Hulladékégetőben, sósavgőzöket kezelő nedves mosókban, mely titánötvözet (Ti-0,15Pd vs. Ti-0,3Mo-0,8Ni) nyújt kiváló réskorrózióállóságot?

A hulladékégetők nedves gázmosói a magas hőmérsékletű égési gázok és a korrozív folyadékelnyelő rendszerek határfelületén helyezkednek el. A klórozott műanyagok és egyéb hulladékok elégetésekor keletkező sósav gőzei 5-15% HCl tartalmú gázmosó folyadékká kondenzálódnak 60-80 oC-on. Gyakran titánötvözeteket választanak a gázmosó belső részeihez, például permetezőfejekhez, páraeltávolítókhoz és fűtőcsövekhez. A leggyakoribb meghibásodási mód a réskorrózió a cső-csőlemez csatlakozásoknál, a tömítések alatt és a szilárd lerakódások alatt. Két titánötvözet versenyez erre a szolgáltatásra, a 7-es fokozatú (Ti-0,15Pd) és a 12-es fokozatú (Ti-0,3Mo-0,8Ni), és különböző módszereket kínálnak a réskorrózióállóságra. Ez a cikk értékeli az ötvözetek teljesítményét sósavmosó körülmények között, és meghatározza, hogy melyik ötvözet nyújt jobb védelmet a repedésekkel szemben.

A réskorrózió mechanizmusa HCl mosókban
Egy résben – általában 0,1-0,5 mm-es rés a titáncső és a PTFE tömítés vagy a cső és a hengerelt csőlemez között – a kémia nagyon különbözik az ömlesztett mosófolyadékétól. A katódos folyamatok gyorsan elszívják az oxigént a résben. Oxigén hiányában a titán anódosan feloldódik Ti3+ és Ti4+ ionok képződésével, amelyek HCl-vé hidrolizálnak, folyamatosan csökkentve a rés pH-ját. A 10% HCl-t tartalmazó ömlesztett gázmosóban a pH 0 alatt lehet körülbelül 0,5 pH-értéknél. A magas kloridtartalom, az alacsony pH és a korlátozott tömegtranszport kombinációja olyan autokatalitikus környezetet eredményez, amely gyors réskorrózióhoz vezet, ha már elkezdődött.

Az ötvözet e támadással szembeni ellenállását a kritikus rés hőmérséklete (CCT) és a kritikus réspotenciál (CCP) határozza meg. A CCT az a maximális hőmérséklet, amelyen a szabványos rés-szerelvény (ASTM G78) 72 órán keresztül vízbe meríthető anélkül, hogy nyilvánvaló réstámadást okozna. A CCP az a küszöb, amelyen túl egy adott hőmérsékleten és kloridkoncentráción nem történik résindítás.

7. fokozat: Palládium stabilizált passziválás
A 7. fokozatú titán 0,12-0,25% palládiumot tartalmaz, egy nemesfémet, amely kiváló katódos hely a hidrogénfejlődéshez és az oxigén redukciójához. Az oxigénhiányos réskörnyezetben a palládium alacsonyabb túlpotenciál mellett katalizálja a hidrogénionok (2H+ + 2e- → H2) redukcióját, mint maga a titán. Ez a katódos reakció a réspotenciált nemes irányba állítja be, és így segít fenntartani a passzív filmet még alacsony pH-érték, oxigénhiányos körülmények között is.

A 7. fokozat CCT-je 10%-os HCl-ben 70 °C-on körülbelül 65 °C -, azaz a réstámadás nem kezdődik 65 °C alatt normál vizsgálati körülmények között. A réstámadás 100-200 óra 75 fokos hőmérsékleten történik. A 7. fokozat a 60-70 fokos súrológép CCT-értékének megfelelő vagy valamivel alatta van, ami apró, de funkcionális biztonsági ráhagyást biztosít.

12. osztály: Mo-Ni Power-Up
A 12-es fokozatú titán 0,2-0,4% molibdént és 0,6-0,9% nikkelt tartalmaz. A palládiummal ellentétben, amely megváltoztatja a katódos folyamatot, a molibdén a passzív filmben molibdátként (MoO₄2⁻) dúsul, amely akadályozza a kloridionok behatolását és csökkenti az anódos oldódás sebességét. A nikkel növeli a passzív film stabilitását a redukáló savakban, és elősegíti a repasszivációt a film mechanikai sérülése után. Ez a kombináció rugalmasabb passzív filmet eredményez, amely még agresszív réskémiában is ellenáll a lebomlásnak.

