110 डिग्री पर 50% पोटेशियम कार्बोनेट समाधान में संचालित होने वाले टाइटेनियम हीट रॉड के लिए, घुलित ऑक्सीजन स्तर (0.5 पीपीएम बनाम {{3%) पीपीएम) टाइटेनेट पैसिवेशन परत की स्थिरता को कैसे बदलता है?

110 डिग्री पर 50% पोटेशियम कार्बोनेट (K₂CO₃) में टाइटेनियम की सतह पर एक सुरक्षात्मक पोटेशियम टाइटेनेट (K₂TiO₃) परत बनाई जाती है। टाइटेनेट का निर्माण विघटित ऑक्सीजन (डीओ) पर गंभीर रूप से निर्भर है। कम डीओ (0.5 पीपीएम) पर टाइटेनेट परत पतली (0.1-0.5 µm) और छिद्रपूर्ण होती है और खराब सुरक्षा प्रदान करती है। उच्च डीओ (5 पीपीएम) पर कोटिंग मोटी (1-3 बजे) और सघन होती है, जिससे संक्षारण दर 5-10 गुना कम हो जाती है। टाइटेनेट परत TiO 2 + K 2 O → K 2 TiO 3 प्रतिक्रिया से बनती है, जहां K 2 O, K 2 CO 3 . के अपघटन से उत्पन्न होता है।

टाइटेनेट परत के निर्माण पर घुलित ऑक्सीजन के प्रभाव का तंत्र

टाइटेनियम की सतह को निष्क्रिय स्थिति में रखने के लिए ऑक्सीजन आवश्यक है जिसमें TiO_2 बढ़ सकता है। TiO2 K2CO3 की उपस्थिति में प्रतिक्रिया करता है और K2TiO3 बनाता है। ऑक्सीजन की कमी से TiO2 परत पतली और दोषपूर्ण होती है और K2TiO3 परत भी इसी तरह दोषपूर्ण होती है। कम डीओ पर परत में दरारें और छिद्र होते हैं जो निरंतर क्षरण की अनुमति देते हैं। उच्च डीओ पर, परत समान रूप से बढ़ती है और सुरक्षात्मक बन जाती है। स्थिर अवस्था में संक्षारण दर टाइटेनेट परत के माध्यम से ऑक्सीजन के पारित होने से निर्धारित होती है।

विघटित ऑक्सीजन के कार्य के रूप में मात्रात्मक टाइटेनेट परत गुण

1000 घंटे के लिए 50% K 2 CO 3 में 110 डिग्री ग्रेड 2 टाइटेनियम के लिए नियंत्रित परीक्षण में निम्नलिखित साबित हुआ है। 0 पीपीएम डीओ (डीरेटेड) पर टाइटेनेट परत की मोटाई 0.05–0.1 µm, संक्षारण दर 0.15–0.30 मिमी/वर्ष और गहरी छिद्रपूर्ण सतह होती है। 0.5 पीपीएम डीओ पर, मोटाई 0.1-0.3 µm है, संक्षारण दर 0.08-0.15 मिमी/वर्ष है और सतह मध्यम सरंध्रता के साथ धूसर है। मोटाई 0.5-1.0 µm है. संक्षारण दर 0.03–0.08 मिमी प्रति वर्ष है। सतह 2 पीपीएम डीओ के साथ हल्के भूरे रंग की है। 5 पीपीएम डीओ पर, मोटाई 1.0-2.0 µm है, संक्षारण दर 0.01-0.03 मिमी/वर्ष है, और सतह चमकदार और संरक्षित है। 10 पीपीएम डीओ पर मोटाई 2.0-3.0 माइक्रोमीटर है, संक्षारण दर 0.005-0.015 मिमी प्रति वर्ष है, और सतह चमकदार और स्थिर है।

विघटित ऑक्सीजन मांग पर तापमान का प्रभाव

बढ़ते तापमान के साथ, स्थिर निष्क्रियता के लिए आवश्यक न्यूनतम डीओ बढ़ जाता है। स्थिर निष्क्रियता परत (संक्षारण दर) के लिए 80 डिग्री पर न्यूनतम डीओ<0.02 mm per year) is 1 ppm. The minimum is 2ppm at 100°C. At 110°C the minimum is 3ppm. The minimum is at 120 °C (4 ppm). 5 ppm, 130°C. The DO for a safety margin should be 2–3 times the minimum.

पोटेशियम कार्बोनेट हीटर में घुलित ऑक्सीजन के स्तर को प्रबंधित करने के लिए गाइड

ग्रेड 2 और ग्रेड 7 टाइटेनियम हीटरों के लिए 110 डिग्री पर 50% K2CO3 में घुलित ऑक्सीजन के स्तर की सिफारिशें नीचे दी गई तालिका में दी गई हैं।

मापी गई डीओ (पीपीएम) टाइटेनेट परत की स्थिरता अपेक्षित संक्षारण दर (मिमी प्रति वर्ष) अनुशंसित कार्रवाई: 5 उत्कृष्ट 0.005 से 0.015कोई नहीं 3-5अच्छा 0.01-0.03 साप्ताहिक निगरानी 2-3 सीमांत 0.03-0.08 विरल वायु 1-2 खराब 0.08-0.15 वातन बढ़ाएँ
0.5 - 1 अस्थिर 0.15 - 0.30 रीडिज़ाइन; ऑक्सीडाइज़र जोड़ें<0.5 Very unstable >0.30 स्वीकार्य नहीं
इंजीनियरिंग परे DO

टाइटेनियम ग्रेड आवश्यक डीओ को प्रभावित करता है। ग्रेड 7 (पैलेडियम स्थिर) पैलेडियम उत्प्रेरित ऑक्सीजन कमी के कारण निचले डीओ स्तर (110C पर 1-2 पीपीएम) पर एक स्थिर टाइटेनेट परत बनाता है। ग्रेड 12 का स्तर मध्यवर्ती वृद्धि के लिए है। दीवार की मोटाई संक्षारण भत्ता प्रदान करती है; 2.0 मिमी की दीवार पर 0.03 मिमी/वर्ष का क्षरण 60 वर्षों तक रहता है। K2CO3 सांद्रता निष्क्रियता को प्रभावित करती है और 40% K2CO3 पर कम आवश्यक DO देखा जाता है। K 2 CO 3 घोल (अशुद्धियों से) में क्लोराइड की उपस्थिति के कारण DO की आवश्यकता 1-2 पीपीएम बढ़ जाती है।

एक सूचित अटकलें लगाना

For titanium heat rod in 50% K₂CO₃ at 110°C, ensure dissolved oxygen >एयर स्पार्जिंग या ऑक्सीजन इंजेक्शन द्वारा 5 पीपीएम। 4 पीपीएम पर अलार्म सेट और 3 पीपीएम पर इंटरलॉक के साथ डीओ जांच जोड़ें। डीओ <3 पीपीएम वाले मौजूदा सिस्टम के लिए, एक स्पार्गर स्थापित करें या वातन दर बढ़ाएं। यदि वातन संभव नहीं है, तो K2CO3 को 40% तक पतला करें या तापमान को 100 डिग्री तक कम करें। एक स्थिर, सुरक्षात्मक पोटेशियम टाइटेनेट परत को बढ़ावा देने और जंग को कम करने के लिए इंजीनियर 5 पीपीएम से ऊपर घुलित ऑक्सीजन को नियंत्रित करता है।