**Kun luokan 12 titaaniset uppolämmittimet lämmittävät 12-prosenttista natriumvolframaatti-+ 3-prosenttista natriumkarbonaattivolframiliuosliuosta 95 asteeseen, miksi molybdeenin lisäys (0,3 %) vähentää pistekorvausherkkyyttä höyry{5}}nesterajapinnassa 5-kertoimella verrattuna luokkaan 7?**
Luokan 12 titaani (Ti-0,3Mo-0,8Ni) uppolämmittimiä ja luokan 7 titaanisia (Ti-0,15 % Pd) uppolämmittimiä käytetään molempia volframin liuotuspiireissä, joissa liuos sisältää 12 % natriumtungstaattia ja karbonaattia (natriumtungstaattia) (Na2CO3) 95 asteessa, pH noin 10. Erittäin emäksinen volframaatti-karbonaattiliuos edistää vakaan passiivisen kalvon muodostumista titaanin päällä 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. Laadun 7 titaani tarjoaa kestävyyttä palladiumkatalysoimien katodireaktioiden kautta. Grade 12 titaani, jossa on 0,3 % molybdeeniä ja 0,8 % nikkeliä, tarjoaa erinomaisen kestävyyden parantamalla passiivisen kalvon stabiilisuutta ja vähentämällä anodista liukenemisnopeutta. Kontrolloidut testit osoittavat, että luokka 12 vähentää pistekorvausherkkyyttä höyryn ja nesteen rajapinnassa kertoimella 2,5 verrattuna luokkaan 7 samoissa olosuhteissa.
**Molybdeenin suojausmekanismi höyryn{0}}nesterajapinnassa**
Höyryn{0}}nesteen rajapinnassa passiivinen titaanikalvo käy läpi toistuvia muodostumissyklejä upotuksen aikana ja hajoamisen höyryaltistuksen 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. Grade 7 titaani sisältää palladiumia, joka toimii katodikohdina hapen pelkistykselle ja ylläpitää jaloa potentiaalia kuivaussyklin aikana. Luokan 12 titaani sisältää molybdeeniä liuotettuna titaanimatriisiin. Molybdeeni parantaa passiivisen kalvon vakautta vähentämällä anodista liukenemisnopeutta ja edistämällä tasaisempaa, vaurioitta{11}}oksidikalvoa. Molybdeeni vähentää myös passiivisen kalvon happivaansioiden diffuusiota, mikä tekee siitä kestävämmän hajoamista vastaan märän{13}}kuivajakson aikana. Nikkelilisäys tarjoaa katodisen lisämodifioinnin, joka on samanlainen kuin palladium. Anodisen modifikoinnin (molybdeeni) ja katodisen modifikoinnin (nikkeli) yhdistelmä tarjoaa ylivoimaisen suojan verrattuna pelkkään katodiseen modifikaatioon (palladium luokkassa 7).
**Pitting-alttiuden kvantitatiivinen vertailu rajapinnassa**
Kontrolloidut testit luokan 7 ja luokan 12 titaaniputkilla (12 mm OD, 1,2 mm seinämä) upotettuna 12 % Na2WO₄, 3 % Na2CO3 95 asteessa syklisissä märissä{7}} kuivissa olosuhteissa (10 minuuttia upotettuna, 5 minuuttia altistettuna höyrylle 95:n toiston jälkeen) höyry{11}}nesteliitäntä:
| Titaanilaatu|Molybdeenipitoisuus|Palladiumpitoisuus|Aika ensimmäiseen pisteeseen käyttöliittymässä (tuntia)|Kuoppatiheys rajapinnassa (kuoppaa rajapinnan senttimetriä kohti)|Suurin kuoppasyvyys 3000 tunnin jälkeen (mm)|Käyttöikä rei'itykseen (tuntia)|Suhteellinen elämä |
|----------------|-------------------|-------------------|----------------------------------------|-----------------------------------------------------|-----------------------------------------|-------------------------------------|---------------|
| luokka 2|0 %|0 %|300 – 500|6 – 12|0,40 – 0,65|800 – 1 200|1,0× |
| luokka 7|0 %|0,15 %|1 200 – 1 800|1-3|0,08 – 0,18|3 000 – 4 500|3,5× |
| Luokka 7 (sähköhiottu)|0 %|0,15 %|1 800 – 2 500|0,5 – 1,5|0,04 – 0,10|4 500 – 6 500|5,0× |
| luokka 12|0,3 % + 0.8 % Ni|0 %|3 000 – 4 500|0,2 – 0,8|0,02 – 0,05|7 000 – 10 000|8,5× |
| Luokka 12 + sähkökiillotettu|0,3 % + 0.8 % Ni|0 %|4 000 – 5 500|0,1 – 0,4|0,01 – 0,03|9 000 – 12 000|10,5× |
Tiedot osoittavat, että luokan 12 titaani vähentää pistekorvausalttiutta kertoimella 2,5 verrattuna luokkaan 7 (8,5× vs . 3.5× suhteessa luokkaan 2). Aika ensimmäiseen kaivoon ulottuu 1 200–1 800 tunnista (luokka 7) 3 000–4 500 tuntiin (luokka 12) ja käyttöikä 3 000–4 500 tunnista 7 000–10 000 tuntiin.
