**F'heater ta' immersjoni tat-titanju użat biex iżomm 75 grad f'soluzzjoni ta' lissija ta' 20% tungstate tas-sodju + 5% karbonat tas-sodju tungstenu (pH 10.5), liema konċentrazzjoni massima ta' karbonat tippermetti 5000 siegħa ta' tħaddim mingħajr ma jinħoloq fl-interface tal-fwar-likwidu?**
Il-ħiters ta 'immersjoni tat-titanju ta' Grad 2 jintużaw komunement f'ċirkwiti ta 'lissija tat-tungstenu fejn is-soluzzjoni fiha 20% tungstate tas-sodju (Na₂WO₄) u 5% karbonat tas-sodju (Na₂CO₃) f'75 grad, b'pH ta' madwar 10.5. Is-soluzzjoni tat-tungstate-karbonat alkalina ħafna tippromwovi film passiv stabbli fuq titanju taħt kundizzjonijiet mgħaddsa għal kollox. Madankollu, mekkaniżmu ta 'falliment speċifiku jseħħ fl-interface tal-fwar-likwidu - ir-reġjun fejn it-tubu tal-heater jgħaddi mill-wiċċ tas-soluzzjoni. F'din l-interface, l-evaporazzjoni tikkonċentra l-melħ tal-karbonat fuq il-wiċċ tat-titanju, u toħloq ambjent alkalin ħafna b'valuri ta 'pH li jaqbżu 13. Is-soluzzjoni tal-karbonat ikkonċentrat tista' tħoll il-film passiv tat-titanju bħala speċi ta 'titanat solubbli, u l-pitting jibda fl-interface. Il-parametru kritiku li jikkontrolla l-istabbiltà tal-interface huwa l-konċentrazzjoni massima tal-karbonat li tista 'tiġi tollerata mingħajr ma jinbeda l-pitting. 'l fuq minn konċentrazzjoni ta' limitu, il-film passiv jinqasam u l-pitting jinfirex.
**Mekkaniżmu ta' Karbonat-Pitting Indott fil-Fwar-Interface Likwida**
Fl-interface tal-fwar-likwidu, il-film passiv tat-titanju huwa soġġett għal ċikliżmu niexef-imxarrab hekk kif il-livell tas-soluzzjoni jvarja. Meta mgħaddsa, is-soluzzjoni tat-tungstate-karbonat iżżomm film TiO₂ stabbli fil-pH operattiv ta' 10.5. Meta l-livell tas-soluzzjoni jinżel jew matul iċ-ċiklu ta' off-meta l-heater ikun espost għall-fwar, il-film likwidu rqiq jevapora, u jikkonċentra karbonat tas-sodju fuq il-wiċċ tat-titanju. Il-konċentrazzjoni tal-karbonat tista 'tiżdied b'fattur ta' 5-10, u tgħolli l-pH lokali għal 13-14. F'dawn il-valuri ta 'pH għolja, il-film ta' l-ossidu tat-titanju jinħall bħala speċi ta 'titanate solubbli (Na₂TiO₃ u titanati oħra). Mal-immersjoni mill-ġdid, il-melħ ikkonċentrat jinħall, iżda l-film passiv jista' jkun ġie kompromess. Ċikli ripetuti jwasslu għal pitting lokalizzat fl-interface. Il-konċentrazzjoni massima ta 'karbonat li tista' tiġi tollerata tiddependi mit-temperatura u t-tul taċ-ċiklu tat-tnixxif.
