**Όταν οι σωλήνες θέρμανσης τιτανίου βαθμού 12 αναπτύσσονται σε διάλυμα έκπλυσης βολφραμίου 12% ανθρακικού νατρίου + 3% ανθρακικού νατρίου (pH 10) στους 95 βαθμούς , γιατί η προσθήκη μολυβδαινίου (0,3%) μειώνει την ευαισθησία σχηματισμού κοιλοτήτων στον ατμό- σε σχέση με έναν παράγοντα τριών* σε υγρό βαθμού;
Οι σωλήνες θέρμανσης τιτανίου βαθμού 12 (Ti-0,3Mo-0,8Ni) και οι σωλήνες θέρμανσης τιτανίου βαθμού 7 (Ti{-0,15% Pd) χρησιμοποιούνται και οι δύο σε κυκλώματα έκπλυσης βολφραμίου όπου το διάλυμα περιέχει 12% βολφραμικό νάτριο (Na₄% ανθρακικό νάτριο) και ανθρακικό νάτριο 3%W) (Na2CO3) στους 95 βαθμούς, με pH περίπου 10. Το εξαιρετικά αλκαλικό ανθρακικό διάλυμα βολφραμικού-προωθεί ένα σταθερό παθητικό φιλμ σε τιτάνιο υπό συνθήκες πλήρους βύθισης. Ωστόσο, εμφανίζεται ένας συγκεκριμένος μηχανισμός αστοχίας στη διεπαφή ατμού-υγρού - την περιοχή όπου ο σωλήνας του θερμαντήρα διέρχεται από την επιφάνεια του διαλύματος. Σε αυτή τη διεπαφή, συμβαίνουν συνεχείς κύκλοι διαβροχής και στεγνώματος λόγω των διακυμάνσεων της στάθμης του διαλύματος. Ο συνδυασμός υψηλής θερμοκρασίας, αλκαλικού ανθρακικού άλατος, διαλυμένου οξυγόνου και κυκλικής διαβροχής δημιουργεί ένα επιθετικό περιβάλλον που μπορεί να προκαλέσει εντοπισμένο κοίλωμα. Το τιτάνιο 7 βαθμού παρέχει αντίσταση μέσω καθοδικών αντιδράσεων που καταλύονται από παλλάδιο. Το τιτάνιο βαθμού 12, με 0,3% μολυβδαίνιο και 0,8% νικέλιο, παρέχει ανώτερη αντίσταση ενισχύοντας την παθητική σταθερότητα του φιλμ και μειώνοντας τον ρυθμό διάλυσης της ανοδικής. Οι ελεγχόμενες δοκιμές αποδεικνύουν ότι ο βαθμός 12 μειώνει την ευαισθησία σχηματισμού κοιλοτήτων στη διεπιφάνεια ατμού-υγρού κατά ένα συντελεστή τριών σε σύγκριση με τον βαθμό 7 υπό ίδιες συνθήκες.
**Μηχανισμός προστασίας από μολυβδαίνιο στη διεπαφή ατμών-Υγρού**
Στη διεπαφή ατμού{0}}υγρού, η παθητική μεμβράνη τιτανίου υφίσταται επαναλαμβανόμενους κύκλους σχηματισμού κατά τη βύθιση και διακοπή κατά την έκθεση σε ατμούς. Όταν βυθίζεται, το διάλυμα αλκαλικού ανθρακικού-βολφραμικού διατηρεί ένα σταθερό φιλμ TiO2. Όταν εκτίθεται σε ατμό, το λεπτό υγρό φιλμ εξατμίζεται, συγκεντρώνοντας ανθρακικά και βολφραμικά άλατα στην επιφάνεια του τιτανίου. Κατά την εκ νέου εμβάπτιση, τα συμπυκνωμένα άλατα διαλύονται, αλλά το παθητικό φιλμ μπορεί να έχει καταστραφεί. Το τιτάνιο βαθμού 7 περιέχει παλλάδιο που δρα ως καθοδικές θέσεις για τη μείωση του οξυγόνου, διατηρώντας ένα ευγενές δυναμικό κατά τη διάρκεια του κύκλου στεγνώματος. Το τιτάνιο βαθμού 12 περιέχει μολυβδαίνιο διαλυμένο στη μήτρα τιτανίου. Το μολυβδαίνιο ενισχύει την παθητική σταθερότητα του φιλμ μειώνοντας τον ρυθμό ανοδικής διάλυσης και προάγοντας ένα πιο ομοιόμορφο,{11}}ελεύθερο φιλμ οξειδίου. Το μολυβδαίνιο μειώνει επίσης τη διαχυτικότητα των κενών κενού οξυγόνου στο παθητικό φιλμ, καθιστώντας το πιο ανθεκτικό στη διάσπαση κατά τη διάρκεια του υγρού{13}} κύκλου στεγνώματος. Η προσθήκη νικελίου παρέχει πρόσθετη καθοδική τροποποίηση παρόμοια με το παλλάδιο.
