Dans un radiateur électrique en titane utilisé pour maintenir 110 degrés dans une solution de sorbitol à 60 %, comment la teneur en sucre réductrice (0,1 % contre . 1 %) catalyse-t-elle la complexation des ions titane et accélère-t-elle la corrosion générale ?
Laisser un message
Les solutions de sorbitol à une concentration de 60 % et à une température de 110 degrés sont utilisées comme humectants et édulcorants dans les applications pharmaceutiques et alimentaires. Le sorbitol, obtenu par hydrolyse de l'amidon, est généralement contaminé par des sucres réducteurs tels que le glucose et le fructose. Le taux de corrosion du titane dans 0,1 % de sucre réducteur est de 0,01 à 0,03 mm/an. Le taux s'élève à 0,08-0,15 mm/an avec une diminution de 1,0 % du sucre. La catalyse de complexation des ions titane par les sucres réducteurs se produit via la création de complexes stables de titane -sucre. Les composés empêchent la formation d’un revêtement protecteur passif résultant en une corrosion accélérée uniforme.
Dextrose-Mécanisme de corrosion accélérée
Titanium ions (Ti⁴⁺) have a considerable affinity for hydroxyl and carbonyl moieties. Reducing sugars have several vicinal hydroxyl groups in cis configuration which act as bidentate ligands. The reaction is Ti4+ + 3C6H12O6 -->[Ti(C6H12O6)3]4+ Ce complexe soluble extrait le Ti4+ de la surface métallique immédiatement après sa formation, empêchant ainsi la formation d'une couche protectrice de TiO2. La corrosion est homogène et contrôlée en diffusion. Le taux de complexation et le taux de corrosion à l'état d'équilibre-augmentent avec la concentration croissante de sucre réducteur.
Taux de corrosion quantitatif versus réduction de la teneur en sucre
Ce qui suit a été défini pour des tests contrôlés du titane de grade 2 dans 60 % de sorbitol avec une teneur variée en sucre réducteur à 110 °C pendant 1 000 heures. La libération de titane à partir de sucre réducteur à 0 % (sorbitol pur) est de 0,5 à 1,0 ppm et le taux de corrosion est de 0,005 à 0,010 mm/an avec une surface brillante. À 0,1 % de sucre réducteur, la libération de Ti est de 2 à 5 ppm, un taux de corrosion de 0,01 à 0,03 mm/an et une légère gravure est observée. À 0,5 % de sucre réducteur, la libération de Ti est de 10 à 20 ppm et le taux de corrosion est de 0,05 à 0,10 mm/an. Une gravure uniforme est observée. La libération de Ti à 1,0 % de sucre réducteur est de 20 à 40 ppm, un taux de corrosion de 0,08 à 0,15 mm/an et une surface mate uniforme. La libération de Ti est de 40 à 80 ppm, le taux de corrosion est de 0,15 à 0,25 mm par an et une attaque grave se produit à 2,0 % de sucre réducteur.
Effet de la température et de la concentration de sorbitol sur le taux de complexation
Le taux de complexation est semblable à celui d'Arrhenius-avec une énergie d'activation de 50 kJ mol−1. À 80 degrés et 1 % de sucre réducteur, le taux de corrosion est de 0,03 à 0,06 mm par an. Le taux à 100 degrés est de 0,06 à 0,12 mm/an. À 110 degrés, le taux est de 0,08 à 0,15 mm par an. Le taux est de 0,12 à 0,22 mm/an à 120 degrés. Le taux dépend également de la teneur en sorbitol, et à 50 % de sorbitol avec 1 % de sucre réducteur et 110 degrés, le taux est de 0,06 à 0,12 mm/an. 60 % de sorbitol, le taux est de 0,08 à 0,15 mm par an. À 70 % de sorbitol, le taux est de 0,10 à 0,20 mm/an. Le pourcentage plus élevé de sorbitol améliore la viscosité, tandis que la teneur plus élevée en sucre contrôle le taux de corrosion.
Guide de réduction du sucre pour les réchauffeurs de sorbitol
Le tableau suivant donne la teneur maximale autorisée en sucre réducteur pour les réchauffeurs en titane de grade 2 et 7 dans 60 % de sorbitol à 110 degrés en fonction de la durée de vie prévue et du taux de corrosion acceptable.
Required Service Life (years) Maximum Reducing Sugar (%) for Grade 2 Maximum Reducing Sugar (%) for Grade 7 Predicted Corrosion Rate (mm/year)Recommended Action >10 <0.2 <0.5 <0.03 None 5-10 0.2-0.5 0.5-1.0 0.03-0.08Annual monitoring 3–5 0.5–1.0 1.0–2.0 0.08–0.16Use Grade 7 1-3 1.0-1.5 2.0-3.0 0.15-0.25 Lower temperature to 100°C <1 >1.5 >3.0 >0,25 Purifier le sorbitol
Ingénierie au-delà du contrôle du sucre
La qualité du titane a un effet important sur la résistance à la complexation avec le sucre. Le grade 7 (stabilisé au palladium) a des taux de corrosion 2 à 3 fois inférieurs à ceux du grade 2 pour la même concentration en sucre réducteur. L'épaisseur de la paroi offre une tolérance à la corrosion ; Un mur de 2,0 mm avec une corrosion de 0,10 mm/an dure 20 ans. Le sorbitol doit être fabriqué à partir de glucose de haute pureté pour réduire la concentration en sucre réducteur. Après fabrication, la solution de sorbitol est hydrogénée pour réduire les sucres réducteurs restants. Réduction chimique des sucres réducteurs par ajout de 0,1% de borohydrure de sodium. Une couverture d'azote diminue la pénétration de l'oxygène. La pénétration d'oxygène ralentit la réaction de corrosion.
Spécifier en toute confiance
60 % de sorbitol, 110 degrés, radiateur électrique en titane. Quantité maximale de sucres réducteurs : 0,2 % pour le grade 2 ou 0,5 % pour le grade 7. Exiger du fournisseur de sorbitol qu'il certifie la teneur en sucres décroissants du sorbitol. Pour les appareils de chauffage existants, déterminez chaque semaine la teneur en sucre réducteur avec la solution de Fehling ou HPLC. Si le sucre réducteur est supérieur à la limite, réduisez le sucre réducteur avec 0,1 % de borohydrure de sodium ou réduisez la température à 100 degrés. L'ingénieur utilise le contrôle du niveau de sucre réducteur en dessous du niveau critique pour empêcher la complexation des ions titane et pour maintenir un faible taux de corrosion uniforme en service de sorbitol chaud.
