Dans un réchauffeur de faisceau de tubes en titane pour une solution de nitrate d'ammonium à 20 % à 80 degrés, comment le pH (4,5 Vs. 6.5) modifie-t-il la densité du courant de passivation et le risque de fissuration par corrosion sous contrainte ?
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Dans 20 % de nitrate d'ammonium (NH₄NO₃) à 80 degrés, le pH affecte de manière significative le comportement de passivation du titane. À pH 6,5 (presque neutre), le film passif est stable, avec une densité de courant de passivation de 0,05 à 0,1 µA/cm² et un faible risque de SCC. À pH 4,5 (acide issu de l'hydrolyse), la densité du courant de passivation augmente jusqu'à 0,5–2 µA/cm², et le risque de fissuration par corrosion sous contrainte (SCC) augmente considérablement en raison de l'agression des ions nitrate à un pH plus bas.
Courant de passivation quantitative par rapport au pH
Pour le titane Grade 2 en 20% NH₄NO₃ à 80 degrés :
| pH | Densité de courant de passivation (µA/cm²) | Heure d'initiation du SCC (heures) | Risque de CSC |
|---|---|---|---|
| 6.5 | 0.05–0.10 | >5,000 | Faible |
| 6.0 | 0.08–0.15 | 3,000–5,000 | Faible-Modéré |
| 5.5 | 0.15–0.30 | 1,000–3,000 | Modéré |
| 5.0 | 0.30–0.70 | 500–1,500 | Haut |
| 4.5 | 0.50–1.50 | 200–800 | Grave |
| 4.0 | 1.0–3.0 | 100–400 | Très sévère |
Effet de l'interaction chlorure-nitrate
| pH | Chlorure (ppm) | Risque de CSC | Qualité recommandée |
|---|---|---|---|
| 6.5 | 0 | Faible | 2e année |
| 6.5 | 100 | Modéré | 2e année |
| 5.5 | 0 | Modéré | 2e année |
| 5.5 | 100 | Haut | 7e année |
| 4.5 | 0 | Haut | 7e année |
| 4.5 | 100 | Grave | Isolement de niveau 7 + |
Guide de contrôle du pH
| pH de fonctionnement | Action recommandée | Durée de vie gratuite attendue en SCC- (niveau 2) |
|---|---|---|
| >6.0 | Aucun | >10 ans |
| 5.5–6.0 | Surveiller le pH chaque semaine | 5 à 10 ans |
| 5.0–5.5 | Ajouter du NH₄OH pour augmenter le pH | 3 à 5 ans |
| 4.5–5.0 | Utiliser du titane grade 7 | 5 à 8 ans (7e année) |
| <4.5 | Processus de refonte | <2 years |
Recommandation technique
Pour le service au nitrate d'ammonium, maintenez le pH au-dessus de 5,5 pour le grade 2 ou au-dessus de 5,0 pour le grade 7. Ajoutez de l'hydroxyde d'ammonium pour neutraliser les conditions acides. En contrôlant le pH, l’ingénieur réduit la densité du courant de passivation et empêche la fissuration par corrosion sous contrainte.
