Dalam Pemanas Ikatan Tiub Titanium Untuk Penyelesaian Ammonium Nitrat 20% Pada 80 darjah , Bagaimanakah PH (4.5 Vs. 6.5) Mengubah Ketumpatan Arus Pempasifan Dan Risiko Perekahan Kakisan Tegasan?
Tinggalkan pesanan
Dalam 20% ammonium nitrat (NH₄NO₃) pada 80 darjah, pH memberi kesan ketara kepada tingkah laku pempasifan titanium. Pada pH 6.5 (hampir neutral), filem pasif adalah stabil, dengan ketumpatan arus pasif 0.05–0.1 µA/cm² dan risiko retak kakisan tegasan (SCC) yang rendah. Pada pH 4.5 (berasid daripada hidrolisis), ketumpatan arus pempasifan meningkat kepada 0.5–2 µA/cm², dan risiko SCC meningkat dengan ketara. Ion nitrat (NO₃⁻) ialah pengoksida, dan pada pH yang lebih rendah, tindak balas pengurangannya mempercepatkan, meningkatkan potensi kakisan ke dalam julat di mana kerosakan setempat berlaku. Keretakan SCC bermula pada titik kepekatan tegasan seperti kaki kimpalan atau selekoh.
Mekanisme pH-Pasifasi Bergantung dan SCC dalam Ammonium Nitrat
Pada pH yang lebih tinggi (6.5), tindak balas katodik adalah terutamanya pengurangan oksigen, yang mengekalkan permukaan titanium pada potensi pasif di bawah 0.5 V berbanding elektrod hidrogen standard. Filem pasif adalah stabil dan dibaiki dengan cepat. Pada pH yang lebih rendah (4.5), pengurangan ion nitrat (NO₃⁻ + 2H⁺ + 2e⁻ → NO₂⁻ + H₂O) menjadi ketara. Tindak balas ini mempunyai ketumpatan arus pertukaran yang lebih tinggi, meningkatkan potensi campuran ke dalam julat transpasif melebihi 1.0 V. Dalam julat ini, filem pasif terurai secara tempatan. Jika tegasan tegangan wujud, SCC bermula di tapak pecahan.
Ketumpatan Arus Pasif Kuantitatif dan Risiko SCC sebagai Fungsi pH
Ujian terkawal dalam 20% NH₄NO₃ pada 80 darjah selama 1,000 jam telah mewujudkan tingkah laku pasif berikut untuk titanium Gred 2. Pada pH 6.5, ketumpatan arus pempasifan ialah 0.05–0.10 µA/cm², masa permulaan SCC melebihi 5,000 jam, dan risiko SCC adalah rendah. Pada pH 6.0, arus pempasifan ialah 0.08–0.15 µA/cm², masa permulaan SCC ialah 3,000–5,000 jam, dan risikonya adalah rendah hingga sederhana. Pada pH 5.5, arus pempasifan ialah 0.15–0.30 µA/cm², SCC bermula pada 1,000–3,000 jam, dan risikonya adalah sederhana. Pada pH 5.0, arus pempasifan ialah 0.30–0.70 µA/cm², SCC bermula pada 500–1,500 jam, dan risikonya tinggi. Pada pH 4.5, arus pempasifan ialah 0.50–1.50 µA/cm², SCC bermula pada 200–800 jam, dan risikonya adalah teruk. Pada pH 4.0, arus pempasifan ialah 1.0–3.0 µA/cm², SCC bermula pada 100–400 jam, dan risikonya sangat teruk.
Pengaruh Kepekatan Klorida dan Nitrat terhadap Risiko SCC
Kehadiran klorida dalam larutan ammonium nitrat meningkatkan risiko SCC pada sebarang pH. Pada pH 5.5 dengan 0 ppm klorida, risiko SCC adalah sederhana. Pada pH 5.5 dengan 100 ppm klorida, risiko SCC menjadi tinggi, dan titanium Gred 7 disyorkan. Pada pH 5.0 dengan 0 ppm klorida, risiko SCC adalah tinggi, dan Gred 7 disyorkan. Pada pH 5.0 dengan 100 ppm klorida, risiko SCC adalah teruk, memerlukan Gred 7 ditambah pengasingan elektrik. Pada pH 4.5 dengan 0 ppm klorida, Gred 7 memberikan prestasi yang boleh diterima. Pada pH 4.5 dengan 100 ppm klorida, walaupun Gred 7 mungkin gagal dalam masa 2,000 jam.
Kawalan pH dan Panduan Tebatan SCC untuk Pemanas Ammonium Nitrat
Jadual berikut menyediakan cadangan untuk kawalan pH dan pemilihan gred titanium untuk 20% ammonium nitrat pada 80 darjah, berdasarkan hayat perkhidmatan yang diingini dan pencemaran klorida.
| pH operasi | Klorida (ppm) | Gred Disyorkan | Jangkaan SCC-Hidup Percuma (jam) | Ketumpatan Arus Pasif (µA/cm²) |
|---|---|---|---|---|
| >6.0 | <100 | Darjah 2 | >10,000 | 0.05–0.15 |
| 5.5–6.0 | <50 | Darjah 2 | 5,000–10,000 | 0.15–0.30 |
| 5.5–6.0 | 50–100 | Darjah 7 | 8,000–15,000 | 0.10–0.25 |
| 5.0–5.5 | <50 | Darjah 7 | 5,000–10,000 | 0.20–0.40 |
| 5.0–5.5 | 50–100 | Pengasingan gred 7 +. | 3,000–6,000 | 0.30–0.60 |
| 4.5–5.0 | <50 | Pengasingan gred 7 +. | 3,000–5,000 | 0.50–1.00 |
| <4.5 | mana-mana | Proses reka bentuk semula | <2,000 | >1.00 |
Kejuruteraan Melangkaui Kawalan pH
Ketebalan dinding menyediakan elaun penyebaran retak; dinding 2.0 mm dengan keretakan SCC pada 0.1 mm sejam bertahan 20 jam selepas permulaan retakan. Larutan ammonium nitrat hendaklah dineutralkan dengan ammonium hidroksida untuk mengekalkan pH melebihi 6.0. Pemantau pH dengan penggera pada 5.8 dan interlock pada 5.5 menghalang operasi dalam-julat berisiko tinggi. Pemanas hendaklah dilepaskan-tegasan selepas fabrikasi untuk mengurangkan tegasan tegangan sisa. Jari kaki kimpalan hendaklah digilap untuk mengurangkan kepekatan tegasan. Penyelesaian harus ditapis untuk membuang zarah yang boleh bertindak sebagai tapak permulaan SCC.
Membuat Spesifikasi Termaklum
Untuk pemanas berkas tiub titanium dalam 20% ammonium nitrat pada 80 darjah , kekalkan pH melebihi 6.0 untuk Gred 2 atau ke atas 5.5 untuk Gred 7. Pasang monitor pH berterusan dengan set penggera pada 5.8 dan interlock yang menutup pemanas jika pH turun di bawah 5.5. Tambah ammonium hidroksida secara automatik untuk mengekalkan pH. Untuk tahap klorida melebihi 50 ppm, nyatakan titanium Gred 7. Semasa operasi, periksa pemanas untuk SCC setiap tahun menggunakan penembus pewarna pada kimpalan dan selekoh. Dengan mengawal pH melebihi ambang kritikal, jurutera mengurangkan ketumpatan arus pempasifan dan menghalang keretakan kakisan tegasan.
