Quando un riscaldatore a guaina in titanio di grado 7 viene utilizzato per mantenere 95 gradi in una soluzione di nitrato di ammonio al 40% per la produzione di fertilizzanti, in che modo la riduzione degli ioni nitrato al potenziale catodico di -0,8 V rispetto ad Ag/AgCl modifica il pH superficiale da 7 a 10 e promuove la formazione di uno strato protettivo di titanato?
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Riduzione degli ioni nitrato NO₃⁻ + H₂O + 2e⁻ → NO₂⁻ + 2OH⁻ A 95 gradi in nitrato di ammonio al 40% sotto protezione catodica a −0,8 V rispetto ad Ag/AgCl Il pH locale sulla superficie del titanio aumenta da 7 a 10-11 . A un pH così elevato il titanio crea un rivestimento protettivo di titanato di sodio (Na₂TiO₃) o titanato di ammonio. La velocità di corrosione si riduce da 0,10 mm all'anno (non protetto) a 0,01-0,03 mm all'anno (protetto). Lo strato di titanato è stabile e molto aderente.
Meccanismo di passivazione tramite protezione catodica
Cathodic current converts nitrate to nitrite and hydroxide. The hydroxide ions raise the ph. Titanium is passive at pH >9. Lo strato di titanato si forma facendo reagire TiO2 con alcali. È un rivestimento spesso 1-5 µm che previene ulteriore ruggine.
Velocità di corrosione quantitativa rispetto al potenziale catodico
Potenziale catodico (V vs. Ag/AgCl) pH superficiale Tasso di corrosione (mm/anno) Spessore dello strato di titanato (micron)
0 (non protetto) 7 0.08-0.15 0 -0.6 8-9 0.04-0.08 0.5-1
-0.7 9-10 0.02-0.05 1-2
-0.8 10-11 0.01-0.03 2-4
-0.9 11-12 0.005-0.015 3-5
Manuale di protezione catodica
Tasso di corrosione target (mm/anno) Potenziale catodico minimo richiesto (V vs Ag/AgCl) Vita prevista (parete da 1,5 mm)<0.08 -0.6 15 to 30 years <0.05 -0.7 30 to 50 years <0.03 -0.8 50 to 100 years
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La protezione catodica di un riscaldatore di titanio in nitrato di ammonio a 95 gradi a -0,8 V rispetto ad Ag/AgCl è stata utilizzata per aumentare il pH superficiale e per generare uno strato protettivo di titanato. L'ingegnere controlla il potenziale di riduzione della corrosione.
