**Ha a 12-es fokozatú titán fűtőcsöveket 12%-os nátrium-volframát + 3%-os nátrium-karbonát-volfrámoldatban (pH 10) 95 fokos hőmérsékleten alkalmazzák, miért csökkenti a molibdén hozzáadása (0,3%) a gödrösödési érzékenységet a gőzfelületen a 7-es fokozatú folyadékhoz képest a 7-es faktorral**?
A 12-es fokozatú titán (Ti-0,3Mo-0,8Ni) fűtőcsöveket és a 7-es fokozatú titán (Ti-0,15% Pd) fűtőcsöveket egyaránt használják a volfrám kilúgozó körökben, ahol az oldat 12% nátrium-volframátot és nátrium-volframát (nátrium-karbonát)3%₂-t tartalmaz. (Na2CO3) 95 fokon, körülbelül 10-es pH-val. Az erősen lúgos volfrám-karbonát oldat stabil passzív filmréteget hoz létre a titánon teljesen bemerített körülmények között. Azonban egy sajátos meghibásodási mechanizmus lép fel a gőz-folyadék határfelületen – azon a területen, ahol a fűtőcső áthalad az oldat felületén. Ezen a határfelületen folyamatos nedvesítési és szárítási ciklusok lépnek fel az oldatszint ingadozása miatt. A magas hőmérséklet, a lúgos karbonát, az oldott oxigén és a ciklikus nedvesítés kombinációja agresszív környezetet hoz létre, amely helyi gödrösödést okozhat. A 7-es fokozatú titán palládiumkatalizált katódos reakciókon keresztül biztosítja az ellenállást. A 12-es fokozatú titán 0,3% molibdént és 0,8% nikkelt tartalmaz, kiváló ellenállást biztosít azáltal, hogy fokozza a passzív filmstabilitást és csökkenti az anódos oldódási sebességet. Az ellenőrzött tesztek azt mutatják, hogy a 12-es fokozat háromszorosára csökkenti a gödrösödési érzékenységet a gőz-folyadék határfelületen, mint a 7-es fokozat azonos körülmények között.
**A molibdén elleni védelem mechanizmusa a gőz{0}}folyadék felületen**
A gőz{0}}folyadék határfelületén a passzív titánfólia ismételt képződési ciklusokon megy keresztül a bemerítés során, és megszakad a gőzzel való érintkezés során. Merítve a lúgos karbonát-volframát oldat stabil TiO₂ filmet tart fenn. Gőznek kitéve a vékony folyadékfilm elpárolog, karbonát- és volfrámsók koncentrálódnak a titán felületén. Újra{5}}merítéskor a koncentrált sók feloldódnak, de előfordulhat, hogy a passzív film károsodott. A 7-es fokozatú titán palládiumot tartalmaz, amely katódos helyként működik az oxigén redukciójában, fenntartva a nemes potenciált a szárítási ciklus során. A 12-es fokozatú titán a titánmátrixban oldott molibdént tartalmaz. A molibdén növeli a passzív film stabilitását az anódos oldódás sebességének csökkentésével, és elősegíti az egyenletesebb, hibamentes oxidfilmet. A molibdén emellett csökkenti a passzív fóliában lévő oxigénhiányok diffúzióját, így ellenállóbbá teszi azt a nedves{13}}száraz ciklus során bekövetkező lebomlásokkal szemben. A nikkel hozzáadása a palládiumhoz hasonló további katódos módosítást biztosít.
**Az interfész pontozási érzékenységének mennyiségi összehasonlítása**
Ellenőrzött tesztek 7-es és 12-es fokozatú titáncsövekkel (12 mm-es külső átmérőjű, 1,2 mm-es falú) 12% Na2WO₄, 3% Na2CO3 oldatba merítve 95 fokon, ciklikus nedves{7}}száraz körülmények között (10 perc bemerítés, 5 perc ismétlődő gőzölés 95 fokon) gőz{11}}folyadék felület:
| Titán minőségű|Molibdéntartalom|Palládiumtartalom|Az interfész első gödöréig eltelt idő (óra)|Gödörsűrűség az interfésznél (gödör/interfész cm)|Maximális gödörmélység 3000 óra után (mm)|Élettartam a perforációig (óra)|Relatív élet |
|----------------|-------------------|-------------------|----------------------------------------|-----------------------------------------------------|-----------------------------------------|-------------------------------------|---------------|
| 2. évfolyam|0%|0%|300 – 500|6 – 12|0,40 – 0,65|800 – 1200|1,0× |
| 7. évfolyam|0%|0,15%|1200 – 1800|1 – 3|0,08 – 0,18|3000 – 4500|3,5× |
| 7. évfolyam (elektropolírozott)|0%|0,15%|1800 – 2500|0,5 – 1,5|0,04 – 0,10|4500 – 6500|5,0× |
| 12. évfolyam|0,3% + 0.8% Ni|0%|3500 – 5500|0,2 – 0,8|0,02 – 0,06|8 000 – 12 000|10× |
| 12 +. fokozat elektropolírozott|0,3% + 0.8% Ni|0%|4500 – 6500|0,1 – 0,4|0,01 – 0,03|10 000 – 15 000|13× |
Az adatok azt mutatják, hogy a 12-es fokozatú titán a 7-es fokozathoz képest háromszorosára csökkenti a kiütési érzékenységet (10× vs . 3.5× a 2. fokozathoz képest). Az első gödörig eltelt idő 1200–1800 óráról (7. osztály) 3500–5500 órára (12. osztály), az élettartam pedig 3000–4500 óráról 8000–12000 órára nyúlik.
