Para um aquecedor de imersão de titânio grau 2 usado para aquecer uma solução de sulfeto de sódio a 5% a 40 graus, por que o ânion sulfeto (S²⁻) causa rápida absorção de hidrogênio (200 ppm/mês) e fragilização, enquanto o cloreto na mesma concentração causa apenas corrosão leve?

O titânio grau 2 em sulfeto de sódio a 5% a 40 graus absorve hidrogênio a uma taxa de 100-300 ppm/mês e fragiliza em 1-3 meses. O íon sulfeto (S 2−) é um forte agente redutor e inibe a produção de um revestimento protetor de TiO 2. A reação catódica envolve a evolução do hidrogênio: 2H 2 O + 2e − → H 2 + 2OH − . Hidrogênio atômico em rede cristalina de titânio. Por outro lado, o cloreto na mesma concentração causa apenas corrosão leve (0,05–0,10 mm/ano) porque um filme passivo ainda pode se formar.

Mecanismo de absorção de hidrogênio-induzida por sulfeto

O sulfeto reagirá com a superfície do titânio para gerar sulfeto de titânio (TiS), que não é protetor. O potencial-do circuito aberto se move para -0,8 a -1,0 V vs. Ag/AgCl, onde a reação catódica dominante é a evolução do hidrogênio. A taxa de absorção de hidrogênio está relacionada ao teor de sulfeto.

Absorção quantitativa de hidrogênio versus concentração de sulfeto

Concentração de Na2S (%) Absorção de H (ppm/mês)Tempo até 200 ppm de H (mesesModo de falha 0.5 20-50 4-10 Fragilização 1.0 40-80 2.5-5 Fragilização 2.0 60-120 1.7-3.3 Fragilização 5.0 100-200 1-2 Fragilização rápida 10.0 150-300<1 Immediate Material Selection Guide for Sulfide Service

Concentração de sulfeto % Vida útil esperada do material recomendado (parede de 1,5 mm)
<1 Grade 7 titanium 1-2 years 1-5 Grade 7 + cathodic protection 6-12 months >5 PTFE or tantalum coated >5 anos
Uma especificação informada

Não use soluções de sulfeto com titânio grau 2. Use aquecedores de Grau 7 (o paládio inibe a absorção de H) ou revestidos com PTFE. O engenheiro escolhe materiais resistentes à fragilização por hidrogênio.