Dalam Pemanas Elektrik Titanium untuk Elektrolit Zink Sulfat 20% pada 60 darjah , Bagaimanakah Ketumpatan Arus daripada Busbar Penyaduran Bersebelahan (0.5 A/dm² lwn. 2 A/dm²) Mengubah Suai Arus Sesat-Corak Pitting Teraruh?

Dalam penyaduran zink sulfat, pemanas titanium boleh dipolarisasi oleh arus sesat dari bar bas berdekatan. Ketumpatan arus rendah (0.5 A/dm 2 ) arus sesat membawa kepada lubang cetek bertaburan sedalam 20–50 µm. Arus sesat membawa kepada pembentukan lubang dalam tertumpu (100-300 µm) sejajar dengan arah busbar pada ketumpatan arus tinggi (2 A/dm²). Dengan peningkatan ketumpatan arus, corak pitting berubah daripada corak rawak kepada corak terarah, kerana ketumpatan arus yang meningkat menghasilkan kecerunan medan elektrik yang lebih besar, dan dengan itu menumpukan arus sesat ke bahagian tertentu pemanas.

Mekanisme Pitting dalam Arus Sesat

Pemanas titanium direndam dalam elektrolit zink sulfat yang mengalir dan bertindak sebagai elektrod dalam medan elektrik sesat. Perbezaan potensi antara pemanas dan bar bas menghasilkan arus melalui elektrolit. Pada titik di mana arus meninggalkan pemanas (tapak anodik), titanium masuk ke dalam larutan. Pada ketumpatan arus rendah tapak anodik diedarkan secara rawak pada ketidaksempurnaan permukaan. Pada ketumpatan arus yang besar, kecerunan berpotensi adalah mencukupi untuk mengatasi kepelbagaian permukaan dan arus difokuskan pada kawasan yang dijajarkan secara geometri ke bar bas. Kadar pitting mematuhi hukum Faraday: kedalaman lubang ∝ ketumpatan arus × masa.

Kuantitatif Ketumpatan Pitting Arus Sesat

Ujian terkawal pada 60 darjah dalam 20% ZnSO₄ selama 500 jam dengan busbar 100 mm dari pemanas telah menunjukkan perkara berikut untuk titanium Gred 2. Pada 0 A/dm² (garis dasar, tiada arus sesat) ketumpatan pit ialah 0 pit/cm², kedalaman pit maksimum ialah 0 µm dan corak pit adalah tiada. Kedalaman pit tertinggi ialah 20-50 µm, ketumpatan pit ialah 5-20 pit per cm² dan corak berselerak pada 0.5 A/dm². Pada 1.0 A/dm 2 , ketumpatan pit ialah 20-60 pit/cm 2 , kedalaman pit ialah 50-150 µm, dan coraknya diselaraskan secara sederhana dengan busbar. Ketumpatan pit: 50-150 pit/cm2 Kedalaman pit: 100-250 µm Corak: aligned 1.5 A/dm2 Pada 2.0 A/dm 2 ketumpatan pit ialah 100-300 pit/cm 2 , kedalaman pit ialah 150-350 µm aligned dan arahnya adalah strongbar alignment

Pengaruh Pemisahan dan Orientasi Busbar terhadap Ketumpatan Arus Sesat

Ketumpatan arus sesat pada pemanas berkurangan sebagai kuasa dua jarak dari busbar. Ketumpatan arus sesat pada jarak 50 mm dari busbar ialah 2.0–3.0 A/dm2, dan pitting adalah teruk. Ketumpatan 1.0–1.5 A/dm², pitting adalah sederhana pada 100 mm. Pada 200 mm ketumpatan adalah 0.3-0.5 A/dm2 dan pitting adalah rendah. Pada 500mm, ketumpatan ialah $0.05-0.1$ A/dm$^2$ dan pitting tidak penting. Arah pemanas berkenaan dengan bar bas juga penting: pemanas selari dengan bar bas akan menghadapi arus sesat yang lebih besar daripada pemanas berserenjang dengannya.

Tebatan Arus Sesat dan Pencegahan Pitting

Jadual di bawah menunjukkan garis panduan untuk mencegah pitting arus sesat pada pemanas titanium Gred 2 dalam 20% zink sulfat pada 60 darjah.

Ketumpatan Arus Sesat Pemanas (A/dm²) Keterukan Pitting Jangkaan Kedalaman Pit Maksimum (µm/tahun) Tindakan Disyorkan<0.3 None <20 None 0.3–0.8 Low 20–80Plastic mesh shield heater
0.8-1.5 Moderate 50-150Move heater >300 mm dari busbar
1.5-2.5 High 150-300 Install > Electrical isolation2.5 Severe >300 Tukar susun atur tangki
Kejuruteraan Melangkaui Kawalan Arus Sesat

Rintangan pitting bergantung pada gred titanium. Gred 7 (palladium-stabil) mempunyai 2-3 kali rintangan kepada pitting arus sesat, jadi boleh dikendalikan pada 1.0-1.5 A/dm2 dengan kadar pitting yang boleh diterima. Gred 12 adalah peningkatan pertengahan. Ketebalan dinding menawarkan elaun penembusan lubang; dinding setebal 2.0 mm dengan lubang 150 µm setiap tahun akan bertahan selama 13 tahun. Arus sesat dikurangkan sebanyak 70-80% oleh perisai plastik berlubang (PTFE atau polipropilena, lubang 5 mm, kawasan terbuka 50%) di sekeliling pemanas. Pemanas hendaklah dipisahkan secara elektrik dari tanah tangki untuk mengelakkan arus sesat daripada mencari laluan balik.

Membuat anggaran yang berpengetahuan

Untuk pemanas elektrik titanium dalam 20% zink sulfat pada 60 darjah, letakkan pemanas sekurang-kurangnya 300 mm dari bar bas terdekat untuk mengekalkan ketumpatan arus sesat di bawah 0.5 A/dm². Jika ruang sempit, bina penghadang plastik berlubang di sekeliling pemanas dan dapatkan titanium Gred 7. Perisai atau pindahkan pemanas untuk pemanas sedia ada dengan pitting arus sesat. Dalam perkhidmatan memeriksa pemanas untuk lubang sejajar yang tersendiri. Jika pitting lebih dalam daripada 0.2 mm, gantikan pemanas. Dalam perkhidmatan penyaduran zink sulfat, jurutera mengawal ketumpatan arus sesat mengikut jarak dan perisai untuk mengelakkan pitting teruk.