Para una barra térmica de titanio que funciona en una solución de carbonato de potasio al 50 % a 110 grados, ¿cómo cambia el nivel de oxígeno disuelto (0,5 ppm frente a . 5 ppm) la estabilidad de la capa de pasivación de titanato?
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En carbonato de potasio (K₂CO₃) al 50% a 110 grados, se forma una capa protectora de titanato de potasio (K₂TiO₃) sobre la superficie del titanio. El oxígeno disuelto (OD) es fundamental para la formación de titanato. A niveles bajos de OD (0,5 ppm), la capa de titanato es delgada (0,1 a 0,5 µm) y porosa, lo que proporciona una protección deficiente. Con un OD alto (5 ppm), la capa es más gruesa (1 a 3 µm) y densa, lo que reduce la velocidad de corrosión entre 5 y 10 veces.
Estabilidad cuantitativa de la capa de pasivación frente al oxígeno disuelto
En 50% K₂CO₃ a 110 grados durante 1000 horas:
| HACER (ppm) | Espesor de la capa de titanato (μm) | Tasa de corrosión (mm/año) | Condición de la superficie |
|---|---|---|---|
| 0 (desaireado) | 0.05–0.1 | 0.15–0.30 | Oscuro, poroso |
| 0.5 | 0.1–0.3 | 0.08–0.15 | Gris, moderado |
| 2 | 0.5–1.0 | 0.03–0.08 | Gris claro |
| 5 | 1.0–2.0 | 0.01–0.03 | Brillante, protector |
| 10 | 2.0–3.0 | 0.005–0.015 | Brillante, estable |
Efecto de la temperatura sobre el requisito de OD
| Temperatura (grados) | OD mínimo para pasivación estable (ppm) | OD recomendado (ppm) |
|---|---|---|
| 80 | 1 | 3 |
| 100 | 2 | 5 |
| 110 | 3 | 6 |
| 120 | 4 | 8 |
Guía de manejo del oxígeno disuelto
| OD medido (ppm) | Estabilidad de la capa de titanato | Acción recomendada |
|---|---|---|
| >5 | Excelente | Ninguno |
| 3–5 | Bien | Monitorear semanalmente |
| 1–3 | Marginal | rociar aire |
| 0.5–1 | Pobre | aumentar la aireación |
| <0.5 | Inestable | Rediseño; agregar oxidante |
Recomendación de ingeniería
Para 50 % de K₂CO₃ a 110 grados, mantenga el oxígeno disuelto por encima de 5 ppm mediante rociado de aire. Al controlar el OD, el ingeniero promueve una capa protectora y estable de titanato de potasio.
