Fosfor kislotasi ishlab chiqarishda (ho'l jarayon) 2% ftor bilan 90 daraja, titanium 24-darajali (Ti-6Al-4V-0.1Ru) 7-sinfdan yaxshiroq hujumga dosh bera oladimi?

Fosfat jinsining sulfat kislotasi parchalanishi natijasida olingan nam-fosfor kislotasi (WPA) tarkibida florapatit minerallaridan kelib chiqadigan katta miqdordagi ftor aralashmalari (odatda 1{16}}3% HF va H 2 SiF 6) mavjud. Odatdagi WPA konsentratsiyasida 30-50% P2O5 (taxminan 40-60% H3PO4) va 80-100 daraja ftor metallar uchun juda agressiv muhit hosil qiladi. Titan 7-sinf (Ti-0.15Pd) WPA isitish quvurlari va bug'lashtirgichlar uchun standart qotishma hisoblanadi. Biroq, ftor o'z ichiga olgan kislotadagi titan sezilarli darajada korroziyaga ega (yiliga 0,1-0,3 mm). 24-darajali (Ti-6Al-4V-0.1Ru) aerokosmik maqsadlarda foydalanish uchun yaratilgan, korroziyaga chidamliligini oshirish uchun 0,1% ruteniy bilan o'zgartirilgan yuqori kuchli titanium qotishmasi. 90 gradusda 2% ftor bilan simulyatsiya qilingan WPAda 7-darajaga nisbatan 24-darajaning korroziyaga qarshi ko'rsatkichlari taqqoslanadi va 24-sinfning isitgichga xizmat ko'rsatish uchun biron bir afzallik berishi aniqlanadi.

Titan qotishmalariga ftorning hujumi mexanizmi
HF yoki flüosilik kislota (H2SiF6) bilan fosfor kislotasi (H3PO4) da asosiy korroziya jarayoni passiv TiO2 plyonkasining kimyoviy erishi hisoblanadi: TiO2 + 6F- + 4H+ TiF62- + 2H2O. Ftorning hujumi, xlorid chuqurligining cheklangan tabiatidan farqli o'laroq, universal va bir xildir. Geksafluorotitanat kompleksi eriydi va passiv plyonka doimiy ravishda eriydi va isloh qilinishi kerak. Barqaror{13}}holat korroziya tezligi plyonkaning erishi va repassivatsiyasi o'rtasidagi o'zaro bog'liq. Passiv qoplamani barqarorlashtiradigan yoki uning parchalanish tezligini kamaytiradigan qotishma materiallarning qo'shilishi korroziyaga chidamliligini oshiradi.

7-sinfda palladiy katodik modifikator bo'lib, u korroziya potentsialini o'zgartiradi va passiv qatlamning parchalanish tezligini pasaytiradi. Biroq, ftor o'z ichiga olgan kislotalarda TiO 2 ning yuqori eruvchanligi hatto olijanob potentsialga ham plyonkaning erishi oldini olishga imkon bermaydi, plyonka elektrokimyoviy sharoitlardan qat'i nazar, kimyoviy yo'l bilan chiqariladi. Shunday qilib, ftor miqdori yuqori bo'lgan-sharoitda palladiyning foydasi kamayadi.

24-sinfda 6% alyuminiy, 4% vanadiy va 0,1% ruteniy mavjud. Ruteniy palladiy kabi katodik modifikatsiya roliga ega, ammo ftor o'z ichiga olgan kislotalarda muvaffaqiyatli bo'lishi mumkin. Passiv plyonka ichida Al va V o'zlarining oksidlarini (Al2O3, V2O5) yaratadilar, ular plyonkaning eruvchanlik xususiyatlarini o'zgartirishi mumkin.

Qiyosiy korroziya sinovlari
7-darajali (tavlangan), 24-darajali (eritma qilingan va qarigan) va 2-darajali (asosiy daraja) 1000 soat davomida simulyatsiya qilingan WPA (45% H₃PO₄, 2% F⁻ H₂SiF₆ sifatida, 90 daraja) uchun boshqariladigan immersion sinovlari o'tkazildi. Topilmalar:

Grade 2 titanium deteriorated at a consistent rate of 0.45 to 0.60 mm/yr. After 1,000 hours (1.4 months), the wall thickness was reduced by 0.05-0.07 mm, a significant reduction but not perforating a conventional tube. 5 year life requires wall thickness >Uzoqroq ta'sir qilish uchun 3 mm.

7-sinf titan yiliga 0,12 dan 0,18 mm gacha zanglagan. 1000 soatdan keyin pasayish 0,014 dan 0,021 mm gacha bo'lgan. Palladiy 2-darajaga qaraganda 3{14}}4 baravar yaxshiroq edi. 5 yil xizmat qilish muddati (43800 soat) uchun 0,6-0,9 mm korroziyaga chidamlilik talab qilinadi - 1,65-2,0 mm devor bilan mumkin.

24-darajali titan yiliga 0,10-0,14 mm da bir tekis korroziyaga uchradi. 1000 soatdan keyin pasayish 0,011-0,016 mm ni tashkil etdi. 7-sinfga nisbatan yaxshilanish juda kam (korroziya tezligi taxminan 15-20% ga kamayadi). Metallografik tekshiruv alfa va beta fazalariga imtiyozli hujum haqida hech qanday dalil topmadi. Ikki fazali mikroyapı qotishma bir xil korroziyaga to'sqinlik qilmadi.

