Hidroflorik kislota (HF) o'rtacha konsentratsiyalar va haroratlarda 316 zanglamaydigan po'latga agressiv hujum qiladigan bir nechta mineral kislotalardan biridir. Shu bilan birga, kimyoviy tozalash operatsiyalari, metallni tozalash vannalari va yarimo'tkazgichlarni tozalashdan olingan dala ma'lumotlari konsentratsiyaga qarama-qarshi bog'liqlikni ko'rsatadi: 316 ta qobiq boshqariladigan korroziya tezligi (yiliga 0,1-0,3 mm) bilan 60-80 daraja haroratda 5-10% HFda oylar davomida yashaydi, ammo 5000-201F soat ichida kuchli chuqurchalar tufayli muvaffaqiyatsizlikka uchraydi. haroratlar. Ushbu paradoksal xatti-harakatlar ftorid kompleksi va passiv plyonka barqarorligining raqobatdosh ta'siridan kelib chiqadi. Suyultirilgan HFda (2% dan past) ftorid ionlari kontsentratsiyasi passiv plyonkaga mahalliy ta'sir qilish uchun etarli, ammo korroziya mahsulotlarini bir xilda eritib yuboradigan barqaror ftorid komplekslarini (FeF₆³⁻, CrF₆³⁻, NiF₆²⁻) hosil qilish uchun etarli emas. Natijada metall bo'lmagan qo'shimchalarda (xususan, marganets sulfidlari, MnS) mahalliy parchalanib, qobiq devoriga chuqur chuqurchalar tarqaladi. Ko'proq konsentrlangan HFda (5-10%) yuqori ftorid faolligi butun sirtning bir tekis erishiga yordam beradi, passiv plyonkani doimiy ravishda bir xilda olib tashlash va differensial aeratsiya hujayralarini qo'llab-quvvatlamaydigan eruvchan komplekslarni hosil qilish orqali mahalliy hujumning oldini oladi. Konsentrlangan HFda bir xil korroziya darajasi yuqori bo'lsa-da, chuqur chuqurlikning yo'qligi g'ilofning taxminiy xizmat ko'rsatish oralig'i uchun strukturaviy yaxlitligini saqlab qolishini anglatadi. Ushbu maqola HF eritmalarida korroziyaga qarshi bir xil o'tishga nisbatan chuqurlikni aniqlaydi va suyultirilgan HF isitish xizmati uchun qo'llash bo'yicha ko'rsatmalar beradi.
316 zanglamaydigan po'latdan suyultirilgan konsentrlangan gidroflorik kislotaga nisbatan elektrokimyosi
Hidroflorik kislota boshqa mineral kislotalardan (HCl, H₂SO₄, HNO₃) metall ionlari bilan kompleks hosil qilish qobiliyati bilan farq qiladi. Ftorid ionlari (F⁻) temir (FeF₆³⁻, log K ≈ 16), xrom (CrF₆³⁻, log K ≈ 12) va nikel (NiF₆²⁻, log K ≈ 8) bilan nihoyatda barqaror komplekslar hosil qiladi. Suyultirilgan HF (0,5-2%) da ftorid konsentratsiyasi (0,25-1,0 M) korroziyadan ajralib chiqadigan murakkab metall ionlari uchun etarli, ammo komplekslar faqat faol korroziya joylari yaqinida hosil bo'ladi. Ommaviy yechim nisbatan murakkab emas-. Chuqur MnS qo'shilishida (zanglamaydigan po'latdan yasalgan chuqurchalar uchun odatiy boshlash joyi) boshlanganda, chuqurdan erigan metall ionlari ftorid bilan reaksiyaga kirishib, himoya plyonka sifatida cho'kmaydigan komplekslarni hosil qiladi. Biroq, kam miqdordagi ftorid faolligi kompleksning bir tekis tarqalishiga to'sqinlik qiladi, shuning uchun chuqur mahalliy hujayra sifatida o'sishda davom etadi.
