Warum verursacht das Sulfidanion (S²⁻) bei einem Titan-Tauchsieder der Güteklasse 2, der zum Erhitzen einer 5 %igen Natriumsulfidlösung auf 40 Grad verwendet wird, eine schnelle Wasserstoffabsorption (200 ppm/Monat) und Versprödung, während Chlorid bei derselben Konzentration nur leichte Lochfraßbildung verursacht?
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Titan Grad 2 in 5 % Natriumsulfid absorbiert bei 40 Grad Wasserstoff mit einer Rate von 100–300 ppm/Monat und versprödet innerhalb von 1–3 Monaten. Das Sulfidion (S 2−) ist ein starkes Reduktionsmittel und hemmt die Bildung einer schützenden TiO 2 -Beschichtung. Die kathodische Reaktion beinhaltet die Wasserstoffentwicklung: 2H 2 O + 2e − → H 2 + 2OH − . Atomarer Wasserstoff zum Titankristallgitter. Im Gegensatz dazu verursacht Chlorid bei gleicher Konzentration nur leichte Lochfraßbildung (0,05–0,10 mm/Jahr), da sich immer noch ein Passivfilm bilden kann.
Mechanismus der Sulfid-induzierten Wasserstoffabsorption
Sulfid reagiert mit der Titanoberfläche und erzeugt Titansulfid (TiS), das keinen Schutz bietet. Das Potenzial im offenen Kreislauf bewegt sich auf -0,8 bis -1,0 V gegenüber Ag/AgCl, wobei die dominierende kathodische Reaktion die Wasserstoffentwicklung ist. Die Geschwindigkeit der Wasserstoffabsorption hängt vom Sulfidgehalt ab.
Quantitative Wasserstoffabsorption im Vergleich zur Sulfidkonzentration
Na2S-Konzentration (%) H-Absorption (ppm/Monat)Zeit bis 200 ppm H (Monate)Fehlermodus 0.5 20-50 4-10 Versprödung 1.0 40-80 2.5-5 Versprödung 2.0 60-120 1.7-3.3 Versprödung 5.0 100-200 1-2 Schnelle Versprödung 10.0 150-300<1 Immediate Material Selection Guide for Sulfide Service
Sulfidkonzentration % Empfohlenes Material Erwartete Lebensdauer (1,5 mm Wand)
<1 Grade 7 titanium 1-2 years 1-5 Grade 7 + cathodic protection 6-12 months >5 PTFE or tantalum coated >5 Jahre
Eine fundierte Spezifikation
Verwenden Sie keine Sulfidlösungen mit Titan Grad 2. Verwenden Sie Heizgeräte der Güteklasse 7 (Palladium verringert die H-Absorption) oder PTFE-beschichtete Heizgeräte. Der Ingenieur verhindert die Wasserstoffversprödung durch die Auswahl geeigneter Materialien.
