120 darajali iz xloridlari boʻlgan yuqori-bosimli CO₂ muhitida qaysi sirtni ishlov berish (termik oksidlanish va anodizatsiya) titan qoplamasi uchun eng past vodorodni qabul qilish tezligini taʼminlaydi?

Uglerodni ushlash va saqlash, neft va gaz ishlab chiqarish va o'ta kritik CO2 quvvat aylanishlari yuqori bosimli karbonat angidrid (CO2) muhitida xlorid izlari tez-tez topiladigan sohalardir. CO 2 suvda 120 daraja va 50-200 bar haroratda eriydi va karbonat kislota hosil qiladi (H 2 CO 3), pH 3-4 gacha tushadi. Vodorodning titan qoplamalariga singishi past pH, xloridlar va yuqori harorat bilan ta'minlanadi. Passiv plyonka qalinligi va barqarorligini oshiradigan sirt ishlovlari vodorodning emishini pasaytiradi. Termal oksidlanish (havoni 400-600 daraja haroratda isitish) mikro yoriqlar bilan qalin (0,5-2 mkm) kristalli TiO2 qatlamini hosil qiladi. Anodizatsiya (elektrokimyoviy oksidlanish) yupqa (0,05-0,2 mm), amorf, juda zich oksid hosil qiladi. Anodizatsiya eng yaxshi plyonka zichligi va bir hilligi tufayli iz xloridlari bilan yuqori bosimli CO2da vodorodning eng past o'zlashtirilishini beradi.

Vodorodning sirt oksidlari tomonidan o'zlashtirilishini kamaytirish mexanizmi

Korroziya jarayonlari natijasida hosil bo'lgan vodorod atomlari (2H₂CO₃ + 2e⁻ → H₂ + 2HCO₃⁻) oksid qatlami orqali titan metaliga tarqalishi kerak. Anodlangan oksid amorf, don chegarasidan xoli va nihoyatda stokiometrikdir (TiO 2). Anodlangan TiO2 dagi vodorodning tarqalishi mikro-yoriqlar, don chegaralari va stoikiometrik bo'lmagan joylarni (Ti2O3, TiO) o'z ichiga olgan termal ishlab chiqarilgan oksidga nisbatan 10{8}}100 baravar past. Bundan tashqari, anodlangan plyonkalarning yuqori dielektrik kuchi elektron o'tkazuvchanlikni pasaytiradi, bu esa vodorodning kamayishiga yordam beradi. Termal oksidlar qalinroq, ammo vodorodning tez tarqalish yo'llarini ta'minlaydigan termal kengayish mos kelmasligi sababli yoriqlarga ega.

Har xil yuzaki ishlov berish uchun vodorodni qabul qilishning miqdoriy stavkalari

2-darajali titan qoplamalarining vodorodni qabul qilish darajasi yuqori{1}}bosimli CO2 (100 bar, 120 daraja) 500 ppm xlorid (NaCl sifatida) bilan 1000 soat davomida boshqariladigan sinov orqali aniqlangan. Tabiiy oksidli (2–5 nm)-tuzlangan sirt har 1000 soatda 80–150 ppm vodorodni oʻzlashtiradi, shuning uchun u uzoq muddat foydalanish uchun mos emas. 400 daraja haroratda 2 soat davomida oksidlanish 0,3-0,5 mkm oksidni va 1000 soatda 30-60 ppm vodorodni yutish imkonini beradi. 600 daraja haroratda 2 soat davomida termal oksidlanish 1,0-2,0 mkm oksid hosil qiladi, lekin sovutish paytida mikro yoriqlar hosil bo'lib, 20-40 ppm o'zlashtiriladi. 1% li fosforik kislotada 10 V da 10 min davomida anodlash. 0,10-0,15 mkm bo'lgan amorf plyonka hosil qiladi, singishi 5-15 ppm. 0,5 % li sulfat kislotada 30 V da 20 daqiqa davomida anodlash qalinligi 0,20–0,30 mkm bo‘lgan qatlamni hosil qiladi va 3–8 ppm qabul qiladi. Eng yaxshi himoya anodizatsiya bo'lib, so'ngra 30 daqiqa davomida qaynayotgan deionizatsiyalangan suvda muhrlanadi va 1000 soatda 3 ppm dan kamroq emilim beradi.

