**Ako v prípade titánového ohrievača (stupeň 7) ponoreného do horúceho 12 % roztoku wolframanu sodného + 3 % uhličitanu sodného (pH 10) pri 95 stupňoch na vylúhovanie volfrámu znižuje náchylnosť na tvorbu jamiek na rozhraní pary a kvapaliny-v porovnaní so stupňom 2 za rovnakých podmienok hĺbky ponorenia?**
Titánové (Ti-0,15 % Pd) ohrievače triedy 7 sa široko používajú v okruhoch na lúhovanie volfrámu, kde roztok obsahuje 12 % volfrámu sodného (Na₂WO₄) a 3 % uhličitanu sodného (Na₂CO₃) pri 95 stupňoch, s pH približne 10 za podmienok pasívneho alkalického prostredia. Špecifický mechanizmus zlyhania sa však vyskytuje na rozhraní para-kvapalina – v oblasti, kde rúrka ohrievača prechádza cez povrch roztoku. Na tomto rozhraní sa vyskytujú nepretržité cykly zvlhčovania a sušenia v dôsledku kolísania hladiny roztoku a praskania bublín. Kombinácia vysokej teploty, alkalického uhličitanu, rozpusteného kyslíka a cyklického zvlhčovania vytvára agresívne prostredie, ktoré môže spôsobiť lokalizovanú jamkovú koróziu. Titán 2. stupňa trpí jamkami na rozhraní v priebehu 1000–1500 hodín. Titán triedy 7 s 0,15 % paládia poskytuje vynikajúcu odolnosť katalyzovaním katódových reakcií, ktoré si zachovávajú ušľachtilý potenciál aj počas cyklu sušenia, čím sa znižuje náchylnosť na tvorbu jamiek o faktor 3–5.
**Mechanizmus výparov-útok na kvapalné rozhranie a ochrana paládia**
Na rozhraní para-kvapalina prechádza titánový pasívny film opakovaným cyklom vytvárania počas ponorenia a čiastočného zmenšenia alebo mechanického narušenia počas vystavenia pare. Pri ponorení si alkalický roztok uhličitanu zachováva stabilný film TiO₂. Pri vystavení výparom sa tenký tekutý film odparí a na povrchu titánu sa koncentrujú uhličitanové a volfrámové soli. Po opätovnom-ponorení sa koncentrované soli rozpustia, ale pasívny film mohol byť narušený. U titánu 2. stupňa vedie tento cyklický útok k lokalizovanej jamkovej jamke, najmä na línii rozhrania. Titán triedy 7 obsahuje častice paládia rozptýlené v matrici, ktoré pôsobia ako katódové miesta na redukciu kyslíka. Dokonca aj keď je povrch čiastočne vysušený, miesta paládia si zachovávajú katódovú aktivitu, pričom udržiavajú povrchový potenciál titánu v pasívnej oblasti. Táto katódová modifikácia zabraňuje potenciálnemu poklesu, ktorý by inak nastal počas cyklu sušenia, čím sa eliminuje podmienka pre iniciáciu jamy.
**Kvantitatívne porovnanie citlivosti na pitting na rozhraní**
Kontrolované testy s použitím titánových rúrok stupňa 2 a stupňa 7 (12 mm vonkajší priemer, 1,2 mm stena) ponorených do 12 % Na₂WO₄, 3 % Na₂CO3 pri 95 stupňoch s cyklickým mokrým-suchým prostredím (10 minút ponorené, 5 minút vystavené 95 stupňom po 95 stupňoch, opakované} správanie sa 1} pri opakovanom pôsobení1}
| Titánová trieda|Obsah paládia|Čas do prvej jamy na rozhraní (hodiny)|Hustota jamiek na rozhraní (jamky na cm rozhrania)|Maximálna hĺbka jamky po 2000 hodinách (mm)|Životnosť do perforácie (hodiny)|Relatívny život |
|----------------|-------------------|----------------------------------------|-----------------------------------------------------|-----------------------------------------|-------------------------------------|---------------|
| 2. stupeň|0 %|300 – 500|6 – 12|0,40 – 0,65|800 – 1 200|1,0× |
| Katódová ochrana stupňa 2 +|0 %|500 – 800|4 – 8|0,30 – 0,45|1 200 – 1 800|1,5× |
| 7. ročník|0,15 %|1 200 – 1 800|1 – 3|0,08 – 0,18|3 000 – 4 500|3,5× |
| Stupeň 7 (elektricky leštený povrch)|0,15 %|1 800 – 2 500|0,5 – 1,5|0,04 – 0,10|4 500 – 6 500|5,0× |
| Stupeň 12 (0,3 % Mo, 0,8 % Ni)|0 %|1 000 – 1 500|2 – 5|0,12 – 0,25|2 500 – 3 800|2,8× |
Údaje dokazujú, že titán triedy 7 znižuje náchylnosť na tvorbu jamiek faktorom 3,5 v porovnaní s triedou 2. Čas do prvej jamky sa predlžuje z 300 – 500 hodín na 1 200 – 1 800 hodín a životnosť sa predlžuje z 800 – 1 200 hodín na 3 000 – 4 500 hodín – viac ako trojnásobné zlepšenie.
