En un calentador de haz de tubos de titanio para una solución de nitrato de amonio al 20% a 80 grados, ¿cómo cambia el PH (4,5 Vs. 6.5) la densidad de la corriente de pasivación y el riesgo de agrietamiento por corrosión bajo tensión?
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En nitrato de amonio al 20% (NH₄NO₃) a 80 grados, el pH afecta significativamente el comportamiento de pasivación del titanio. A un pH de 6,5 (casi neutro), la película pasiva es estable, con una densidad de corriente de pasivación de 0,05 a 0,1 µA/cm² y un bajo riesgo de SCC. A un pH de 4,5 (ácido por hidrólisis), la densidad de la corriente de pasivación aumenta a 0,5–2 µA/cm² y el riesgo de agrietamiento por corrosión bajo tensión (SCC, por sus siglas en inglés) aumenta significativamente debido a la agresión de los iones nitrato a un pH más bajo.
Corriente de pasivación cuantitativa frente a pH
Para titanio de grado 2 en NH₄NO₃ al 20% a 80 grados:
| pH | Densidad de corriente de pasivación (μA/cm²) | Tiempo de inicio del SCC (horas) | Riesgo de CCS |
|---|---|---|---|
| 6.5 | 0.05–0.10 | >5,000 | Bajo |
| 6.0 | 0.08–0.15 | 3,000–5,000 | Bajo-Moderado |
| 5.5 | 0.15–0.30 | 1,000–3,000 | Moderado |
| 5.0 | 0.30–0.70 | 500–1,500 | Alto |
| 4.5 | 0.50–1.50 | 200–800 | Severo |
| 4.0 | 1.0–3.0 | 100–400 | Muy severo |
Efecto de la interacción de cloruro y nitrato
| pH | Cloruro (ppm) | Riesgo de CCS | Grado recomendado |
|---|---|---|---|
| 6.5 | 0 | Bajo | Grado 2 |
| 6.5 | 100 | Moderado | Grado 2 |
| 5.5 | 0 | Moderado | Grado 2 |
| 5.5 | 100 | Alto | Grado 7 |
| 4.5 | 0 | Alto | Grado 7 |
| 4.5 | 100 | Severo | Aislamiento de grado 7 + |
Guía de control de pH
| pH de funcionamiento | Acción recomendada | Vida libre de SCC-esperada (grado 2) |
|---|---|---|
| >6.0 | Ninguno | >10 años |
| 5.5–6.0 | Monitorear el pH semanalmente | 5 a 10 años |
| 5.0–5.5 | Agregue NH₄OH para elevar el pH | 3 a 5 años |
| 4.5–5.0 | Utilice titanio de grado 7 | 5 a 8 años (grado 7) |
| <4.5 | Proceso de rediseño | <2 years |
Recomendación de ingeniería
Para servicio de nitrato de amonio, mantenga el pH por encima de 5,5 para Grado 2 o por encima de 5,0 para Grado 7. Agregue hidróxido de amonio para neutralizar las condiciones ácidas. Al controlar el pH, el ingeniero reduce la densidad de corriente de pasivación y previene el agrietamiento por corrosión bajo tensión.
