**Kun luokan 7 titaaninen uppolämmitin altistetaan 12-prosenttiselle natriumvolframaatti-+ 3-prosenttiselle natriumkarbonaatin liuotusliuokselle 95 asteessa volframin talteenottamiseksi, miksi palladiumin lisäys vähentää pistesyöpymisherkkyyttä höyryn-nestepinnassa kertoimella 3,5 verrattuna luokkaan 2,5?**
Asteen 7 titaani (Ti-0,15 % Pd) uppolämmittimiä käytetään laajalti volframin liuotuspiireissä, joissa liuos sisältää 12 % natriumvolframaattia (Na2WO4) ja 3 % natriumkarbonaattia (Na2CO3) noin 95 asteen pH:lla, jonka pH on erittäin emäksinen. volframaatti-karbonaattiliuos edistää vakaan passiivisen kalvon muodostumista titaanilla täysin upotetuissa olosuhteissa. Erityinen vikamekanismi esiintyy kuitenkin höyryn ja nesteen rajapinnassa – alueella, jossa lämmitinputki kulkee liuoksen pinnan läpi. Tällä rajapinnalla tapahtuu jatkuvia kostutus- ja kuivaussyklejä liuostason vaihteluiden vuoksi. Korkean lämpötilan, alkalisen karbonaatin, liuenneen hapen ja syklisen kostutuksen yhdistelmä luo aggressiivisen ympäristön, joka voi aiheuttaa paikallisia pistesyöpymiä. Luokan 2 titaani kärsii pistesyöpymisestä rajapinnassa 1000–1500 tunnin kuluessa. Laadun 7 titaani, jossa on 0,15 % palladiumia, tarjoaa erinomaisen kestävyyden katalysoimalla katodisia reaktioita, jotka ylläpitävät jaloa potentiaalia jopa kuivausjakson aikana, mikä vähentää pistekorvausherkkyyttä kertoimella 3,5.
**höyryn mekanismi-nesteen käyttöliittymän hyökkäys ja palladiumsuojaus**
Höyryn{0}}nesteen rajapinnassa passiivinen titaanikalvo käy läpi toistuvia muodostumisjaksoja upotuksen aikana ja osittaista pelkistystä tai mekaanista hajoamista höyrylle altistuksen aikana. Upotettuna alkalinen karbonaatti-volframaattiliuos säilyttää vakaan TiO₂-kalvon. Kun ohut nestekalvo joutuu alttiiksi höyrylle, se haihtuu, jolloin titaanipinnalle kertyy karbonaatti- ja volframaattisuoloja. Uudelleen upotettu{5}} väkevät suolat liukenevat, mutta passiivinen kalvo on saattanut vaurioitua. Luokan 2 titaanissa tämä syklinen hyökkäys johtaa paikallisiin pistesyötteisiin, erityisesti rajapintalinjalla. Grade 7 titaani sisältää matriisiin dispergoituneita palladiumhiukkasia, jotka toimivat katodisina kohtina hapen pelkistykselle. Vaikka pinta on osittain kuivattu, palladiumkohdat säilyttävät katodisen aktiivisuuden pitäen titaanin pintapotentiaalin passiivisella alueella. Tämä katodinen modifikaatio estää mahdollisen pudotuksen, joka muuten tapahtuisi kuivausjakson aikana, ja eliminoi kuopan alkamisen.
**Pitting-alttiuden kvantitatiivinen vertailu rajapinnassa**
Kontrolloidut testit, joissa käytettiin luokan 2 ja 7 titaaniputkia (12 mm OD, 1,2 mm seinämä) upotettuna 12 % Na2WO₄, 3 % Na2CO3 95 asteeseen syklisissä märissä{7}} kuivissa olosuhteissa (10 minuuttia upotettuna, 5 minuuttia altistettuna kuoppaan, toistuvassa 95 asteessa). höyry{11}}nesteliitäntä:
| Titaanilaatu|Palladiumpitoisuus|Aika ensimmäiseen pisteeseen käyttöliittymässä (tuntia)|Kuoppatiheys rajapinnassa (kuoppaa rajapinnan senttimetriä kohti)|Suurin kuoppasyvyys 2000 tunnin jälkeen (mm)|Käyttöikä rei'itykseen (tuntia)|Pitting-herkkyyden vähentäminen |
|----------------|-------------------|----------------------------------------|-----------------------------------------------------|-----------------------------------------|-------------------------------------|----------------------------------|
| luokka 2|0 %|300 – 500|6 – 12|0,40 – 0,65|800 – 1 200|Perustaso (1,0×) |
| Luokan 2 + katodisuojaus|0 %|500 – 800|4 – 8|0,30 – 0,45|1 200 – 1 800|1,5× |
| luokka 7|0,15 %|1 200 – 1 800|1-3|0,08 – 0,18|3 000 – 4 500|3,5× |
| Luokka 7 (sähköhiottu pinta)|0,15 %|1 800 – 2 500|0,5 – 1,5|0,04 – 0,10|4 500 – 6 500|5,0× |
| Luokka 12 (0,3 % Mo, 0,8 % Ni)|0 %|1 000 – 1 500|2 – 5|0,12 – 0,25|2 500 – 3 800|2,8× |
Tiedot osoittavat, että luokan 7 titaani vähentää pistesyöpymisherkkyyttä 3,5-kertaisesti luokkaan 2 verrattuna. Aika ensimmäiseen kuoppaan venyy 300–500 tunnista 1 200–1 800 tuntiin ja käyttöikä 800–1 200 tunnista 3 000–4 500 tuntiin – parannus on yli kolminkertainen.
