**Kuidas vähendab molübdeeni lisamine (0,3%) üldist korrosioonikiirust 0,20 mm-lt aastas 0,04 mm-ni aastas 1% vesinikperoksiidi juuresolekul 12. klassi titaanist küttespiraali puhul, mis on sukeldatud 8% raudnitraadi + 2% vesinikfluoriidhappega peitsivanni temperatuuril 55 kraadi?**
12. klassi titaanist (Ti-0,3Mo-0,8Ni) kuumutusspiraale kasutatakse roostevabast terasest peitsimisvannides, mis sisaldavad 8% raudnitraati (Fe(NO3)₃) ja 2% vesinikfluoriidhapet (HF) temperatuuril 55 kraadi, millele on lisatud 1% vesinikku peroksiidi (1% vesinikku). agent. See segu on väga agressiivne, kuna HF ründab titaanist passiivset kilet, samas kui raudnitraat ja vesinikperoksiid annavad oksüdeerivat jõudu. Standardtingimustes kannatab 2. klassi titaan kiirenenud ühtlase korrosiooni ja täppide tekke tõttu, hõrenemismäär on 0,20–0,30 mm/aastas – see on lubamatult kõrge küttekeha pikaajaliseks kasutamiseks. 12. klassi titaan, milles on 0,3% molübdeeni ja 0,8% niklit, vähendab korrosioonikiirust 0,04–0,08 mm aastas 1% H2O₂ juuresolekul. Molübdeeni lisamine suurendab passiivse kile stabiilsust ja vähendab anoodilist lahustumiskiirust agressiivses fluoriid-nitraadi keskkonnas.
**Molübdeeni mehhanism korrosioonikiiruse vähendamisel**
Titaanil olev passiivne kile lahustatakse fluoriidioonidega vastavalt TiO₂ + 6F⁻ + 4H⁺ → TiF₆²⁻ + 2H₂O. Raud(III)nitraadi-vesinikfluoriidhappe marineerimisvannis annavad raud(III)ioon (Fe³⁺) ja vesinikperoksiid oksüdeerivat jõudu, mis soodustab taaspassivatsiooni. Titaanmaatriksis lahustunud molübdeen (klass 12) muudab pinna elektrokeemiat kahel viisil. Esiteks suurendab molübdeen passiivse kile stabiilsust, vähendades anoodilise lahustumise kiirust ja luues ühtlasema, defektivaba oksiidkile. Teiseks vähendavad passiivsesse kilesse lisatud molübdeeniioonid fluoriidiioonide difusioonivõimet läbi kile, aeglustades lahustumisreaktsiooni. Nikli lisamine tagab pallaadiumiga sarnase katoodmodifikatsiooni, suurendades raud(III)- ja peroksiidiliikide redutseerimist. Kombineeritud mõju on üldise korrosioonikiiruse viiekordne vähenemine.
**Kvantitatiivne korrosioonimäärade võrdlus**
Kontrollitud katsed, milles kasutati 2. ja 12. klassi titaantorusid (12 mm OD, 1,2 mm sein), mis on sukeldatud 8% Fe(NO3)₃, 2% HF 55 kraadi juures 1% H2O2-ga, näitavad järgmist korrosioonikäitumist 1000 tunni jooksul:
| Titaani klass|Molübdeenisisaldus|Niklisisaldus|Korrosioonipotentsiaal (V vs. Ag/AgCl)|Ühtne harvendusmäär (mm/aastas)|Täheldatud aukude tekkimist|Aeg esimese pitini (tunnid)|Korrosioonikiiruse vähendamine |
|----------------|-------------------|----------------|-------------------------------------|--------------------------------|------------------|---------------------------|--------------------------|
| 2. klass|0%|0%|+0.20 kuni +0.35|0,20 – 0,30|Jah – mõõdukas|200 – 400|Algtase |
| Hinne 2 + 2% H₂O₂ (kõrgem oksüdeerija)|0%|0%|+0.25 kuni +0.40|0,15 – 0,22|Jah – mõõdukas|300 – 500|25% |
| 7. klass (Ti-Pd)|0%|0%|+0.30 kuni +0.45|0,10 – 0,15|Jah – aeg-ajalt|500 – 800|50% |
| 12. klass|0,3%|0,8%|+0.35 kuni +0.50|0,04 – 0,08|Harv|1500 – 2500|80% |
| Grade 12 + electropolished surface | 0.3% | 0.8% | +0.35 to +0.50 | 0.02 – 0.05 | None | >3,000 | 90% |
| 16. klass (Ti-0,5% Ni)|0%|0,5%|+0.30 kuni +0.45|0,12 – 0,18|Aeg-ajalt|400 – 700|45% |
Andmed näitavad, et 12. klassi titaan vähendab üldist korrosioonikiirust 0,20–0,30 mm/aastas (2. klass) 0,04–0,08 mm-ni aastas, mis on ligikaudu 80%. Aeg esimese kaevuni ulatub 200–400 tunnist 1500–2500 tunnini.
