Wie groß ist der maximal zulässige Gradient der Bromidkonzentration (Oberfläche vs. Masse), bevor die lokalisierte transpassive Auflösung beginnt, wenn eine Titanmantelheizung verwendet wird, um 1 % Bromwasserstoffsäure bei 100 Grad zu kochen?

Beim Kochen von 1 %iger Bromwasserstoffsäure (HBr) bei 100 Grad bleibt die Passivität von Titan durch eine stabile Oxidschicht erhalten. Aber Bromidionen (Br-) könnten bei hoher Oberflächenkonzentration eine transpassive Auflösung auslösen. Das Risiko hängt mit dem Konzentrationsgradienten zwischen der Oberfläche des Röhrchens (wo HBr durch Verdampfung konzentriert wird) und der Hauptlösung zusammen. Die lokalisierte transpassive Auflösung wird bei einer Bromidkonzentration an der Oberfläche eingeleitet, die dem Fünffachen der Massenkonzentration entspricht.

Konzentrationsgradienten: Quantitative Einschränkungen

Für Bulk 1 % HBr (≈ 10 000 ppm Br−):

Verhältnis Oberfläche/Masse<3×: Passive. No transpassive dissolving.

Übergangszonen-Surf/Bulk-Verhältnis 3-5x Gelegentlich metastabiler Angriff.

Surface/bulk ratio >5×: Transpassive Auflösung, stabil. Schneller, lokalisierter Angriff.

Referenz zur Verlaufskontrolle

Massen-HBr-Konzentration (%) Maximal zulässiges Oberflächen-/Massenverhältnis. Empfohlene Maßnahme
0.5 8× Wärmefluss verringern
1.0 5X Normaler Betrieb
2.0 3× Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit
2× 3,0 Nicht empfohlen
Ingenieurstipp

Um die Bromidkonzentration niedrig zu halten, halten Sie die Rohroberflächentemperatur beim Sieden von 1 % HBr unter 110 Grad (ΔT=10 Grad). Die Strömungsgeschwindigkeit wurde auf 0,5 m/s erhöht, um den Konzentrationsgradienten zu verringern. Der Ingenieur kontrolliert den Bromidkonzentrationsgradienten, um eine transpassive Auflösung zu vermeiden.