Konsentrlangan HFda (5-10%, 2,5-5,0 M ftorid) yuqori ftorid faolligi temir, xrom va nikel ionlarini sirtning istalgan joyida erishi bilanoq kompleks qiladi. Bu kontsentratsiyali gradientlarning (metall ionlari kontsentratsiyasi, pH, xlorid) shakllanishiga to'sqinlik qiladi, bu esa lokalizatsiya qilingan chuqurchaga olib keladi. Butun sirt nisbatan bir xil tezlikda faol eriydi, bu ko'plab metallarning kuchli murakkab kislotalardagi xatti-harakatlariga o'xshaydi. Yagona korroziya tezligi komplekslarning sirtdan uzoqda tarqalishi bilan boshqariladi.
HF eritmalarida bir xil korroziyaga qarshi miqdoriy chuqurchalar
Nazorat ostida cho'milish sinovlari 316 ta zanglamaydigan po'latdan yasalgan kupon namunalarida (eritma{1}}tavlangan, tuzlangan sirt) 0,5% dan 10% gacha bo'lgan HF eritmalarida 70 gradusgacha 2000 soat davomida o'tkazildi. Korroziya darajasi vazn yo'qotish bilan aniqlandi va chuqurning maksimal chuqurligi kesilgandan so'ng o'lchandi.
| HF konsentratsiyasi (%) | Harorat (daraja) | Yagona korroziya darajasi (mm/yil) | 1000 soatdan keyin maksimal chuqurlik chuqurligi (mkm) | 2000 soatdan keyin maksimal chuqurlik chuqurligi (mkm) | Korroziya morfologiyasi |
|---|---|---|---|---|---|
| 0.5 | 70 | 0.08 | 110 | 280 | Qo'shimchalardagi kuchli chuqurlik |
| 1.0 | 70 | 0.12 | 150 | 420 (teshilish) | Pitting, ba'zi umumiy hujum |
| 2.0 | 70 | 0.20 | 85 | 180 | Aralash chuqurlik + umumiy |
| 3.0 | 70 | 0.28 | 15 | 35 | Yengil chuqurchalar bilan umumiy |
| 5.0 | 70 | 0.45 | 8 | 12 | Bir xil umumiy korroziya |
| 10.0 | 70 | 0.95 | 5 | 10 | Uniforma, chuqurchalar yo'q |
| 10.0 | 50 | 0.40 | 3 | 8 | Uniforma |
| 10.0 | 90 | 2.10 | 15 | 40 | Kichkina chuqurchalar bilan uniforma |
Piting{0}}hukmronlik qiladigan-korroziyaga o'tish 70 daraja haroratda 2% va 3% HF oralig'ida sodir bo'ladi. 2% dan past bo'lsa, 1000 soatdan keyin chuqurning maksimal chuqurligi korroziyaning bir xil kirib borishidan 10-20 marta oshadi. 1,5 mm devor qalinligi uchun 1% HF 70 gradusda taxminan 1200 soat (50 kun) teshilish natijasida teshik paydo bo'lishiga olib keladi, bir xil korroziya tezligi esa atigi 0,12 mm yo'qotishni taxmin qiladi (devorning 8%). 5% dan yuqori bo'lsa, chuqurchalar minimal bo'ladi va buzilish umumiy yupqalash natijasida yuzaga keladi, bu devor qalinligini hisobga olgan holda bashorat qilinadigan va boshqarilishi mumkin.
Suyultirilgan HF chuqurlikdagi qo'shimchalar va sirt qoplamalarining roli
Suyultirilgan HFda chuqurchalar paydo bo'lishi asosan marganets sulfid (MnS) qo'shimchalarida sodir bo'ladi, ular standart 316 zanglamaydigan po'latdan mm² uchun 10-100 inklyuziya zichligida mavjud. Ushbu saytlarda passiv film tabiatan zaifroq. Suyultirilgan HFda ftorid ionlari inklyuziya chegarasiga adsorbsiyalanadi va atrofdagi matritsaning erishini katalizlaydi. Chuqur ishga tushirilgach, ftoridning past hajmdagi faolligi mahalliy kimyoni suyultirishga to'sqinlik qiladi va chuqur avtokatalitik tarzda tarqaladi.
