염산 증기를 처리하는 폐기물 소각로 습식 세정기에서 어떤 티타늄 합금(Ti-0.15Pd 대 Ti-0.3Mo-0.8Ni)이 우수한 틈새 부식 저항을 제공합니까?

폐기물 소각로의 습식 세정기는 고온 연소 가스와 부식성 액체 흡수 시스템 사이의 경계면에 위치합니다. 염소 처리된 플라스틱과 기타 폐기물을 태울 때 발생하는 염산 증기는 60-80oC에서 5-15% HCl의 세정액으로 응축됩니다. 티타늄 합금은 스프레이 헤더, 미스트 제거기, 재가열기 튜브 등 스크러버 내부 부품으로 선택되는 경우가 많습니다. 가장 일반적인 고장 모드는 튜브-튜브 시트 접합부, 개스킷 아래 및 고체 침전물 아래의 틈새 부식입니다. 이 서비스에 대한 경쟁자인 7등급(Ti-0.15Pd)과 12등급(Ti-0.3Mo-0.8Ni)의 두 가지 티타늄 합금이 있으며 서로 다른 틈새 부식 방지 방법을 제공합니다. 이 논문에서는 염산 세정기 조건에서 합금의 성능을 평가하고 어떤 합금이 틈새 공격에 대해 더 나은 보호를 제공하는지 결정합니다.

HCl 스크러버의 틈새부식 메커니즘
티타늄 튜브와 PTFE 개스킷 사이 또는 튜브와 압연 튜브 시트 사이의 틈(일반적으로 0.1-0.5mm 간격)의 화학적 성질은 벌크 스크러버 액체와 매우 다릅니다. 음극 공정은 틈새의 산소를 빠르게 배출합니다. 산소가 없으면 티타늄은 양극 용해되어 Ti³⁺ 및 Ti⁴⁺ 이온이 형성되며, 이는 HCl로 가수분해되어 틈새 pH를 꾸준히 감소시킵니다. 10% HCl을 사용하는 벌크 스크러버에서 pH는 약 0.5에서 0 미만이 될 수 있습니다. 높은 염화물 함량, 낮은 pH 및 제한된 물질 전달의 조합으로 인해 균열이 시작되면 빠른 균열 부식으로 이어지는 자가촉매 환경이 조성됩니다.

이러한 공격에 대한 합금의 저항성은 임계 틈새 온도(CCT)와 임계 틈새 전위(CCP)로 정의됩니다. CCT는 표준화된 틈새 어셈블리(ASTM G78)를 뚜렷한 틈새 공격 없이 72시간 동안 담글 수 있는 최대 온도입니다. CCP는 특정 온도 및 염화물 농도에서 틈새 시작이 발생하지 않는 임계값입니다.

7등급: 팔라듐 안정화 패시베이션
7등급 티타늄에는 수소 발생 및 산소 환원에 탁월한 음극 부위인 귀금속인 팔라듐 0.12-0.25%가 포함되어 있습니다. 산소가 부족한 틈새 환경에서 팔라듐은 티타늄 자체보다 낮은 과전위에서 수소 이온(2H{5}}e- → H2)의 환원을 촉매합니다. 이 음극 반응은 고귀한 방향의 틈새 전위를 조정하므로 낮은 pH, 산소 결핍 조건에서도 부동태 필름을 유지하는 데 도움이 됩니다.

7등급은 70°C, 약 65°C의 10% HCl에서 CCT를 나타냅니다. 즉, 표준 테스트 조건에서 틈새 공격은 65°C 미만에서 시작되지 않습니다. 틈새 공격은 75도에서 100~200시간 동안 발생합니다. 7등급은 60~70도에서 작동하는 스크러버의 CCT 또는 그보다 약간 낮으며 작지만 기능적 안전 여유를 제공합니다.

12학년: Mo-Ni Power-Up
12등급 티타늄에는 몰리브덴 0.2~0.4%, 니켈 0.6~0.9%가 함유되어 있습니다. 음극 공정을 변경하는 팔라듐과 달리 몰리브덴은 염화물 이온 침투를 방해하고 양극 용해 속도를 감소시키는 몰리브덴산염 종(MoO₄²⁻)으로 부동태 피막에 풍부합니다. 니켈은 산을 감소시키는 데 있어 부동태 피막의 안정성을 높이고 피막에 기계적 손상이 발생한 후 재부동태화를 돕습니다. 이 조합으로 인해 공격적인 틈새 화학 물질에서도 파손에 강한 탄력성 있는 패시브 필름이 생성됩니다.