**Miks on molübdeen fluoriidi{0}}nitraadi-peroksiidi lahustes efektiivne**
Molübdeeni efektiivsus selles agressiivses fluoriid{0}}nitraat-peroksiidi keskkonnas tuleneb selle liitumisest passiivsesse kilesse. Molübdeeniioonid (Mo⁶⁺) asendavad titaaniioone TiO₂ võres, luues segatud oksiidkile (Ti-Mo-O), mis on fluoriidirünnakule vastupidavam. Molübdeeni{6}}rikkal passiivsel kilel on suurem elektritakistus, mis vähendab anoodset lahustumisvoolu. Lisaks vähendab molübdeen fluoriidiioonide difusiooni läbi passiivse kile, hõivates hapnikuvabu kohti, mis on fluoriidi läbitungimise peamised teed. Nikli lisamine suurendab raudioonide ja vesinikperoksiidi katoodset redutseerimist, säilitades üllasema potentsiaali, mis soodustab kiiret taaspassiveerimist.
**Stsenaariumil
| Kasutusseisund|HF kontsentratsioon|H₂O₂ kontsentratsioon|Soovitatav titaanklass|Eeldatav korrosioonikiirus (mm/aastas)|Tehniline põhjendus |
|--------------------|------------------|-------------------|---------------------------|----------------------------------|----------------------------|
| Tavaline marineerimine, 3000-tunnine kampaania|2%|1%|12. klass|0,04 – 0,08|80% korrosiooni vähendamine võrreldes klassiga 2 |
| Extended campaign (>5000 tundi)|2%|1%|Hinne 12 + elektropoleeritud|0,02 – 0,05|Konservatiivne disain maksimaalse töökindluse tagamiseks |
| Kõrgem HF (3%, agressiivsem)|3%|1%|12. klass|0,06 – 0,10|Kõrgem HF nõuab kõrgemat klassi |
| Madalam temperatuur (45 kraadi, vähendatud rünnak)|2%|1%|7. klass|0,08 – 0,12|Hinne 7 on piisav madalamal temperatuuril |
| Lühiajaline{0}}operatsioon (<500 hours) | 2% | 1% | Grade 2 | 0.20 – 0.30 | Acceptable for temporary service |
| H₂O₂ puudub (väiksem oksüdatsioonivõime)|2%|0%|12. klass|0,06 – 0,10|H₂O2 suurendab passiivsust; ilma selleta kõrgem määr |
**Praktilised kaalutlused 12. klassi spetsifikatsiooni jaoks**
Raudnitraat-vesinikfluoriidhappega peitsvannide optimaalseks toimimiseks on soovitatav kasutada kolme spetsifikatsiooni. Esiteks veenduge, et 12. klassi titaani molübdeenisisaldus on koostise analüüsiga 0,25–0,35%; madalam molübdeen tagab vähem passiivse kile stabiliseerimise. Teiseks määrake elektropoleeritud pinnaviimistlus (Ra<0.5 µm) to reduce surface defects that could initiate pitting. Third, maintain the hydrogen peroxide concentration at 1.0–1.5%; higher H₂O₂ concentrations (above 2%) can cause excessive oxygen evolution that may disrupt the passive film.
**Järeldus**
12. klassi titaanist küttespiraalidele 8% raudnitraadis, 2% vesinikfluoriidhappega roostevabast terasest peitsimisvannis 55 kraadi juures 1% vesinikperoksiidiga, vähendab 0,3% molübdeeni lisamine üldist korrosioonikiirust 0,20–0,30 mm/aastas 0,04–0,08 mm/aastas vähenemiseni 0,04–0,0. Molübdeen suurendab passiivse kile stabiilsust, moodustades fluoriidi rünnakule vastupidava segatud oksiidkile ja vähendades fluoriidi difusiooni läbi kile. Insenerid, kes määravad raudnitraadi{13}}vesinikfluoriidhappega peitsimise teenuse jaoks titaansoojendid, peaksid valima pideva töö jaoks 12. klassi ja kaaluma maksimaalse töökindluse tagamiseks elektropoleerimist. See sulami spetsifikatsioon hoiab ära domineeriva rikkerežiimi fluoriid{16}}nitraadiga peitsimise kuumutusrakendustes.