**Ποσοτική σύγκριση της ευαισθησίας των λακκών στη διεπαφή**
Ελεγχόμενες δοκιμές χρησιμοποιώντας σωλήνες τιτανίου βαθμού 7 και βαθμού 12 (12 mm OD, 1,2 mm τοίχωμα) βυθισμένοι σε 12% Na2WO4, 3% Na2CO3 στους 95 βαθμούς με κυκλικές υγρές- ξηρές συνθήκες (10 λεπτά βυθισμένο, 5 λεπτά έκθεση σε ατμό μετά την έκθεση σε 95 βαθμούς, επαναλαμβανόμενη έκθεση σε 95 βαθμούς) vapor{11}}διασύνδεση υγρού:
| Βαθμός τιτανίου|Περιεκτικότητα σε μολυβδαίνιο|Περιεκτικότητα σε παλλάδιο|Ώρα για το πρώτο λάκκο στη διεπαφή (ώρες)|Πυκνότητα λάκκου στη διεπαφή (pits ανά cm διεπαφής)|Μέγιστο βάθος λάκκου μετά από 3000 ώρες (mm)|Διάρκεια ζωής έως διάτρηση (ώρες)|Σχετική Ζωή |
|----------------|-------------------|-------------------|----------------------------------------|-----------------------------------------------------|-----------------------------------------|-------------------------------------|---------------|
| Β' τάξη|0%|0%|300 – 500|6 – 12|0,40 – 0,65|800 – 1.200|1,0× |
| Βαθμός 7|0%|0,15%|1.200 – 1.800|1 – 3|0,08 – 0,18|3.000 – 4.500|3,5× |
| Βαθμός 7 (ηλεκτρολιωμένο)|0%|0,15%|1.800 – 2.500|0,5 – 1,5|0,04 – 0,10|4.500 – 6.500|5,0× |
| Βαθμός 12|0,3% + 0.8% Ni|0%|3.500 – 5.500|0,2 – 0,8|0,02 – 0,06|8.000 – 12.000|10× |
| Βαθμός 12 + ηλεκτρογυαλισμένο|0,3% + 0.8% Ni|0%|4.500 – 6.500|0,1 – 0,4|0,01 – 0,03|10.000 – 15.000|13× |
Τα δεδομένα καταδεικνύουν ότι το τιτάνιο βαθμού 12 μειώνει την ευαισθησία στο άνοιγμα κατά τρεις φορές σε σύγκριση με τον βαθμό 7 (10× έναντι. 3.5× σε σχέση με τον βαθμό 2). Ο χρόνος μέχρι το πρώτο λάκκο εκτείνεται από 1.200–1.800 ώρες (βαθμός 7) έως 3.500–5.500 ώρες (βαθμός 12) και η διάρκεια ζωής εκτείνεται από 3.000–4.500 ώρες σε 8.000–12.000 ώρες.
**Γιατί το μολυβδαίνιο ξεπερνά το παλλάδιο στον ατμό-Υγρό διεπαφή**
Ενώ τόσο το παλλάδιο όσο και το μολυβδαίνιο παρέχουν αντοχή στη διάβρωση, λειτουργούν μέσω διαφορετικών μηχανισμών. Το παλλάδιο παρέχει καθοδική τροποποίηση – διατηρεί ένα ευγενές δυναμικό καταλύοντας τη μείωση του οξυγόνου. Αυτό είναι αποτελεσματικό κατά τη διάρκεια του κύκλου στεγνώματος, αλλά δεν ενισχύει άμεσα την αντίσταση της παθητικής μεμβράνης στη διάσπαση. Το μολυβδαίνιο παρέχει ανοδική τροποποίηση – ενσωματώνεται στο παθητικό φιλμ, μειώνοντας τον ρυθμό ανοδικής διάλυσης και καθιστώντας το φιλμ πιο ανθεκτικό στη χημική επίθεση. Το μολυβδαίνιο μειώνει επίσης τη διαχυτικότητα των κενών θέσεων οξυγόνου, που είναι τα κύρια ελαττώματα μέσω των οποίων τα επιθετικά είδη διεισδύουν στο παθητικό φιλμ. Ο συνδυασμός ανοδικής τροποποίησης (μολυβδαίνιο) και καθοδικής τροποποίησης (νικέλιο βαθμού 12) παρέχει ανώτερη προστασία στη διεπαφή ατμών{6}}υγρού σε σύγκριση με την καθοδική τροποποίηση μόνο (παλλάδιο στον βαθμό 7).
