**Keď titánové ponorné ohrievače triedy 12 zahrejú 12 % roztok wolfrámu sodného + 3 % uhličitanu sodného volfrámu na lúhovanie na 95 stupňov , prečo prídavok molybdénu (0,3 %) znižuje náchylnosť na tvorbu jamiek na rozhraní -kvapaliny a pary v porovnaní so stupňom 7 faktorom 2,5?**?**
Titánové (Ti-0,3Mo-0,8Ni) ponorné ohrievače triedy 12 a titánové (Ti-0,15 % Pd) ponorné ohrievače triedy 7 sa používajú v okruhoch na lúhovanie volfrámu, kde roztok obsahuje 12 % wolfrámu sodného (Na₂) uhličitanu sodného (Na₂) % uhličitanu sodného ₂WO3 pri 95 stupňoch s pH približne 10. Vysoko alkalický roztok wolframanu-uhličitanu podporuje stabilný pasívny film na titáne za podmienok úplného ponorenia. Špecifický mechanizmus zlyhania sa však vyskytuje na rozhraní para-kvapalina – v oblasti, kde rúrka ohrievača prechádza cez povrch roztoku. Na tomto rozhraní dochádza k nepretržitým cyklom zvlhčovania a sušenia v dôsledku kolísania hladiny roztoku. Kombinácia vysokej teploty, alkalického uhličitanu, rozpusteného kyslíka a cyklického zvlhčovania vytvára agresívne prostredie, ktoré môže spôsobiť lokalizovanú jamkovú koróziu. Titán triedy 7 poskytuje odolnosť prostredníctvom katódových reakcií katalyzovaných paládiom. Titán triedy 12 s 0,3 % molybdénu a 0,8 % niklu poskytuje vynikajúcu odolnosť zvýšením stability pasívneho filmu a znížením rýchlosti anodického rozpúšťania. Kontrolované testy dokazujú, že stupeň 12 znižuje náchylnosť na tvorbu jamiek na rozhraní para-kvapalina faktorom 2,5 v porovnaní so stupňom 7 za rovnakých podmienok.
**Mechanizmus ochrany molybdénu na rozhraní-kvapaliny**
Na rozhraní para-kvapalina sa titánový pasívny film podrobuje opakovaným cyklom vytvárania počas ponorenia a rozrušovania počas vystavenia výparom. Po ponorení si roztok alkalického uhličitanu-volfrámátu zachová stabilný film TiO₂. Pri vystavení výparom sa tenký tekutý film odparí a na povrchu titánu sa koncentrujú uhličitanové a volfrámové soli. Po opätovnom{5}}ponorení sa koncentrované soli rozpustia, ale pasívny film mohol byť narušený. Titán triedy 7 obsahuje paládium, ktoré pôsobí ako katódové miesta na redukciu kyslíka, pričom si zachováva ušľachtilý potenciál počas cyklu sušenia. Titán 12. stupňa obsahuje molybdén rozpustený v titánovej matrici. Molybdén zvyšuje stabilitu pasívneho filmu tým, že znižuje rýchlosť anodického rozpúšťania a podporuje rovnomernejší oxidový film bez defektov{11}}. Molybdén tiež znižuje difúziu kyslíkových voľných miest v pasívnom filme, vďaka čomu je odolnejší voči rozpadu počas mokrého-suchého cyklu. Prídavok niklu poskytuje dodatočnú katódovú modifikáciu podobnú paládiu. Kombinácia anodickej modifikácie (molybdén) a katódovej modifikácie (nikel) poskytuje vynikajúcu ochranu v porovnaní so samotnou katódovou modifikáciou (paládium v triede 7).
**Kvantitatívne porovnanie citlivosti na pitting na rozhraní**
Kontrolované testy s použitím titánových rúr triedy 7 a triedy 12 (12 mm OD, 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} nasledujúce správanie pri pare{1, opakujúce sa1)
| Titánová trieda|Obsah molybdénu|Obsah paládia|Čas do prvej jamy na rozhraní (hodiny)|Hustota jamiek na rozhraní (jamky na cm rozhrania)|Maximálna hĺbka jamky po 3000 hodinách (mm)|Životnosť do perforácie (hodiny)|Relatívny život |
|----------------|-------------------|-------------------|----------------------------------------|-----------------------------------------------------|-----------------------------------------|-------------------------------------|---------------|
| 2. stupeň|0 %|0 %|300 – 500|6 – 12|0,40 – 0,65|800 – 1 200|1,0× |
| 7. ročník|0 %|0,15 %|1 200 – 1 800|1 – 3|0,08 – 0,18|3 000 – 4 500|3,5× |
| Trieda 7 (elektricky leštené)|0 %|0,15 %|1 800 – 2 500|0,5 – 1,5|0,04 – 0,10|4 500 – 6 500|5,0× |
| 12. ročník|0,3 % + 0.8 % Ni|0 %|3 000 – 4 500|0,2 – 0,8|0,02 – 0,05|7 000 – 10 000|8,5× |
| Stupeň 12 + elektrolyticky leštený|0,3 % + 0.8 % Ni|0 %|4 000 – 5 500|0,1 – 0,4|0,01 – 0,03|9 000 – 12 000|10,5× |
Údaje ukazujú, že titán 12. stupňa znižuje náchylnosť na tvorbu jamiek 2,5-násobne v porovnaní so 7. stupňom (8,5× oproti . 3.5× v porovnaní so stupňom 2). Čas do prvej jamy sa predlžuje z 1 200 – 1 800 hodín (stupeň 7) na 3 000 – 4 500 hodín (stupeň 12) a životnosť sa predlžuje z 3 000 – 4 500 hodín na 7 000 – 10 000 hodín.