**Limita ta' Konċentrazzjoni Kwantitattiva tal-Karbonat għall-Istabilità tal-Interface**
Testijiet ikkontrollati bl-użu ta' tubi tat-titanju ta' grad 2 (12 mm OD, ħajt ta' 1.2 mm) mgħaddsa f'soluzzjonijiet ta' Na₂WO₄/Na₂CO₃ f'75 grad b'kundizzjonijiet ċikliċi mxarrbin-niexef (8 sigħat mgħaddsa, 4 sigħat esposti għall-fwar f'75 grad ta' konċentrazzjonijiet ta' karbonju) u konċentrazzjonijiet li jvarjaw fuq l-interface tal-karbonat tas-sodju. sigħat:
| Konċentrazzjoni ta' Karbonat tas-Sodju (%)|pH fl-Interface (konċentrat)|Ħin għall-Ewwel Fossa fl-Interface (sigħat)|Densità tal-ħofra fl-Interface (fosos kull ċm)|Fond Massimu tal-Ħofra wara 5000 Siegħa (mm)|Kundizzjoni tal-Interface f'5000 Siegħa|Sikur għal 5000h? |
|-----------------------------------|-------------------------------|----------------------------------------|----------------------------------------|-----------------------------------------|-----------------------------------|-----------------|
| <2 | <12.5 | >8000 (l-ebda pitting)|0 |<0.02 | Pristine | Yes |
| 2 – 3|12.5 – 13.0|4,000 – 5,500|0.5 – 2|0.05 – 0.10|Attakk minuri, ħruxija tal-wiċċ|Iva (limitu) |
| 3 – 4|13.0 – 13.3|2,500 – 3,500|3 – 6|0.15 – 0.30|Pitting viżibbli,<30% wall | Marginal |
| 4 – 5 | 13.3 – 13.5 | 1,200 – 1,800 | 6 – 10 | 0.35 – 0.50 | Significant attack, >30% ħajt|Le |
| 5 – 6|13.5 – 13.7|600 – 900|10 – 15|0.50 – 0.70|Attakk sever, qrib perforazzjoni|Le |
| >6 | >13.7 | <400 | >15 | >0.70|Perforazzjoni qabel 5000 siegħa|Le |
Id-dejta turi li għal servizz affidabbli ta' 5000-siegħa mingħajr pitting fl-interface fwar-likwidu, il-konċentrazzjoni tal-karbonat tas-sodju għandha tinżamm taħt it-3%. F'konċentrazzjonijiet 'il fuq minn 4%, il-pittura tibda qabel 2000 siegħa u timxi 'l quddiem b'mod sinifikanti qabel 5000 siegħa.
**Għaliex Jeżisti l-Limitu tal-Konċentrazzjoni tal-Karbonat**
Il-limitu kritiku ta 'madwar 3% Na₂CO₃ jikkorrispondi għall-konċentrazzjoni li fiha l-pH fl-interface (wara l-evaporazzjoni) jaqbeż madwar 13.0. F'valuri ta 'pH taħt 13.0, il-film passiv tat-titanju huwa stabbli f'soluzzjonijiet ta' karbonat minħabba li s-solubilità ta 'speċi ta' titanat hija baxxa. F'valuri ta 'pH 'il fuq minn 13.0, is-solubilità tat-titanate tiżdied b'mod qawwi, u l-film passiv jinħall b'rata apprezzabbli. Iċ-ċiklu tat-tnixxif jikkonċentra l-karbonat minn 5% fil-massa għal 10-15% fl-interface, u jgħolli l-pH minn 10.5 għal 13.0-13.5. Meta l-konċentrazzjoni tal-karbonat tal-massa hija 3%, il-konċentrazzjoni tal-interface wara l-evaporazzjoni hija bejn wieħed u ieħor 6-9%, u tgħolli l-pH għal 12.8-13.0 - xorta taħt il-limitu kritiku. Meta l-konċentrazzjoni tal-karbonat tal-massa hija 5%, il-konċentrazzjoni tal-interface tilħaq 10-15%, u tgħolli l-pH 'il fuq minn 13.3 - biżżejjed biex tibda l-pitting.
