Para neutralização de resíduos de fábrica de picles, aquecimento de soda cáustica (10%) a 95 graus, por que o titânio grau 7 exibe resistência superior à rachadura cáustica em relação ao grau 2?
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Na fábrica de picles, o licor ácido de picles (HCl e ácidos orgânicos) é neutralizado com soda cáustica (10% NaOH) em temperaturas de até 95 graus. O titânio é normalmente resistente a soluções cáusticas, porém o Grau 2 comercialmente puro torna-se suscetível à corrosão sob tensão cáustica (CSCC) acima de 80 graus. O grau 7 (Ti-0,15Pd) tem resistividade muito maior. Este artigo descreve a mecânica do craqueamento cáustico e por que o paládio oferece um melhor desempenho.
Procedimento de craqueamento cáustico
O titânio é suscetível à corrosão sob tensão transgranular em soluções cáusticas concentradas a quente. O mecanismo é baseado na geração de espécies de titanato solúveis na ponta da trinca sob tensão de tração: TiO₂ + 2OH⁻ → TiO₃²⁻ + H₂O. O filme passivo é dissolvido quimicamente por íons hidroxila e a trinca se propaga ao longo dos planos de deslizamento.
A temperatura crítica para CSCC no Grau 2 em NaOH a 10% é de cerca de 80-85 graus. Abaixo desta temperatura não ocorrem rachaduras. As rachaduras se desenvolvem em áreas de tensão de tração (soldas, dobras, expansões de placas de tubos) em 100 a 500 horas em temperaturas acima de 85 graus. As taxas de propagação são de 0,1-1,0 mm por hora, uma vez iniciadas.
O grau 7 resiste ao CSCC porque o paládio move o potencial de corrosão para potenciais mais nobres, diminuindo o poder motriz para a produção de titanato. O paládio também ganha com a criação de um filme passivo mais estável e resistente a hidróxidos.
Comparação de teste CSCC 1
Teste de corrosão sob tensão de amostras de curvatura em U- (ASTM G30): Grau 2 e 7 em NaOH a 10% a 95 graus esticado a 300 MPa (rendimento aproximado para Grau 2):
Grau 2: As rachaduras começam a aparecer dentro de 50-150 horas. As amostras revelam numerosas fissuras transgranulares. A fratura completa ocorre em 200 a 500 horas.
Grau 7: Nenhuma rachadura vista após 1.000 horas. As amostras permanecem dúcteis e não apresentam fissuras superficiais.
A tensão limite para CSCC no grau 2 a 95 graus é de cerca de 100-150 MPa, bem abaixo das tensões residuais em soldas (150-250 MPa). A 7ª série tem limite zero. Ele resiste a rachaduras mesmo com limite de escoamento.
Resistência CSCC vs. Temperatura
Resistência CSCC de grau 2 de temperatura (grau) Resistência CSCC de grau 7
80 graus Sem rachaduras (resiste)Resiste Cristaliza após 500-1.000 horas 85 graus Resiste 90 graus de rachaduras, 200-500 horas95 graus Rachaduras após 50-150 horas ResisteResiste até 120 graus
Rachaduras de 100 graus após 20-50 horas Rachaduras menores após 1000+ horas
Matriz de aplicação de aquecedores de neutralização cáustica
Condição de serviço Temperatura de concentração de NaOH Grau recomendado Vida antecipada (parede de 1,65 mm)
Neutralização em lote (intermitente) 10% 80 graus Grau 2 5-8 anos
Neutralização contínua 10% 85 graus Grau 7 10 + anos
Neutralização contínua 10% grau 95 7 10+ anos
Any service >90°C >10% >90 grau 7ª série exigido 10+ anos
Any service with residual stress from welding Any >85 graus Gr 7 10+ anos
O titânio grau 7 é usado para soda cáustica a 10% a 95 graus para necessidades de aquecimento de neutralização de resíduos da indústria de picles, devido à sua melhor resistência à fissuração cáustica. O grau 2 falhará nesta temperatura em 50-150 horas, independentemente da espessura da parede. Grau 7 - 10+ anos de serviço confiável Ao fazer o pedido, selecione Grau 7 com superfície decapada e tensão de solda aliviada. Para sistemas existentes de Grau 2 operando acima de 85 graus, substitua imediatamente por Grau 7 ou reduza a temperatura para menos de 80 graus. Aumentar a espessura da parede ou reduzir a tensão não evitará fissuras; mesmo assim, o Grau 2 falhará. A maior despesa inicial para o Grau 7 (30-40% mais do que o Grau 2) é compensada pela remoção de falhas catastróficas de fissuração e tempo de inatividade imprevisto para sistemas de neutralização de resíduos.