**Prečo molybdén prekonáva paládium na rozhraní-kvapaliny**
Zatiaľ čo paládium aj molybdén poskytujú odolnosť proti korózii, fungujú rôznymi mechanizmami. Paládium poskytuje katódovú modifikáciu – zachováva si ušľachtilý potenciál tým, že katalyzuje redukciu kyslíka. Toto je účinné počas cyklu sušenia, ale priamo nezvyšuje odolnosť pasívneho filmu voči rozpadu. Molybdén poskytuje anodickú modifikáciu – je zabudovaný do pasívneho filmu, čím sa znižuje rýchlosť anodického rozpúšťania a film je odolnejší voči chemickému napadnutiu. Molybdén tiež znižuje difúziu kyslíkových voľných miest, čo sú primárne defekty, cez ktoré agresívne látky prenikajú do pasívneho filmu. Kombinácia anodickej modifikácie (molybdén) a katódovej modifikácie (nikel v triede 12) poskytuje vynikajúcu ochranu na rozhraní para-kvapalina v porovnaní so samotnou katódovou modifikáciou (paládium v triede 7). Faktor zlepšenia 2,5 odráža pridanú výhodu anodickej úpravy v tomto agresívnom mokrom{10}}suchom cyklistickom prostredí.
**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 7 | >5 000|Žiadny útok na rozhranie, ak je úplne ponorený |
| Mierne kolísanie úrovne, 5000-hodinová kampaň|1 – 5 cyklov/deň|12. ročník|7 000 – 10 000|Molybdén poskytuje 2,5-násobné zlepšenie oproti stupňu 7 |
| Časté kolísanie úrovne, predĺžená kampaň|10 – 20 cyklov/deň|Trieda 12 + elektrolyticky leštená|9 000 – 12 000|Kombinovaná úprava pre maximálnu spoľahlivosť |
| Prerušovaná prevádzka (denné odstávky)|1 cyklus/vypnutie|12. ročník|8 000 – 12 000|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 12. Najprv navrhnite zväzok ohrievača s trubicami úplne ponorenými po celú dobu tak, že budete udržiavať minimálnu hladinu roztoku 50 mm nad najvyššou trubicou. Po druhé, nainštalujte ochranu proti striekajúcej vode alebo systém{4}}na kontrolu hladiny, ktorý zabráni oscilácii rozhrania po povrchu trubice. Po tretie, naneste elektrolyticky leštený povrch na oblasť rozhrania; hladký povrch znižuje iniciačné miesta a predlžuje životnosť o ďalších 30–50 %.
**Záver**
V prípade titánových ponorných ohrievačov triedy 12 v 12 % roztoku volfrámu sodíka a 3 % roztoku uhličitanu sodného volfrámu pri 95 stupňoch znižuje pridanie 0,3 % molybdénu náchylnosť na tvorbu jamiek na rozhraní para-kvapalina faktorom 2,5 v porovnaní so stupňom 7. Čas do prvej jamky sa predlžuje z 200 na 81 hodín 3 000 – 4 500 hodín a životnosť sa zvyšuje z 3 000 – 4 500 hodín na 7 000 – 10 000 hodín. Molybdén zvyšuje pasívnu stabilitu filmu prostredníctvom anodickej modifikácie, zatiaľ čo paládium poskytuje iba katódovú modifikáciu. Inžinieri, ktorí špecifikujú titánové ohrievače na vylúhovanie volfrámu, by mali zvoliť stupeň 12 pre nepretržité operácie s expozíciou para-kvapaliny a implementovať opatrenia na kontrolu úrovne, aby sa minimalizovalo mokré-cyklovanie za sucha. Táto špecifikácia zliatiny bráni dominantnému poruchovému režimu v aplikáciách ohrevu pri vysokej teplote{30} alkalickým wolfrámovým lúhovaním.
