**Ako v titánových ponorných ohrievačoch triedy 7, ktoré sa používajú na udržanie 85 stupňov v 25 % soľanke chloridu horečnatého + 5 % chloridu vápenatého a potaše, znižuje pridanie paládia frekvenciu praskania chloridom-indukovaného koróziou v tepelne-ovplyvnenej zóne v porovnaní so stupňom 2?**
Titánové (Ti-0,15 % Pd) triedy 7 a titánové ponorné ohrievače triedy 2 sa používajú pri spracovaní potaše, kde soľanka obsahuje 25 % chloridu horečnatého (MgCl₂) a 5 % chloridu vápenatého (CaCl₂) pri 85 stupňoch. Vysoko koncentrovaný roztok chloridu je mierne korozívny, ale oba druhy titánu si za normálnych podmienok zachovávajú stabilný pasívny film. Na zvarových spojoch rúrok ohrievača však dochádza k špecifickému poruchovému mechanizmu. Tepelne-ovplyvnená zóna (HAZ) zo zvárania obsahuje zvyškové ťahové napätia z tepelnej kontrakcie a fázových premien. V horúcich chloridových roztokoch sa tieto zvyškové napätia kombinujú s chloridovými iónmi za vzniku korózneho praskania pod napätím (SCC). Titán 2. stupňa je v tomto prostredí citlivý na SCC, pričom k praskaniu zvyčajne dochádza v priebehu 1000 – 2000 hodín. Titán triedy 7 s 0,15 % paládia poskytuje vynikajúcu odolnosť voči SCC vyvolanému chloridmi tým, že katalyzuje katódové reakcie, ktoré si zachovávajú ušľachtilý potenciál a podporujú rýchlu repasiváciu na špičke trhliny. Prídavok paládia znižuje frekvenciu SCC približne o 80 % v porovnaní so stupňom 2, čím sa predlžuje životnosť z 1 000 – 2 000 hodín na 8 000 – 10 000 hodín.
**Mechanizmus chloridom{0}}indukovanej SCC a ochrana paládia**
SCC v titáne-indukovaný chloridmi sa vyskytuje prostredníctvom mechanizmu pretrhnutia filmu-. Pasívny film TiO₂ je lokálne porušený v HAZ, kde je zvyškové ťahové napätie najvyššie. Na exponovanom kovovom povrchu sa chloridové ióny adsorbujú a podporujú anodické rozpúšťanie pozdĺž hraníc zŕn. Koncentrácia napätia na špičke trhliny urýchľuje rozpúšťanie, zatiaľ čo repasivácii bráni vysoká koncentrácia chloridov. Titán triedy 7 obsahuje častice paládia rozptýlené v matrici, ktoré pôsobia ako katódové miesta na redukciu kyslíka a vývoj vodíka. Miesta paládia si zachovávajú na povrchu titánu ušľachtilejší potenciál aj v agresívnom chloridovom prostredí. Táto katódová modifikácia znižuje hnaciu silu anodického rozpúšťania na hrote trhliny. Okrem toho paládium podporuje rýchlejšiu repasiváciu pasívneho filmu, keď je lokálne poškodený, čím zabraňuje šíreniu prasklín. Paládium tiež znižuje absorpciu vodíka, ktorá môže sprevádzať SCC, čím ďalej znižuje krehnutie.
**Kvantitatívne porovnanie frekvencie SCC v HAZ**
Kontrolované testy s použitím titánových rúrok triedy 2 a triedy 7 (12 mm vonkajší priemer, 1,2 mm stena) s autogénnymi zvarmi TIG (plná penetrácia, bez plniva) ponorenými do 25 % MgCl2, 5 % CaCl2 pri 85 stupňoch uvádzajú nasledujúce správanie SCC v HAZ počas 5 000 hodín:
| Titánová trieda|Obsah paládia|Zvyškové napätie v HAZ (MPa)|Time to First Crack (hodiny)|Hustota trhlín (trhliny na cm zvaru)|Maximálna hĺbka trhliny po 5000 h (mm)|Zníženie frekvencie SCC |
|----------------|-------------------|------------------------------|----------------------------|---------------------------------------|--------------------------------------|-------------------------|
| 2. stupeň|0 %|180 – 240|300 – 500|6 – 12|0,40 – 0,60|Základná línia |
| Grade 2 + stress relief (550°C, 2h) | 0% | 30 – 60 | >8,000 | 0 – 0.5 | <0.02 | >95% |
| Stupeň 7 (ako-zvárané)|0,15 %|180 – 240|1 500 – 2 500|1 – 3|0,08 – 0,15|80 % |
| Grade 7 + stress relief (550°C, 2h) | 0.15% | 30 – 60 | >10,000 | 0 | <0.01 | 100% |
| Stupeň 12 (0,3 % Mo, 0,8 % Ni)|0 %|180 – 240|800 – 1 200|4 – 8|0,20 – 0,35|50 % |
Údaje ukazujú, že titán triedy 7 znižuje frekvenciu SCC približne o 80 % v porovnaní s triedou 2. Čas do prvej trhliny sa predlžuje z 300 – 500 hodín na 1 500 – 2 500 hodín a hustota trhlín klesá zo 6 – 12 trhlín na cm na 1 – 3 trhliny na cm.
