Apabila Elemen Pemanas Elektrik Titanium Digunakan untuk Memanaskan Asam Campuran Acar Dibelanjakan (Hydrochloric 8% + Hydrofluoric 2%) pada 85 darjah, Mengapa Titanium Gred 12 Diperlukan Tanpa mengira Ketebalan Dinding?

Pertukaran asas-dalam pemilihan gred titanium untuk penjerukan asid campuran
Arak acar yang dibelanjakan daripada pengeluaran keluli tahan karat terdiri daripada 8% asid hidroklorik (HCl) dan 2% asid hidrofluorik (HF) pada 85 darjah . Dalam campuran ini, HF menyerang salutan TiO 2 pasif dan membentuk fluorida titanium larut, manakala ion klorida agresif disediakan oleh HCl, jadi titanium Gred 2 (tulen secara komersial) menghakis dengan cepat. 3-8 kadar kakisan mm/tahun untuk Gred 2 dalam 8% HCl 8% pada dinding akan 8% pada kadar 8 mm HF + 2% 5 HF. 3-8 bulan. Molibdenum dan nikel dalam titanium gred 12 (Ti-0.3%Mo-0.8%Ni) menstabilkan filem pasif dalam mengurangkan dan mekomplekskan keadaan asid. Kadar kakisan Gred 12 dalam larutan yang sama ialah 0.05-0.15 mm setahun, iaitu 50-100 kali lebih rendah daripada Gred 2. Penyelidikan ini menggambarkan ketiadaan sebarang ketebalan dinding Gred 2 yang boleh dilaksanakan dengan hayat yang boleh diterima dan keperluan untuk Gred 12 tanpa mengira ketebalan dinding.

Mekanisme Serangan HF: Kesan terhadap Integriti Mekanikal
HF is one of the few acids that assaults titanium aggressively because fluoride ions complex titanium ions, inhibiting the creation of a stable passive coating. The reaction is Ti + 6HF -->TiF_6 ^2- + 2H^+ + 2H_2 . Tindak balas ini bukan resapan-terhad tetapi tindak balas kimia, dan kadar kakisan tidak bergantung pada filem pasif tetapi hanya pada permukaan logam terdedah. Ujian rendaman ASTM G31 menunjukkan bahawa titanium Gred 2 mempunyai kadar kakisan dalam 8% HCl + 2% HF pada 85 darjah 5 mm setahun (biasa). Kinetik linear digunakan. d=k * t. Untuk hayat 5 tahun ketebalan dinding yang diperlukan ialah 25 mm-yang tidak boleh dilakukan untuk pengeluaran tiub pemanas.

Titanium gred 12 mempunyai 0.3% molibdenum dan 0.8% nikel. Molibdenum meningkatkan rintangan filem pasif dalam mengurangkan asid dengan menghasilkan molibdenum oksida (MoO 2 , MoO 3 ) yang tidak terdedah kepada kompleksasi fluorida. Nikel mempertingkatkan penggabungan semula hidrogen katodik, yang meminimumkan penyerapan hidrogen dan mengelakkan kerosakkan hidrida. Bagi asid campuran yang sama, kadar kakisan Gred 12 ialah 0.10 mm setahun. Untuk hayat 5 tahun, ketebalan dinding 1.0 mm (0.5 mm elaun kakisan + 0.5 mm struktur) adalah perlu dan boleh dicapai sepenuhnya.

Kesan pada Prestasi Terma: Seragam Merentas Gred
Kekonduksian Terma Gred 2 dan Gred 12 mempunyai kekonduksian terma yang serupa (Gred 2: 17 W/m·K; Gred 12: 14.5 W/m·K pada 85 darjah ). Kekonduksian 15% Gred 12 yang lebih rendah meningkatkan kehilangan suhu konduktif sekitar 0.3 darjah untuk dinding 1.5 mm, yang boleh diabaikan. Oleh itu, tiada penalti haba dalam menaik taraf ke Gred 12.

