안료 생산(염화물 공정을 통한 TiO2)을 위해 염화제2철 용액(25%)을 70도에서 가열하면 고체 TiO2 입자로 인한 마모{2}}부식에 강한 티타늄 합금은 무엇입니까?

이산화티타늄(TiO 2 ) 안료 합성을 위한 염화물 공정에서는 염소화제로 70도의 25% 염화제이철(FeCl 3 ) 용액을 사용합니다. 용액에는 마모성이 매우 높은 TiO2 입자(직경 1-10 ​​µm)가 포함되어 있습니다. 이 슬러리에 담긴 가열 튜브는 마모(고체 입자에 의한 재료의 기계적 제거)와 부식(노출된 금속의 전기화학적 용해)에 동시에 노출됩니다. 이러한 시너지 효과-마모-부식으로 인해 두 가지 메커니즘 중 하나보다 훨씬 높은 재료 손실률이 발생합니다. 이 연구에서는 TiO2가 함유된 염화 제2철의 티타늄 등급(2, 7, 12, 24)의 내마모 부식 저항성을 평가하고 이 서비스에 가장 적합한 합금을 정의합니다.

마모 부식 메커니즘
티타늄의 수동 보호 코팅은 입자가 포함된 부식성 슬러리의 입자 충격에 의해 지속적으로 파괴됩니다. 공격적인 FeCl3 용액은 빠르게 부식된 후 다시 부동태화된 신선한 티타늄을 노출시키며, 다음 입자 충격으로 인해 새로운 필름이 제거됩니다. 티타늄 합금의 시너지 계수(총 마모/순수 마모 및 순수 부식의 합)는 2~10입니다.

중요 매개변수: 입자 경도(TiO2는 단단함, Mohs 6-7) 입자 모양(각진 입자는 더 마모성이 있음) 속도(속도가 높을수록 충격 에너지가 증가함) 충격 각도(일반 충격은 글라이싱보다 더 많은 손상을 유발함)

비교 테스트
회전 디스크를 사용한 슬러리 침식{0}}부식 제어 테스트(선형 속도 2m/s, TiO2 입자 10wt%, FeCl3 25%, 70도, 100h):

2등급(상업용 순수): 패시브 필름이 빠르게 제거됩니다. 마모 시 부식률 0.8-1.2mm/년. 표면에 깊은 홈과 구덩이가 있습니다. 100시간 후 중량 손실은 0.1mm의 침투에 해당합니다. 2학년은 안 돼요.

7등급(Ti-0.15Pd): 팔라듐은 음극 개질을 생성하여 내식성을 약간 향상시키지만 경도는 증가시키지 않습니다. 마모-부식률은 0.5-0.9mm/년입니다. 2급 이상이지만 여전히 높은 수준이다. 부드러운 매트릭스(~180 HV 경도)는 쉽게 마모됩니다.

12등급(Ti{5}}0.3Mo-0.8Ni) 몰리브덴과 니켈에 의해 경도가 약 200-220HV로 향상됩니다. 마모 부식 속도는 연간 0.3-0.6mm입니다. 적당한 서비스에는 좋지만 최고는 아닙니다. 향상된 성능은 내부식성 증가가 아니라 표면이 더 강해졌기 때문입니다.

24등급(Ti-6Al-4V-0.1Ru): 경도가 320-360HV(어닐링)인 알파-베타 합금, 380-400HV까지 열처리 가능합니다. 루테늄(0.1%)은 7등급과 유사한 내식성을 제공합니다. 마모 부식 속도: 0.08~0.15mm/년, 2등급보다 5~10배 우수합니다. 단단한 표면은 입자 충격에 저항하므로 부동태 피막을 더 오래 유지합니다. 100시간 후에는 표면 긁힘만 관찰되었으며 긁힘은 관찰되지 않았습니다.

중요한 매개변수로서의 경도
티타늄 등급 경도(HV, 어닐링) 마모-부식률(mm/년)상대 수명 계수 비용 계수
등급 2 150-180 0.8-1.2 1x 1.0x
등급 7 150-180 0.5-0.9 1.3-1.6x 1.4x 등급 12 200-220 0.3-0.6 2-3x 1.3x
24등급(어닐링) 320-360 0.08-0.15 6-12x 2.0-2.5x
24학년(노인) 380-400 0.05-0.10 10-15회 2.2-2.8회
Hastelloy C-276 (참고용) 250-300 0.08-0.12 등급 24 3.5-4.0x와 유사
TiO2 슬러리 히터용 애플리케이션 매트릭스
서비스 조건 입자/cm3 입자 크기 흐름 속도 권장 티타늄 합금 예상 수명(벽 1.65mm)
낮은 고형분, 낮은 속도<5 wt% <5 µm <1 m/sec Grade 12 3-5 years
일반적인 중간 정도의 고체 5-15wt %5-15μm 1-2m/s 등급 24(어닐링) 5-8세
고형분 15-25wt% 10-50μm 2-3m/초 24등급(숙성) 4-6년
Any service with big angular particles >50 µm 3 m/s 벽이 더 두꺼운(2.5 mm) 등급 24 5-7년
Severe service (reboiler, high turbidity)Any Any >3m/s 등급 24 또는 Hastelloy C-276 설계 지정
실제적인 의미
24등급 티타늄(Ti-6Al-4V-0.1Ru)은 부유 TiO2 입자가 포함된 염화제이철(25%)을 70도에서 가열하여 안료 생산 시 마모 및 부식에 대한 최고의 저항성을 제공합니다. 높은 경도(320-400 HV)는 입자 충격을 방지하고 루테늄은 등급 7에 필적하는 내식성을 제공합니다. 1.65mm 벽의 예상 수명은 등급 2보다 5-8년-6-12배 더 깁니다. 등급 12는 저속 또는 낮은 고체 서비스에 적합하지만 정상적인 조건에서는 조기에 파손됩니다. 이 환경 등급 2 및 등급 7에서는 입자 서비스가 제안되지 않습니다. 등급 24의 경우 경도 사양에 따라 어닐링 또는 노화 조건을 주문하십시오. 신규 설치의 경우 추가적인 안전 여유를 위해 벽이 2.0mm인 24등급 튜브를 고려하세요.{21}} 입자 영향이 가장 심각한 굴곡부 및 흡입구 구역에서 연간 초음파 두께 모니터링 프로그램을 수립하세요. 2등급 또는 12등급 히터가 조기에 고장나는 경우 다음 교체 시 24등급으로 업그레이드하는 것을 고려하십시오. 등급 24의 증가된 비용(등급 2보다 2~2.5배 더 높음)은 더 길어진 서비스 수명과 더 적은 히터 교체 중단 시간으로 보상됩니다.