**Σενάριο-Οδηγός επιλογής με βάση: Titanium Grade for Tungstate Leaching Heaters**
| Κατάσταση Λειτουργίας|Διασύνδεση υγρού-Συχνότητα κύκλου ξηρού|Προτεινόμενη κατηγορία τιτανίου|Αναμενόμενη διάρκεια ζωής διεπαφής (ώρες)|Μηχανική αιτιολόγηση |
|--------------------|----------------------------------|---------------------------|--------------------------------|----------------------------|
| Continuous immersion (no level fluctuation) | None | Grade 7 | >5.000|Καμία επίθεση διεπαφής εάν είναι πλήρως βυθισμένη |
| Μέτρια διακύμανση επιπέδου, καμπάνια 8000 ωρών|1 – 5 κύκλοι/ημέρα|Βαθμός 12|8.000 – 12.000|Το μολυβδαίνιο παρέχει 3× βελτίωση σε σχέση με τον βαθμό 7 |
| Συχνή διακύμανση επιπέδου, εκτεταμένη καμπάνια|10 – 20 κύκλοι/ημέρα|Βαθμός 12 + ηλεκτρογυαλισμένο|10.000 – 15.000|Συνδυασμένη επεξεργασία για μέγιστη αξιοπιστία |
| Διακοπτόμενη λειτουργία (καθημερινές διακοπές λειτουργίας)|1 κύκλος/απενεργοποίηση|Βαθμός 12|10.000 – 15.000|Λιγότεροι κύκλοι παρατείνουν τη ζωή |
| Προϋπολογισμός-περιορισμένος, βραχυπρόθεσμος- (<1000 hours) | Any | Grade 2 | 800 – 1,200 | Acceptable for temporary service |
**Πρακτικά μέτρα για την παράταση της διάρκειας ζωής της διεπαφής**
Τρία συμπληρωματικά μέτρα μειώνουν την επίθεση διεπαφής ακόμη και με τιτάνιο βαθμού 12. Αρχικά, σχεδιάστε τη δέσμη του θερμαντήρα με τους σωλήνες πλήρως βυθισμένους ανά πάσα στιγμή, διατηρώντας ένα ελάχιστο επίπεδο διαλύματος 50 mm πάνω από τον υψηλότερο σωλήνα. Δεύτερον, εγκαταστήστε ένα προστατευτικό εκτόξευσης ή ένα σύστημα ελέγχου στάθμης-που εμποδίζει τη διεπαφή να ταλαντώνεται στην επιφάνεια του σωλήνα. Τρίτον, εφαρμόστε ένα φινίρισμα επιφάνειας με ηλεκτροστίλβωση στη ζώνη διεπαφής. η λεία επιφάνεια μειώνει τις θέσεις έναρξης και παρατείνει τη διάρκεια ζωής κατά 30-50%.
**Σύναψη**
Για σωλήνες θέρμανσης τιτανίου κατηγορίας 12 σε βολφραμικό νάτριο 12%, διάλυμα έκπλυσης βολφραμίου ανθρακικού νατρίου 3% στους 95 βαθμούς για ανάκτηση βολφραμίου, η προσθήκη μολυβδαινίου 0,3% μειώνει την ευαισθησία κοίλωσης στη διεπιφάνεια ατμών-υγρού κατά τρεις φορές σε σύγκριση με την πρώτη βαθμού 20, ο χρόνος εκτείνεται από 1 έως 70 ώρες. 3.500–5.500 ώρες και η διάρκεια ζωής αυξάνεται από 3.000–4.500 ώρες σε 8.000–12.000 ώρες. Το μολυβδαίνιο ενισχύει την παθητική σταθερότητα του φιλμ μέσω της ανοδικής τροποποίησης, ενώ το παλλάδιο παρέχει μόνο καθοδική τροποποίηση. Οι μηχανικοί που καθορίζουν θερμάστρες τιτανίου για έκπλυση βολφραμίου θα πρέπει να επιλέξουν τον βαθμό 12 για συνεχείς λειτουργίες με έκθεση σε ατμούς-υγρού και να εφαρμόσουν μέτρα ελέγχου στάθμης για να ελαχιστοποιήσουν την υγρή-ξηρή ανακύκλωση. Αυτή η προδιαγραφή κράματος αποτρέπει την κυρίαρχη λειτουργία αστοχίας σε εφαρμογές θέρμανσης με έκπλυση αλκαλικού βολφραμίου υψηλής θερμοκρασίας.
