Quando um aquecedor de bainha de titânio é usado para ferver ácido bromídrico a 1% a 100 graus, qual é o gradiente máximo permitido de concentração de brometo (superfície versus volume) antes do início da dissolução transpassiva localizada?

Ao ferver ácido bromídrico a 1% (HBr) a 100 graus, a passividade do titânio é preservada por um revestimento de óxido estável. Mas os íons brometo (Br-) podem desencadear a dissolução transpassiva em alta concentração superficial. O risco está relacionado ao gradiente de concentração entre a superfície do tubo (onde o HBr é concentrado por evaporação) e a solução a granel. A dissolução transpassiva localizada é iniciada a uma concentração superficial de brometo de 5x a concentração aparente.

Gradientes de concentração: limitações quantitativas

Para HBr a 1% a granel (≈ 10 000 ppm Br−):

Relação superfície/volume<3×: Passive. No transpassive dissolving.

Proporção surf/bulk da zona de transição 3-5x Ataque metaestável ocasionalmente.

Surface/bulk ratio >5×: Dissolução transpassiva, estável. Ataque localizado rápido.

Referência de controle de gradiente

Concentração de HBr a granel (%) Relação superfície/volume máxima permitidaAção sugerida
0.5 8× Diminuir o fluxo de calor
1.0 5X operação normal
2.0 3× aumento da velocidade do fluxo
2× 3,0 Não sugerido
Dica de engenharia

Para manter a concentração de brometo baixa, mantenha a temperatura da superfície do tubo abaixo de 110 graus (ΔT=10 graus) durante a fervura de 1% de HBr. A velocidade do fluxo aumentou para 0,5 m/s para diminuir o gradiente de concentração. O engenheiro controla o gradiente de concentração de brometo para evitar dissolução transpassiva.