A 12. fokozat CCT-je 80 fok körüli 10%-os HCl-ben 70 fokon, ami jóval magasabb, mint a 7. fokozat. A 12. fokozat enyhe repedési rohamot mutat 500 óra 85 fokon elteltével. A megnövekedett teljesítmény annak a ténynek tulajdonítható, hogy a molibdén{9}}nikkel hozzáadása a passzív film belső stabilitásának növekedéséhez vezet, nem pedig a nemesfém-katalízishez, amely hátráltatható, ha a hidrogénfejlődés az uralkodó katódos reakció.

A szemétégető gázmosó teljesítményének összehasonlítása
A 65-70 fokon, 8-12% HCl-lel működő hulladékégető gázmosók adatai egyértelmű különbségeket mutattak a két ötvözet között. Az 5 év után eltávolított 7. fokozatú csövek sekély (0,1-0,3 mm mély) réseket mutatnak a hengerelt csőcsatlakozásoknál és a tömítések alatt. A 7. fokozatú telepítések némelyikén 7-8 éves korukban átmenő perforációt tapasztaltak. Ugyanilyen körülmények között a 12. fokozatú csövek 5 év után nem mutatnak jelentős réstámadást, és csak minimális felületi maratást (0,05 mm) 8-10 év után.

A 12. fokozat előnye különösen nyilvánvaló azoknál a mosóknál, amelyek hőmérsékleti problémákkal küzdenek,{1}} fokos expozíció hosszú ideig támadást okoz a 7. fokozatú hasadékokban, amelyek hónapok alatt 0,5 mm-re is megnőhetnek. A 12. osztályt ezek a hőmérsékletek viszonylag nem érintik.

Incinerator Scrubber Titán ötvözet alkalmazási mátrix
A gázmosó üzemi állapota HCl koncentráció (ajánlott ötvözet hőmérsékleti tartomány Várható rés{0}}mentes élettartam
Egymást követő működés, stabil hőmérséklet 5-10% 55-65 fok Fokozat 7 5-7 év
Folyamatos munkavégzés, állandó hőmérséklet 10-15% 55-65 fok Besorolás 12 8-10 év
Változtatható működési hőmérséklet-emelkedés 75 fokig 5-10 % 60-75 fok fokozat 12 6 és 8 év között
Magas klórtartalmú hulladék, gyakran kirándulások 10-15% 65-80 fok 12. fokozat (perc) 5-7 év
Bármilyen szolgáltatás, ahol nagy mennyiségű szilárd betét van. Bármilyen 12-es fokozatú betét növeli a réskockázatot; a 12-es osztályt részesíti előnyben
Új építésű, 10 éves tervezési élettartam 5-15% 60-70 fok Fokozat 12 10+ év
Következtetések az égetőberendezés gázmosójának specifikációjáról
A hulladékégetők nedves gázmosóiban, ahol a sósavgőzök várhatóan 60-80 fokosak, a 12-es fokozatú titán (Ti-0,3Mo-0,8Ni) előnyösebb, mint a 7-es fokozat (Ti-0,15Pd korrózióállóság). A molibdén-nikkel hozzáadásának anódos gátlása javítja a passzív film stabilitását, és körülbelül 15 fokkal magasabb kritikus réshőmérsékletet eredményez, mint a 7. fokozat. A gázmosó tipikus működése 65-70 fok 10%-os sósavval. A 12-es fokozat 8-10 év résmentes szolgáltatást biztosít, de a 7-es fokozat 5-7 év után kezd támadni. 12. fokozat: Az előnyben részesített ötvözet új telepítésekhez vagy cserékhez, amelyek 10 éves élettartamot igényelnek, de valamivel többe kerül (körülbelül 15-20%-kal több, mint a 7. fokozat). A 7-es fokozat még mindig alkalmas az alacsonyabb hőmérsékletű gázmosókhoz (55-65 fok), vagy ha a kezdeti tőkeköltség a fő korlát, de a 12-es fokozatot meg kell adni, ahol a gázmosó hőmérséklete 65 fok felett lehet, vagy ahol a kloridtartalom meghaladja a 10%-ot. Vásárláskor kérjen ASTM B338 Grade 12 csöveket pácolt felülettel és hegesztett (nem hengerelt) cső-cső-lemez csatlakozásokkal, hogy kiküszöbölje a cső-cső-lemez csatlakozások repedéseit és meghosszabbítsa az élettartamot.