90% 포름산을 100도에서 재가열하는 데 사용되는 티타늄 히트 로드의 경우 수분 함량(5% 대. 10%)이 부식 메커니즘을 균일한 공격에서 피팅으로 어떻게 전환합니까?

100도에서 90% 포름산(HCOOH)은 티타늄을 다소 부동화시키는 환원 환경입니다. 부식 거동은 산의 수분 함량에 크게 영향을 받습니다. 5% 물(95% 포름산)에서 용액은 매우 환원되며 티타늄은 연간 0.1-0.3mm의 속도로 균일한 부식을 경험합니다. 용액 화학에 대한 물 첨가(90% 포름산에 10% 물)가 미치는 영향은 하이드로늄 이온(H3O+)의 농도 증가와 부동태 피막의 안정성 변화를 기반으로 설명되었습니다. 구멍은 구멍 전파 속도가 0.5~1.2mm/yr인 주요 메커니즘으로 균일한 공격보다 5배 빠릅니다. 7~9% 수분 함량 사이의 변화는 다소 극적입니다.

물{0}}유발 균일성에서 공식 부식으로의 전이 메커니즘

포름산에서 티타늄의 부동태 피막은 포름산염 이온(HCOO-)의 흡착에 의해 안정화되었습니다. 물은 표면의 흡착 부위를 두고 편대와 경쟁합니다. 5% 물에서는 포름산염 흡착이 주된 효과이며 필름은 균일하게 분해됩니다. 수분 흡착이 증가하여 10% 수분에서 결정립계 또는 금속간 입자와 같은 결함에서 국부적인 필름 파괴가 발생합니다. 구덩이가 시작되자마자 농축된 염화물처럼 작용하는 포름산염 이온의 높은 공격성이 구덩이에 축적되어 전파 속도를 높입니다. 전이는 약 30%의 임계 수역 범위에서 발생합니다.

정량적 부식률 및 수분 함량에 대한 메커니즘 의존성

수분 함량의 영향은 100도에서 500시간 동안 포름산/물 조합에서 2등급 티타늄을 통제된 테스트를 통해 결정되었습니다. 2% 물(98% 포름산)에서 균일한 부식 속도는 연간 0.20-0.40mm이며 구멍이 없고 균일하게 긁힌 표면이 있습니다. 균일한 속도는 5% 물(95% 포름산)에서 연간 0.10 - 0.25mm로 떨어지고 때때로 전이 영역에서 깊이 20μm 미만의 얕은 구덩이가 발생합니다. 균일한 비율은 8% 물(92% 포름산)에서 0.08-0.15mm/년이며, 구멍은 200-400시간 후에 시작되고 구멍 깊이는 500시간에 0.1-0.3mm입니다. 10% 물(90% 포름산)에서 균일한 속도는 0.05~0.10mm/yr로 더 떨어지지만 50~150시간 내에 급속한 구멍이 생기기 시작하고 500시간 후에 구멍 깊이가 0.3~0.8mm이므로 구멍이 주요 파손 메커니즘입니다. 균일한 비율은 15% 물(85% 포름산)에서 0.03~0.08mm/년이지만, 20~80시간에 심각한 구멍이 생기고 500시간 후 구멍 깊이가 0.5-1.2mm입니다.

전이 수분 함량에 대한 온도 및 포름산 농도의 영향

균일 부식에서 공식으로의 변화는 온도의 함수로서 수분 함량의 함수입니다. 95% 포름산(5% 물)에서 80도에서 0.05-0.10mm/년의 비율로 균일한 부식이 일반적입니다. 95% 포름산에서 100도에서 균일한 부식 속도는 0.10~0.25mm/년입니다. 혼합 부식은 92% 포름산(8% 물)을 사용하여 100도에서 연간 0.15~0.30mm의 속도로 피트(pit) 전파 형태로 관찰됩니다. 80도에서 90% 포름산(10% 물)은 0.20~0.50mm/년의 비율로 공식을 발생시킵니다.. 90100도에서 % 포름산은 0.50-1.20mm/년의 공식 부식을 제공합니다. 85% 포름산(15% 물)을 사용한 100도에서의 피팅 속도는 1.00~2.00mm/yr입니다. 공식으로의 전환을 위한 임계 수분 함량은 온도가 증가함에 따라 감소합니다.

포름산 히터 수분 함량 조절 가이드

다음 표는 의도된 서비스 수명과 허용 가능한 부식 메커니즘에 따라 100도에서 2등급 및 7등급 티타늄 히터에 대한 포름산의 최대 허용 수분 함량에 대한 권장 사항을 제공합니다.

원하는 서비스 수명(년) 작동 온도(°C) 2등급의 최대 허용 수분(%) 7등급의 최대 허용 수분(%) 주요 메커니즘5 80<8 <12 Uniform >3 100 <6 <10 Uniform 2–3 100 6–7 10–12 Mixed (acceptable) 1–2 100 7–8 12–14 Pitting (marginal for Grade 7)
<1 100 >8 >14 움푹 패임(심함)
수분 함량 제어 이상의 엔지니어링

전이 수분 함량은 티타늄 등급에 매우 민감합니다. 7등급(팔라듐 안정화)은 유니폼에서 공식으로의 전환을 10~12% 물로 이동시켜 90% 포름산(10% 물)에서 안전한 작동을 가능하게 합니다. 12학년은 중간 수준의 향상입니다. 벽 두께는 공식을 방지하지는 않지만 부식 허용치를 제공합니다. 연간 0.5mm의 구멍이 있는 2.0mm 벽은 4년 동안 유지됩니다. 포름산의 순도는 중요합니다. 10ppm 미만의 염화물이나 50ppm 미만의 황산염과 같은 오염물질은 전이 수분 함량을 2~3% 감소시킵니다. 용존 산소(통기)는 구멍이 생기기보다는 균질한 부식을 일으키고 탈기는 더 낮은 수분 함량으로 전환됩니다.

정보가 담긴 사양

균일하거나 혼합된 방식으로 작동하려면 100도에서 90% 포름산(10% 물)의 티타늄 열봉에 7등급 티타늄을 사용하세요. 2등급은 증류 또는 무수 포름산을 사용하여 수분 함량을 7% 미만으로 줄입니다. 90% 포름산을 함유한 현재 2등급 히터의 경우 1~2% 포름산 무수물 또는 아세트산 무수물을 첨가하여 물을 화학적으로 결합시키고 자유수를 6% 미만으로 유지합니다. 작동 중 매주 Karl Fischer 적정으로 수분 함량을 모니터링합니다. 물이 2등급의 경우 7%, 7등급의 경우 10%에 도달하면 건조제를 추가하거나 무수산으로 희석합니다. 수분 함량을 임계 전이 수준 아래로 유지함으로써 엔지니어는 부식 메커니즘을 빠른 구멍 뚫기에서 균일한 공격으로 변경하여 뜨거운 포름산 서비스에서 히터 수명을 연장합니다.