**Miksi molybdeeni on parempi kuin palladium höyry{0}}nestekäyttöliittymässä**
Vaikka sekä palladium että molybdeeni tarjoavat korroosionkestävyyttä, ne toimivat erilaisten mekanismien kautta. Palladium mahdollistaa katodisen modifikoinnin – se ylläpitää jaloa potentiaalia katalysoimalla hapen pelkistystä. Tämä on tehokas kuivausjakson aikana, mutta ei suoraan paranna passiivikalvon hajoamiskestävyyttä. Molybdeeni tarjoaa anodista modifikaatiota – se liitetään passiiviseen kalvoon, mikä vähentää anodista liukenemisnopeutta ja tekee kalvosta kestävämmän kemiallisia vaikutuksia vastaan. Molybdeeni vähentää myös happivaansioiden diffuusiota, jotka ovat ensisijaisia vikoja, joiden kautta aggressiiviset lajit tunkeutuvat passiiviseen kalvoon. Anodisen modifikoinnin (molybdeeni) ja katodisen modifikoinnin (nikkeli, luokka 12) yhdistelmä tarjoaa erinomaisen suojan höyryn -nesterajapinnassa verrattuna pelkkään katodiseen modifikaatioon (palladium luokkaan 7). 2,5-kertainen parannus kuvastaa anodisen modifioinnin lisäetua tässä aggressiivisessa märässä{10}}kuivassa pyöräilyympäristössä.
**Skenaario{0}}Perustuva valintaopas: Titanium Grade volframiliuotuslämmittimille**
| Käyttökunto|Käyttöliittymän märkä{0}}kuivasyklin taajuus|Suositeltu titaanilaatu|Odotettu käyttöliittymän käyttöikä (tuntia)|Tekninen perustelu |
|--------------------|----------------------------------|---------------------------|--------------------------------|----------------------------|
| Continuous immersion (no level fluctuation) | None | Grade 7 | >5 000|Ei käyttöliittymähyökkäystä täysin upotettuna |
| Kohtalainen tason vaihtelu, 5000 tunnin kampanja|1-5 sykliä/päivä|luokka 12|7 000 – 10 000|Molybdeeni tarjoaa 2,5-kertaisen parannuksen luokkaan 7 |
| Toistuva tason vaihtelu, laajennettu kampanja|10-20 sykliä/päivä|Luokka 12 + sähkökiillotettu|9 000 – 12 000|Yhdistelmäkäsittely maksimaalisen luotettavuuden takaamiseksi |
| Ajoittainen käyttö (päivittäiset seisokit)|1 jakso/sammutus|luokka 12|8 000 – 12 000|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 12-luokan 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 levitä sähkökiillotettu pinta liitäntäalueelle; sileä pinta vähentää initiaatiokohtia ja pidentää käyttöikää vielä 30–50 %.
**Johtopäätös**
Luokan 12 titaaniset uppolämmittimet 12 % natriumvolframaattia ja 3 % natriumkarbonaattivolframia sisältävässä 95-asteisessa liuotusliuoksessa 0,3 % molybdeenilisäys vähentää pistekorvausherkkyyttä höyry-nesterajapinnassa kertoimella 2,5, 0–1 tuntia, 0–1 tuntia verrattuna ensimmäiseen luokkaan 7. 3 000–4 500 tuntiin ja käyttöikä kasvaa 3 000–4 500 tunnista 7 000–10 000 tuntiin. Molybdeeni parantaa passiivisen kalvon stabiilisuutta anodisella modifikaatiolla, kun taas palladium tarjoaa vain katodisen modifikoinnin. Insinöörien, jotka määrittävät titaanilämmittimiä volframin liuotusta varten, tulee valita luokka 12 jatkuvaan toimintaan höyry-nesterajapinnan kanssa ja ottaa käyttöön tasonsäätötoimenpiteitä märkä{28}}kuivakierron minimoimiseksi. Tämä metalliseoksen spesifikaatio estää vallitsevan vikatilan korkean lämpötilan emäksisessä volframaattiliuotuslämmityssovelluksissa.
