Почему сульфид-анион (S²⁻) вызывает быстрое поглощение водорода (200 частей на миллион в месяц) и охрупчивание титанового нагревателя класса 2, используемого для нагревания 5%-ного раствора сульфида натрия до 40 градусов, в то время как хлорид в той же концентрации вызывает лишь легкую точечную коррозию?

Титан 2-й степени в 5%-ном растворе сульфида натрия при 40 градусах поглощает водород со скоростью 100-300 ppm/месяц и становится хрупким через 1-3 месяца. Сульфид-ион (S 2-) является сильным восстановителем и препятствует образованию защитного покрытия TiO 2 . Катодная реакция сопровождается выделением водорода: 2H 2 O + 2e − → H 2 + 2OH − . Атомарный водород к кристаллической решетке титана. Напротив, хлорид в той же концентрации вызывает лишь легкую питтинговую коррозию (0,05–0,10 мм/год), поскольку пассивная пленка все еще может образовываться.

Механизм поглощения водорода, вызванного сульфидом-

Сульфид вступит в реакцию с поверхностью титана с образованием сульфида титана (TiS), который не является защитным. Потенциал разомкнутой цепи увеличивается до -0,8–1,0 В по сравнению с Ag/AgCl, где доминирующей катодной реакцией является выделение водорода. Скорость поглощения водорода связана с содержанием сульфидов.

Количественное поглощение водорода в зависимости от концентрации сульфида

Концентрация Na2S (%) Поглощение H (частей на миллион/месяц) Время до достижения 200 частей на миллион H (месяцев) Режим отказа 0.5 20-50 4-10 Охрупчивание 1.0 40-80 2.5-5 Охрупчивание 2.0 60-120 1.7-3.3 Охрупчивание 5.0 100-200 1-2 Быстрое охрупчивание 10.0 150-300<1 Immediate Material Selection Guide for Sulfide Service

Концентрация сульфидов % Рекомендуемый материал Ожидаемый срок службы (стенка 1,5 мм)
<1 Grade 7 titanium 1-2 years 1-5 Grade 7 + cathodic protection 6-12 months >5 PTFE or tantalum coated >5 лет
Информированная спецификация

Не используйте сульфидные растворы с титаном класса 2. Используйте нагреватели класса 7 (палладий снижает поглощение H) или нагреватели с покрытием из ПТФЭ. Инженер предотвращает водородное охрупчивание, подбирая соответствующие материалы.