60% ソルビトール溶液中で 110 度を維持するために使用されるチタン電気ヒーターでは、還元糖含有量 (0.1% 対 . 1%) がどのようにしてチタンイオンの錯体化を触媒し、全体的な腐食を促進しますか?

濃度 60%、温度 110 度のソルビトール溶液は、製薬および食品用途で保湿剤および甘味料として使用されます。デンプンの加水分解から得られるソルビトールは、通常、グルコースやフルクトースなどの還元糖で汚染されています。 0.1%還元糖中でのチタンの腐食速度は0.01～0.03mm/年です。砂糖が 1.0% 減少すると、その速度は年間 0.08 ～ 0.15 mm に上昇します。還元糖によるチタンイオンの錯体形成の触媒作用は、安定したチタン-糖錯体の生成を介して起こります。化合物は保護不動態皮膜の形成を妨げ、均一な加速腐食を引き起こします。

ブドウ糖-による腐食のメカニズム

Titanium ions (Ti⁴⁺) have a considerable affinity for hydroxyl and carbonyl moieties. Reducing sugars have several vicinal hydroxyl groups in cis configuration which act as bidentate ligands. The reaction is Ti4+ + 3C6H12O6 -->[Ti(C6H12O6)3]4+ この可溶性錯体は、形成直後に金属表面から Ti4+ を抽出し、保護 TiO2 層の形成を防ぎます。腐食は均一で、拡散が制御されます。錯体形成速度と定常状態の腐食速度は、還元糖の濃度が増加すると増加します。{9}}

定量的な腐食速度と還元糖含有量の関係

以下は、還元糖の含有量を変えた 60% ソルビトール中で、110℃、1000 時間のグレード 2 チタンの制御試験用に設定されました。 0% 還元糖 (純粋なソルビトール) からのチタン放出は 0.5 ～ 1.0 ppm、腐食速度は 0.005 ～ 0.010 mm/年で、光沢のある表面です。還元糖 0.1% では、Ti 放出は 2 ～ 5 ppm、腐食速度は 0.01 ～ 0.03 mm/年で、軽いエッチングが観察されます。 0.5% の還元糖では、Ti の放出は 10 ～ 20 ppm、腐食速度は 0.05 ～ 0.10 mm/年です。均一なエッチングが観察される。 1.0% 還元糖での Ti 放出量は 20 ～ 40 ppm、腐食速度は 0.08 ～ 0.15 mm/年、表面は均一で艶消しです。 Ti の放出量は 40 ～ 80 ppm、腐食速度は年間 0.15 ～ 0.25 mm、還元糖 2.0% では激しいエッチングが発生します。

錯体形成速度に対する温度とソルビトール濃度の影響

錯体形成速度はアレニウス-に似ており、活性化エネルギーは50 kJ mol−1です。 80 度、還元糖 1% では、腐食速度は年間 0.03 ～ 0.06 mm です。 100 度での速度は 0.06 ～ 0.12 mm/年です。 110 度では、その速度は年間 0.08 ～ 0.15 mm です。速度は 120 度で 0.12 ～ 0.22 mm/年です。速度はソルビトール含有量にも依存します。1% 還元糖を含む 50% ソルビトール、110 度では、速度は 0.06 ～ 0.12 mm/年です. 60% ソルビトール、速度は年間 0.08 ～ 0.15 mm です。ソルビトール 70% では、その速度は 0.10 ～ 0.20 mm/年です。ソルビトールの割合が高いと粘度が向上し、糖分が多いと腐食速度が制御されます。

ソルビトールヒーターの糖質削減ガイド

次の表は、110 度における 60% ソルビトール中のグレード 2 およびグレード 7 チタン ヒーターの最大許容還元糖含有量を、意図された耐用年数と許容される腐食速度の関数として示しています。

Required Service Life (years) Maximum Reducing Sugar (%) for Grade 2 Maximum Reducing Sugar (%) for Grade 7 Predicted Corrosion Rate (mm/year)Recommended Action >10 <0.2 <0.5 <0.03 None 5-10 0.2-0.5 0.5-1.0 0.03-0.08Annual monitoring 3–5 0.5–1.0 1.0–2.0 0.08–0.16Use Grade 7 1-3 1.0-1.5 2.0-3.0 0.15-0.25 Lower temperature to 100°C <1 >1.5 >3.0 >0.25 精製ソルビトール
糖質管理を超えたエンジニアリング

チタンのグレードは、糖との錯体形成に対する耐性に大きな影響を与えます。グレード 7 (パラジウム安定化) は、同じ還元糖濃度においてグレード 2 よりも腐食速度が 2 ～ 3 倍低いです。肉厚は腐食許容量を提供します。壁厚 2.0 mm、年間 0.10 mm の腐食は 20 年間持続します。ソルビトールは還元糖濃度を下げるために高純度のグルコースから作られる必要があります。製造後、ソルビトール溶液は水素添加されて、残留還元糖が減少します。 0.1% 水素化ホウ素ナトリウムの添加による還元糖の化学的還元。窒素ブランケットにより酸素の侵入が減少します。酸素の侵入により、腐食反応が遅くなります。

自信を持って指定する

60% ソルビトール、110 度、チタン電気ヒーター 還元糖の最大量: グレード 2 の場合は 0.2%、グレード 7 の場合は 0.5% ソルビトールの提供者にソルビトールの還元糖含有量を証明することを要求します。既存のヒーターの場合は、フェーリング溶液または HPLC を使用して還元糖含有量を毎週測定します。還元糖が制限値を超えている場合は、0.1% 水素化ホウ素ナトリウムで還元糖を還元するか、温度を 100 度に下げます。エンジニアは、還元糖レベルを臨界レベル以下に制御して、チタンイオンの錯体化を防ぎ、高温ソルビトール使用時の均一な腐食速度を低く維持します。