Tukar{0}}Sintesis: Gred 12 Diperlukan
Kadar Kakisan Gred (8% HCl + 2% HF, 85 darjah ) Dinding yang Diperlukan untuk Hayat 5 Tahun Kebolehlaksanaan Pembuatan Disyorkan?
Gred 2 (Ti-CP) 5.0 mm/tahun 25 mm Tidak boleh No
Gred 2 (Ti-CP) dengan faktor keselamatan 3x5.0 mm/tahun 75 mm Tidak Mustahil
Gred 7 (Ti-0.15% Pd) 2.0 mm/tahun 10 mm Mustahil (tidak boleh bengkok dinding 10 mm)Tidak
Gred 12 (Ti-0.3Mo-0.8Ni) 0.10 mm/tahun 1.0 – 1.2 mm Ya Ya
Gred 12 (lebih tebal untuk margin) 0.10 mm/tahun 1.5 mm Ya Ya (disyorkan)
Malah Gred 7 (Ti-Pd) yang baik juga terhakis dalam HF-yang mengandungi kombinasi pada kadar 2.0 mm setahun, kerana paladium tidak menentang kompleks fluorida. Hanya aloi galas molibdenum-(Gred 12 atau lebih tinggi) memberikan rintangan yang mencukupi.

Selepas-Kejuruteraan Rawatan Kimpalan dan Keadaan Permukaan Lebih daripada Gred
Permukaan mesti bebas daripada pencemaran besi dan warna haba untuk mencapai rintangan kakisan terkadar Gred 12 dalam gabungan asid HCl-HF. Salutan teroksida boleh ditanggalkan dan rintangan kakisan dipulihkan dengan-acar kimpalan dalam larutan HF 10 % HNO₃ + 2 % (campuran asid yang sama) selama 5 hingga 10 minit. Gred 12 memerlukan perhatian tambahan pada zon kimpalan, zon terjejas{10}haba (HAZ) boleh mempunyai kandungan molibdenum yang agak berkurangan disebabkan oleh pengasingan. HAZ dipulihkan kepada rintangan kakisan penuhnya dan struktur mikro dihomogenkan dengan{12}}penyepuhlindapan kimpalan pasca pada 650 darjah selama 1 jam. Tanpa penyepuhlindapan, HAZ boleh menghakis 2–3 kali lebih cepat daripada logam asas, meninggalkan dinding 1.5 mm dengan hayat berkesan selama 3–4 tahun dan bukannya 15+.

Kesimpulan: Ketebalan Dinding yang Diperlukan untuk Gred 12
Jika anda memanaskan minuman keras jeruk bekas asid campuran (8% HCl + 2% HF) pada 85 darjah dengan elemen pemanas elektrik titanium, anda mesti menggunakan titanium Gred 12, tidak kira apa ketebalan dinding yang anda miliki. Kedua-dua Gred 2 dan Gred 7 akan terhakis pada kadar 2 hingga 8 mm setahun, jadi sebarang ketebalan dinding praktikal (di bawah 5 mm) tidak akan sesuai untuk perkhidmatan-berbilang tahun. Gred 12, 0.3% molibdenum, 0.8% nikel terhakis pada 0.05–0.15 mm setahun, oleh itu dinding biasa 1.2–1.5 mm akan mempunyai hayat perkhidmatan selama 8–15 tahun. Spesifikasi yang disyorkan adalah untuk tiub titanium Gred 12 yang lancar, dengan ketebalan dinding 1.5 mm, dan penjerukan pasca kimpalan dan penyepuhlindapan pasca kimpalan semua sambungan kimpalan. Sediakan pengilang dengan kepekatan HF dan HCl khusus untuk memeriksa kadar kakisan. Setelah gred yang sesuai dipilih (Gred 12), ketebalan dinding adalah pembolehubah sekunder. HF-yang mengandungi asid tidak boleh disenaraikan sebagai Gred 2 tidak kira betapa tebal dinding itu muncul.