**وقتی بخاریهای غوطهوری تیتانیوم درجه 12 محلول آبشویی تنگستن سدیم تنگستات 12% + 3% سدیم کربنات کربنات را در دمای 95 درجه گرم میکنند، چرا افزودن مولیبدن (0.3%) حساسیت حفرهای در بخار{5}}مایع را در مقایسه با درجه 7 به میزان ضریب کاهش میدهد؟**2.
بخاری های غوطه وری تیتانیوم درجه 12 (Ti- 0.3Mo-0.8Ni) و گرم کننده های غوطه وری تیتانیوم درجه 7 (Ti{16}}0.15% Pd) هر دو در مدارهای آبشویی تنگستن استفاده می شوند که محلول حاوی 12 درصد سدیم تنگستات سدیم و سدیم 3% ₄و است. (Na2CO3) در 95 درجه، با pH تقریباً 10. محلول کربنات تنگستات بسیار قلیایی{23}} یک فیلم 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 7 مقاومت را از طریق واکنش های کاتدی کاتالیز شده با پالادیوم ایجاد می کند. تیتانیوم درجه 12، با 0.3٪ مولیبدن و 0.8٪ نیکل، با افزایش پایداری فیلم غیرفعال و کاهش سرعت انحلال آندی، مقاومت برتر را ایجاد می کند. آزمایشهای کنترلشده نشان میدهند که درجه 12 حساسیت حفرهای را در سطح مشترک بخار-مایع به میزان 2.5 در مقایسه با درجه 7 در شرایط یکسان کاهش میدهد.
**مکانیسم حفاظت از مولیبدن در بخار-رابط مایع**
در واسط بخار{0}}مایع، فیلم غیرفعال تیتانیوم در طول غوطهور شدن و اختلال در هنگام 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. تیتانیوم درجه 7 حاوی پالادیوم است که به عنوان مکان کاتدی برای کاهش اکسیژن عمل می کند و پتانسیل نجیب را در طول چرخه خشک شدن حفظ می کند. تیتانیوم درجه 12 حاوی مولیبدن حل شده در ماتریکس تیتانیوم است. مولیبدن با کاهش سرعت انحلال آندی و ایجاد یک فیلم بدون نقص و یکنواخت تر، پایداری فیلم غیرفعال را افزایش می دهد. مولیبدن همچنین انتشار فضای خالی اکسیژن را در لایه غیرفعال کاهش می دهد و در برابر تجزیه در طول چرخه مرطوب{13}خشک مقاوم تر می شود. افزودن نیکل اصلاحات کاتدی اضافی مشابه پالادیوم ایجاد می کند. ترکیبی از اصلاح آندی (مولیبدن) و اصلاح کاتدی (نیکل) در مقایسه با اصلاح کاتدی به تنهایی (پالادیوم درجه 7) محافظت برتری را ارائه می دهد.
**مقایسه کمی حساسیت حفره ای در رابط **
آزمایشهای کنترلشده با استفاده از لولههای تیتانیوم درجه 7 و درجه 12 (12 میلیمتر OD، دیواره 1.2 میلیمتر) غوطهور در 12 درصد Na2WO4، 3 درصد Na2CO3 در دمای 95 درجه با شرایط خشک چرخهای (10 دقیقه غوطهور شدن، 5 دقیقه رفتار در معرض بخار، تکرار در دمای 95 درجه) واسط مایع{11}}بخار:
| درجه تیتانیوم|محتوای مولیبدن|محتوای پالادیوم|زمان تا اولین پیت در رابط (ساعت)|چگالی گودال در رابط (حفره در هر سانتی متر رابط)|حداکثر عمق گودال پس از 3000 ساعت (میلی متر)|عمر سرویس به سوراخ (ساعت)|زندگی نسبی |
|----------------|-------------------|-------------------|----------------------------------------|-----------------------------------------------------|-----------------------------------------|-------------------------------------|---------------|
| درجه 2|0%|0%|300 – 500|6 – 12|0.40 - 0.65|800 – 1200|1.0× |
| پایه هفتم|0%|0.15٪|1200 – 1800|1 – 3|0.08 - 0.18|3000 – 4500|3.5× |
| درجه 7 (برق شده)|0%|0.15٪|1800 – 2500|0.5 – 1.5|0.04 - 0.10|4500 – 6500|5.0× |
| پایه دوازدهم|0.3% + 0.8% Ni|0%|3000 – 4500|0.2 - 0.8|0.02 - 0.05|7000 – 10000|8.5× |
| درجه 12 + پولیش الکتریکی|0.3% + 0.8% Ni|0%|4000 – 5500|0.1 - 0.4|0.01 - 0.03|9000 – 12000|10.5× |
دادهها نشان میدهند که تیتانیوم درجه 12 حساسیت حفرهای را به میزان 2.5 در مقایسه با درجه 7 کاهش میدهد (8.5× در مقابل{4}}× نسبت به درجه 2). زمان تا اولین گودال از 1200 تا 1800 ساعت (درجه 7) تا 3000 تا 4500 ساعت (درجه 12) و عمر سرویس از 3000 تا 4500 ساعت به 7000 تا 10000 ساعت افزایش می یابد.
