Hidroflorik va nitrat kislotalarni o'z ichiga olgan kimyoviy cho'milish vannasida 48 soatdan ortiq yashash uchun qaysi titan (yoki muqobil metall) 2 darajani almashtirishi kerak?
Xabar QOLDIRISH
Titan va zanglamaydigan po'lat uchun kimyoviy o'rash vannalari odatda gidroflorik kislota (HF) va nitrat kislota (HNO₃) aralashmasini o'z ichiga oladi. HF asosiy metallarning agressiv erishini ta'minlaydi, HNO₃ esa reaksiya tezligini nazorat qilish va sirtni yaxshilash uchun oksidlovchi vosita sifatida ishlaydi. Umumiy formulasi suvda 10% HF + 20% HNO₃, 25-40 daraja haroratda ishlaydi. 2-darajali titan, ko'p muhitlarda mukammal korroziyaga chidamliligiga qaramay, HF-podshipnikli eritmalarda tez eriydi. Ftorid ioni titanium ionlari bilan birlashadi va passiv plyonka hosil bo'lishining oldini oladi. Odatiy cho'zilgan vannada 2-darajali titan soatiga 0,5-1,0 mm devor qalinligini yo'qotadi, bu 2-3 soat ichida standart 1,2 mm trubaning to'liq teshilishiga olib keladi. 48 soatdan ortiq toʻplangan taʼsirda omon qolish uchun boshqa material-yoki maxsus titanium qotishmasi yoki muqobil metall-tanlash kerak.
HF/HNO₃ aralashmalarida 2-darajali titaniumning tezkor hujumi mexanizmi
HF{0}}tarkibida passiv TiO₂ plyonka bir zumda eriydi: TiO₂ + 6F⁻ + 4H⁺ → TiF₆²⁻ + 2H₂O. Himoya plyonkasi bo'lmasa, asosiy titan metall faol ravishda korroziyaga uchraydi. Aralashmadagi nitrat kislota titanni repassivlantirmaydi, chunki ftorid ionlari hosil bo'ladigan oksidni doimiy ravishda olib tashlaydi. Korroziya reaktsiyasi bir xil va tezdir: Ti + 6HF → TiF₆²⁻ + 2H⁺ + 2H₂. Vodorodning evolyutsiya reaktsiyasi ham HF tomonidan tezlashadi. Natijada inkubatsiya davri bo'lmagan chiziqli material yo'qotish darajasi. 2-sinf, 7-sinf va 12-sinf titaniumlarning barchasi asosiy metall sifatida titanni o'z ichiga oladi, shuning uchun ularning barchasi HF/HNO₃ aralashmalarida bir xil hujum tezligiga ega.
HF/HNO₃ da muqobil titanium navlarining ishlashi
10% HF + 20% HNO₃ 30 gradusda boshqariladigan immersion sinovi quyidagi korroziya tezligini aniqladi:
2-sinf (tijoriy jihatdan toza): Korroziya tezligi soatiga 0,8 mm. 1.2 mm trubka 1,5 soatda teshilgan. Bir martalik{4}}bir martalik ishlatiladigan isitgichlardan tashqari mos emas.
7-sinf (Ti-0,15Pd): Korroziya tezligi soatiga 0,7 mm. Palladiy hech qanday foyda keltirmaydi, chunki olijanob metal katalizatori buzilmagan passiv plyonkani talab qiladi, bu esa yo'q. 2-sinfga o'xshash.
12-sinf (Ti-0,3Mo-0,8Ni): Korroziya tezligi soatiga 0,6 mm. Molibden va nikel qo'shimchalari sezilarli yaxshilanishni ta'minlaydi, ammo 48 soatlik omon qolish uchun etarli emas.
5-sinf (Ti-6Al-4V): Korroziya tezligi soatiga 0,5 mm. Alfa{2}}beta mikrotuzilmasi beta-faza chegaralarida afzal eriydi, bu esa donalararo hujumga olib keladi. Tavsiya etilmaydi.
