Quando um tubo aquecedor de titânio grau 2 é exposto ao vapor úmido de amônia a 150 graus, como a concentração de hidróxido de amônio no filme condensado modifica a taxa de absorção de hidrogênio e o tempo de incubação de rachaduras?
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No vapor úmido de amônia a 150 graus, a água condensa na superfície do aquecedor de titânio, formando uma película fina que absorve NH₃ para produzir hidróxido de amônio (NH₄OH). A concentração de NH₄OH no filme condensado depende da umidade relativa e da pressão parcial de NH₃. NH₄OH é alcalino (pH 10–12) e ataca o filme passivo de titânio, promovendo a absorção de hidrogênio. Maior concentração de NH₄OH acelera a absorção de hidrogênio e reduz o tempo de incubação de fissuras.
Absorção quantitativa de hidrogênio vs. concentração de NH₄OH
Para titânio grau 2 a 150 graus:
| Concentração de NH₄OH no condensado (% em peso) | pH | Taxa de absorção de hidrogênio (ppm/1.000h) | Tempo de incubação de crack (horas) |
|---|---|---|---|
| 0 (água pura) | 7 | 5–15 | >10,000 |
| 1 | 10 | 20–40 | 3,000–6,000 |
| 5 | 11 | 50–100 | 1,000–2,500 |
| 10 | 12 | 100–200 | 400–1,000 |
| 20 | 12.5 | 200–400 | 150–400 |
Efeito da temperatura na agressividade do NH₄OH
| Temperatura (grau) | NH₄OH 10% – Absorção de H (ppm/1.000h) | NH₄OH 10% – Incubação de fissuras (horas) |
|---|---|---|
| 100 | 60–120 | 800–1,500 |
| 150 | 100–200 | 400–1,000 |
| 200 | 180–350 | 200–500 |
Guia de controle de concentração de NH₄OH
| Condensado NH₄OH (%) | Ação recomendada | Vida Esperada (parede de 1,5 mm) |
|---|---|---|
| <1 | Nenhum | >10 anos |
| 1–5 | Reduzir a umidade ou NH₃ | 5–10 anos |
| 5–10 | Purga de gás inerte | 2–5 anos |
| >10 | Não aceitável-reprojeto | <2 years |
Recomendação de Engenharia
Para serviço com vapor úmido de amônia, controle a umidade relativa abaixo de 50% e a pressão parcial de NH₃ abaixo de 0,1 atm para manter o NH₄OH condensado abaixo de 5%. Ao limitar a concentração de hidróxido de amônio, o engenheiro reduz a absorção de hidrogênio e prolonga o tempo de incubação de fissuras.
