**Kai 12 laipsnio titano panardinamieji šildytuvai pašildo 12 % natrio volframo + 3 % natrio karbonato volframo tirpalą 95 laipsnių temperatūroje, kodėl pridėjus molibdeną (0,3 %) 5 koeficientas sumažėja jautrumas garų -skysčių sąsajoje, palyginti su 7 laipsnio skysčiu?**
12 laipsnio titano (Ti-0,3Mo-0,8Ni) panardinamieji šildytuvai ir 7 klasės titano (Ti-0,15 % Pd) panardinamieji šildytuvai naudojami volframo išplovimo grandinėse, kuriose tirpale yra 12 % natrio volframo karbonato ir natrio tungstatato. (Na₂CO₃) 95 laipsnių temperatūroje, o pH maždaug 10. Labai šarminis volframo -karbonato tirpalas užtikrina stabilią pasyvią plėvelę ant titano visiškai panardintomis sąlygomis. Tačiau specifinis gedimo mechanizmas atsiranda garų ir skysčių sąsajoje - srityje, kurioje šildytuvo vamzdis praeina per tirpalo paviršių. Šioje sąsajoje dėl tirpalo lygio svyravimų vyksta nuolatiniai drėkinimo ir džiovinimo ciklai. Aukštos temperatūros, šarminio karbonato, ištirpusio deguonies ir ciklinio drėkinimo derinys sukuria agresyvią aplinką, dėl kurios gali atsirasti vietinių duobių. 7 laipsnio titanas užtikrina atsparumą per paladžio katalizuojamas katodines reakcijas. 12 klasės titanas, kuriame yra 0,3 % molibdeno ir 0,8 % nikelio, užtikrina puikų atsparumą, padidindamas pasyvios plėvelės stabilumą ir sumažindamas anodinio tirpimo greitį. Kontroliuojami bandymai rodo, kad 12 laipsnio jautrumą įdubimams garų ir skysčio sąsajoje sumažina 2,5 karto, palyginti su 7 laipsniu, esant identiškoms sąlygoms.
**Apsaugos nuo molibdeno garų{0}}skysčio sąsajoje mechanizmas**
Garų{0}}skysčio sąsajoje pasyvioji titano plėvelė panardinant patiria pasikartojančius susidarymo ciklus, o veikiant garams – suardoma. Panardintas šarminio karbonato -volframo tirpalas išlaiko stabilią TiO₂ plėvelę. Veikiant garams plona skysčio plėvelė išgaruoja, titano paviršiuje susikaupia karbonato ir volframo druskos. Pakartotinai panardinus, koncentruotos druskos ištirpsta, tačiau pasyvioji plėvelė galėjo būti pažeista. 7 klasės titano sudėtyje yra paladžio, kuris veikia kaip katodinės deguonies mažinimo vietos, išlaikant kilnų potencialą džiovinimo ciklo metu. 12 klasės titane yra titano matricoje ištirpusio molibdeno. Molibdenas padidina pasyviosios plėvelės stabilumą, sumažindamas anodinio tirpimo greitį ir skatindamas vienodesnę,{11}be defektų oksidinę plėvelę. Molibdenas taip pat sumažina pasyviosios plėvelės deguonies laisvų vietų difuziją, todėl ji tampa atsparesnė skilimui šlapio{13}}džiūvimo ciklo metu. Nikelio pridėjimas suteikia papildomą katodinį modifikavimą, panašų į paladžio. Anodinio modifikavimo (molibdeno) ir katodinio modifikavimo (nikelio) derinys užtikrina geresnę apsaugą, palyginti su vien katodiniu modifikavimu (7 klasės paladis).
**Sąsajos jautrumo įdubimams kiekybinis palyginimas**
Kontroliuojami bandymai, naudojant 7 ir 12 laipsnio titano vamzdelius (12 mm OD, 1,2 mm sienelė), panardintus į 12 % Na2WO₄, 3 % Na₂CO₃ 95 laipsnių kampu, esant ciklinėms drėgnoms -sausoms sąlygoms (10 minučių panardinta, 5 minutes pakartojant garus, po 95 kaitinimo). garų{11}}skysčių sąsaja:
| Titano klasės|Molibdeno kiekis|Paladžio kiekis|Laikas iki pirmosios duobės sąsajoje (valandos)|Duobės tankis sąsajoje (duobės vienam sąsajos cm)|Didžiausias duobės gylis po 3000 valandų (mm)|Tarnavimo laikas iki perforacijos (valandos)|Santykinis gyvenimas |
|----------------|-------------------|-------------------|----------------------------------------|-----------------------------------------------------|-----------------------------------------|-------------------------------------|---------------|
| 2 klasė|0 %|0 %|300 – 500|6 – 12|0,40 – 0,65|800 – 1 200|1,0× |
| 7 klasė|0 %|0,15 %|1 200 – 1 800|1 – 3|0,08 – 0,18|3 000 – 4 500|3,5× |
| 7 klasė (elektropolizuota)|0 %|0,15 %|1 800 – 2 500|0,5 – 1,5|0,04 – 0,10|4500 – 6500|5,0× |
| 12 klasė|0,3 % + 0.8 % Ni|0 %|3 000 – 4 500|0,2 – 0,8|0,02 – 0,05|7 000 – 10 000|8,5× |
| 12 + laipsnio elektropoliruotas|0,3 % + 0.8 % Ni|0 %|4 000 – 5 500|0,1 – 0,4|0,01 – 0,03|9 000 – 12 000|10,5× |
Duomenys rodo, kad 12 laipsnio titanas sumažina jautrumą įdubimams 2,5 karto, palyginti su 7 laipsniu (8,5 × . 3.5 ×, palyginti su 2 laipsniu). Laikas iki pirmosios duobės trunka nuo 1 200–1 800 valandų (7 klasė) iki 3 000–4 500 valandų (12 klasė), o tarnavimo laikas nuo 3 000–4 500 valandų iki 7 000–10 000 valandų.