**چرا مولیبدن از پالادیوم در بخار عملکرد بهتری دارد-رابط مایع**
در حالی که پالادیوم و مولیبدن هر دو مقاومت در برابر خوردگی را ارائه می دهند، از طریق مکانیسم های مختلفی کار می کنند. پالادیوم اصلاح کاتدی را ایجاد می کند - با کاتالیز کردن کاهش اکسیژن، پتانسیل نجیب را حفظ می کند. این در طول چرخه خشک کردن موثر است اما به طور مستقیم مقاومت لایه غیرفعال در برابر شکست را افزایش نمی دهد. مولیبدن اصلاح آندی را ایجاد می کند - در فیلم غیرفعال گنجانده می شود، سرعت انحلال آندی را کاهش می دهد و فیلم را در برابر حملات شیمیایی مقاوم می کند. مولیبدن همچنین انتشار فضای خالی اکسیژن را کاهش می دهد، که نقص اولیه ای است که از طریق آن گونه های مهاجم به لایه غیرفعال نفوذ می کنند. ترکیبی از اصلاح آندی (مولیبدن) و اصلاح کاتدی (نیکل در درجه 12) در مقایسه با اصلاح کاتدی به تنهایی (پالادیوم در درجه 7) در فصل مشترک مایع{6} محافظت برتری را ارائه می دهد. ضریب بهبود 2.5 نشاندهنده مزیت افزوده اصلاح آندی در این محیط دوچرخهسواری خیس{10}}خشک است.
**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 7 | >5000|بدون حمله رابط در صورت غوطه ور شدن کامل |
| نوسان سطح متوسط، کمپین 5000 ساعته|1 تا 5 سیکل در روز|پایه دوازدهم|7000 – 10000|مولیبدن 2.5× بهبود نسبت به درجه 7 دارد
| نوسان سطح مکرر، کمپین گسترده|10 تا 20 سیکل در روز|درجه 12 + پولیش الکتریکی|9000 – 12000|درمان ترکیبی برای حداکثر قابلیت اطمینان |
| عملکرد متناوب (خاموشی روزانه)|1 چرخه/خاموش شدن|پایه دوازدهم|8000 – 12000|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 12 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. ثالثاً، یک سطح پرداخت شده با برق را در ناحیه رابط اعمال کنید. سطح صاف محل شروع را کاهش می دهد و عمر را 30 تا 50 درصد بیشتر می کند.
**نتیجه گیری**
برای گرم کن های غوطه وری تیتانیوم درجه 12 در محلول تنگستات سدیم 12 درصد، محلول لیچینگ تنگستن کربنات سدیم 3 درصد در دمای 95 درجه، افزودن مولیبدن 0.3 درصد حساسیت حفره ای را در فصل مشترک بخار-مایع با ضریب 2.5 کاهش می دهد، در مقایسه با درجه 2، زمان از 0 تا 1 ساعت از 0 تا 1 ساعت افزایش می یابد. 3000-4500 ساعت و طول عمر از 3000-4500 ساعت به 7000-10000 ساعت افزایش می یابد. مولیبدن پایداری فیلم غیرفعال را از طریق اصلاح آندی افزایش می دهد، در حالی که پالادیوم فقط اصلاح کاتدی را ارائه می دهد. مهندسانی که بخاریهای تیتانیوم را برای شستشوی تنگستن مشخص میکنند، باید درجه 12 را برای عملیات مداوم با بخار{27}}قرار گرفتن در معرض واسط مایع انتخاب کنند و اقدامات کنترل سطح را برای به حداقل رساندن چرخه مرطوب{28} خشک اجرا کنند. این مشخصات آلیاژی از حالت خرابی غالب در برنامههای گرمایشی{30}در دمای بالا با آبشویی تنگستات قلیایی جلوگیری میکند.
