Tīra titāna sildīšanas caurules uztur stabilu titāna dioksīda pasīvo plēvi mērenā pH diapazonā, ko plaši izmanto ražošanas līnijās, kurās pārmaiņus izmanto skābu un sārmainu vidi, piemēram, farmaceitisko sintēzi un pārtikas CIP tīrīšanu. Tomēr daudzos ražošanas procesos īsā ciklā ir smagi, bieži pH lēcieni starp spēcīgu skābi un stipru sārmu. Strauja mainīga ūdeņraža jonu un hidroksīda jonu erozija nepārtraukti ietekmē TiO₂ aizsargslāni, izraisot periodisku retināšanu, mikro-plaisas un nevienmērīgas virsmas krāsas izmaiņas. Ilgstošas-atkārtotas pH svārstības paātrina pasīvo plēves noārdīšanos un rada slēptus punktveida korozijas riskus pat tad, ja vide nesatur fluorīda jonus.
Stabilā viena pH vidē pasīvā plēve veido līdzsvarotu aizsargkonstrukciju. Neitrālos un vājos sārmainos apstākļos blīva titāna dioksīda un titāna hidroksīda kompozītmateriāla plēve cieši iesaiņo substrātu, bloķējot jonu invāziju. Vāja organiskā skābē kompaktais iekšējais TiO₂ slānis iztur vieglu skābes šķīšanu un pabeidz paš-remontu ar izšķīdušu skābekli. Bet biežie asie pH pārtraukumi izjauc šo dinamisko līdzsvaru: virsmas plēve atkārtoti pārslēdzas starp skābes šķīdināšanas stāvokli un sārmu erozijas stāvokli bez pietiekami daudz laika, lai atjaunotu pilnīgu vienmērīgu slāni.
Straujš pH kritums līdz skābai vērtībai vispirms izšķīdina vaļīgo ārējo hidroksīda plēvi. Kad vide pēkšņi kļūst skāba, ūdeņraža joni ātri reaģē ar titāna hidroksīda slāni, kas veidojas sārmainos apstākļos, noņemot ārējo aizsargkārtu un atklājot plānāku tīro TiO₂ iekšējo slāni. Šajā posmā plēves pretkorozijas kapacitāte acīmredzami samazinās, un hlorīda vai organiskās skābes joni viegli iekļūst mikro-defektos, veidojot sīkus korozijas sākuma punktus uz matricas.
Sekojoša pēkšņa pH paaugstināšanās līdz spēcīgam sārmam, pēc tam noārda atlikušo plānā titāna dioksīda plēvi. Augstas-koncentrācijas hidroksīda joni reaģē ar TiO₂, veidojot šķīstošus titanāta savienojumus, vēl vairāk atšķaidot atlikušo pasīvo plēvi. Robežlaukums starp oriģinālo, neskarto plēvi un skābes{3}}bojāto plēvi rada nopietnu spriedzes koncentrāciju, radot neskaitāmas neredzamas mikro-plaisas uz caurules virsmas. Katrs skābju-sārmu pH svārstību raunds uzkrāj vairāk plaisu un plānākas plēves zonas, veidojot nepārtrauktu aizsargslāņa zuduma apburto loku.
Augsta temperatūra ievērojami pastiprina pH svārstību radītos bojājumus. Karsēšana paātrina pasīvās plēves skābes šķīdināšanu un sārmu kodināšanas reakcijas ātrumu, vienlaikus samazinot izšķīdušā skābekļa saturu šķidrumā, vājinot plēves pašremonta efektivitāti. Cirkulācijas sistēmām ar temperatūru virs 60 grādiem un ikdienas vairākiem skābju-bāzes pārslēgšanas cikliem 3–6 mēnešu laikā pēc darbības sākuma uz titāna caurulēm parādīsies acīmredzama virsmas kodināšana un izkaisītas bedrītes. Metināšanas karstuma -ietekmētās zonas ar dabiski plānāku pasīvo plēvi kļūst par vissmagāk bojātajām vietām.
Efektīvi kontroles pasākumi mazina pH svārstību risku. Pirmkārt, pagariniet bufera pārejas laiku starp skābes un sārmu darba procedūrām, ievadiet neitrālu tīru ūdeni, lai izskalotu tvertni un sildīšanas caurules, lai izvairītos no tiešas stipras skābes un stipru sārmu sajaukšanas. Otrkārt, pievienojiet pH bufervielas, lai stabilizētu vides pH šaurā svārstību diapazonā, cik vien iespējams ierobežojot pH svārstības starp 6–9. Treškārt, saīsiniet apkopes ciklus, lai veiktu regulāru re-pasivācijas apstrādi, novēršot mikro-plaisas, kas uzkrājušās atkārtotas skābju-sārmu erozijas rezultātā. Ceturtkārt, pareizi pazeminiet darba temperatūru, lai palēninātu pasīvās plēves retināšanas reakcijas ātrumu, ja to atļauj ražošanas process.
表格
| pH svārstības Darba stāvoklis | Titāna pasīvās plēves bojājumi | Mērķtiecīgs kontroles risinājums |
|---|---|---|
| Lēnas, vieglas svārstības (pH 6–10, garš pārejas buferis) | Tikai neliela vienmērīga plēves krāsas maiņa | Saglabājiet esošo bufera skalošanas procedūru, ceturkšņa re{0}}pasivāciju |
| Bieža asa pārslēgšanās starp vāju skābi un vāju sārmu bez bufera | Periodiska plēves retināšana, izkliedētas mikro{0}}plaisas | Pievienojiet neitrālu ūdens skalošanas pāreju starp diviem materiāliem |
| Ātrs stipras skābes (pH＜3) un stipru sārmu (pH＞12) cikls | Spēcīga mainīga plēves izšķīšana, acīmredzams bedrīšu veidošanās risks | Izmantojiet pH bufera piedevas, stingri ierobežojiet ekstrēmo pH uzturēšanās laiku |
| Augsta temperatūra (＞60 grādi) ar ikdienas vairākkārtēju skābju{1}}bāzes maiņu | Ātri kumulatīvi plēves bojājumi, metināšanas prioritātes korozijas bedres | Atbilstoši samazināt apkures temperatūru, ikmēneša pārbaude un pasivācijas remonts |
Īss kopsavilkums
Biežas asas pH svārstības starp skābi un sārmu pārmaiņus izšķīdina un noārda titāna kompozītmateriālu pasīvo plēvi, radot uzkrātas mikro{0}}plaisas un vājinot ilgtermiņa pretkorozijas veiktspēju. Pievienojot neitrāla bufera skalošanu, stabilizējot vides pH vērtību un regulāru re-pasivācijas remontu, var efektīvi samazināt korozijas bojājumus, ko izraisa atkārtota skābes-bāzes pāreja uz titāna apkures caurulēm.