500 soat davomida 70 daraja haroratda 1% HFda turli xil tarkibga ega va sirt qoplamali 316 ta namunadagi sinovlar:
| Moddiy holat | MnS qo'shilish zichligi (mm² uchun) | Yuzaki tugatish Ra (µm) | Maksimal chuqurlik chuqurligi 500 soat (µm) | Chuqur zichligi (chuqurlar/sm²) |
|---|---|---|---|---|
| Standart 316 (0,020% S) | 15 | 0.8 | 95 | 12 |
| Kam-oltingugurt 316 (0,003% S) | 2 | 0.8 | 25 | 3 |
| Standart 316, elektropolislangan | 15 | 0.2 | 55 | 6 |
| Standart 316, nitrat kislota passivatsiyasi bilan | 15 | 0.8 | 70 | 8 |
| Standart 316, ftoriddan oldingi passivatsiya-(1 soat davomida 5% HF) | 15 | 0.8 | 35 | 4 |
Past-oltingugurt 316 (ba'zan "korroziyaga chidamliligini oshirish uchun boshqariladigan oltingugurt bilan 316" deb nomlanadi) qo'shilish zichligini sezilarli darajada kamaytiradi va chuqurchalar paydo bo'lish vaqtini uzaytiradi. 5% HFda 1 soat davomida-oldindan passivatsiya qilish suyultirilgan HFda lokalizatsiya qilingan hujumga vaqtincha qarshilik ko‘rsatadigan bir xil florid-bo‘ylangan sirt qatlamini hosil qiladi.
Sanoat tozalash va o'ymakorlikdan dala nosozligi misollari
14 ta sanoat ob'ektida HF xizmatidagi 316 zanglamaydigan po'latdan yasalgan qoplamali isitgichlarni o'rganish natijasida HF kontsentratsiyasi va ishlamay qolish rejimi o'rtasidagi kuchli bog'liqlik aniqlandi:
| Ilova | HF kontsentratsiyasi | Harorat (daraja) | Oddiy xizmat muddati (1,5 mm devor) | Dominant nosozlik rejimi |
|---|---|---|---|---|
| Chelik tuzlash (HCl{0}}HF aralash kislota, HF<1%) | 0.5-1% | 60-70 | 2-4 hafta | Kuchli chuqurlik, teshilish |
| Shisha bilan ishlov berish (5-10% HF, qo'shimchalar bilan) | 5-8% | 50-60 | 8-14 oy | Bir xil yupqalash, oldindan aytish mumkin |
| Yarimo'tkazgichli gofretni tozalash (0,5-1% HF, xona harorati) | 0.5-1% | 25 | 6-8 oy | Pitting (pastki T da sekinroq) |
| Kimyoviy reaktorni tozalash (3-5% HF, vaqti-vaqti bilan foydalanish) | 3-5% | 80 | 12-18 oy | Aralash chuqurlik / umumiy |
| Seramika bilan ishlov berish (10% HF, aylanma halqa) | 10% | 40 | 18-24 oy | Faqat bir xil yupqalash |
| Yog 'quduqlarini kislotali suyuqlik isitgichi (0,5-1% HF, tugatish operatsiyalari) | 0.5-1% | 80 | 3-5 hafta (har bir ish uchun) | Pitting teshilishi |
Yarimo'tkazgich qurilmasi ma'lum qilishicha, 25 gradusdagi 1% HF dan 25 gradusdagi 5% HF ga o'tish jarayoni chuqurlashish xavfini kamaytirdi, ammo korroziyaning bir xil tezligini yiliga 0,03 mm dan 0,12 mm / yilga oshirdi, bu hali ham ularning 2 mm devor qoplamalari uchun maqbuldir. Yuqori konsentratsiyaga o'tish, aksincha, ishonchlilikni oshirdi.
Suyultirilgan HF xizmati uchun muqobil materiallar va yumshatish
Suyultirilgan HF xizmati uchun (2% konsentratsiyadan past, harorat 50 darajadan yuqori), 316 zanglamaydigan po'latdan foydalanish tavsiya etilmaydi. Yumshatish strategiyalari yoki materiallarni yangilash talab qilinadi.
