Untuk Batang Panas Titanium yang Digunakan untuk Melelehkan Lilin Parafin pada suhu 80 derajat dengan Panas Berlebih Sesekali hingga 120 derajat, Berapa Waktu Panas Berlebih Kumulatif Kritis (jam) Sebelum Lilin Terdegradasi menjadi Asam Karboksilat yang Menyerang Titanium?
Tinggalkan pesan
Lilin parafin dicairkan pada suhu 80 derajat untuk banyak operasi industri seperti produksi lilin, pengecoran investasi, dan pelapisan. Batang panas titanium dapat digunakan untuk layanan ini pada suhu pengoperasian normal. Terkadang panas berlebih hingga 120 C terjadi karena kegagalan termostat atau perpindahan panas yang buruk yang menyebabkan kerusakan termal pada lilin parafin. Degradasi ini menimbulkan asam karboksilat, termasuk asam asetat, format, dan stearat, akibat proses oksidasi dan perengkahan. Asam ini menyerang film pasif titanium dan menyebabkan korosi lubang dan seragam. Waktu panas berlebih kumulatif yang penting adalah 100 jam pada suhu 120 derajat sebelum konsentrasi asam menjadi agresif. Konsentrasi asam di atas 500 ppm dan laju korosi titanium meningkat dari di bawah 0,01 mm per tahun menjadi 0,1-0,3 mm per tahun jika ambang batas terlampaui.
Mekanisme dekomposisi parafin dan pembentukan asam pada suhu tinggi
Lilin parafin stabil pada suhu 80 derajat dan tidak terdegradasi secara signifikan. Pada suhu 120 derajat terjadi oksidasi termal: hidrokarbon parafin (C20–C40) bereaksi dengan oksigen terlarut di dalamnya dengan pembentukan alkohol, aldehida, dan akhirnya asam karboksilat. Reaksi terjadi melalui proses radikal bebas. Asam yang dihasilkan bersifat korosif terhadap titanium karena asam tersebut menggabungkan ion titanium dan menghancurkan lapisan pasif. Hubungan Arrhenius menunjukkan bahwa tingkat kerusakan hampir dua kali lipat untuk setiap kenaikan suhu 10 derajat di atas 100 derajat. Setelah asam terbentuk, asam tersebut akan tetap berada di dalam lilin dan akan terus merusak permukaan titanium bahkan jika suhu turun kembali hingga 80 derajat.
Pembentukan Asam Kuantitatif dan Laju Korosi Versus Waktu Overheating
Tes terkontrol dengan lilin parafin (titik leleh 55 derajat, kandungan minyak<1%) at 120°C have indicated the following acid concentrations and Grade 2 titanium corrosion rates. The TAN is below 0.1 mg KOH/g, the titanium corrosion rate is below 0.01 mm per year and the surface is bright at 0 hours of the entire overheating at 120°C (typical operation at 80°C only). After 25 h overheating, the TAN is 0.3-0.6 mg KOH/g, the corrosion rate is 0.01-0.03 mm/yr and little etching is observed on the surface. At 50 h, TAN increases to 0.6–1.2 mg KOH/g, the corrosion rate increases to 0.03–0.08 mm/year and widespread etching may be observed. At 100 hours (critical threshold), the TAN is 1.2-2.5 mg KOH/g , corrosion rate is 0.08-0.15 mm per year and pitting initiates with a pit density of 5-20 pits per cm2 . After 200 h, the TAN is 2.5-5.0 mg KOH/g. The corrosion rate is 0.15-0.30 mm per year and pitting is serious with a pit depth of 0.1-0.3 mm. Corrosion rate >0.3 mm/yr and perforation of 1.2 mm wall at 500 hrs in 2000–4000 hrs. TAN >5mg KOH/g.
