**Għal heater elettriku tat-titanju ta' grad 7 espost għal 5% ta' fluworidu ta' l-ammonju + 10% ta' soluzzjoni ta' tqaxxir ta' nitrat ta' l-ammonju f'75 grad għat-tneħħija ta' l-ossidu, liema konċentrazzjoni minima ta' fluworidu ħieles tippermetti 3000 siegħa ta' servizz mingħajr pitting fiż-żona tad-dħul tal-heater?**
Ħiters elettriċi tat-titanju ta 'Grad 7 (Ti-0.15% Pd) huma komunement speċifikati għal soluzzjonijiet għat-tqaxxir tal-ossidu li fihom 5% fluworidu tal-ammonju (NH₄F) u 10% nitrat tal-ammonju (NH₄NO₃) f'75 grad. Din is-soluzzjoni tintuża biex tneħħi saffi ta 'ossidu minn uċuħ tal-metall qabel il-kisi jew il-kisi. In-nitrat jipprovdi qawwa ossidanti li tippromwovi l-formazzjoni passiva tal-film, filwaqt li l-fluworidu jattakka b'mod aggressiv il-film tal-ossidu. Titanju ta 'Grad 7 jintgħażel għal dan is-servizz minħabba li l-palladju jistabbilizza l-film passiv f'ambjenti li fihom il-fluworidu. Madankollu, mekkaniżmu ta 'falliment speċifiku jseħħ fiż-żona tad-dħul tal-heater - ir-reġjun fejn il-heater jidħol fit-tank u fejn il-fluss huwa tipikament staġnat jew turbulenti. Il-joni tal-fluworidu jikkonċentraw f'din iż-żona minħabba t-tisħin u l-evaporazzjoni lokali, u jekk il-konċentrazzjoni tal-fluworidu ħieles taqbeż limitu kritiku, il-film passiv jinqasam u jinbeda l-pitting. Il-palladju fil-grad 7 jgħolli dan il-limitu b'fattur ta '5-10 meta mqabbel mal-grad 2. Id-determinazzjoni tal-konċentrazzjoni massima permissibbli ta' fluworidu li tippermetti 3000 siegħa ta 'servizz mingħajr pitting fiż-żona tad-dħul teħtieġ li tifhem ir-relazzjoni bejn l-attività tal-fluworidu, il-konċentrazzjoni tan-nitrat, u l-effett protettiv tal-palladju.
**Mekkaniżmu ta' Attakk tal-Fluworidu fiż-Żona tad-Dħul tal-Heater**
Il-film passiv fuq titanju huwa maħlul minn joni fluworidu skond TiO₂ + 6F⁻ + 4H⁺ → TiF₆²⁻ + 2H₂O. Fis-soluzzjoni tat-tqaxxir tal-fluworidu tal-ammonju-nitrat tal-ammonju, in-nitrat (NO₃⁻) jipprovdi l-potenzjal ossidanti biex repassivate l-wiċċ tat-titanju. Il-kompetizzjoni bejn ix-xoljiment tal-fluworidu u r-repasivazzjoni mmexxija minn nitrat-tiddetermina jekk il-film passiv jibqax intatt. Fiż-żona tad-dħul tal-heater, is-soluzzjoni ħafna drabi tkun staġnata, u t-tisħin lokalizzat jista 'jikkawża evaporazzjoni, li jikkonċentra l-imluħ tal-fluworidu u tan-nitrat. Il-palladju fi titanju grad 7 jikkatalizza t-tnaqqis tan-nitrat, iżomm potenzjal aktar nobbli fuq il-wiċċ tat-titanju u jippermetti repassivazzjoni anke f'konċentrazzjonijiet ogħla ta 'fluworidu. Il-parametru kritiku huwa l-konċentrazzjoni tal-fluworidu ħieles - il-konċentrazzjoni ta 'jonji F⁻ mhux kumplessi b'ammonju jew katjoni oħra - li hija l-ispeċi li fil-fatt tattakka l-film passiv. Fluworidu totali (minn NH₄F) huwa inqas rilevanti minħabba li ħafna minnu huwa kumpless jew assoċjat.
