Varför orsakar sulfidanjonen (S²⁻) snabb väteabsorption (200 ppm/månad) och försprödning för en titan-doppvärmare som används för att värma en 5 % natriumsulfidlösning vid 40 grader, medan klorid i samma koncentration endast orsakar mild gropbildning?

Grad 2 titan i 5% natriumsulfid vid 40 grader absorberar väte med en hastighet av 100-300 ppm/månad och spröds på 1-3 månader. Sulfidjonen (S 2−) är ett starkt reduktionsmedel och hämmar produktionen av en skyddande TiO 2 beläggning. Den katodiska reaktionen involverar väteutveckling: 2H 2 O + 2e − → H 2 + 2OH − . Atomiskt väte till titankristallgitter. Däremot orsakar klorid i samma koncentration endast milda gropbildningar (0,05–0,10 mm/år) eftersom en passiv film fortfarande kan bildas.

Mekanism av sulfid-inducerad väteabsorption

Sulfid kommer att reagera med titanytan för att generera titansulfid (TiS) som inte är skyddande. Den öppna-kretspotentialen flyttas till -0,8 till -1,0 V jämfört med Ag/AgCl, där den dominerande katodiska reaktionen är väteutveckling. Hastigheten för väteabsorption är relaterad till sulfidhalten.

Kvantitativ väteabsorption kontra sulfidkoncentration

Na2S-koncentration (%) H Absorption (ppm/månad) Tid till 200 ppm H (månader Felläge 0.5 20-50 4-10 Sprödhet 1.0 40-80 2.5-5 Sprödhet 2.0 60-120 1.7-3.3 Sprödhet 5.0 100-200 1-2 Snabb försprödning 10.0 150-300<1 Immediate Material Selection Guide for Sulfide Service

Sulfidkoncentration % Rekommenderat material Förväntad livslängd (1,5 mm vägg)
<1 Grade 7 titanium 1-2 years 1-5 Grade 7 + cathodic protection 6-12 months >5 PTFE or tantalum coated >5 år
En välgrundad specifikation

Använd inte sulfidlösningar med grad 2 titan. Använd klass 7 (palladium hämmar H-absorption) eller PTFE-belagda värmare. Ingenjören väljer material som är resistenta mot väteförsprödning.