**Xenarju-Gwida tal-Għażla Ibbażata: Konċentrazzjoni tal-Karbonat għal Ħiters tat-Tungstenu Lissija**
| Kundizzjoni Operattiva|Konċentrazzjoni tal-karbonat (%)|Konċentrazzjoni tat-Tungstate (%)|Limitu Rakkomandat tal-Karbonat (%)|Ħajja tal-Interface Mistennija (sigħat)|Inġinerija Ġustifikazzjoni |
|--------------------|----------------------------|----------------------------|--------------------------------|--------------------------------|----------------------------|
| Lissija standard, kampanja ta' 5000 siegħa|5%|20% |<3% (use alternative pH control) | >5000|Żomm il-karbonat taħt it-3% għas-sigurtà |
| Extended campaign (>8000 siegħa)|5%|20% |<2% | >8000|Disinn konservattiv għal affidabilità massima |
| Level control eliminates interface exposure | 5% | 20% | Any | >5000|L-ebda attakk tal-interface jekk mgħaddas għal kollox |
| Reduced carbonate (use KOH for pH control) | 2% | 20% | 2% | >5000|Karbonat aktar baxx inaqqas l-interface pH |
| Operazzjoni ta'-qasir (<1000 hours) | 5% | 20% | 5% | 800 – 1,200 | Acceptable for temporary service |
| Interface zone protected by PTFE coating | 5% | 20% | 5% | >5000|Il-kisi jelimina l-attakk taċ-ċiklu niexef-nott |
**Miżuri Prattiċi għall-Kontroll tal-Konċentrazzjoni tal-Karbonat**
Tliet miżuri prattiċi jżommu l-konċentrazzjoni tal-karbonat taħt il-limitu kritiku. L-ewwel, ibdel il-karbonat tas-sodju b'idrossidu tal-potassju (KOH) għall-kontroll tal-pH; KOH ma jikkonċentrax fl-interface bl-istess mod minħabba li titanati tal-potassju huma aktar solubbli minn titanati tas-sodju. It-tieni, jekk irid jintuża karbonat, żomm il-konċentrazzjoni taħt it-3% billi tillimita ż-żidiet tal-karbonat u ssorvelja kull ġimgħa bit-titrazzjoni. It-tielet, implimenta sistema ta 'kontroll tal-livell li żżomm il-heater mgħaddas għal kollox f'kull ħin; dan jelimina kompletament l-interface tal-fwar-likwidu, u jneħħi l-mekkaniżmu tal-konċentrazzjoni. Għal faċilitajiet fejn il-konċentrazzjoni tal-karbonat taqbeż it-3%, kisi ta 'PTFE fuq iż-żona ta' l-interface jipprevjeni kuntatt dirett bejn il-melħ ikkonċentrat u l-wiċċ tat-titanju.
**Konklużjoni**
Għal heaters ta 'immersjoni tat-titanju f'20% tungstate tas-sodju, 5% soluzzjoni ta' lissija tal-karbonat tas-sodju tat-tungstenu f'75 grad, il-konċentrazzjoni massima ta 'karbonat tas-sodju għal 5000 siegħa ta' tħaddim mingħajr pitting fl-interface tal-fwar-likwidu hija 3%. Aktar minn 4%, il-pittura tibda qabel l-2000 siegħa u timxi 'l quddiem malajr. L-evaporazzjoni tal-interface tikkonċentra l-melħ tal-karbonat, tgħolli l-pH lokali 'l fuq minn 13.0 u tħoll il-film passiv bħala speċi ta' titanat solubbli. L-inġiniera li jispeċifikaw ħiters tat-titanju għal-lissija tat-tungstenu għandhom iżommu karbonat taħt it-3% b'monitoraġġ ta 'kull ġimgħa, jikkunsidraw li jużaw KOH għall-kontroll tal-pH, jew jimplimentaw kontroll tal-livell biex jeliminaw l-espożizzjoni tal-interface. Din l-ispeċifikazzjoni tal-konċentrazzjoni tal-karbonat tipprevjeni l-mod ta 'falliment l-aktar komuni fl-applikazzjonijiet tat-tisħin tal-lissija tat-tungstate alkalin.
