90% ギ酸を 100 度で再加熱するために使用されるチタン ヒート ロッドの場合、水分含有量 (5% 対 . 10%) は腐食メカニズムを均一な攻撃から孔食にどのように変化させますか?

チタンヒーターは、100 度の 90% ギ酸中ではいくぶん受動的な状態で動作します。物質の分解方法は、酸の水分含有量にとって非常に重要です。 5% の水 (95% ギ酸) では、不動態皮膜は一貫して溶解し、毎年 0.10 ～ 0.25 mm の予測可能な薄さになります。 10% の水 (90% ギ酸) では、余分な水の存在によって表面の化学的性質が変化し、局所的なフィルムの崩壊と年間 0.5 ～ 1.2 mm の速度での安定した孔食の開始が可能になります。均一な攻撃から孔食への切り替わりは 7 ～ 9% の間で急激に変化し、ヒーターの故障モードと余命予測が劇的に変化します。

水のメカニズム-均一腐食から孔食への移行を引き起こす

ギ酸中のチタン上の不動態コーティングは、ギ酸イオン (HCOO-) の吸着によって維持されます。水分子は表面の位置をめぐってギ酸塩と競合します。 5% の水があると、ギ酸塩の吸着が優勢となり、フィルムは均一に分解します。水分が 10% の場合、より多くの水の吸着がギ酸塩に取って代わり、不動態層に局所的な欠陥が生じます。したがって、高濃度ギ酸イオンの塩化物-のような攻撃性により、これらの欠陥部位でのピットの発生が促進されます。ピットが確立されると、ピット内部の酸性の高ギ酸塩環境により、主なメカニズムが均一な薄化から急速な局所的な浸透に切り替わり、繁殖が促進されます。-

5% 対 . 10% 水での定量的な腐食挙動

ギ酸と水の組み合わせを 100 度で 500 時間、制御された重量損失とピット深さの測定により、明らかな挙動の違いが実証されました。 5 % の水 (95 % ギ酸) では、均一な腐食速度は 0.10 ～ 0.25 mm/年です。表面は 20 μm より深いピットのない全体的なエッチングを示し、破損モードは予測可能な均一な薄化です。一般的な速度は、8% 水 (92% ギ酸) では 0.08 ～ 0.15 mm/年に減少しますが、200 ～ 400 時間の曝露後に孔食が始まり、混合モードで 500 時間後の孔食の深さは 0.1 ～ 0.3 mm になります。 10% 水 (90% ギ酸) では均一速度はさらに年間 0.05 ～ 0.10 mm に減少しますが、孔食は激しく、50 ～ 150 時間以内に始まり、500 時間後には深さ 0.3 ～ 0.8 mm の孔が形成されます。水分が 10% の場合、ピットの伝播速度 (0.5 ～ 1.2 mm/年) は、水分が 5% の場合の均一な減肉速度よりも 5 ～ 10 倍高くなります。

臨界含水量に対する温度の影響

動作温度は、孔食が顕著になる水位の関数です。均一から孔食への変化は、80 度で約 10 ～ 12% の水分で起こります。 100 度では 7 ～ 9 % の水に移行します。 110 度で水分が 6% の場合でも、孔食が優勢になります。温度が高くなると水の吸着が促進され、不動態層が不安定になるため、水の臨界閾値が低下します。含水率 10% では、ピットの伝播速度は 80 度で 0.2 ～ 0.5 mm/年、100 度で 0.5 ～ 1.2 mm/年に増加します。

ギ酸の用途と含水率のグレード選択ガイド

グレード 2 およびグレード 7 のチタン ヒート ロッドの 100 度での最大許容含水量は、意図された耐用年数と一般的な腐食メカニズムに基づいて、以下の表に示されています。

望ましい耐用年数 (年) グレード 2 の最大水 (%) グレード 7 の最大水 (%) 支配的なメカニズム 予想される浸透率 (mm/年)5<6 <10 Uniform 0.05–0.15 3–5 6–7 10–12 Mixed 0.15–0.30 1–3 7–8 12–14 Pitting (marginal) 0.30–0.60 <1 >8 >14 Pitting (severe) >0.60
含水量制御エンジニアリングを超えて

移行しきい値はチタンの品質に大きく依存します。グレード 7 (パラジウム安定化) は、混合モード腐食を伴う 10% 水 (90% ギ酸) で使用できます。-。グレード 2 は、孔食を避けるために水分を 7% 未満に保つ必要があります。壁の厚さはピット貫通許容値を提供します. 2.0 mmの壁は0.6 mm/年で穴があっても3.3年生存します. 1.2 mmの壁は2年で崩壊します。無水ギ酸 (1 ～ 2%) を添加すると、遊離水が化学的に結合するため、酸濃度を変えることなく有効水分含有量が低下します。溶液のエアレーションは、不動態皮膜を安定化させることにより、孔食の代わりに均一な腐食を引き起こします。

ナレッジベースの仕様-

100 度の 90% ギ酸中でのチタン ヒート ロッドの場合、混合モード腐食を伴う 10% 水中での安全な動作のためにグレード 7 チタンの使用を検討してください。-。グレード 2. 蒸留または無水ギ酸などの乾燥剤の添加により、水分含量を 7 % 未満に低減します。水分含量はカールフィッシャー滴定を使用して毎週監視されます。グレード 2 の場合、水分が 8% を超える場合は是正措置が必要です。水分含有量を臨界移行しきい値未満に制御することにより、エンジニアは腐食メカニズムを急速な孔食から予測可能な均一な攻撃に変更することができ、熱ギ酸使用における信頼性の高い寿命予測が可能になります。