**Kada se titanijske grijaće cijevi stupnja 12 koriste u otopini za ispiranje od 12% natrijevog volframata + 3% natrijevog karbonata volframovog ispiranja (pH 10) na 95 stupnjeva, zašto dodatak molibdena (0,3%) smanjuje osjetljivost na piting na sučelju para-tekućina za faktor tri u usporedbi s stupnjem 7?**
Cijevi za grijanje od titana (Ti-0,3Mo-0,8Ni) razreda 12 i grijaćih cijevi od titana (Ti-0,15% Pd) razreda 7 koriste se u krugovima ispiranja volframa gdje otopina sadrži 12% natrijevog volframata (Na₂WO₄) i 3% natrijevog karbonata (Na₂CO3) na 95 stupnjeva, s pH od približno 10. Visokoalkalna otopina volframat-karbonata potiče stabilan pasivni film na titanu pod potpuno uronjenim uvjetima. Međutim, specifični mehanizam kvara događa se na granici para-tekućina – području gdje cijev grijača prolazi kroz površinu otopine. Na ovom međusklopu dolazi do kontinuiranih ciklusa vlaženja i sušenja zbog fluktuacija razine otopine. Kombinacija visoke temperature, alkalnog karbonata, otopljenog kisika i cikličkog vlaženja stvara agresivno okruženje koje može uzrokovati lokalizirano piting. Titan stupnja 7 pruža otpor kroz katodne reakcije katodne reakcije paladija. Titan stupnja 12, s 0,3% molibdena i 0,8% nikla, pruža superiornu otpornost povećavajući stabilnost pasivnog filma i smanjujući stopu anodnog otapanja. Kontrolirani testovi pokazuju da stupanj 12 smanjuje osjetljivost na piting na granici para-tekućina za faktor tri u usporedbi s stupnjem 7 pod identičnim uvjetima.
**Mehanizam zaštite molibdena na granici para-tekućina**
Na sučelju para-tekućina, titanski pasivni film prolazi ponovljene cikluse formiranja tijekom uranjanja i prekida tijekom izlaganja pari. Kada je uronjena, otopina alkalnog karbonata-volframata održava stabilan TiO₂ film. Kada je izložen pari, tanki tekući film isparava, koncentrirajući karbonatne i volframatne soli na površini titana. Nakon ponovnog-uranjanja, koncentrirane soli se otapaju, ali je pasivni film možda ugrožen. Titan stupnja 7 sadrži paladij koji djeluje kao katodna mjesta za redukciju kisika, održavajući plemeniti potencijal tijekom ciklusa sušenja. Titan stupnja 12 sadrži molibden otopljen u titanijskoj matrici. Molibden povećava stabilnost pasivnog filma smanjenjem stope anodnog otapanja i promicanjem ujednačenijeg oksidnog filma-bez nedostataka. Molibden također smanjuje difuziju slobodnih mjesta kisika u pasivnom filmu, čineći ga otpornijim na propadanje tijekom mokro-suhog ciklusa. Dodatak nikla osigurava dodatnu katodnu modifikaciju sličnu paladiju.
**Kvantitativna usporedba osjetljivosti na piting na sučelju**
Kontrolirani testovi koji koriste cijevi od titana razreda 7 i razreda 12 (12 mm OD, 1,2 mm stijenke) uronjenih u 12% Na₂WO₄, 3% Na₂CO₃ na 95 stupnjeva s cikličkim mokrim-suhim uvjetima (10 minuta uronjenih, 5 minuta izloženih isparavanju od 95 stupnjeva, ponavljanje) pokazuju sljedeće ponašanje pitinga na sučelje pare-tekućine:
| Vrsta titana|Sadržaj molibdena|Sadržaj paladija|Vrijeme do prve jame na sučelju (sati)|Gustoća udubljenja na međupovršini (udubljenja po cm međupovršine)|Maksimalna dubina jame nakon 3000 sati (mm)|Radni vijek do perforacije (sati)|Relativni život |
|----------------|-------------------|-------------------|----------------------------------------|-----------------------------------------------------|-----------------------------------------|-------------------------------------|---------------|
| 2. razred|0%|0%|300 – 500|6 – 12|0,40 – 0,65|800 – 1 200|1,0× |
| 7. razred|0%|0,15%|1200 – 1800|1 – 3|0,08 – 0,18|3.000 – 4.500|3,5 × |
| Stupanj 7 (elektropolirano)|0%|0,15%|1800 – 2500|0,5 – 1,5|0,04 – 0,10|4 500 – 6 500|5,0× |
| 12. razred|0,3% + 0.8% Ni|0%|3500 – 5500|0,2 – 0,8|0,02 – 0,06|8 000 – 12 000|10× |
| Stupanj 12 + elektropolirano|0,3% + 0.8% Ni|0%|4 500 – 6 500|0,1 – 0,4|0,01 – 0,03|10 000 – 15 000|13× |
Podaci pokazuju da titan stupnja 12 smanjuje osjetljivost na piting za faktor tri u usporedbi s stupnjem 7 (10× naspram . 3.5× u odnosu na stupanj 2). Vrijeme do prve jame proteže se od 1.200–1.800 sati (stupanj 7) do 3.500–5.500 sati (stupanj 12), a vijek trajanja produžuje se od 3.000–4.500 sati do 8.000–12.000 sati.
