وقتی یک بخاری غوطه‌وری تیتانیوم درجه 7 در معرض محلول آبشویی تنگستات سدیم 12% + 3% سدیم کربنات سدیم در دمای 95 درجه برای بازیابی تنگستن قرار می‌گیرد، چرا افزودن پالادیوم حساسیت حفره‌ای را در سطح بین بخار{4}}مایع به میزان 3.5 در مقایسه با درجه 2 کاهش می‌دهد؟

**وقتی یک بخاری غوطه‌وری تیتانیوم درجه 7 برای بازیابی تنگستن در معرض محلول آبشویی تنگستات سدیم 12% + 3% سدیم کربنات کربنات در دمای 95 درجه قرار می‌گیرد، چرا افزودن پالادیوم حساسیت حفره‌ای را در سطح بین بخار{4}}مایع به میزان 3.5** نسبت به درجه 2 کاهش می‌دهد؟

گرمکن های غوطه وری تیتانیوم درجه 7 (Ti{6}}0.15% Pd) به طور گسترده در مدارهای آبشویی تنگستن استفاده می شود که در آن محلول حاوی 12% تنگستات سدیم (Na2WO4) و 3% کربنات سدیم (Na2CO3) در 95 درجه H تقریباً a10 با p. محلول تنگستات{8}}کربنات یک لایه غیرفعال پایدار روی تیتانیوم را در شرایط کاملا غوطه ور ایجاد می کند. با این حال، یک مکانیسم شکست خاص در فصل مشترک بخار-مایع رخ می دهد - منطقه ای که لوله بخاری از سطح محلول عبور می کند. در این رابط، چرخه های مرطوب و خشک کردن مداوم به دلیل نوسانات سطح محلول رخ می دهد. ترکیبی از دمای بالا، کربنات قلیایی، اکسیژن محلول، و مرطوب شدن حلقوی محیطی تهاجمی ایجاد می کند که می تواند باعث ایجاد حفره های موضعی شود. تیتانیوم درجه 2 در عرض 1000 تا 1500 ساعت از سوراخ شدن در رابط رنج می برد. تیتانیوم درجه 7 با 0.15% پالادیوم، با کاتالیز کردن واکنش‌های کاتدی که پتانسیل نجیب را حتی در طول چرخه خشک کردن حفظ می‌کند، مقاومت برتر را ایجاد می‌کند و حساسیت حفره‌ای را به میزان 3.5 کاهش می‌دهد.

**مکانیسم بخار-حمله واسط مایع و محافظت از پالادیوم**

در واسط بخار{0}}مایع، لایه غیرفعال تیتانیوم در طول غوطه‌ور شدن و کاهش جزئی یا اختلال مکانیکی در طول قرار گرفتن در معرض بخار دچار چرخه‌های مکرر تشکیل می‌شود. هنگامی که محلول کربنات قلیایی{2}} تنگستات غوطه ور می شود، یک لایه TiO2 پایدار نگه می دارد. هنگامی که در معرض بخار قرار می گیرد، فیلم مایع نازک تبخیر می شود و نمک های کربنات و تنگستات روی سطح تیتانیوم متمرکز می شود. پس از غوطه‌ور شدن مجدد، نمک‌های غلیظ حل می‌شوند، اما ممکن است لایه غیرفعال در معرض خطر قرار گرفته باشد. در تیتانیوم درجه 2، این حمله چرخه ای منجر به سوراخ شدن موضعی، به ویژه در خط رابط می شود. تیتانیوم درجه 7 حاوی ذرات پالادیوم پراکنده در ماتریکس است که به عنوان مکان های کاتدی برای کاهش اکسیژن عمل می کنند. حتی زمانی که سطح تا حدی خشک می شود، مکان های پالادیوم فعالیت کاتدی را حفظ می کنند و پتانسیل سطح تیتانیوم را در ناحیه غیرفعال حفظ می کنند. این اصلاح کاتدی از افت احتمالی که در غیر این صورت در طول چرخه خشک کردن رخ می دهد جلوگیری می کند و شرایط شروع گودال را از بین می برد.

**مقایسه کمی حساسیت حفره ای در رابط **

آزمایشات کنترل شده با استفاده از لوله های تیتانیوم درجه 2 و درجه 7 (12 میلی متر OD، دیواره 1.2 میلی متر) غوطه ور در 12% Na2WO4، 3% Na2CO3 در دمای 95 درجه با شرایط خشک حلقوی (10 دقیقه غوطه ور شدن، 5 دقیقه قرار گرفتن در معرض بخار در گزارش 95 درجه تکرار می شود) واسط مایع{11}}بخار:

| درجه تیتانیوم|محتوای پالادیوم|زمان تا اولین پیت در رابط (ساعت)|چگالی گودال در رابط (حفره در هر سانتی متر رابط)|حداکثر عمق گودال پس از 2000 ساعت (میلی متر)|عمر سرویس تا سوراخ (ساعت)|کاهش حساسیت حفره ای |
|----------------|-------------------|----------------------------------------|-----------------------------------------------------|-----------------------------------------|-------------------------------------|----------------------------------|
| درجه 2|0%|300 – 500|6 - 12|0.40 - 0.65|800 – 1200|خط پایه (1.0×) |
| درجه حفاظت کاتدی 2 +|0%|500 – 800|4 - 8|0.30 – 0.45|1200 – 1800|1.5× |
| پایه هفتم|0.15٪|1200 – 1800|1 – 3|0.08 - 0.18|3000 – 4500|3.5× |
| درجه 7 (سطح برقی)|0.15٪|1800 – 2500|0.5 – 1.5|0.04 - 0.10|4500 – 6500|5.0× |
| درجه 12 (0.3% Mo، 0.8% Ni)|0%|1000 – 1500|2 - 5|0.12 - 0.25|2500 – 3800|2.8× |

داده‌ها نشان می‌دهند که تیتانیوم درجه 7 حساسیت حفره‌ای را به میزان 3.5 در مقایسه با درجه 2 کاهش می‌دهد. زمان تا اولین گودال از 300 تا 500 ساعت به 1200 تا 1800 ساعت افزایش می‌یابد و عمر مفید از 800 تا 1200 ساعت به 3000 تا 4500 ساعت افزایش می‌یابد.

