Pigmentgyártáshoz (TiO₂ kloridos eljárással) vas(III)-klorid oldat (25%) hevítése 70 fokon, melyik titánötvözet ellenáll a kopásnak-a szilárd TiO2-részecskék okozta korróziónak?

A titán-dioxid (TiO 2 ) pigment szintézisének kloridos eljárása 25%-os vas-klorid (FeCl 3 ) oldatot használ 70 fokon klórozószerként. Az oldat szuszpendált TiO2 részecskéket (1-10 ​​µm átmérőjű) tartalmaz, amelyek nagyon koptató hatásúak. Az ebbe a szuszpenzióba merített fűtőcsövek egyidejűleg vannak kitéve a kopásnak (az anyag szilárd részecskék általi mechanikai eltávolítása) és a korróziónak (a kitett fém elektrokémiai feloldása). Ez a szinergia-kopás-korrózió lényegesen magasabb anyagveszteséghez vezet, mint bármelyik mechanizmus önmagában. A tanulmány értékeli a titán (2, 7, 12 és 24) kopás-korrózióállóságát a TiO 2 -vel töltött vas-kloridban, és meghatározza az ehhez a szolgáltatáshoz szükséges optimális ötvözetet.

Kopáskorróziós mechanizmus
A titánon a passzív védőbevonat folyamatosan tönkreteszi a részecskék által okozott ütések a részecskéket tartalmazó korrozív iszapban. Az agresszív FeCl3 oldat szabaddá teszi a friss, csupasz titánt, amely gyorsan korrodálódott, majd újrapassziválódott, hogy az új filmréteget a következő részecskeütés hatására eltávolítsa. A szinergiatényező (teljes kopás/a tiszta kopás és a tiszta korrózió összege) 2 és 10 között van a titánötvözetek esetében.

Kritikus paraméterek: Részecskekeménység (TiO2 kemény, Mohs 6-7) Részecske alakja (A szögletes részecskék koptatóbbak) Sebesség (Nagyobb sebesség növeli az ütközési energiát) Ütésszög (A normál ütközések több sérülést okoznak, mint a ránézés)

Összehasonlító tesztek
Zagyos erózió-korróziókontrollt tesztek forgótárcsával (lineáris sebesség 2 m/s, TiO2 részecskék 10 tömeg%, FeCl3 25%, 70 fok, 100 óra):

2. fokozat (kereskedelmi tisztaság): A passzív film gyorsan eltávolítható. Korróziós sebesség kopásnál 0,8-1,2 mm/év. Mély hasadékok és gödrök a felületen. 100 óra elteltével a súlycsökkenés 0,1 mm-es behatolásnak felel meg. A 2. fokozat nem működik.

7. fokozat (Ti-0,15Pd): A palládium katódos módosítást hoz létre, amely kis mértékben javítja a korrózióállóságot, de nem növeli a keménységet. A kopás-korrózió sebessége 0,5-0,9 mm/év. Több mint 2. osztály, de még mindig magas. A lágy mátrix (~180 HV keménység) könnyen elhasználódik.

12. fokozat (Ti-0,3Mo-0,8Ni) A keménységet a molibdén és a nikkel körülbelül 200-220 HV-ra emeli. A kopás-korrózió mértéke évi 0,3-0,6 mm. Mérsékelt kiszolgáláshoz jó, de nem a legjobb. A jobb teljesítmény a keményebb felületnek köszönhető, nem pedig a megnövekedett korrózióállóságnak.

24-es fokozat (Ti-6Al-4V-0,1Ru): alfa-béta ötvözet 320-360 HV keménységgel (hevített), 380-400 HV-ig hőkezelhető. A ruténium (0,1%) a 7. fokozathoz hasonló korrózióállóságot biztosít. Kopás-korrózió sebessége: 0,08-0,15 mm/év, 5-10-szer jobb, mint a 2. fokozat. A kemény felület ellenáll a részecskék becsapódásának, így tovább tartja a passzív filmréteget. 100 óra elteltével csak felületi karcolás volt megfigyelhető, karcolás nem.

A keménység mint kritikus paraméter
Titán keménység (HV, lágyított) Kopás-Korróziós sebesség (mm/év) Relatív élettartam-tényező költségtényező
Fokozat: 2 150-180 0.8-1.2 1x 1,0x
Grade 7 150-180 0.5-0.9 1.3-1.6x 1,4x Grade 12 200-220 0.3-0.6 2-3x 1,3x
24. fokozat (hevített) 320-360 0.08-0.15 6-12x 2,0-2,5x
24. évfolyam (idős) 380-400 0.05-0.10 10-15 alkalommal 2,2-2,8 alkalommal
Hastelloy C-276 (referenciaként) 250-300 0.08-0.12 Hasonló a következőhöz: 24 3.5-4.0x
Alkalmazási mátrix TiO2 zagyos melegítőkhöz
Üzemeltetési állapot Részecske/cm3 Részecskeméret Áramlási sebesség Javasolt titánötvözet várható élettartama (1,65 mm-es fal)
Alacsony szilárdanyag, kis sebesség<5 wt% <5 µm <1 m/sec Grade 12 3-5 years
Tipikus mérsékelt szilárd anyag 5-15 tömeg% 5-15 µm 1-2 m/s 24. fokozat (hevített) 5-8 éves korig
Magas szilárdanyag-tartalom 15-25 tömeg% 10-50 µm 2-3 m/s 24. fokozat (elöregedett) 4-6 év
Any service with big angular particles >50 µm 3 m/s 24. fokozat vastagabb falú (2,5 mm) 5-7 év
Severe service (reboiler, high turbidity)Any Any >3 m/s Grade 24 vagy Hastelloy C-276 Tervezés megadva
Gyakorlati vonatkozások
A 24-es fokozatú titán (Ti-6Al-4V-0,1Ru) biztosítja a legjobb ellenállást mind a kopással, mind a korrózióval szemben a pigmentek előállítása során, ha vas(III)-kloridot (25%) szuszpendált TiO₂-részecskékkel hevítenek 70 fokon. Nagy keménysége (320-400 HV) megakadályozza a részecskék becsapódását, míg a ruténium a 7-es fokozathoz hasonló korrózióállóságot biztosít neki. A várható élettartam 1,65 mm-es fal esetén 5-8 év-6-12-szer hosszabb, mint a 2. fokozat. A 12-es fokozat megfelelő alacsony sebességű vagy alacsony szilárdanyag-tartalmú üzemelésre, de normál körülmények között idő előtt meghibásodik. Ebben a 2-es és 7-es fokozatú részecskék szolgáltatása nem javasolt. A 24-es fokozathoz a keménységi előírásoknak megfelelően lágyított vagy öregített állapotot rendeljen. Új telepítés esetén fontolja meg a 24-es fokozatú, 2,0 mm-es falú csöveket a további biztonsági ráhagyás érdekében. - Hozzon létre éves ultrahangos vastagság-ellenőrzési programot a kanyarokban és a bemeneti zónákban, ahol a részecskék becsapódása a legsúlyosabb. Ha olyan 2. vagy 12. fokozatú fűtőberendezése van, amely korán meghibásodik, fontolja meg a 24. fokozatú frissítést a következő csere alkalmával. A 24-es fokozat megnövekedett költségét (2-2,5-szer több, mint a 2-es fokozat) kompenzálja a hosszabb élettartam és a rövidebb fűtőelemcsere leállási ideje.