Pour un thermoplongeur en titane utilisé pour maintenir 80 degrés dans une solution de sulfite de sodium à 10 % pour l'élimination de l'oxygène, quelle est la concentration maximale autorisée de sulfite (g/L) pour empêcher la fragilisation par l'hydrogène au potentiel de protection cathodique de -0,9 V par rapport à Ag/AgCl ?

Le titane est passif dans 10 % de sulfite de sodium (Na2SO3) à 80 degrés. Cependant, les ions sulfite sont réduits à un potentiel cathodique de -0,9 V par rapport à Ag/AgCl : SO₃²⁻ + 4H⁺ + 4e⁻ → S⁰ + 2H₂O (ou à S²⁻). Les produits de réduction peuvent former du sulfure de titane et de l'hydrogène atomique est produit. Le taux d'absorption d'hydrogène augmente avec la concentration de sulfite. La concentration maximale admissible en sulfites pour éviter la fragilisation par l'hydrogène est de 50 g/l. L'absorption d'hydrogène supérieure à 50 g/L dépasse 100 ppm/mois, entraînant des fissures dans les 6 à 12 mois.

La réduction du sulfite et le mécanisme de fragilisation par l’hydrogène

Dans la polarisation cathodique, le sulfite est réduit en soufre élémentaire ou en sulfure. Le soufre se combine au titane pour générer du TiS, une phase fragile. " De l'hydrogène atomique est produit en même temps. Les atomes d'hydrogène se diffusent dans le réseau de titane, générant des hydrures. La fissuration est accélérée par une combinaison de fragilisation des sulfures et de formation d'hydrures.

Absorption quantitative d'hydrogène par rapport à la concentration de sulfite

Des tests contrôlés du titane de grade 2 dans Na 2 SO 3 à 80 degrés avec une protection cathodique de -0,9 V par rapport à Ag/AgCl pendant 1 000 heures ont montré ce qui suit. L'absorption de l'hydrogène est de 10 à 20 ppm pour 1 000 heures à 0 g/L de Na₂SO₃ (référence) sans fissuration. A 10 g/L, l'absorption est de 20 à 40 ppm et il n'y a pas de fissuration. L'absorption à 25 g/L est de 40 à 80 ppm et une certaine fragilisation peut survenir. 50 g/L (essentiel) : absorption de 80 à 150 parties par million. la fissuration commence dans les 1 000 à 2 000 heures . 150-300 ppm à 100 g/l. Fissures dans les 500 à 1 000 heures. A 200 g/L l'absorption est > 300 ppm et il se fissure rapidement.

Guide de concentration en sulfites pour le titane à protection cathodique

Concentration de Na2SO3 (g/L) Absorption d'H (ppm/1000 h)Temps de craquage (heures)Recommandé<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
Spécifier avec connaissance

Sulfite de sodium à 80 degrés avec protection cathodique (réchauffeur en titane) : concentration maximale en sulfite 25 g/l. Utiliser du titane grade 7 pour des concentrations plus élevées ou abaisser le potentiel de protection cathodique à -0,8 V. L'ingénieur contrôle la concentration de sulfite pour éviter la fragilisation par l'hydrogène.