**Prečo je paládium účinné v alkalických roztokoch**
Účinnosť paládia v alkalických roztokoch volfrámu vyplýva z jeho schopnosti katalyzovať redukciu kyslíka pri vysokom potenciáli. V alkalickom prostredí reakcia redukcie kyslíka prebieha cez O₂ + 2H₂O + 4e⁻ → 4OH⁻, s vysokým rovnovážnym potenciálom. Na titáne 2. stupňa je nadmerný potenciál pre túto reakciu vysoký a potenciál výrazne klesá, keď povrch vyschne. Na stupni 7 poskytujú častice paládia miesta s nízkym-nadmerným potenciálom na redukciu kyslíka, pričom si zachovávajú vyšší potenciál aj počas cyklu sušenia. Elektrochemický potenciál titánu stupňa 7 zostáva počas cyklu sušenia približne +0.2 až +0.3 V oproti Ag/AgCl, zatiaľ čo stupeň 2 klesne na -0,1 až 0,0 V – rozdiel 200 – 300 mV, ktorý určuje, či pasívny film zostane neporušený alebo sa rozpadne.
**Sprievodca výberom{0}}založený na scenári: Titánová trieda pre volfrámové vylúhovacie ohrievače**
| Prevádzkový stav|Rozhranie Wet-Frekvencia cyklu sušenia|Odporúčaná trieda titánu|Predpokladaná životnosť rozhrania (hodiny)|Technické odôvodnenie |
|--------------------|----------------------------------|---------------------------|--------------------------------|----------------------------|
| Continuous immersion (no level fluctuation) | None | Grade 2 | >5 000|Žiadny útok na rozhranie pri úplnom ponorení |
| Mierne kolísanie hladiny (denné cykly)|1 – 5 cyklov/deň|7. ročník|3 000 – 4 500|Paládium poskytuje 3,5× zlepšenie životnosti |
| Časté kolísanie hladiny (hodinové cykly)|10 – 20 cyklov/deň|Trieda 7 + elektrolyticky leštená|4 500 – 6 500|Povrchová úprava znižuje iniciačné miesta |
| Prerušovaná prevádzka (denné odstávky)|1 cyklus/vypnutie|7. ročník|4 000 – 6 000|Menej cyklov predlžuje životnosť |
| Rozpočet-obmedzený, krátkodobý-(<1000 hours) | Any | Grade 2 | 800 – 1,200 | Acceptable for temporary service |
**Praktické opatrenia na predĺženie životnosti rozhrania**
Tri doplnkové opatrenia znižujú napadnutie rozhrania dokonca aj s titánom triedy 7. Najprv navrhnite zväzok ohrievača s trubicami úplne ponorenými po celú dobu tak, že dodržíte minimálnu hladinu roztoku 50 mm nad najvyššou trubicou. Po druhé, nainštalujte ochranu proti striekajúcej vode alebo{4}}kontrolný systém hladiny, ktorý zabráni oscilácii rozhrania po povrchu trubice. Po tretie, pre systémy triedy 2 aplikujte PTFE povlak na zónu rozhrania; povlak zabraňuje priamemu kontaktu medzi odparenými soľami a titánovým povrchom, čím účinne eliminuje útok mokrého-suchého cyklu. Tieto opatrenia môžu predĺžiť životnosť 2. stupňa na 2 000 – 3 000 hodín, čím sa približujú výkonu 7. stupňa.
**Záver**
Pre titánové ohrievače triedy 7 ponorené v 12 % roztoku wolframanu sodného, 3 % roztoku uhličitanu sodného pri 95 stupňoch (pH 10), prídavok 0,15 % paládia znižuje náchylnosť na tvorbu jamiek na rozhraní pár{6}}kvapalina faktorom 3,5 v porovnaní so stupňom 2. Čas do prvej jamky sa predlžuje z 300 na 100 hodín a 0,800–10 hodín životnosť sa zvyšuje z 800 – 1 200 hodín na 3 000 – 4 500 hodín. Paládium si počas cyklu sušenia zachováva ušľachtilý potenciál tým, že katalyzuje redukciu kyslíka, čím zabraňuje potenciálnemu poklesu, ktorý iniciuje tvorbu jamiek v stupni 2. Inžinieri, ktorí špecifikujú titánové ohrievače na vylúhovanie volfrámu, by mali zvoliť stupeň 7, keď je rozhranie para-kvapalina nevyhnutné, a implementovať opatrenia na kontrolu hladiny na minimalizáciu mokrého-cyklovania za sucha. Táto špecifikácia zliatiny zabraňuje vzniku jamiek na rozhraní – dominantného režimu zlyhania pri vysokoteplotnom-aplikáciách alkalického wolfrámového ohrevu.
