Gryno titano šildymo vamzdeliai palaiko stabilią pasyviąją titano dioksido plėvelę vidutinio pH diapazone, plačiai naudojami gamybos linijose, kuriose pakaitomis naudojamos rūgštinės ir šarminės terpės, tokios kaip farmacinė sintezė ir maisto CIP valymas. Tačiau daugelyje gamybos procesų per trumpą ciklą vyksta stiprūs, dažni pH šuoliai tarp stiprios rūgšties ir stipraus šarmo. Greita kintamoji vandenilio jonų ir hidroksido jonų erozija nuolat veikia TiO₂ apsauginį sluoksnį, sukeldama periodinį plonėjimą, mikro-įtrūkimus ir netolygų paviršiaus spalvos pasikeitimą. Ilgalaikis-pasikartojantis pH svyravimas pagreitina pasyvų plėvelės skilimą ir sukuria paslėptą taškinės korozijos riziką, net jei terpėje nėra fluoro jonų.
Stabilioje vieno pH aplinkoje pasyvioji plėvelė sudaro subalansuotą apsauginę struktūrą. Neutraliomis ir silpnomis šarminėmis sąlygomis tanki titano dioksido ir titano hidroksido kompozicinė plėvelė sandariai apgaubia substratą, blokuodama jonų invaziją. Silpnoje organinėje rūgštyje kompaktiškas vidinis TiO₂ sluoksnis atsparus silpnam rūgšties tirpimui ir užbaigia savaiminį -remontą ištirpusiu deguonimi. Tačiau dažni staigūs pH lūžiai pažeidžia šią dinaminę pusiausvyrą: paviršiaus plėvelė pakartotinai persijungia tarp rūgšties tirpimo būsenos ir šarminės erozijos būsenos, nesant pakankamai laiko atkurti vienodą sluoksnį.
Staigus pH kritimas iki rūgštinės vertės pirmiausia ištirpdo laisvą išorinę hidroksido plėvelę. Kai terpė staiga tampa rūgštinga, vandenilio jonai greitai reaguoja su titano hidroksido sluoksniu, susidariusiu šarminėmis sąlygomis, pašalindami išorinį apsauginį sluoksnį ir atskleisdami plonesnį gryno TiO₂ vidinį sluoksnį. Šiame etape plėvelės antikorozinis pajėgumas akivaizdžiai sumažėja, o chlorido arba organinių rūgščių jonai lengvai prasiskverbia į mikro-defektus, sudarydami mažyčius korozijos pradžios taškus ant matricos.
Vėlesnis staigus pH padidėjimas iki stipraus šarmo, tada ardo likusią ploną titano dioksido plėvelę. Didelės -koncentracijos hidroksido jonai reaguoja su TiO₂, sudarydami tirpius titanato junginius, toliau plonindami likusią pasyviąją plėvelę. Ribinė sritis tarp originalios nepažeistos plėvelės ir rūgščių{3}}pažeistos plėvelės sukelia rimtą įtempių koncentraciją, todėl vamzdelio paviršiuje susidaro daugybė nematomų mikro{4}}įtrūkimų. Kiekvienas rūgščių-šarmo pH svyravimo ciklas sukaupia daugiau įtrūkimų ir plonesnių plėvelės plotų, sudarydamas užburtą nuolatinio apsauginio sluoksnio praradimo ratą.
Aukšta temperatūra žymiai padidina pH svyravimo sukeltą žalą. Kaitinimas pagreitina pasyviosios plėvelės rūgšties tirpimo ir šarminio ėsdinimo reakcijos greitį, tuo pačiu sumažindamas ištirpusio deguonies kiekį skystyje, todėl susilpnėja plėvelės savaiminio{1}}taisymo efektyvumas. Cirkuliacinėse sistemose, kurių temperatūra viršija 60 laipsnių ir kasdien vyksta daug rūgščių -bazių perjungimo ciklų, per 3–6 mėnesius nuo eksploatacijos titano vamzdeliuose atsiras akivaizdūs paviršiaus išgraužimai ir išsklaidytos duobutės. Suvirinimo karščio{8}}veikiamos zonos su natūraliai plonesne pasyvia plėvele tampa labiausiai pažeistomis vietomis.
Veiksmingos kontrolės priemonės sumažina pH svyravimo pavojų. Pirmiausia pailginkite buferio perėjimo tarp rūgšties ir šarmo darbo procedūrų laiką, įpurkškite neutralaus švaraus vandens, kad išplautumėte baką ir šildymo vamzdžius, kad išvengtumėte tiesioginio stiprios rūgšties ir stiprių šarmų maišymosi. Antra, pridėkite pH buferinių medžiagų, kad stabilizuotumėte terpės pH siaurame svyravimo diapazone, kiek įmanoma apribodami pH svyravimą tarp 6–9. Trečia, sutrumpinkite priežiūros ciklus, kad būtų atliktas reguliarus re-pasyvavimas, pašalinami mikro-įtrūkimai, susikaupę dėl pasikartojančios rūgštinės-šarmų erozijos. Ketvirta, tinkamai sumažinkite darbo temperatūrą, kad sulėtintumėte pasyvios plėvelės plonėjimo reakcijos greitį, jei tai leidžia gamybos procesas.
表格
| pH svyravimas Darbo sąlygos | Titano pasyviosios plėvelės pažeidimas | Tikslinės kontrolės sprendimas |
|---|---|---|
| Lėtas lengvas svyravimas (pH 6–10, ilgas pereinamasis buferis) | Tik nežymus vienodos plėvelės spalvos pakitimas | Palikti esamą buferio praplovimo procedūrą, kas ketvirtį pakartotinį{0}}pasyvavimą |
| Dažnas staigus perjungimas tarp silpnos rūgšties ir silpno šarmo be buferio | Periodiškas plėvelės plonėjimas, išsibarstę mikro{0}}įtrūkimai | Pridėkite neutralų vandens praplovimo perėjimą tarp dviejų terpių |
| Greitas stiprios rūgšties (pH＜3) ir stiprių šarmų (pH＞12) ciklas | Stiprus kintamasis plėvelės tirpimas, akivaizdi įdubimo rizika | Naudokite pH buferio priedus, griežtai apribokite ekstremalaus pH buvimo laiką |
| Aukšta temperatūra (＞60 laipsnių) kasdien keičiant rūgščių{1}}bazes | Greitas kaupiamasis plėvelės pažeidimas, suvirinimo prioritetinės korozijos duobės | Tinkamai sumažinkite šildymo temperatūrą, kas mėnesį atlikite patikrinimą ir pasyvavimo remontą |
Trumpa santrauka
Dažnas staigus pH svyravimas tarp rūgšties ir šarmo pakaitomis ištirpdo ir ardo titano sudėtinę pasyviąją plėvelę, todėl susidaro susikaupę mikro{0}}įtrūkimai ir susilpnėja ilgalaikis antikorozinis-veiksmingumas. Pridėjus neutralaus buferio praplovimo, stabilizuojančios terpės pH vertę ir reguliarų re-pasyvavimo taisymą, galima veiksmingai sumažinti korozijos žalą, atsirandančią dėl pakartotinio rūgšties-bazės perjungimo į titano šildymo vamzdžius.
