Quando si utilizza un riscaldatore a guaina in titanio per far bollire l'acido bromidrico all'1% a 100 gradi, qual è il gradiente di concentrazione massimo consentito di bromuro (superficie rispetto alla massa) prima che inizi la dissoluzione transpassiva localizzata?

Nell'ebollizione dell'acido bromidrico all'1% (HBr) a 100 gradi, la passività del titanio è preservata da un rivestimento di ossido stabile. Ma gli ioni bromuro (Br-) potrebbero innescare la dissoluzione transpassiva ad alta concentrazione superficiale. Il rischio è legato al gradiente di concentrazione tra la superficie del tubo (dove l'HBr viene concentrato tramite evaporazione) e la soluzione sfusa. La dissoluzione transpassiva localizzata viene avviata ad una concentrazione di bromuro superficiale pari a 5 volte la concentrazione totale.

Gradienti di concentrazione: limitazioni quantitative

Per HBr sfuso all'1% (≈ 10 000 ppm Br−):

Rapporto superficie/ingombro<3×: Passive. No transpassive dissolving.

Rapporto surf/bulk nella zona di transizione 3-5x Attacco metastabile occasionalmente.

Surface/bulk ratio >5×: dissoluzione transpassiva, stabile. Attacco rapido e localizzato.

Riferimento per il controllo del gradiente

Concentrazione di HBr sfuso (%) Rapporto superficie/volume massimo consentito Azione suggerita
0.5 8× Diminuisce il flusso di calore
1.0 5X funzionamento normale
2.0 3× Aumento della velocità del flusso
2× 3.0 Non consigliato
Suggerimento ingegneristico

Per mantenere bassa la concentrazione di bromuro, mantenere la temperatura della superficie del tubo al di sotto di 110 gradi (ΔT=10 gradi) durante l'ebollizione dell'1% di HBr. La velocità del flusso è aumentata a 0,5 m/sec per ridurre il gradiente di concentrazione. L'ingegnere controlla il gradiente di concentrazione del bromuro per evitare la dissoluzione transpassiva.