**Miksi palladium on tehokas alkalisissa volframiliuoksissa**
Palladiumin tehokkuus alkalisissa volframaatti{0}}karbonaattiliuoksissa johtuu sen kyvystä katalysoida hapen pelkistystä suurella potentiaalilla. Alkalisissa väliaineissa hapen pelkistysreaktio etenee O₂ + 2H2O + 4e⁻ → 4OH⁻:n kautta suurella tasapainopotentiaalilla. Luokan 2 titaanilla tämän reaktion ylipotentiaali on korkea, ja potentiaali laskee merkittävästi pinnan kuivuessa. Luokassa 7 palladiumhiukkaset tarjoavat alhaisen-ylipotentiaalin kohdat hapen vähentämiselle, mikä säilyttää suuremman potentiaalin jopa kuivausjakson aikana. Luokan 7 titaanin sähkökemiallinen potentiaali säilyy noin +0.2 - +0.3 V vs. Ag/AgCl kuivausjakson aikana, kun taas luokan 2 arvoon -0,1 - 0,0 V – 200–300 mV ero, joka määrittää, pysyykö passiivinen kalvo ehjänä vai hajoaako se.
**Skenaario{0}}Perustuva valintaopas: Titanium Grade for Volframe Leaching Heaters**
| Käyttökunto|Käyttöliittymän märkä{0}}kuivasyklin taajuus|Suositeltu titaanilaatu|Odotettu käyttöliittymän käyttöikä (tuntia)|Tekninen perustelu |
|--------------------|----------------------------------|---------------------------|--------------------------------|----------------------------|
| Continuous immersion (no level fluctuation) | None | Grade 2 | >5 000|Ei käyttöliittymähyökkäystä, jos se on täysin upotettu |
| Kohtalainen tason vaihtelu (päivittäiset jaksot)|1-5 sykliä/päivä|luokka 7|3 000 – 4 500|Palladium parantaa elinikää 3,5 kertaa |
| Toistuva tason vaihtelu (tuntijaksot)|10-20 sykliä/päivä|Luokka 7 + sähkökiillotettu|4 500 – 6 500|Pintakäsittely vähentää aloituskohtia |
| Ajoittainen käyttö (päivittäiset seisokit)|1 jakso/sammutus|luokka 7|4 000 – 6 000|Vähemmän jaksoja pidentää käyttöikää |
| Budjetti-rajoitettu, lyhytaikainen-(<1000 hours) | Any | Grade 2 | 800 – 1,200 | Acceptable for temporary service |
**Käytännön toimenpiteitä käyttöliittymän käyttöiän pidentämiseksi**
Kolme toisiaan täydentävää toimenpidettä vähentävät käyttöliittymähyökkäystä jopa luokan 7 titaanilla. Suunnittele ensin lämmitinnippu siten, että putket ovat aina täysin upotettuina pitäen liuoksen vähimmäistaso 50 mm korkeimman putken yläpuolella. Toiseksi asenna roiskesuoja tai tason{4}}säätöjärjestelmä, joka estää liitäntää värähtelemästä putken pinnan poikki. Kolmanneksi, luokan 2 järjestelmissä, levitä PTFE-pinnoite liitäntäalueelle; pinnoite estää haihtuneiden suolojen ja titaanipinnan välisen suoran kosketuksen ja eliminoi tehokkaasti märkä{7}kuivakierron hyökkäyksen. Nämä toimenpiteet voivat pidentää luokan 2 käyttöikää 2 000–3 000 tuntiin, mikä lähestyy luokan 7 suorituskykyä.
**Johtopäätös**
Luokan 7 titaani-uppokuumentimissa 12-prosenttisessa natriumvolframaatti- ja 3-prosenttisessa natriumkarbonaatin liuotusliuoksessa 95-asteisessa volframin talteenottamiseksi, 0,15-prosenttinen palladiumin lisäys vähentää pistesyöpymisherkkyyttä höyry-nesterajapinnassa 3,5-kertaisesti 3,5-kertaisesti 0–0:aan verrattuna ensimmäiseen 0-5 tuntiin. 1 200–1 800 tuntia ja käyttöikä kasvaa 800–1 200 tunnista 3 000–4 500 tuntiin. Palladium ylläpitää jaloa potentiaalia kuivausjakson aikana katalysoimalla hapen vähentämistä ja ehkäisemällä potentiaalin pudotusta, joka aiheuttaa kuoppien muodostumisen luokassa 2. Insinöörien, jotka määrittelevät titaanilämmittimet volframin liuotusta varten, tulee valita luokka 7, kun höyryn -nesterajapinta on väistämätön, ja ottaa käyttöön tasonsäätötoimenpiteitä märkäjakson minimoimiseksi. Tämä metalliseoksen spesifikaatio estää vallitsevan vikatilan korkean lämpötilan-alkalivolframaattiliuotuslämmityssovelluksissa.