12등급은 70도에서 10% HCl에서 약 80도의 CCT를 가지며 이는 7등급보다 훨씬 높습니다. 12등급은 85도에서 500시간 후에 약간의 틈새 공격을 나타냅니다. 향상된 성능은 몰리브덴-니켈 첨가가 수소 발생이 지배적인 음극 반응일 때 방해될 수 있는 귀금속 촉매 작용보다는 패시브 필름의 본질적인 안정성을 증가시킨다는 사실에 기인합니다.

소각로 스크러버 성능 비교
8-12% HCl을 사용하여 65{8}}70도에서 작동하는 폐기물 소각로 스크러버의 데이터는 두 합금 간의 명확한 차이를 보여주었습니다. 5년 사용 후 제거된 7등급 튜브는 롤링된 튜브 조인트와 개스킷 아래에 얕은 틈새 공격(깊이 0.1-0.3mm)을 보여줍니다. 7등급 시설 중 일부는 7~8년에 틈새 천공을 경험했습니다. 동일한 조건에서 Grade 12 튜브는 5년 후에 심각한 틈새 공격을 나타내지 않으며 8-10년 후에는 최소한의 표면 에칭(0.05mm)만 나타납니다.

12등급의 장점은 온도 문제가 있는 스크러버에서 특히 분명합니다. . 75-80 장기간 노출되면 7등급 틈새에 공격이 발생하여 몇 달 안에 깊이가 0.5mm까지 커질 수 있습니다. 12등급은 이 온도에서 상대적으로 영향을 받지 않습니다.

소각로 스크러버 티타늄 합금 응용 매트릭스
스크러버 작동 조건 HCl 농도(권장 합금 온도 범위예상 틈새-자유 수명
연속 작동, 안정된 온도 5-10% 55-65도 등급 7 5-7년
지속적인 작업, 일정한 온도 10-15% 55-65도 등급 12 8-10년
가변 작동 온도는 75도까지 상승합니다. 5~10% 60~75도 등급 12 6~8년
높은 염소 폐기물, 종종 이탈10-15% 65-80도 12학년(최소) 5-7년
무거운 고체 침전물이 있는 모든 서비스모든 12등급 침전물은 틈새 위험을 증가시킵니다. 12학년을 선호한다
신축, 설계 수명 10년 5-15% 60-70도 등급 12 10+년
소각로 스크러버 사양에 대한 결론
염산 증기가 60-80도일 것으로 예상되는 폐기물 소각로 습식 스크러버에서는 틈새 부식 방지 측면에서 12등급 티타늄(Ti-0.3Mo-0.8Ni)이 7등급(Ti{33}}0.15Pd)보다 바람직합니다. 몰리브덴-니켈 첨가로 인한 양극 억제는 패시브 필름의 안정성을 향상시키고 임계 틈새 온도를 7등급보다 약 15도 높게 만듭니다. 일반적인 스크러버 서비스는 10% HCl을 사용하여 65{35}}70도입니다. 12등급은 8~10년간 틈 없는 서비스를 제공하지만 7등급은 5~7년 후에 공격성을 보이기 시작합니다. 12등급: 10년의 수명이 필요한 신규 설치 또는 교체에 선호되는 합금이지만 비용이 조금 더 듭니다(7등급보다 약 15-20% 더 높음). 7등급은 저온 스크러버(55~65도)에 여전히 적합하거나 초기 자본 비용이 주요 제한 사항인 경우 적합하지만, 스크러버 온도가 65도보다 높거나 염화물 함량이 10%를 초과하는 경우에는 12등급을 지정해야 합니다. 구매할 때 튜브와 튜브시트 연결부의 틈새를 제거하고 서비스 수명을 연장하는 데 도움이 되도록 표면이 절인되고 용접된(압연되지 않은) 튜브-튜브시트 조인트가 있는 ASTM B338 Grade 12 튜브를 요청하십시오.