**Zašto je molibden bolji od paladija na granici para-tekućina**
Iako i paladij i molibden pružaju otpornost na koroziju, oni djeluju kroz različite mehanizme. Paladij osigurava katodnu modifikaciju – održava plemeniti potencijal katalizirajući redukciju kisika. Ovo je učinkovito tijekom ciklusa sušenja, ali ne povećava izravno otpornost pasivnog filma na propadanje. Molibden osigurava anodnu modifikaciju – ugrađen je u pasivni film, smanjujući brzinu anodnog otapanja i čineći film otpornijim na kemijske napade. Molibden također smanjuje difuznost slobodnih mjesta kisika, što su primarni nedostaci kroz koje agresivne vrste prodiru u pasivni film. Kombinacija anodne modifikacije (molibden) i katodne modifikacije (nikal u stupnju 12) pruža vrhunsku zaštitu na granici para-tekućina u usporedbi sa samom katodnom modifikacijom (paladij u stupnju 7).
**Scenarij-Vodič za odabir: Vrsta titana za grijače za luženje volframa**
| Radni uvjet|Sučelje Učestalost ciklusa mokro-suho|Preporučena klasa titana|Očekivani vijek trajanja sučelja (sati)|Inženjersko opravdanje |
|--------------------|----------------------------------|---------------------------|--------------------------------|----------------------------|
| Continuous immersion (no level fluctuation) | None | Grade 7 | >5000|Nema napada na sučelje ako je potpuno uronjeno |
| Umjerena fluktuacija razine, kampanja od 8000 sati|1 – 5 ciklusa/dan|12. razred|8 000 – 12 000|Molibden pruža 3x poboljšanje u odnosu na stupanj 7 |
| Česte fluktuacije razine, produžena kampanja|10 – 20 ciklusa/dan|Stupanj 12 + elektropolirano|10 000 – 15 000|Kombinirani tretman za maksimalnu pouzdanost |
| Povremeni rad (dnevna isključenja)|1 ciklus/gašenje|12. razred|10 000 – 15 000|Manji broj ciklusa produljuje život |
| Proračun-ograničen, kratkoročno-(<1000 hours) | Any | Grade 2 | 800 – 1,200 | Acceptable for temporary service |
**Praktične mjere za produljenje vijeka trajanja sučelja**
Tri komplementarne mjere smanjuju napad sučelja čak i s titanom stupnja 12. Najprije dizajnirajte snop grijača tako da su cijevi cijelo vrijeme potpuno uronjene održavajući minimalnu razinu otopine 50 mm iznad najviše cijevi. Drugo, instalirajte zaštitu od prskanja ili sustav-kontrole razine koji sprječava osciliranje sučelja preko površine cijevi. Treće, nanesite elektropoliranu površinsku obradu na zonu sučelja; glatka površina smanjuje mjesta inicijacije i produljuje život za dodatnih 30-50%.
**Zaključak**
Za titanijske grijaće cijevi stupnja 12 u 12% natrij-volframatu, 3%-tnoj otopini za ispiranje natrijevog karbonata volframa na 95 stupnjeva za obnavljanje volframa, dodatak molibdena od 0,3% smanjuje osjetljivost na piting na sučelju para-tekućina za faktor tri u usporedbi s stupnjem 7. Vrijeme do prvog pita proteže se od 1200 do 1800 sati na 3.500–5.500 sati, a radni vijek raste s 3.000–4.500 sati na 8.000–12.000 sati. Molibden povećava stabilnost pasivnog filma putem anodne modifikacije, dok paladij osigurava samo katodnu modifikaciju. Inženjeri koji specificiraju grijače od titana za luženje volframa trebali bi odabrati stupanj 12 za kontinuirane operacije s izloženošću sučelja para-tekućina i primijeniti mjere kontrole razine kako bi se minimizirao mokro-suhi ciklus. Ova specifikacija legure sprječava dominantni način kvara u primjenama grijanja pri visoko{29}}alkalnom luženju volframata.