Pengaruh formulasi lilin dan ketersediaan oksigen terhadap laju pembentukan asam
Tingkat degradasi tergantung pada komposisi lilin dan ketersediaan oksigen. Lilin parafin dengan kandungan minyak lebih banyak terdegradasi lebih cepat. 60 jam menjadi 1,0 mg KOH/g TAN pada suhu 120C untuk kandungan minyak 2% vs. 100 jam untuk lilin-minyak rendah. Struktur molekul lilin mikrokristalin yang bercabang membuatnya lebih lambat terurai dibandingkan lilin parafin. Waktu panas berlebih kumulatif yang kritis dapat diperpanjang hingga 200 jam melalui aktivitas antioksidan penangkal radikal bebas seperti butylated hydroxytoluene (BHT) pada 500 ppm. Selimut nitrogen untuk mengecualikan oksigen akan mencegah pembentukan asam sepenuhnya tetapi umumnya tidak praktis dalam tangki peleburan. Panas berlebih yang berulang-ulang lebih buruk daripada panas berlebih yang terus-menerus karena ketika tangki dibuka, oksigen baru masuk.
Waktu suhu berlebih kumulatif dan panduan mitigasi yang penting
Tabel di bawah ini menunjukkan waktu kumulatif panas berlebih yang penting pada berbagai suhu untuk lilin parafin, dan tindakan yang direkomendasikan untuk pemanas titanium Kelas 2.
Suhu Terlalu Panas ( derajat ) Waktu Kumulatif Kritis hingga 1,0 mg KOH/g TAN (jam)Pemanasan berlebih-pada 80 derajat , menghasilkan laju korosi (mm/tahun)Tindakan yang Disarankan
100 500 0.02-0.05 Dapat diterima; periksa setiap tahun. 110 200 0.03-0.06 Dapat diterima; periksa setiap tiga bulan. 120 100 0.08-0.15 Ganti lilin jika terlampaui. 130 50 0.10-0.20 Pasang pelindung panas berlebih. 140 25 0.15-0.30Tambahkan antioksidan; Titanium Kelas 7 150 10 0.20–0,40 Mendesain ulang pemanas dengan batas suhu Rekayasa Melampaui Kontrol Waktu Terlalu Panas
Ketahanan terhadap korosi asam sangat dipengaruhi oleh kualitas titanium. Laju korosi pada lilin asam lebih rendah dengan faktor 2–3 untuk grade 7 (paladium stabil) dan waktu panas berlebih kritis ditingkatkan menjadi 250 jam pada suhu 120 derajat. Ketebalan dinding memberikan batas korosi: dinding 2,0 mm yang terkorosi 0,15 mm per tahun oleh lilin yang rusak dapat bertahan selama 13 tahun. Jika TAN lebih dari 1,5 mg KOH/g maka wax harus diganti. Penambahan natrium karbonat 0,1% ke dalam lilin akan menetralkan asam dan menghindari serangan terhadap titanium, namun dapat merusak karakteristik lilin. Tidak terlalu panas. Ada sensor suhu dan peringatan pada 100 derajat dan pemanas mati pada 110 derajat.
Membuat Spesifikasi yang Berpengetahuan
- batang pemanas titanium yang melelehkan lilin parafin pada suhu 80 derajat C dengan panas berlebih secara berkala hingga 120 derajat C. Total waktu panas berlebih tidak boleh melebihi 100 jam selama masa pakai pemanas. Pasang sensor suhu dengan perekam data untuk mencatat seluruh durasi lebih dari 100 derajat. Jika total waktu melebihi 100 jam, ganti muatan lilin dan periksa permukaan pemanas apakah ada lubang. Untuk aplikasi di mana penumpukan panas sering terjadi atau tidak dapat dihindari, tentukan titanium Kelas 7 dan tambahkan 500 ppm antioksidan BHT ke dalam lilin. Pengoperasian: Ukur bilangan asam total lilin setiap 6 bulan. Ganti lilin jika bilangan asam total mencapai 1,5 mg KOH/g. Insinyur menjaga total waktu pemanasan berlebih di bawah batas kritis 100 jam, sehingga menghindari kerusakan parafin dan serangan asam selanjutnya pada pemanas titanium.