CO₂ bosimi va xlorid konsentratsiyasining davolash samaradorligiga ta'siri

CO2 bosimi va xlorid kontsentratsiyasi ortishi bilan vodorodni qabul qilish tezligi ortadi, ammo sirt ishlovlarining nisbiy ishlashi o'xshash. Anodlangan yuzalarning yuqoriga-karishi (30V) 50 bar CO₂ va 100 ppm xloridda 2–5 ppm ni tashkil qiladi, termal oksidlangan (600 daraja) uchun esa 15–25 ppm. Anodlangan yuzalar 5-10 ppm Termik oksidlanish 25-40 ppm 100 bar CO2 500 ppm xlorid Anodlangan yuzalar 10-20 ppm gacha va termal oksidlanish 200 bar CO 2 va 500 ppm da 40-65 ppm gacha ko'tariladi. Anodlangan yuzalar 100 bar CO2 da 1000 ppm xlorid bilan 8-15 ppm ni yutadi va termal oksidlanish 35-55 ppm ni yutadi. Qizig'i shundaki, anodizatsiyaning foydasi yuqori haroratda (150 daraja) samaraliroq bo'ladi, chunki amorf struktura kristalli termal oksidga qaraganda termal buzilishlarga nisbatan ancha chidamli.

Yuqori bosim-CO₂ xizmatini sirtga ishlov berish uchun tanlash qoʻllanmasi

Quyidagi jadvalda vodorodni yutish chegaralari, xizmat ko'rsatish vaqti va CO2 bosimiga bog'liq holda 2-darajali titan qoplamalari uchun sirt ishlov berish usulini tanlash bo'yicha takliflar mavjud.

Nominal Service Life (hours) CO2 Pressure (bar) Chloride Concentration (ppm) Suggested Surface Treatment Hydrogen Uptake (ppm/1,000h)Pickled just 40–80 10,000 50 500 Thermal oxidation (400°C) 15–30 20,000 100 500 Anodizing (10V) 5–15 20,000 100 1,000 Anodizing (30V) + sealing 3–8 50,000 200 500 Anodizing (30V) + sealing + Grade 7 1–3 10,000 200 2,000Not suitable for Grade 2 >30 (hatto anodlangan)
Yuzaki ishlov berishni tanlashdan tashqari muhandislik

Vodorodning sorbsiyasiga titanium darajasi kuchli ta'sir qiladi, ammo sirtni tozalash emas. 7-daraja (barqarorlangan palladiy) palladiyning katalizlangan vodorod rekombinatsiyasi tufayli-katta ishlov berish uchun 2-darajaga qaraganda 3{4}}5 baravar kam vodorodni qabul qiladi. Devor qalinligi vodorod konsentratsiyasi buferini beradi va 200 ppm vodorod bir xilda taqsimlangan 2,0 mm devorda bir xil konsentratsiyali 1,0 mm devorga qaraganda gidrid yog'ingarchilik xavfi kamroq. CO 2 oqimining tozaligi muhim; 10 ppm kislorod bilan ifloslanishi passiv plyonka barqarorligini rag'batlantirish orqali vodorodni qabul qilishni sezilarli darajada kamaytiradi va shu bilan kislorod borligida anodizatsiyaning muhim xususiyatini kamaytiradi. Qattiq holatdagi zond yordamida davriy elektrokimyoviy vodorod monitoringi xizmat ko'rsatishda vodorod to'planishini kuzatish uchun ishlatilishi mumkin.

Xususiyatlar-Axborot

20 daqiqa davomida 0,5% li sulfat kislotada 30V kuchlanishda anodlanadi va keyin 30 daqiqa davomida qaynayotgan deionizatsiyalangan suvda muhrlanadi. Iz xloridlari bilan 120 daraja yuqori bosimli CO₂dagi titanium niqobi ostida. Engil sharoitlarda (CO₂ bosimi < 50 bar, xloridlar < 100 ppm) 2 soat davomida 600 darajada termal oksidlanish maqbul himoyani ta'minlashning tejamkor usuli hisoblanadi. Eng talabchan ilovalar uchun (150 bardan ortiq CO2 bosimi, 500 ppm dan ortiq xloridlar, 30 000 soatdan ortiq xizmat muddati) anodlashdan tashqari 7-darajali titanni ham belgilang. Ishga tushirish: Anodlangan plyonkani barqarorlashtirish uchun isitgichni gazsizlangan suvda 24 soat davomida 80 daraja haroratda passivlang. Buning o'rniga muhandis vodorodning mo'rtlashishi xavfini kamaytirish va yuqori bosimli CO 2 sharoitida-uzoq muddatli barqaror ishlashni ta'minlash uchun termal oksidlanishdan ko'ra anodizatsiyani tanlaydi.