Đối với Thanh nhiệt Titan trong Axit photphoric 50% ở 100 độ, Sự hiện diện của 500 ppm Fluoride thay đổi Nhiệt độ rỗ tới hạn và thời gian thủng của bức tường 1,5 mm như thế nào?

Titan trong axit photphoric 50% ở 100 độ khá thụ động với tốc độ ăn mòn dưới 0,05 mm/năm và nhiệt độ rỗ tới hạn (CPT) khoảng 85 độ. Việc bổ sung 500 ppm florua (dưới dạng HF hoặc NaF) làm giảm đáng kể CPT xuống 50 độ, có nghĩa là ở nhiệt độ làm việc 100 độ, hiện tượng rỗ ổn định bắt đầu trong vòng 100-300 giờ. Trong những điều kiện này, thời gian để thủng một bức tường dày 1,5 mm là 500-1500 giờ so với > 10.000 giờ trong axit không chứa florua. Các ion florua tương tác với các ion titan và ức chế quá trình tái thụ động và do đó đẩy nhanh quá trình rỗ.

Cơ chế trầm cảm CPT do Fluoride gây ra

Màng thụ động trên titan ổn định tới 85 độ trong axit photphoric nguyên chất. Titan phản ứng với các ion florua để tạo ra phức hexafluorotitanate hòa tan: TiO₂ + 6F⁻ + 4H⁺ → TiF₆²⁻ + 2H₂O. Quá trình loại bỏ màng thụ động với tốc độ tăng theo cấp số nhân theo nhiệt độ. Ở 100 độ, tốc độ tạo phức đủ để tạo ra hiện tượng vỡ màng cục bộ tại các vết nứt bề mặt. Khi hố bắt đầu hoạt động, nồng độ florua cao trong hố sẽ duy trì một môi trường khắc nghiệt và hố lan truyền nhanh chóng.

CPT và thời gian thủng phụ thuộc vào nồng độ Fluoride: Định lượng

50% H3PO4 at 100 °C with different amounts of fluoride has been developed for Grade 2 titanium by controlled testing. At 0 ppm F- the CPT is 85-90°C, no pitting is found at 100°C and the time to perforation of 1.5 mm is >10.000 giờ. Ở tốc độ 50 ppm F⁻, CPT giảm xuống 75-80 độ, vết rỗ bắt đầu sau 1.000-2.000 giờ và hiện tượng thủng xảy ra sau 5.000-8.000 giờ. CPT là 65-70 độ ở 100 ppm F-, rỗ bắt đầu sau 500-1.000 giờ, thủng trong 2.000-4.000 giờ. CPT ở 250 ppm F- là 55-60 độ và vết rỗ xảy ra sau 200-500 giờ và thủng trong 1.000-2.000 giờ. Ở nồng độ 500 ppm F-CPT là 45-50C, thời gian bắt đầu rỗ là 100-300 giờ và thời gian thủng là 500-1500 giờ.

Hướng dẫn về dung sai florua của máy sưởi axit photphoric

Bảng dưới đây đưa ra nồng độ florua tối đa cho phép đối với lò sưởi titan Cấp 2 và Cấp 7 trong H3PO4 50% ở 100 độ ở tuổi thọ yêu cầu.

Required Service Life (years) Max F⁻ for Grade 2 (ppm) Max F⁻ for Grade 7 (ppm)Average time of perforation (1.5 mm wall)Recommended Action >5 < 50 < 200 > 5 năm3-5 50-100 200-300 2-5 năm Giám sát hàng quý 1-3 100-250 300-400 1-3 nămSử dụng Lớp 7<1 250-500 400-600 6-12 monthsReduced temperature
Không được chấp nhận 500 600 < 6 thángBỏ fluoride
Kỹ thuật ngoài tầm kiểm soát Fluoride

Titan cấp 7 (palađi ổn định) có CPT cao hơn 15-20 độ so với cấp 2 ở bất kỳ nồng độ florua nào cho phép vận hành an toàn ở 100 độ với tốc độ lên tới 200 ppm F⁻. Độ dày của tường cho phép thủng . 2.5mm tường với 500ppm F cho thời gian thủng 800 đến 2.500 giờ . 1.5mm cho 500 đến 1.500 giờ . Việc bổ sung các ion nhôm (100-200 ppm) tạo phức hợp florua tự do và làm cho nó ít hoạt động hơn 50-70%. Lượng florua cho phép tăng theo hệ số 3-5 khi nhiệt độ giảm từ 100C xuống 80C.

Xây dựng một đặc điểm kỹ thuật có hiểu biết

Titan loại 7 dùng trong axit photphoric 50% ở 100 độ với florua 500 ppm. Tuổi thọ sử dụng dự kiến ​​từ 500 đến 1.500 giờ (0,5-2 năm) với thành 1,5 mm. Để kéo dài tuổi thọ, kết tủa florua bằng nhôm hydroxit hoặc giảm nhiệt độ xuống 80 độ hoặc tăng độ dày thành lên 3,0 mm. Trong quá trình vận hành, hàng tháng hãy kiểm tra vết rỗ của lò sưởi bằng cách sử dụng bản đồ độ dày siêu âm. Đối với Lớp 7, kỹ sư ngăn chặn hiện tượng rỗ nhanh khi sử dụng axit photphoric nóng bằng cách điều chỉnh nồng độ florua xuống dưới 200 ppm.