Untuk Batang Panas Titanium yang Digunakan untuk Memanaskan Kembali 90% Asam Format pada suhu 100 derajat, Bagaimana Kadar Air (5% vs. 10%) Menggeser Mekanisme Korosi dari Serangan Seragam ke Lubang?
Tinggalkan pesan
Pemanas titanium beroperasi dalam kondisi hampir-pasif pada suhu 100 derajat C dalam asam format 90%. Cara kerusakan bahan ditentukan secara pasti oleh kandungan air dalam asam. Pada 5% air (95% asam format) lapisan pasif larut secara merata dan penipisan diperkirakan terjadi pada 0,10–0,25 mm per tahun. Pada 10 % air (90 % asam format), air yang ditambahkan mempengaruhi kimia permukaan, menyebabkan pecahnya lapisan film secara lokal dan memulai pitting yang stabil dengan laju 0,5–1,2 mm/tahun. Perubahan dari serangan seragam ke pitting sangat mendadak, antara 7 dan 9 persen air, dan berdampak pada mode kegagalan pemanas dan perkiraan sisa masa pakainya.
Air-Mekanisme Transisi yang Diinduksi dari Korosi Seragam ke Korosi Lubang
Film pasif pada titanium dalam asam format didasarkan pada adsorpsi HCOO- (ion format). Molekul air bertarung dengan format untuk mendapatkan lokasi permukaan. Pada 5% air, adsorpsi format terjadi dan film larut secara merata. Pada 10% air, semakin tinggi adsorpsi air menyebabkan perpindahan format dan cacat lokal pada lapisan pasif. Kemudian agresivitas ion format pekat seperti klorida menyebabkan timbulnya lubang di lokasi cacat ini. Saat lubang dimulai, kondisi asam dan format tinggi di dalam lubang semakin mempercepat propagasi. Mekanisme yang mendominasi kemudian berubah dari penjarangan seragam menjadi penetrasi lokal yang cepat.
Perilaku Korosi Kuantitatif pada Kadar Air 5% vs 10%.
Penurunan berat badan yang terkontrol dan pengukuran kedalaman lubang telah menghasilkan perilaku yang berbeda dalam campuran asam format/air pada suhu 100 derajat selama 500 jam. Pada 5 % air (95 % asam format) laju korosi seragam adalah 0,10–0,25 mm/tahun. Permukaan menampilkan etsa yang luas tanpa lubang yang lebih dalam dari 20 µm. Modus kegagalan diperkirakan terjadi penipisan yang seragam. Pada 8% air (92% asam format) laju keseragaman turun menjadi 0,08–0,15 mm per tahun, namun pitting dimulai setelah 200–400 jam, dengan kedalaman pit 0,1–0,3 mm setelah 500 jam dalam mode campuran. Dengan 10% air (90% asam format) laju keseragaman berkurang hingga 0,05–0,10 mm per tahun, namun lubang cukup parah, dimulai setelah 50–150 jam dan menghasilkan lubang sedalam 0,3–0,8 mm setelah 500 jam. Pada 10% air laju penyebaran lubang (0,5-1,2 mm per tahun) adalah 5-10 kali lebih tinggi dibandingkan laju penjarangan seragam pada 5% air.
Ketergantungan Suhu pada Kadar Air Kritis
Kadar air dimana pitting menjadi dominan bergantung pada suhu operasi. Pergeseran dari seragam ke pitting kira-kira 10-12% air pada suhu 80 derajat. Pada suhu 100 C transisinya bergeser ke 7-9 % air. Bahkan pada 6% lubang air mendominasi pada suhu 110 derajat. Pada suhu yang lebih tinggi, adsorpsi air dan ketidakstabilan film pasif lebih cepat. Oleh karena itu, ambang batas air kritis menurun. Pada kadar air tetap sebesar 10 %, peningkatan suhu dari 80 derajat ke 100 derajat akan meningkatkan laju penyebaran lubang dari 0,2–0,5 mm tahun −1 menjadi 0,5–1,2 mm tahun −1 .
Panduan Kadar Air dan Pemilihan Nilai Layanan Asam Format
Bagan berikut menunjukkan kadar air maksimum yang diizinkan untuk batang panas titanium Kelas 2 dan Kelas 7 pada 100 derajat tergantung pada masa pakai yang diharapkan dan mekanisme korosi yang dominan.
Desired Service Life (years) Max Water (%) for Grade 2 Max Water (%) for Grade 7 Dominant Mechanism Expected Penetration Rate (mm/year) >5 <6 <10 Uniform 0.05–0.15 3–5 6–7 10–12 Mixed 0.15–0.30 1–3 7–8 12–14 Pitting (marginal) 0.30–0.60 <1 >8 >14 Pitting (severe) >0.60
Rekayasa selain pengendalian kadar air
Tingkat titanium cukup banyak mengubah ambang transisi. Pada 10% air (90% asam format) grade 7 (paladium stabil) dapat digunakan dengan korosi mode campuran. Grade 2 sebaiknya digunakan dengan kadar air di bawah 7% untuk mencegah pitting. Ketebalan dinding memberikan toleransi penetrasi lubang, dinding 2,0 mm dengan lubang 0,6 mm per tahun bertahan selama 3,3 tahun, sedangkan dinding 1,2 mm rusak dalam 2 tahun. Penambahan anhidrida format (1–2%) secara kimia mengikat air bebas, mengurangi kadar air efektif tanpa mengubah konsentrasi asam. Aerasi larutan mendorong korosi yang homogen daripada lubang dengan menstabilkan lapisan pasif.
Menentukan dengan Pengetahuan
Untuk batang panas titanium dalam asam format 90% pada 100 derajat. Pilih titanium Kelas 7 jika Anda ingin beroperasi dengan aman pada 10% air dengan korosi mode-campuran. Kelas 2 harus memiliki kadar air yang dikurangi menjadi kurang dari 7% dengan distilasi atau dengan penambahan bahan pengering seperti formic anhydride. Kadar air – mingguan dengan titrasi Karl Fischer. Jika > 8% untuk Kelas 2 ambil tindakan perbaikan. Pendekatan yang dilakukan insinyur ini adalah dengan mempertahankan kandungan air di bawah ambang batas transisi kritis, mengubah mekanisme korosi dari lubang cepat menjadi serangan seragam yang dapat diprediksi, dan dengan demikian memungkinkan prediksi umur yang akurat dalam layanan asam format panas.
