5% 硫化ナトリウム溶液を 40 度で加熱するために使用されるグレード 2 チタン浸漬ヒーターの場合、同じ濃度の塩化物では軽度の孔食しか引き起こさないのに、硫化物陰イオン (S²⁻) は急速な水素吸収 (200 ppm/月) と脆化を引き起こすのはなぜですか?

40 度の 5% 硫化ナトリウム中のグレード 2 チタンは、1 か月あたり 100 ～ 300 ppm の割合で水素を吸収し、1 ～ 3 か月で脆化します。硫化物イオン (S 2-) は強力な還元剤であり、保護 TiO 2 コーティングの生成を阻害します。陰極反応には水素発生が含まれます: 2H 2 O + 2e − → H 2 + 2OH − 。原子状水素をチタン結晶格子に。対照的に、同じ濃度の塩化物では、不動態皮膜が形成される可能性があるため、軽度の孔食 (0.05 ～ 0.10 mm/年) しか発生しません。

硫化物-による水素吸収のメカニズム

硫化物はチタン表面と反応して硫化チタン (TiS) を生成しますが、これは保護効果がありません。 - 開回路電位は、Ag/AgCl に対して -0.8 ～ -1.0 V に変化します。この場合、主な陰極反応は水素発生です。水素の吸収速度は硫化物含有量に関係します。

定量的水素吸収と硫化物濃度の関係

Na2S 濃度 (%) H 吸収 (ppm/月)200 ppm H までの時間 (月) 故障モード 0.5 20-50 4-10 脆化 1.0 40-80 2.5-5 脆化 2.0 60-120 1.7-3.3 脆化 5.0 100-200 1-2 急速脆化 10.0 150-300<1 Immediate Material Selection Guide for Sulfide Service

硫化物濃度 % 推奨材料 期待寿命 (1.5mm 壁)
<1 Grade 7 titanium 1-2 years 1-5 Grade 7 + cathodic protection 6-12 months >5 PTFE or tantalum coated >5年
情報に基づいた仕様

グレード 2 チタンを含む硫化物溶液は使用しないでください。グレード 7 (パラジウムは H 吸収を低下させます) または PTFE コーティングされたヒーターを使用してください。エンジニアは適切な材料を選択することで水素脆化を防ぎます。