피클 공장 폐기물 중화 가열 가성 소다(10%)를 95도에서 가열하는 경우 왜 티타늄 등급 7이 등급 2보다 우수한 가성 균열 저항성을 나타냅니까?

피클 공장에서는 산성 피클액(HCl 및 유기산)을 가성소다(10% NaOH)로 최대 95도까지 중화합니다. 티타늄은 일반적으로 부식성 용액에 내성이 있지만 상업적으로 순수한 2등급은 80도 이상의 부식성 응력 부식 균열(CSCC)에 취약해집니다. 7등급(Ti-0.15Pd)은 저항률이 훨씬 높습니다. 이 기사에서는 가성 균열의 메커니즘과 팔라듐이 더 나은 성능을 제공하는 이유를 설명합니다.

가성 균열 절차
티타늄은 뜨거운 농축 부식성 용액에서 입계 응력 부식 균열에 취약합니다. 메커니즘은 인장 응력 하에서 균열 팁에 용해성 티타네이트 종의 생성(TiO2 + 2OH⁻ → TiO₃²⁻ + H2O)을 기반으로 합니다. 부동태 피막은 수산기 이온에 의해 화학적으로 용해되고 균열은 슬립 평면을 따라 전파됩니다.

10% NaOH에서 Grade 2의 CSCC에 대한 임계 온도는 약 80-85도입니다. 이 온도 이하에서는 균열이 발생하지 않습니다. 균열은 85도 이상의 온도에서 100~500시간 동안 인장 응력(용접, 굽힘, 튜브 시트 팽창) 영역에서 발생합니다. 전파 속도는 일단 시작되면 시간당 0.1-1.0mm입니다.

7등급은 팔라듐이 부식 전위를 더 고귀한 전위로 이동시켜 티타네이트 생산의 추진력을 낮추기 때문에 CSCC에 저항합니다. 팔라듐은 또한 보다 안정적이고 수산화 저항성 부동태 피막을 생성함으로써 이점을 얻습니다.

CSCC 테스트 비교 1
U-벤드 시편의 응력 부식 균열 테스트(ASTM G30): 95도에서 300 MPa까지 신장된 10% NaOH의 등급 2 및 7(등급 2의 대략적인 수율):

2등급 : 50~150시간 이내에 균열이 나타나기 시작합니다. 표본은 수많은 입내 균열을 나타냅니다. 완전 골절은 200~500시간 내에 발생합니다.

7등급: 1,000시간 후에도 균열이 보이지 않습니다. 시편은 연성을 유지하고 표면 균열이 나타나지 않습니다.

95도에서 2등급 CSCC의 임계 응력은 용접의 잔류 응력(150-250MPa)보다 약 100-150MPa 잘 낮습니다. 7학년의 기준점은 0입니다. 항복강도에서도 균열에 강합니다.

CSCC 저항 대 온도
온도(도) 2급 CSCC 저항 7급 CSCC 저항
80도 균열 없음(저항)저항 500~1,000시간 후 결정화 85도 저항 90도 균열, 200~500시간95도 50~150시간 후 균열 저항 최대 120도 저항
20~50시간 후 100도 균열 1,000+시간 후 약간의 균열
가성 중화 히터 애플리케이션 매트릭스
사용 조건 NaOH 농도 온도 권장 등급 예상 수명 (1.65 mm 벽)
배치 중화(간헐적) 10% 80도 등급 2 5-8년
지속적인 중화 10% 85도 등급 7 10 +년
연속중화 10% 95도 등급 7 10+년
Any service >90°C >10% >90도 7학년 필수 10+년
Any service with residual stress from welding Any >85학번 7 10+년
7등급 티타늄은 가성 균열에 대한 더 나은 저항성으로 인해 산세 산업 폐기물 중화 가열 요구 사항을 위해 95도에서 10% 가성 소다에 사용됩니다. 2등급은 벽 두께에 관계없이 이 온도에서 50{15}}150시간 후에 실패합니다. 등급 7 - 10+년의 안정적인 서비스 주문 시 표면이 산세 처리되고 용접 응력이 완화된 등급 7을 선택하십시오. 85도 이상에서 작동하는 기존 2등급 시스템의 경우 즉시 7등급으로 교체하거나 온도를 80도 미만으로 낮추십시오. 벽 두께를 늘리거나 응력을 줄여도 균열이 방지되지는 않습니다. 그럼에도 불구하고 2등급은 실패합니다. 7등급에 대한 더 큰 초기 비용(2등급보다 30-40% 더 높음)은 폐기물 중화 시스템에 대한 치명적인 균열 실패 및 예상치 못한 가동 중지 시간을 제거하여 보상됩니다.