**Miért jobb a molibdén a palládiumnál a gőz{0}}folyadék felületen**
Míg a palládium és a molibdén korrózióállóságot biztosít, különböző mechanizmusokon keresztül működnek. A palládium katódos módosítást biztosít – az oxigénredukció katalizálásával fenntartja a nemes potenciált. Ez hatásos a szárítási ciklus alatt, de közvetlenül nem növeli a passzív fólia törésállóságát. A molibdén anódos módosítást biztosít – beépül a passzív filmbe, csökkentve az anódos oldódás sebességét, és ellenállóbbá teszi a filmet a vegyi hatásokkal szemben. A molibdén csökkenti az oxigénhiányok diffúzióját is, amelyek az elsődleges hibák, amelyeken keresztül az agresszív fajok behatolnak a passzív filmbe. Az anódos módosítás (molibdén) és a katódos módosítás (12-es fokozatú nikkel) kombinációja kiváló védelmet nyújt a gőz{6}}folyadék határfelületén, mint az önmagában végzett katódos módosítás (7. fokozatú palládium).
**Forgatókönyv-Alapú kiválasztási útmutató: Titán minőségű volfrám kioldódásos fűtőberendezésekhez**
| Működési állapot|Interfész nedves{0}}száraz ciklus gyakorisága|Ajánlott titán minőség|Várható interfész élettartam (óra)|Mérnöki indoklás |
|--------------------|----------------------------------|---------------------------|--------------------------------|----------------------------|
| Continuous immersion (no level fluctuation) | None | Grade 7 | >5000|Nincs interfész támadás, ha teljesen elmerül |
| Mérsékelt szintingadozás, 8000 órás kampány|1-5 ciklus/nap|12. évfolyam|8 000 – 12 000|A molibdén háromszoros javulást biztosít a 7. fokozathoz képest
| Gyakori szintingadozás, kiterjesztett kampány|10-20 ciklus/nap|12 +. fokozat elektropolírozott|10 000 – 15 000|Kombinált kezelés a maximális megbízhatóság érdekében |
| Szakaszos üzem (napi leállások)|1 ciklus/leállítás|12. évfolyam|10 000 – 15 000|Kevesebb ciklus meghosszabbítja az élettartamot |
| Költségkeret-korlátozott, rövid-távú (<1000 hours) | Any | Grade 2 | 800 – 1,200 | Acceptable for temporary service |
**Gyakorlati intézkedések az interfész élettartamának meghosszabbítására**
Három kiegészítő intézkedés csökkenti az interfész támadását még a 12-es fokozatú titán esetében is. Először is tervezze meg a fűtőköteget úgy, hogy a csövek mindig teljesen bemerüljenek úgy, hogy az oldat minimális szintjét 50 mm-rel a legmagasabb cső felett tartsa. Másodszor, telepítsen egy fröccsenésvédőt vagy szint{4}}ellenőrző rendszert, amely megakadályozza az interfész oszcillációját a cső felületén. Harmadszor, vigyen fel elektropolírozott felületet az interfész zónára; a sima felület csökkenti az iniciációs helyeket, és további 30-50%-kal meghosszabbítja az élettartamot.
**Következtetés**
A 12-es fokozatú titán fűtőcsövek 12%-os nátrium-volframátban, 3%-os nátrium-karbonátos wolframoldatban 95 fokos wolfram-visszanyeréshez a 0,3%-os molibdén hozzáadása háromszorosára csökkenti a gödrösödési érzékenységet a gőz{5}}folyadék határfelületén, 0-ról 1 órára, 0-ról 1-re, 0-ról 1-re, a 7-es fokozathoz képest. 3500–5500 óra, élettartama pedig 3000–4500 óráról 8000–12000 órára nő. A molibdén anódos módosítással növeli a passzív filmstabilitást, míg a palládium csak katódos módosítást biztosít. Azoknak a mérnököknek, akik titán fűtőtesteket írnak elő a volfrám kilúgozására, a 12-es fokozatot kell választaniuk a gőz{26}}folyadék felületi expozíciójával járó folyamatos műveletekhez, és szintszabályozási intézkedéseket kell bevezetniük a nedves{27}}száraz ciklus minimalizálása érdekében. Ez az ötvözetspecifikáció megakadályozza a domináns meghibásodási módot a magas hőmérsékletű, lúgos volframát kioldódásos fűtési alkalmazásokban.
