Dalam 5% natrium hipoklorit (NaOCl) pada 60 darjah, titanium mempamerkan kadar kakisan seragam yang rendah iaitu 0.01–0.05 mm setahun disebabkan oleh persekitaran pengoksidaan yang kuat. Walau bagaimanapun, penutup hujung yang dikimpal bagi pemanas rendam mengandungi celah pada akar kimpalan-jurang antara penutup hujung dan dinding tiub di bahagian dalam pemanas. Geometri celah ini memerangkap elektrolit bertakung. Hipoklorit terurai di dalam celah untuk membentuk klorida dan oksigen, dan klorida tertumpu kepada 5–10 kali ganda kepekatan pukal. Filem pasif rosak di dalam celah, dan kadar kakisan memecut kepada 0.3-1.0 mm setahun, iaitu 10-100 kali lebih cepat daripada penipisan seragam. Kegagalan berlaku secara keutamaan pada akar kimpalan, selalunya tanpa kakisan luaran yang kelihatan.

Mekanisme Hakisan Celah di Akar Kimpalan dalam Hipoklorit

Dalam larutan hipoklorit pukal, persekitaran pengoksidaan mengekalkan filem pasif yang stabil. Di dalam celah akar kimpalan, geometri terhad menghalang penambahan oksigen. Hipoklorit terurai: 2OCl⁻ → O₂ + 2Cl⁻. Kepekatan klorida terkumpul, dan oksigen habis. pH tempatan menurun apabila asid hipoklorus terbentuk. Gabungan klorida tinggi, oksigen rendah, dan pH berasid memusnahkan filem pasif. Katod luaran yang besar (selebihnya pemanas) memacu pembubaran anodik yang cepat di dalam celah. Geometri akar kimpalan juga mengandungi tegasan tegangan sisa daripada kimpalan, yang mempercepatkan permulaan retak.

Kadar Kakisan Celah Kuantitatif di Akar Kimpalan

Controlled testing in 5% NaOCl at 60°C over 1,000 hours has established the following corrosion rates for Grade 2 titanium at different heater locations. For the tube body (smooth surface, no crevice), the uniform corrosion rate is 0.01–0.03 mm per year, and the surface remains bright with no pitting. For the external weld toe (the outside of the welded end cap), the corrosion rate is 0.02–0.05 mm per year, and the surface shows light etching. For the weld root crevice (inside gap of 0.1–0.3 mm), the crevice corrosion rate is 0.3–0.8 mm per year, and severe grooving occurs, with perforation of a 1.2 mm wall within 1,500–4,000 hours. For the weld root with a poorly fitted end cap (gap >0.5 mm), kadar kakisan celah meningkat kepada 0.5–1.2 mm setahun, dengan penembusan dalam masa 1,000–2,500 jam.

Pengaruh Kepekatan dan Suhu Hipoklorit terhadap Keterukan Celah

Keterukan kakisan celah akar kimpalan meningkat dengan kepekatan dan suhu hipoklorit. Pada 1% NaOCl dan 60 darjah, kadar kakisan celah ialah 0.15–0.40 mm setahun. Pada 5% dan 60 darjah, kadarnya ialah 0.30–0.80 mm setahun. Pada 10% dan 60 darjah, kadarnya mencapai 0.50-1.20 mm setahun. Pada 5% dan 40 darjah, kadarnya ialah 0.10–0.25 mm setahun. Pada 5% dan 80 darjah, kadarnya meningkat kepada 0.50–1.00 mm setahun. Kehadiran klorida dalam larutan hipoklorit (dari peluntur tua) meningkatkan kadar kakisan celah dengan tambahan 30-50%.

Panduan Reka Bentuk dan Mitigasi Akar Kimpalan untuk Perkhidmatan Hipoklorit

Jadual berikut menyediakan cadangan untuk reka bentuk kimpalan penutup hujung dan konfigurasi alternatif untuk mengelakkan kakisan celah dalam 5% natrium hipoklorit pada 60 darjah.

Kejuruteraan Melangkaui Reka Bentuk Kimpalan

Gred titanium menjejaskan rintangan kakisan celah. Gred 7 (palladium-stabil) mempunyai masa permulaan 3–5 kali lebih lama dan kadar perambatan 50–70% lebih rendah daripada Gred 2 di celah hipoklorit. Gred 12 menawarkan peningkatan pertengahan. Ketebalan dinding menyediakan elaun bahan; dinding 2.0 mm dengan kakisan celah pada 0.5 mm setahun bertahan selama 4 tahun. Penutup hujung hendaklah direka bentuk sebagai kimpalan punggung penembusan penuh, siram tanah pada kedua-dua bahagian dalam dan luar. Jika celah tidak dapat dielakkan, mengisi celah dengan pita PTFE atau sealant fluoropolymer menghalang kemasukan elektrolit. Curahan berkala pemanas dengan air tawar mengurangkan kepekatan hipoklorit di dalam celah-celah.

Membuat Spesifikasi Termaklum

Untuk pemanas rendaman titanium dalam 5% natrium hipoklorit pada 60 darjah , nyatakan kimpalan punggung penembusan penuh untuk penutup hujung, siram tanah pada bahagian dalam dan luar untuk mencipta celah-geometri bebas. Jika kimpalan penembusan penuh tidak dapat dilakukan, nyatakan jurang akar kimpalan minimum kurang daripada 0.1 mm dan memerlukan-pemeriksaan kimpalan pasca untuk mengesahkan saiz jurang. Untuk aplikasi kritikal, nyatakan titanium Gred 7 dan tambahkan ujian kebocoran helium untuk mengesahkan integriti kimpalan. Semasa operasi, periksa kawasan kimpalan setiap suku tahun menggunakan borescope atau penembus pewarna; jika produk kakisan kelihatan di dalam kimpalan, gantikan pemanas. Dengan mereka bentuk celah-akar kimpalan percuma, jurutera menghapuskan mekanisme kakisan pantas, membolehkan pemanas mencapai hayat perkhidmatan yang dihadkan hanya oleh penipisan seragam.