Puhtalt titaanist kuumutustorud säilitavad stabiilse titaandioksiidi passiivse kile mõõduka pH vahemikus, mida kasutatakse laialdaselt tootmisliinides, mis kasutavad vaheldumisi happelist ja aluselist keskkonda, nagu farmaatsia süntees ja toidu CIP puhastamine. Paljudel tootmisprotsessidel on aga lühikese tsükli jooksul tugevad ja sagedased pH hüpped tugeva happe ja tugeva leelise vahel. Vesinikuioonide ja hüdroksiidioonide kiire vahelduv erosioon mõjutab pidevalt TiO₂ kaitsekihti, põhjustades perioodilist hõrenemist, mikro-pragusid ja ebaühtlast pinna värvimuutust. Pikaajaline korduv pH kõikumine kiirendab kile passiivset lagunemist ja tekitab varjatud punktkorrosiooniriske, isegi kui keskkond ei sisalda fluoriidiioone.
Stabiilses ühe pH keskkonnas moodustab passiivne kile tasakaalustatud kaitsestruktuuri. Neutraalsetes ja nõrkade leeliselistes tingimustes ümbritseb tihe titaandioksiidi ja titaanhüdroksiidi komposiitkile substraati tihedalt, blokeerides ioonide sissetungi. Nõrgas orgaanilises happes takistab TiO₂ kompaktne sisekiht kerget happelahustumist ja viib lahustunud hapnikuga iseenesliku-paranemise lõpule. Kuid sagedased järsud pH katkestused lõhuvad selle dünaamilise tasakaalu: pinnakile lülitub korduvalt happelise lahustumise ja leelise erosiooni oleku vahel, ilma et oleks piisavalt aega tervikliku ühtlase kihi regenereerimiseks.
pH järsk langus happelisele tasemele lahustab esmalt lahtise välise hüdroksiidkile. Kui keskkond muutub järsult happeliseks, reageerivad vesinikuioonid kiiresti leeliselistes tingimustes moodustunud titaanhüdroksiidi kihiga, eemaldades välise kaitsekihi ja paljastades õhema puhta TiO₂ sisemise kihi. Selles etapis kile korrosioonivastane -võime ilmselgelt väheneb ja kloriidi- või orgaanilised happeioonid tungivad kergesti mikro-defektide vahele, moodustades maatriksile pisikesi korrosiooni alguspunkte.
Järgnev pH järsk tõus tugevaks leeliseks õõnestab seejärel õhukese titaandioksiidi kile. Kõrge -kontsentratsiooniga hüdroksiidioonid reageerivad TiO₂-ga, tekitades lahustuvaid titanaatühendeid, õhendades ülejäänud passiivset kilet veelgi. Originaalse terve kile ja happe{3}}kahjustatud kile vaheline piir tekitab tõsise pingekontsentratsiooni, tekitades toru pinnale lugematuid nähtamatuid mikro-pragusid. Iga happe-leelise pH kõikumine kogub rohkem pragusid ja õhemaid kilealasid, moodustades pideva kaitsekihi kadumise nõiaringi.
Kõrge temperatuur võimendab oluliselt pH kõikumisest tingitud kahju. Kuumutamine kiirendab passiivse kile nii happe lahustumist kui ka leelise söövitamise reaktsioonikiirust, vähendades samal ajal lahustunud hapniku sisaldust vedelikus, mis nõrgendab kile isetõhusust. Ringlussüsteemide puhul, mille temperatuur on üle 60 kraadi ja päevas on mitu happe-aluse lülitustsüklit, ilmuvad 3–6 kuu jooksul pärast kasutamist titaantorudele silmnähtavad pinnasöövitused ja laialivalguvad augud. Loomulikult õhema passiivse kilega keevitussoojus{8}}mõjutatud tsoonid muutuvad kõige tugevamini kahjustatud aladeks.
Tõhusad kontrollimeetmed vähendavad pH kõikumise ohtu. Esiteks pikendage puhvri üleminekuaega happe ja leelise tööprotseduuride vahel, süstige paagi ja küttetorude loputamiseks neutraalset puhast vett, et vältida tugeva happe ja tugeva leelise otsest segunemist. Teiseks lisage pH puhveraineid, et stabiliseerida keskmise pH kitsas kõikumise vahemikus, piirates pH varieerumist vahemikus 6–9 nii palju kui võimalik. Kolmandaks lühendage hooldustsükleid, et viia läbi regulaarne re{5}}passiveerimine, parandades korduvast happe-leeliseerosioonist tekkinud mikro-praod. Neljandaks alandage korralikult töötemperatuuri, et aeglustada passiivse kile hõrenemise reaktsiooni kiirust, kui tootmisprotsess seda võimaldab.
表格
| pH kõikumine Töötingimus | Titaanist passiivkile kahjustused | Sihtotstarbeline kontrolllahendus |
|---|---|---|
| Aeglane kerge kõikumine (pH 6–10, pikk üleminekupuhver) | Ainult kerge ühtlane kile värvimuutus | Säilitage olemasolev puhvri loputusprotseduur, kvartaalne re{0}}passiveerimine |
| Sage järsk ümberlülitus nõrga happe ja nõrga leelise vahel ilma puhvrita | Kile perioodiline hõrenemine, hajutatud mikro{0}}praod | Lisage neutraalse veega loputusüleminek kahe kandja vahel |
| Tugeva happe (pH＜3) ja tugeva leelise (pH＞12) kiire tsükkel | Tõsine vahelduv kile lahustumine, ilmne aukude tekke oht | Kasutage pH-puhvri lisandeid, piirake rangelt äärmuslikku pH-taseme viibimisaega |
| Kõrge temperatuur (＞60 kraadi) igapäevase mitme happe{1}}aluse vahetamisega | Kiire kumulatiivne kilekahjustus, keevitada eelisjärjekorras korrosioonisüvendid | Vähendage sobivalt küttetemperatuuri, tehke igakuine kontroll ja passiveerimise remont |
Lühikokkuvõte
Sagedased järsud pH kõikumised happe ja leelise vahel vaheldumisi lahustavad ja erodeerivad titaani komposiit-passiivset kilet, tekitades kogunenud mikro{0}}pragusid ja nõrgestades pikaajalist-korrosioonivastast toimet{2}. Neutraalse puhverloputuse lisamine, keskmise pH väärtuse stabiliseerimine ja regulaarne re-passiveerimise parandamine võib tõhusalt vähendada korrosioonikahjustusi, mis tulenevad korduvast happe{5}}aluse üleviimisest titaanküttetorudele.