Ruteniy (0,1%) tarkibidagi ftor{2}}kislotadagi palladiy (0,15%) kabi samarali ko'rinadi. Alyuminiy va vanadiy qiymat qo'shmaydi; ularning oksidlari ham HFda eriydi va V_2O_5 fosfor kislotasi ishtirokida kamaytirilishi mumkin, bu esa mahsulot kislotasiga vanadiy ionlarini kiritishi mumkin - ba'zi quyi oqimlar uchun istalmagan (o'g'it ishlab chiqarish bunga toqat qiladi; oziq-ovqat-navbati yoki akkumulyatorli{8}}kislota emas).

Kuch farqlari va mexanik mulohazalar
24-nav 7-navga qaraganda ancha yuqori kuchga ega: 24-sinf uchun 830-900 MPa oquvchanlik kuchi 7-sinf uchun. 275-345 MPa (tavlangan) . 24-sinf ichki bosim yoki tashqi bosim ostida isitish quvurlari uchun bir xil bosim darajasida yupqaroq devorli isitgich quvurlariga ruxsat beradi (evaporatator xizmati). Misol uchun, bosim uchun 1,65 mm devor talab qiladigan 7-darajali trubka 1,0-1,2 mm devorli 24-darajali trubka bilan almashtirilishi mumkin. Devorni yupqalash materialni tejashga va issiqlik o'tkazuvchanligini oshirishga yordam beradi, ammo bu korroziyaga qarshilikni cheklaydi. Ftor o'z ichiga olgan kislota bir hil korroziyaga ega, shuning uchun ingichka devor mos ravishda kamroq umrga ega bo'ladi. Shunga o'xshash korroziyaga chidamlilik uchun (aytaylik, 5 yillik xizmat muddati uchun 0,8 mm), 24-sinf 0,8 mm + 0.3 mm struktura=1.1 mm 7-sinf uchun 0,8 mm + 0.5 mm strukturaviy=1.3 mm talab qilinadi. Devor qalinligining umumiy o'sishi kichikdir.

24-sinf kuchliroqdir, bu mexanik yuk (bosim, tebranish, termal aylanish) korroziyadan muhimroq bo'lgan afzallikdir. Ftor ustun bo'lgan korroziyada umr bir xil korroziya tezligi bilan belgilanadi va kuch ikkinchi darajali ahamiyatga ega.

WPA isitgich materialining qo'llanilishi matritsasi (2% F-, 90 daraja)
Materialning korroziya darajasi (mm/yil)Omil (nisbiy xarajat)Korroziyaga qarshi to'lov (5 yil)5 yil umr uchun minimal devor Eng yaxshi dastur
Darajasi 2 0.45-0.60 1.0x 2,25-3,00 mm 2,5-3,5 mm 5 yil foydalanish uchun iqtisodiy emas
Darajasi 7 0.12-0.18 1.4x 0,60-0,90 mm 1,2-1,5 mm Tasdiqlangan standart tanlov
24 0.10-0.14 2.0-2.5x 0,50-0,70 mm 1,0-1,2 mm Yuqori xarajat, ahamiyatsiz korroziya afzalligi
Hastelloy C-276 0.02-0.05 3.5-4.0x 0,10-0,25 mm 0,5-0,8 mm Eng yaxshi korroziyaga chidamlilik, eng yuqori narx
Zirkonyum 702 0.01-0.02 8-10x 0,05-0,10 mm 0,4-0,6 mm eng uzoq umr uchun Premium
WPA isitgich spetsifikatsiyasi bo'yicha xulosa
Bunday sharoitda titan 24-darajali (Ti-6Al-4V-0.1Ru) 7-darajadan (yiliga 0,10-0,14 mm) 0,12-0,18 mm, kislotalilik darajasi 0,9% namlikda kislotalilik darajasidan bir oz pastroq bir xil korroziya tezligini ko'rsatadi. ftor, 15-20% yaxshilanish. Ushbu kichik afzallik WPA isitgichlarining ko'p qo'llanilishi uchun ancha yuqori narxga (7-sinfning 2-2,5 baravariga) arzimaydi. Ftor o'z ichiga olgan fosfor kislotasida foydalanish uchun qotishma 7 standart, eng tejamkor titanium qotishmasi bo'lib qoladi. 24-daraja yuqori mexanik kuch talab qilinadigan joylarda (masalan, issiqlik uzatishni yaxshilash uchun yupqa devorli quvurlar yoki yuqori bosimli bug'lantiruvchi xizmat ko'rsatish) va korroziyadan foyda ikkilamchi bo'lgan joylarda foydalanish uchun ko'rib chiqilishi mumkin, bu erda korroziyaning bir oz past tezligi almashtirishlar orasidagi intervalni 5 yildan 6 yilgacha oshiradi yoki 7-sinf mavjud bo'lmagan va 24-daraja almashtirilishi mumkin. Ftor kontsentratsiyasi 3% dan yuqori yoki 95 darajadan yuqori haroratlar uchun na 7-sinf, na 24-sinf etarli darajada uzoq muddatli xizmat ko'rsatmaydi va Hastelloy C-276 yoki tsirkonyum ko'rsatilishi kerak. WPA xizmati uchun isitgichlarni sotib olayotganda, haqiqiy jarayon kislotasida korroziyaga qarshi test kuponlarini buyurtma qiling. Buning sababi shundaki, ftor tarkibi va fosfat jinsi aralashmalari manbadan manbaga juda farq qiladi. 90 daraja haroratda 2% ftorli o'rtacha WPA uchun 5 yillik ishlash uchun devor qalinligi 1,65 mm bo'lgan 7-darajali belgilanishi kerak. 24-sinf faqat ma'lum bir mexanik yoki termal afzallik ko'tarilgan xarajatlarni oqlagan taqdirda ko'rsatilishi kerak.