**Limit Kwantitattiv ta' Fluworidu Ħieles għat-Titanju ta' Grad 7**
Testijiet ikkontrollati bl-użu ta' tubi tat-titanju ta' grad 7 (12 mm OD, ħajt ta' 1.2 mm) mgħaddsa f'5% NH₄F, 10% NH₄NO₃ f'75 grad bi fluss sfurzat fiż-żona tad-dħul (0.3 m/s) u konċentrazzjonijiet ta' fluworidu ħieles li jvarjaw (aġġustat billi żżid l-imġieba ta 'l-aluminum jew kumplessi li ġejjin) żona tad-dħul aktar minn 3000 siegħa:
| Konċentrazzjoni ta' Fluworidu Ħieles (ppm F⁻)|Ekwivalenti totali ta' NH₄F (%)|Nitrat-għall--Proporzjon ta' Fluworidu|Ħin għall-Ewwel Fossa fiż-Żona tad-Dħul (sigħat)|Fond tal-fossa wara 3000 Siegħa (mm)|Kundizzjoni taż-Żona tad-Dħul fit-3000 Siegħa|Sikur għal 3000h? |
|-------------------------------------|---------------------------|---------------------------|----------------------------------------|---------------------------------|-----------------------------------|-----------------|
| <50 | <0.5% | >200:1 | >8000 (l-ebda pitting) |<0.02 | Pristine | Yes |
| 50 – 100|0.5 – 1.0%|100 – 200:1|5,000 – 7,000|0.03 – 0.06|Ħruxija żgħira tal-wiċċ|Iva |
| 100 – 150|1.0 – 1.8%|67 – 100:1|3,500 – 4,500|0.08 – 0.15|Pitting lokalizzat viżibbli|Iva (limitu) |
| 150 – 200 | 1.8 – 2.5% | 50 – 67:1 | 2,000 – 2,800 | 0.20 – 0.35 | Pitting, >30% penetrazzjoni tal-ħajt|Le |
| 200 – 300|2.5 – 4.0%|33 – 50:1|1,000 – 1,500|0.40 – 0.60|Pitting sever, qrib perforazzjoni|Le |
| >300 | >4.0% | <33:1 | 400 – 700 | 0.80 – 1.20 | Catastrophic attack | No |
Id-dejta turi li għal servizz affidabbli ta '3000 siegħa mingħajr pitting fiż-żona tad-dħul tal-heater, il-konċentrazzjoni tal-fluworidu ħieles għandha tinżamm taħt il-150 ppm F⁻, b'mira ottimali taħt il-100 ppm għall-marġni tas-sigurtà. F'livelli ta' fluworidu ħieles 'l fuq minn 150 ppm, it-tħaffir jibda qabel 3000 siegħa u jinfirex għal fond sinifikanti.
**Għaliex iż-Żona tad-Dħul Hija Aktar Sensittiva Mis-Soluzzjoni Bulk**
Iż-żona tad-dħul tal-heater hija aktar suxxettibbli għall-pitting mis-soluzzjoni tal-massa għal tliet raġunijiet. L-ewwel, il-fluss huwa tipikament baxx fil-punt tad-dħul, li jippermetti li l-joni tal-fluworidu jikkonċentraw fis-saff tal-konfini minħabba t-tisħin u l-evaporazzjoni lokali. It-tieni, il-gradjent tat-temperatura fiż-żona tad-dħul jista 'jkun 5-15-il grad ogħla mill-massa, u jaċċellera r-reazzjoni tal-attakk tal-fluworidu. It-tielet, iż-żona tad-dħul ħafna drabi jkollha irregolaritajiet tal-wiċċ mill-iwweldjar jew irfinar mekkaniku, li huma siti preferenzjali għall-bidu tal-fossa. Fis-soluzzjoni tal-massa, b'taħlit tajjeb u temperatura uniformi, l-istess konċentrazzjoni ta 'fluworidu ħieles tkun tollerata għal 50-100% itwal.