HF/HNO₃ xizmati uchun muqobil metall tanlash
Quyidagi jadvalda HF/HNO₃ cho'milish vannalarida 48 soat yoki undan ko'proq saqlanishi mumkin bo'lgan muqobil metallarning taqqoslanishi keltirilgan:
| Metall yoki qotishma | Korroziya darajasi 10% HF+20% HNO₃ da 30 daraja (mm/yil) | 1,5 mm devorga kirish vaqti | Maksimal xavfsiz ishlash HF% | Narxlar indeksi (2=1.0-daraja) |
|---|---|---|---|---|
| Tantal (qotishmagan) | Yiliga 0,05 mm | 30,{1}} soat (3.4+ yil) | 60% gacha HF | 15–20 |
| Zirkonyum (R60702) | 0,08 mm/yil | 18 750 soat (2,1 yil) | 50% gacha HF | 8–10 |
| Hastelloy C-276 | Yiliga 1,2 mm | 1,25 soat (75 daqiqa) | Tavsiya etilmaydi | 3–4 |
| Yuqori{0}}kremniyli quyma temir (Duriron) | Yiliga 0,3 mm | 5000 soat (7 oy) | 15% gacha HF | 2–3 |
| PTFE (metal emas, polimer) | 0,00 mm/yil (kimyoviy inert) | Cheksiz (mexanik quvvat chegaralari) | Har qanday | 1,5–2 (metall tayanch bilan) |
| Tantal{0}}qoplangan titan | Tantal bilan bir xil (yiliga 0,05 mm) | 30,000+ soat | 60% gacha HF | 10–12 |
48 soatlik omon qolish talabi uchun amaliy tanlov qo'llanmasi
HF/HNO₃ cho'milish vannasida 48 kümülatif soat davomida saqlanishi kerak bo'lgan isitgich uchun materialning korroziya tezligi soatiga taxminan 0,03 mm dan past bo'lishi kerak (0,03 mm/soat × 48 soat=1.44 mm penetratsiya). Faqat tantal, tsirkonyum va PTFE bu talabga javob beradi:
Tantal: Eng yaxshi umumiy korroziyaga chidamlilik. Barqaror Ta₂O₅ plyonka hosil qiladi, u 50 darajadan past 60% konsentratsiyaga qadar HF ga qarshilik ko'rsatadi. Maksimal ish harorati 150 daraja. Yuqori narx, lekin o'nlab yillar xizmat qiladi. Payvandlanadigan va ishlab chiqariladigan.
Zirkonyum: Arzonroq narxga ega ajoyib alternativ. Ftoridli muhitda TiO₂ ga qaraganda barqarorroq bo'lgan ZrO₂ plyonka hosil qilib, HFga qarshilik ko'rsatadi. Maksimal HF konsentratsiyasi 50% 30 gradusda. Agar nitrat kislota konsentratsiyasi 10% dan pastga tushsa, chuqurlikka moyil bo'ladi.
PTFE (politetrafloroetilen): HF/HNO₃ aralashmalari uchun kimyoviy inert. Metall taglik ustidagi astar sifatida ishlatiladi (odatda uglerodli po'lat yoki strukturani qo'llab-quvvatlash uchun titanium). Maksimal ish harorati 200 daraja. Issiqlik o'tkazuvchanligi juda past (titan uchun 0,25 Vt/m·K va . 21 Vt/m·K), shuning uchun isitgichlar juda katta sirt maydonini talab qiladi.
Axborotlashtirilgan spetsifikatsiyani yaratish
48 soatdan ortiq umr ko'rishni talab qiladigan HF/HNO₃ cho'milish vannasi uchun isitgichni tanlashda titanium navini tanlamang. 2-sinf, 7-sinf va 12-sinf bir necha soat ichida muvaffaqiyatsizlikka uchraydi. Narxlar ikkinchi darajali va ishonchlilik muhim bo'lgan ilovalar uchun qattiq tantal suvga cho'mdiruvchi isitgichni belgilang. Batafsilroq xarajat{7}}qo‘llash uchun devor qalinligi kamida 2,0 mm bo‘lgan tsirkoniumli isitgichni belgilang. Hali ham 48 soatlik omon qolishga erishadigan eng arzon narx varianti uchun PTFE ko'ylagi bilan tikilgan titanli isitgichni belgilang, bunda PTFE kimyoviy qarshilik (qalinligi 0,5–1,0 mm) va titan strukturani qo'llab-quvvatlaydi. Yetkazib beruvchidan maxsus HF/HNO₃ nisbati va mo'ljallangan vannaning harorati bo'yicha korroziyaga qarshi test sertifikatlarini so'rang. Ish paytida har kuni HF konsentratsiyasini kuzatib boring; 15% HF dan yuqori ko'tarilish sirkoniyda korroziya tezligini 10 baravar oshiradi. Titan navlarini o'zgartirishga urinishdan ko'ra, muqobil metallni tanlab, muhandis titan umuman yaroqsiz bo'lgan kam sonli muhitlardan birida isitgichning ishonchli ishlashini ta'minlaydi.
