Para um aquecedor de imersão de titânio usado para manter 80 graus em uma solução de sulfito de sódio a 10% para eliminação de oxigênio, qual é a concentração máxima permitida de sulfito (g/L) para evitar a fragilização por hidrogênio no potencial de proteção catódica de -0,9 V vs. Ag/AgCl?
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O titânio é passivo em sulfito de sódio a 10% (Na2SO3) a 80 graus. No entanto, os íons sulfito são reduzidos a um potencial catódico de -0,9 V vs. Ag/AgCl: SO₃²⁻ + 4H⁺ + 4e⁻ → S⁰ + 2H₂O (ou para S²⁻). Os produtos de redução podem formar sulfeto de titânio e é produzido hidrogênio atômico. A taxa de absorção de hidrogênio aumenta com a concentração de sulfito. A concentração máxima permitida de sulfito para evitar a fragilização por hidrogênio é de 50 g/l. A absorção de hidrogênio acima de 50 g/L excede 100 ppm/mês, levando a rachaduras dentro de 6 a 12 meses
A redução do sulfito e o mecanismo de fragilização por hidrogênio
Na polarização catódica, o sulfito é reduzido a enxofre elementar ou sulfeto. O enxofre combina-se com o titânio para gerar TiS, uma fase frágil. "O hidrogênio atômico é produzido ao mesmo tempo. Os átomos de hidrogênio se difundem na estrutura do titânio, gerando hidretos. O craqueamento é acelerado por uma combinação de fragilização por sulfeto e formação de hidreto.
Absorção quantitativa de hidrogênio versus concentração de sulfito
Testes controlados de titânio Grau 2 em Na 2 SO 3 a 80 graus com proteção catódica de -0,9 V vs. Ag/AgCl por 1.000 horas mostraram o seguinte. A absorção de hidrogênio é de 10-20 ppm por 1.000 horas a 0 g/L de Na₂SO₃ (linha de base) sem rachaduras. A 10 g/L, a absorção é de 20-40 ppm e não há rachaduras. A absorção a 25 g/L é de 40-80 ppm e pode ocorrer alguma fragilização . 50 g/L (crucial): absorção de 80-150 partes por milhão. o craqueamento começa dentro de 1.000-2.000 horas . 150-300 ppm a 100 g/l. Rachaduras dentro de 500-1000 horas. A 200 g/L a absorção é > 300 ppm e racha rapidamente.
Guia para concentração de sulfito para titânio protegido catodicamente
Concentração de Na2SO3 (g/L) Absorção de H (ppm/1000 h)Tempo de craqueamento (horas)Recomendado<25 <80 >5,000 Yes 25-50 80-150 1,000-5,000 Limited 50-100 150-300 500-2,000 No >100 >300 <500 Not advised
Especificando com Conhecimento
Sulfito de sódio a 80 graus com proteção catódica (aquecedor de titânio): concentração máxima de sulfito 25 g/l. Use titânio grau 7 para concentrações maiores ou reduza o potencial de proteção catódica para -0,8 V. O engenheiro controla a concentração de sulfito para evitar a fragilização por hidrogênio.