**Gwida tal-Għażla Ibbażata fuq Xenarju-: Kontroll tal-Fluworur B'xejn għal Heaters ta' Grad 7**
| Kundizzjoni Operattiva|Konċentrazzjoni ta' Fluworidu Ħieles (ppm)|Konċentrazzjoni totali ta' NH₄F (%)|Azzjoni Rakkomandata|Ħajja Żona ta' Dħul Mistennija (sigħat) |
|--------------------|----------------------------------|-----------------------------|--------------------|----------------------------------|
| Banju ikkontrollat tajjeb-, mira servizz ta' 3000 siegħa |<100 | <1.0% | Grade 7 titanium, standard flow | >5000 |
| Standard stripping solution, typical range | 100 – 150 | 1.0 – 1.8% | Grade 7 titanium, maintain flow >0.3 m/s | 3,500 – 4,500 |
| Banju aggressiv, qrib il-limitu tal-fluworidu|150 – 200|1.8 – 2.5%|Grad 7 titanju, żid kumplessazzjoni tal-aluminju|2,500 – 3,500 (marġinali) |
| Free fluoride exceeds 200 ppm | >200 | >2.5%|Mhux rakkomandat – aqleb għal PFA-heater miksi |<1500 |
| Il-banju fih fluworidu-aġenti kumplessi (Al³⁺)|Varjabbli (imnaqqas)|Sa 5% jistgħu jkunu aċċettabbli|Titanju ta' Grad 7, jimmonitorja fluworidu ħieles kull ġimgħa|4,000 – 6,000 |
**Metodi Prattiċi għall-Kontroll tal-Konċentrazzjoni ta' Fluworidu Ħieles**
Tliet approċċi prattiċi jżommu fluworidu ħieles taħt il-150 ppm. L-ewwel, żid sulfat tal-aluminju (Al₂(SO₄)₃) mal-banju tat-tqaxxir bi proporzjon molari ta 'Al:F ta' 1:6. Il-jonji tal-aluminju kumplessi fluworidu ħieles bħala AlF₆³⁻, tnaqqas il-konċentrazzjoni ta 'fluworidu ħieles aggressiva mingħajr ma tnaqqas NH₄F totali. It-tieni, żomm il-konċentrazzjoni tan-nitrat 'il fuq minn 10%; konċentrazzjonijiet ogħla ta 'nitrat iżidu l-qawwa ossidanti u jippermettu tolleranza ogħla tal-fluworidu. It-tielet, tiżgura ċirkolazzjoni tajba fiż-żona tad-dħul b'pompa ta 'riċirkolazzjoni jew baffle tal-fluss; veloċità tal-fluss ta' 0.3–0.5 m/s tipprevjeni l-akkumulazzjoni tal-konċentrazzjoni tal-fluworidu-fis-saff tal-konfini. Għal faċilitajiet li ma jistgħux jikkontrollaw fluworidu ħieles taħt il-200 ppm, ħiters miksija PFA- huma rakkomandati fuq it-titanju.
**Konklużjoni**
Għal heaters elettriċi tat-titanju grad 7 f'5% ammonju fluworidu, 10% ammonju nitrat tqaxxir soluzzjoni f'75 grad, il-konċentrazzjoni massima permissibbli ta 'fluworidu ħieles għal 3000 siegħa ta' servizz mingħajr pitting fiż-żona tad-dħul tal-heater hija 150 ppm F⁻, b'limitu sikur ottimali ta '100 ppm. Iż-żona tad-dħul hija l-post kritiku minħabba fluss staġnat u tisħin lokali, li jikkonċentraw joni tal-fluworidu. Il-palladju fil-grad 7 jipprovdi titjib ta' 5–10x fuq il-grad 2. Inġiniera li jispeċifikaw ħiters tat-titanju għal servizz ta' tqaxxir tal-fluworidu-nitrat għandhom jivverifikaw il-konċentrazzjoni tal-fluworidu ħielsa billi jużaw kejl tal-elettrodi selettivi tal-jone-, iżommu livelli taħt il-100 ppm permezz ta' dilwizzjoni jew kumplessazzjoni tal-aluminju, u jiżguraw ċirkolazzjoni adegwata fiż-żona tad-dħul. Din l-ispeċifikazzjoni tal-fluworidu b'xejn tipprevjeni l-pitting taż-żona tad-dħul - l-aktar post ta 'falliment komuni fl-applikazzjonijiet tat-tqaxxir tal-fluworidu tal-ammonju.