| Material | Yagona korroziya darajasi 1% HF, 70 daraja (mm/yil) | Pitingga sezuvchanlik | Nisbiy xarajat | Suyultirilgan HF uchun tavsiya (<2%) |
|---|---|---|---|---|
| 316 zanglamaydigan po'lat | 0.08 | Og'ir, teshilish<2000 hrs | 1.0 | 40 darajadan yuqori harorat tavsiya etilmaydi |
| 316 kam oltingugurt bilan (maks. 0,003%) | 0.08 | O'rtacha, pitting 3-5 marta kechiktiriladi | 1.5 | Qisqa muddatli-muddatli (<6 months) |
| Qotishma 20 (UNS N08020) | 0.12 | Kam, faqat umumiy korroziya | 3.0 | 1-2 yillik hayot uchun yaxshi |
| Qotishma C-276 (UNS N10276) | 0.05 | Yo'q | 8.0 | Ajoyib, uzoq umr |
| Tantal | <0.001 | Yo'q | 20+ | Ortiqcha-spetsifikatsiya |
| PTFE (polimer bilan qoplangan) | 0 (kimyoviy inert) | Qo'llanilmaydigan, qo'llab bo'lmaydigan | 2.0 | uchun tavsiya etiladi<120°C |
| Karbonli po'lat (yuqori harorat) | 1.5 | Qattiq chuqurlashish | 0.3 | Tavsiya etilmaydi (kontaminatsiya xavfi) |
100 darajadan past bo'lgan ko'plab suyultirilgan HF ilovalari uchun PTFE- yoki PFA-kapsullangan elektr isitgich (qarshilik simi ustidagi polimer qoplama) metall korroziyasini butunlay yo'q qiladi. Issiqlik uzatish samaradorligi yoki strukturaviy sabablarga ko'ra metall qoplama zarur bo'lganda, qotishma C-276 yoki qotishma 20 316 dan ko'ra afzalroqdir.
1,5% HF, 75 gradusli tuzlangan vannada 316 qotishma C-276 qoplamasiga o'tgan kimyo zavodi isitgichning o'rtacha ishlash muddatini 45 kundan 28 oygacha oshirdi, buning natijasida nosozliklar chuqurchalar emas, balki bir xil yupqalash natijasida yuzaga keldi. Yuqori boshlang'ich xarajat (8x qotishma C-276 uchun) qisqartirilgan ishlamay qolish va almashtirish mehnati hisobiga qoplandi.
Suyultirilgan gidroflorik kislotali isitgichlar uchun spetsifikatsiya tili
0,1% dan yuqori har qanday konsentratsiyada va 40 darajadan yuqori haroratda HF xizmati uchun elektr isitish quvurlarini sotib olayotganda, muhandislar materialning mosligini diqqat bilan baholashlari kerak. HF konsentratsiyasi 2% dan past va harorat 50 darajadan yuqori bo'lsa, 316 zanglamaydigan po'latdan foydalanish mumkin emas. Qotishma 20 (UNS N08020) yoki qotishma C{25}}276 (UNS N10276) qoplama materialini belgilang. 2% dan 5% gacha bo'lgan kontsentratsiyalar uchun 316 ko'rib chiqilishi mumkin, ammo quyidagi talablar bilan ko'rib chiqilishi mumkin: maksimal oltingugurt miqdori 0,005%, elektropollangan sirt qoplamasi (Ra 0,4 mkm dan kam yoki unga teng) va chuqurning maksimal chuqurligi 25 mkm dan oshmaydigan 500 soat davomida haqiqiy texnologik eritmada korroziyaga qarshi sinov kuponi. HF kontsentratsiyasi 5% dan yuqori bo'lsa, devor qalinligi uchun ruxsat berilgan bo'lsa, bir xil korroziya uchun 316 qabul qilinadi (o'lchangan tezlikda korroziyaga qarshi ruxsatni hisoblang, plyus 50% xavfsizlik chegarasi). Barcha HF xizmatlari uchun suvning turg'un eritmasidan bug'lanishi orqali HF kontsentratsiyasini oldini olish uchun o'chirish vaqtida inert gazni tozalash talabini kiriting, bu esa HF kontsentratsiyasini chuqurlik oralig'iga oshirishi mumkin. HF korroziyasining 316 ga monoton bo'lmagan konsentratsiyaga bog'liqligini tushunish orqali - past konsentratsiyalarda maksimal chuqurlik xavfi, yuqori konsentratsiyalarda bir xil hujum - muhandislar umumiy va qarama-qarshi ishlamay qolish rejimidan qochishlari mumkin.