**Kodėl molibdenas pranoksta paladį garų{0}}skysčių sąsajoje**
Nors paladis ir molibdenas yra atsparūs korozijai, jie veikia skirtingais mechanizmais. Paladis suteikia katodinę modifikaciją – išlaiko kilnų potencialą katalizuodamas deguonies redukciją. Tai veiksminga džiovinimo ciklo metu, tačiau tiesiogiai nepadidina pasyvios plėvelės atsparumo skilimui. Molibdenas suteikia anodinį modifikavimą – jis yra įtrauktas į pasyviąją plėvelę, sumažindamas anodinio tirpimo greitį ir padarydamas plėvelę atsparesnę cheminiam poveikiui. Molibdenas taip pat sumažina deguonies laisvų vietų difuziją, nes tai yra pagrindiniai defektai, per kuriuos agresyvios rūšys prasiskverbia į pasyvią plėvelę. Anodinio modifikavimo (molibdeno) ir katodinio modifikavimo (12 laipsnio nikelio) derinys užtikrina geresnę garų -skysčių sąsajos apsaugą, palyginti su vien katodiniu modifikavimu (7 klasės paladžiu). 2,5 patobulinimo koeficientas atspindi papildomą anodinio modifikavimo naudą šioje agresyvioje drėgno{10}sauso dviračio aplinkoje.
**Scenarijus{0}}Pagrįstas atrankos vadovas: titano klasės volframito išplovimo šildytuvai**
| Eksploatacijos būklė|Sąsaja šlapio{0}}sausojo ciklo dažnis|Rekomenduojama titano klasė|Numatomas sąsajos tarnavimo laikas (valandomis)|Inžinerinis pagrindimas |
|--------------------|----------------------------------|---------------------------|--------------------------------|----------------------------|
| Continuous immersion (no level fluctuation) | None | Grade 7 | >5000|Nėra sąsajos atakos, jei visiškai panardinta |
| Vidutinis lygio svyravimas, 5000 valandų kampanija|1 – 5 ciklai per dieną|12 klasė|7 000 – 10 000|Molibdenas pagerina 2,5 karto, palyginti su 7 laipsniu |
| Dažnas lygio svyravimas, pratęsta kampanija|10–20 ciklų per dieną|12 + laipsnio elektropoliruotas|9 000 – 12 000|Kombinuotas gydymas maksimaliam patikimumui |
| Pertraukiamas veikimas (kasdieniai išjungimai)|1 ciklas/išjungimas|12 klasė|8 000 – 12 000|Mažiau ciklų prailgina gyvenimą |
| Biudžetas-ribotas, trumpalaikis-(<1000 hours) | Any | Grade 2 | 800 – 1,200 | Acceptable for temporary service |
**Praktinės priemonės sąsajos tarnavimo laikui pailginti**
Trys papildomos priemonės sumažina sąsajos ataką net naudojant 12 klasės titaną. Pirmiausia suprojektuokite šildytuvo ryšulį taip, kad vamzdžiai visada būtų visiškai panardinti, išlaikant minimalų tirpalo lygį 50 mm virš aukščiausio vamzdžio. Antra, įdiekite apsaugą nuo purslų arba lygio{4}}valdymo sistemą, kuri neleidžia sąsajai svyruoti vamzdžio paviršiuje. Trečia, sąsajos zoną užtepkite elektropoliruotu paviršiumi; lygus paviršius sumažina inicijavimo vietas ir pailgina tarnavimo laiką dar 30–50%.
**Išvada**
12 laipsnio panardinamųjų titano šildytuvų 12 % natrio volframo ir 3 % natrio karbonato volframo išplovimo tirpale 95 laipsnių temperatūroje 0,3 % molibdeno priedas sumažina jautrumą duobių susidarymui garų -skysčio sąsajoje 2,5 karto, 0–1 laikas pailgėja nuo 0 iki 1 valandos, palyginti su 7 laipsniu. iki 3000–4500 valandų, o tarnavimo laikas nuo 3000–4500 valandų padidėja iki 7000–10 000 valandų. Molibdenas padidina pasyvios plėvelės stabilumą anodiniu modifikavimu, o paladis suteikia tik katodinę modifikaciją. Inžinieriai, nurodantys titano šildytuvus volframo išplovimui, turėtų pasirinkti 12 klasę nepertraukiamoms operacijoms su garų{27}}skysčio sąsaja ir įgyvendinti lygio kontrolės priemones, kad sumažintų ciklą šlapiu{28}}sausu. Ši lydinio specifikacija apsaugo nuo vyraujančio gedimo režimo naudojant aukštos temperatūros šarminį volframo išplovimą.