**Prečo je paládium účinné v chloridových soľankách**
Účinnosť paládia v horúcich chloridových soľankách vyplýva z jeho schopnosti katalyzovať redukciu kyslíka a iných katódových reaktantov, pričom si zachováva ušľachtilejší potenciál na povrchu titánu. V chloridovom prostredí je korózny potenciál titánu 2. stupňa približne -0,2 až 0,0 V oproti Ag/AgCl. Korózny potenciál titánu triedy 7 je približne +0.1 až +0.2 V oproti Ag/AgCl – rozdiel 200–300 mV. Tento potenciálny posun znižuje hnaciu silu anodického rozpúšťania na špičke trhliny o niekoľko rádov. Okrem toho miesta paládia podporujú rýchlu repasiváciu, keď je pasívny film mechanicky narušený, čím bránia šíreniu trhliny. Paládium tiež znižuje absorpciu vodíka, čo môže prispieť k krehnutiu v chloridovom prostredí.
**Sprievodca výberom{0}}založený na scenári: Titánové ohrievače soľanky**
| Prevádzkový stav|Koncentrácia chloridov|Teplota|Odporúčaná trieda titánu|Očakávaná SCC-Bezplatná životnosť (hodiny)|Technické odôvodnenie |
|--------------------|----------------------|-------------|---------------------------|--------------------------------|----------------------------|
| Nepretržité spracovanie potaše, 5000-hodinová kampaň|25 % MgCl2 + 5 % CaCl2|85 stupňov|7. ročník|5 000 – 8 000|80 % zníženie SCC; štandardná špecifikácia |
| Extended campaign (>8000 hours) | 25% MgCl₂ + 5% CaCl₂ | 85°C | Grade 7 + stress relief | >10 000|Kombinovaná úprava pre maximálnu spoľahlivosť |
| Prerušovaná prevádzka (<2000 hours/year) | 25% MgCl₂ + 5% CaCl₂ | 85°C | Grade 2 + stress relief | 1,500 – 2,500 | Adequate for shorter campaigns; lower cost |
| Nižšia teplota (70 stupňov, menej agresívne)|25 % MgCl2 + 5 % CaCl2|70 stupňov|7. ročník|8 000 – 10 000|Nižšia teplota ďalej predlžuje životnosť |
| Krátkodobá{0} prevádzka (<500 hours) | 25% MgCl₂ + 5% CaCl₂ | 85°C | Grade 2 | 300 – 500 | Acceptable for temporary service |
| No welding (seamless tubes) | 25% MgCl₂ + 5% CaCl₂ | 85°C | Grade 2 | >10 000|Bez HAZ=bez SCC |
**Doplnkové opatrenia na zníženie rizika SCC**
Tri doplnkové opatrenia znižujú riziko SCC dokonca aj pri použití titánu 7. Najprv odstráňte napätie-zvarových spojov pri teplote 550 stupňov počas 2 hodín po zváraní; tým sa znižuje zvyškové napätie z 180–240 MPa na 30–60 MPa, čím sa účinne eliminuje SCC dokonca aj v triede 2. Po druhé, tam, kde je to možné, použite bezšvíkové titánové rúry, aby ste úplne eliminovali zvárané spoje. Po tretie, udržujte koncentráciu chloridov pod 25 % riedením soľanky alebo riadením odparovania; nižšie koncentrácie chloridov znižujú agresivitu prostredia.
**Záver**
Pre titánové ponorné ohrievače triedy 7 v 25 % chloridu horečnatom, 5 % chloridu vápenatom potašovej soľanke pri 85 stupňoch, pridanie 0,15 % paládia znižuje frekvenciu korózneho praskania vyvolaného chloridom v tepelne-ovplyvnenej zóne približne o 80 % v porovnaní so stupňom 2. Čas do prvého prasknutia sa predlžuje z 300 – 100 hodín a životnosť sa zvyšuje od 1 000 – 2 000 hodín do 5 000 – 8 000 hodín. Paládium si zachováva ušľachtilý potenciál a podporuje rýchlu repasiváciu, čím zabraňuje šíreniu trhlín. Inžinieri, ktorí špecifikujú titánové ohrievače na spracovanie potaše, by mali zvoliť stupeň 7 pre nepretržitú prevádzku a zvážiť odľahčenie pre maximálnu spoľahlivosť. Táto špecifikácia zliatiny zabraňuje dominantnému poruchovému režimu v aplikáciách ohrievača soľanky na báze potaše.