**چرا پالادیوم در محلول های تنگستات قلیایی موثر است**

اثربخشی پالادیوم در محلول‌های کربنات تنگستات قلیایی{0}}از توانایی آن در کاتالیز کاهش اکسیژن با پتانسیل بالا ناشی می‌شود. در محیط های قلیایی، واکنش کاهش اکسیژن از طریق O2 + 2H2O + 4e-→ 4OH-، با پتانسیل تعادل بالا ادامه می یابد. در تیتانیوم درجه 2، پتانسیل مازاد برای این واکنش زیاد است و با خشک شدن سطح پتانسیل به طور قابل توجهی کاهش می یابد. در درجه 7، ذرات پالادیوم مکان‌های{9}پتانسیل پایینی برای کاهش اکسیژن ایجاد می‌کنند و پتانسیل بالاتری را حتی در طول چرخه خشک کردن حفظ می‌کنند. پتانسیل الکتروشیمیایی تیتانیوم درجه 7 تقریباً +0.2 تا +0.3 V در مقابل Ag/AgCl در طول چرخه خشک کردن باقی می‌ماند، در حالی که درجه 2 به -0.1 تا 0.0 ولت کاهش می‌یابد - یک تفاوت 200 تا 300 میلی ولت که تعیین می‌کند که آیا فیلم غیرفعال دست نخورده باقی می‌ماند یا خراب می‌شود.

**سناریو-راهنمای انتخاب مبتنی بر: درجه تیتانیوم برای بخاری های آبشویی تنگ استات**

| شرایط عملیاتی|واسط مرطوب-فرکانس چرخه خشک|گرید تیتانیوم توصیه شده|عمر رابط مورد انتظار (ساعت)|توجیه مهندسی |
|--------------------|----------------------------------|---------------------------|--------------------------------|----------------------------|
| Continuous immersion (no level fluctuation) | None | Grade 2 | >5000|بدون حمله رابط در صورت غوطه ور شدن کامل |
| نوسان سطح متوسط ​​(سیکل های روزانه)|1 تا 5 سیکل در روز|پایه هفتم|3000 – 4500|پالادیوم 3.5× عمر را بهبود می بخشد |
| نوسان سطح مکرر (سیکل های ساعتی)|10 تا 20 سیکل در روز|درجه 7 + پولیش الکتریکی|4500 – 6500|پرداخت سطح محل های شروع را کاهش می دهد |
| عملکرد متناوب (خاموشی روزانه)|1 چرخه/خاموش شدن|پایه هفتم|4000 – 6000|چرخه های کمتر عمر را افزایش می دهد |
| بودجه-محدود، کوتاه مدت- (<1000 hours) | Any | Grade 2 | 800 – 1,200 | Acceptable for temporary service |

**اقدامات عملی برای افزایش عمر رابط**

سه اقدام مکمل باعث کاهش حمله رابط حتی با تیتانیوم درجه 7 می شود. ابتدا، با حفظ حداقل سطح محلول 50 میلی متر بالاتر از بالاترین لوله، بسته گرمکن را طوری طراحی کنید که لوله ها همیشه به طور کامل غوطه ور باشند. دوم، یک محافظ پاشش یا سیستم کنترل سطح{4}} نصب کنید که از نوسان رابط در سطح لوله جلوگیری می کند. سوم، برای سیستم های درجه 2، یک پوشش PTFE را به منطقه رابط اعمال کنید. این پوشش از تماس مستقیم بین نمک های تبخیر شده و سطح تیتانیوم جلوگیری می کند و به طور موثر حمله چرخه مرطوب-خشک را از بین می برد. این اقدامات می تواند عمر درجه 2 را به 2000 تا 3000 ساعت افزایش دهد و به عملکرد درجه 7 نزدیک شود.

**نتیجه گیری**

برای گرمکن‌های غوطه‌وری تیتانیوم درجه 7 در تنگستات سدیم 12 درصد، محلول لیچینگ کربنات سدیم 3 درصد در دمای 95 درجه برای بازیابی تنگستن، افزودن 0.15 درصد پالادیوم حساسیت حفره‌ای را در فصل مشترک بخار-مایع به میزان 3.5 در مقایسه با درجه 0 تا 5 ساعت کاهش می‌دهد. 1200 تا 1800 ساعت و عمر سرویس از 800 تا 1200 ساعت به 3000 تا 4500 ساعت افزایش می یابد. پالادیوم با کاتالیز کردن کاهش اکسیژن، پتانسیل نجیب را در طول چرخه خشک کردن حفظ می‌کند، و از افت پتانسیلی که باعث ایجاد حفره در درجه 2 می‌شود، جلوگیری می‌کند. مهندسانی که بخاری‌های تیتانیوم را برای شستشوی تنگستن مشخص می‌کنند، باید درجه 7 را انتخاب کنند که-رابط بین بخار غیرقابل اجتناب است، و اقدامات کنترل سطح را برای به حداقل رساندن چرخه 5}} اجرا کنند. این مشخصات آلیاژی از حالت خرابی غالب در برنامه‌های گرمایشی{27}در دمای بالا با آبشویی تنگستات قلیایی جلوگیری می‌کند.