濃度 25% の酢酸カリウム (KAc) 滑走路除氷剤は、-10 度の低温でも使用されます。貯蔵タンクの凍結防止にチタン製電気ヒーターを採用しています。アクティブ加熱中、ヒーターは 40 ～ 60 度で動作し、溶液は自然対流により液体状態になります。ヒーターがオフのスタンバイ期間中、溶液は周囲温度 -10 度まで冷却されます。酢酸カリウム溶液は過飽和になり、部分的に凍結または濃縮される場合があります。濃縮酢酸溶液は、導電率が高く、pH (加水分解による) が低くなります。すきま腐食は氷や濃溶液膜の下で発生します。スタンバイ時の腐食速度は、アクティブな加熱時よりも 5 ～ 10 倍高くなる可能性があります。

加速待機腐食のメカニズム

積極的な加熱中、溶液は暖かく流動的で、酸素レベルは適度で、チタン不動態皮膜は安定しています。待機中に溶液が冷えると氷の結晶が形成され、残りの液体が 40 ～ 60% の酢酸カリウムに濃縮されます。酢酸塩の加水分解により、濃縮溶液の pH は 7 ～ 8 になります (25 度での pH 9 ～ 10 と比較)。高濃度と低い pH は不動態皮膜を不安定にします。さらに、氷-で覆われた領域と液体-で覆われた領域の間には、差別的な通気セルが形成されます。氷または濃縮溶液膜の下の閉じ込められた形状は、隙間条件を作り出します。流れがなくなると、攻撃的な種の希釈が防止されます。

アクティブ加熱中とスタンバイ中の定量的な腐食速度

25% 酢酸カリウム中でのさまざまな温度での制御されたテストにより、グレード 2 チタンの次の腐食速度が確立されました。流れ（自然対流）を伴う 50 度のアクティブ加熱中の腐食速度は年間 0.005 ～ 0.010 mm で、不動態皮膜は安定しています。 25 度で流れのある定常運転中の速度は、年間 0.008 ～ 0.015 mm です。部分的に氷が形成され、0 度まで冷却されると、その速度は年間 0.03 ～ 0.08 mm に増加します。氷が存在する状態で -10 度で待機している間 (氷 50%、濃縮溶液 50%)、腐食速度は年間 0.08 ～ 0.15 mm に達します。これは、アクティブな加熱速度の 10 ～ 20 倍です。完全凍結（液相なし）の -10 度での待機中は、電解質が存在しないため、腐食速度は年間 0.01 ～ 0.03 mm に低下します。

凍結融解サイクルと溶液濃度が待機腐食に及ぼす影響

待機腐食の深刻度は、凍結融解サイクルの回数と残留液体の濃度によって異なります。{0} 1 回の凍結融解サイクルで到達する最大濃度は KAc 45 ～ 50% で、融解期間中の腐食速度は年間 0.05 ～ 0.10 mm です。 10 回の凍結融解サイクルの後、溶液は 55 ～ 60% KAc までさらに濃縮され、腐食速度は年間 0.10 ～ 0.20 mm に増加します。濃度 60% KAc、pH 7.0 では、0 度での腐食速度は年間 0.15 ～ 0.30 mm です。 70% の濃度 (飽和に近い) では、10 度での腐食速度は年間 0.20 ～ 0.40 mm です。

滑走路凍結防止ヒーターの待機腐食軽減ガイド

次の表は、25% 酢酸カリウムの滑走路防氷剤貯蔵タンクでの待機中に腐食の促進を防ぐための推奨事項を示しています。

スタンバイ動作を超えたエンジニアリング

チタンのグレードは待機耐食性に影響します。グレード 7 (パラジウム-安定化)は、濃酢酸溶液中での腐食速度が 3 ～ 5 倍低く、スタンバイ攻撃を 70 ～ 80% 軽減します。グレード 12 では中程度の改善が見られます。肉厚により腐食許容量が得られます。 2.0 mm の壁は年間 0.10 mm の待機腐食で 20 年間持続します。濃縮溶液が蓄積する可能性のある隙間ができないように、ヒーターは水平に取り付ける必要があります。スタンバイ中に動作する小型の再循環ポンプが濃度勾配を防ぎます。タンクに巻き付けられた加熱ケーブルが溶液の温度を 0 度以上に維持し、凍結を完全に防ぎます。

情報に基づいた仕様の作成

-周囲温度 10 度で 25% の酢酸カリウムを使用した滑走路除氷サービスでチタン電気ヒーターを使用する場合は、スタンバイ中にヒーターを低電力 (定格電力の 10 ～ 20%) に維持して表面温度を 0 度以上に保ち、氷の形成を防ぐようにシステムを設計します。スタンバイ腐食が発生する既存のヒーターの場合は、スタンバイ中に 1 時間ごとに 10 分間動作する再循環ポンプを追加します。新規設置の場合はグレード 7 チタンを指定してください。動作中はヒーター電流を監視してください。一定の電圧で徐々に増加する場合は、氷の形成を示しており、直ちに対処する必要があります。エンジニアは、低電力スタンバイ動作によって氷の形成を防止することで、酢酸カリウム滑走路除氷装置サービスでのパッシブスタンバイ中に発生する腐食の加速を排除します。