**Kuidas vähendab pallaadiumi lisamine titaankattega küttekeha (klass 7) 12% naatriumvolframaadi + 3% naatriumkarbonaadi lahuses (pH 10) 95 kraadi juures volframi leostumiseks **, võrreldes 2. astmega vedeliku imbumissügavuse tingimustes?
7. klassi titaanist (Ti-0,15% Pd) kattega küttekehasid kasutatakse laialdaselt volframi leostusahelates, kus lahus sisaldab 12% naatriumvolframi (Na2WO4) ja 3% naatriumkarbonaati (Na2CO3) lahuse juures, mille pH on ligikaudu 95 kraadi, pH on ligikaudu 10. stabiilne passiivne kile titaanil täielikult sukeldatud tingimustes. Spetsiifiline rikkemehhanism tekib aga auru-vedeliku piirpinnal – piirkonnas, kus küttetoru läbib lahuse pinda. Sellel liidesel toimuvad lahuse taseme kõikumiste ja mullide lõhkemise tõttu pidevad niisutus- ja kuivatustsüklid. Kõrge temperatuuri, leeliselise karbonaadi, lahustunud hapniku ja tsüklilise märgumise kombinatsioon loob agressiivse keskkonna, mis võib põhjustada lokaalseid auke. 2. klassi titaan kannatab liideses 1000–1500 tunni jooksul auke. 7. klassi titaan, milles on 0,15% pallaadiumi, tagab suurepärase vastupidavuse, katalüüsides katoodreaktsioone, mis säilitavad üllas potentsiaali isegi kuivatustsükli ajal, vähendades tundlikkust täppide tekkeks 3,5 korda.
**Aurude mehhanism-vedeliku liidese rünnak ja pallaadiumikaitse**
Auru{0}}vedeliku liidesel läbib passiivne titaankile sukeldumise ajal korduvaid moodustumise tsükleid ja auruga kokkupuute ajal osalist vähenemist või mehaanilist katkestust. Kastmisel säilitab leeliselise karbonaadi lahus stabiilse TiO₂ kile. Auruga kokkupuutel õhuke vedel kile aurustub, kontsentreerides titaani pinnale karbonaat- ja volframhappesoolad. Uuel-sukeldamisel kontsentreeritud soolad lahustuvad, kuid passiivne kile võib olla kahjustatud. 2. klassi titaani puhul põhjustab see tsükliline rünnak lokaalseid auke, eriti liidese joonel. 7. klassi titaan sisaldab maatriksis dispergeeritud pallaadiumiosakesi, mis toimivad hapniku redutseerimise katoodsaitidena. Isegi kui pind on osaliselt kuivatatud, säilitavad pallaadiumikohad katoodse aktiivsuse, hoides titaani pinnapotentsiaali passiivses piirkonnas. See katoodmodifikatsioon hoiab ära võimaliku languse, mis muidu kuivatustsükli ajal ilmneks, kõrvaldades tingimused süvendi initsieerimiseks.
**Liidese punktide tekke tundlikkuse kvantitatiivne võrdlus**
Kontrollitud testid, milles kasutati 2. ja 7. klassi titaantorusid (12 mm OD, 1,2 mm sein), mis on sukeldatud 12% Na2WO₄, 3% Na2CO₃ 95 kraadi juures tsükliliste märgade kuivade tingimustega (10 minutit sukeldatud, 5 minutit, järgnev aurutamine, korduv 95 kraadi). auru{11}}vedeliku liides:
| Titaani klass|Pallaadiumisisaldus|Aeg esimese pitini liideses (tundides)|Süvendite tihedus liideses (süvendid liidese cm kohta)|Maksimaalne kaevu sügavus pärast 2000 tundi (mm)|Kasutusiga kuni perforatsioonini (tundides)|Suhteline elu |
|----------------|-------------------|----------------------------------------|-----------------------------------------------------|-----------------------------------------|-------------------------------------|---------------|
| 2. klass|0%|300 – 500|6 – 12|0,40 – 0,65|800 – 1200|1,0× |
| Klass 2 + katoodkaitse|0%|500 – 800|4 – 8|0,30 – 0,45|1200 – 1800|1,5× |
| 7. klass|0,15%|1200 – 1800|1–3|0,08 – 0,18|3000 – 4500|3,5× |
| Hinne 7 (elektropoleeritud pind)|0,15%|1800 – 2500|0,5 – 1,5|0,04 – 0,10|4500 – 6500|5,0× |
| 12. klass (0,3% Mo, 0,8% Ni)|0%|1000 – 1500|2 – 5|0,12 – 0,25|2500 – 3800|2,8× |
Andmed näitavad, et 7. klassi titaan vähendab 2. klassiga võrreldes 3,5 korda tundlikkust aukude tekkeks. Aeg esimese auguni pikeneb 300–500 tunnilt 1200–1800 tunnini ja kasutusiga 800–1200 tunnilt 3000–4500 tunnini – paranemine on enam kui kolm korda.
**Miks pallaadium on leeliselistes lahustes efektiivne**
Pallaadiumi efektiivsus leeliselistes volframaadilahustes tuleneb selle võimest katalüüsida hapniku redutseerimist suure potentsiaaliga. Leeliselises keskkonnas toimub hapniku redutseerimise reaktsioon suure tasakaalupotentsiaaliga O₂ + 2H₂O + 4e⁻ → 4OH⁻ kaudu. 2. klassi titaanil on selle reaktsiooni ülepotentsiaal kõrge ja potentsiaal langeb pinna kuivamisel oluliselt. 7. klassis pakuvad pallaadiumiosakesed hapniku redutseerimiseks madala -ülepotentsiaali, säilitades suurema potentsiaali isegi kuivatustsükli ajal. 7. klassi titaani elektrokeemiline potentsiaal püsib kuivatustsükli ajal ligikaudu +0.2 kuni +0.3 V versus Ag/AgCl, samas kui 2. klassi titaani potentsiaal langeb -0,1 kuni 0,0 V – 200–300 mV erinevus, mis määrab, kas passiivne kile jääb puutumatuks või laguneb.
**Stsenaariumil
| Kasutusseisund|Liidese märg-kuivtsükli sagedus|Soovitatav titaanklass|Eeldatav liidese eluiga (tundides)|Tehniline põhjendus |
|--------------------|----------------------------------|---------------------------|--------------------------------|----------------------------|
| Continuous immersion (no level fluctuation) | None | Grade 2 | >5000|Liidese rünnak puudub, kui see on täielikult sukeldatud |
| Mõõdukas taseme kõikumine (päevased tsüklid)|1–5 tsüklit päevas|7. klass|3000 – 4500|Pallaadium parandab eluiga 3,5 korda |
| Sage taseme kõikumine (tunnised tsüklid)|10–20 tsüklit päevas|Hinne 7 + elektropoleeritud|4500 – 6500|Pinnaviimistlus vähendab initsiatsioonikohti |
| Katkendlik töö (igapäevased seisakud)|1 tsükkel/seiskamine|7. klass|4000 – 6000|Vähem tsükleid pikendab eluiga |
| Eelarve-piiratud, lühiajaline-(<1000 hours) | Any | Grade 2 | 800 – 1,200 | Acceptable for temporary service |
**Praktilised meetmed liidese eluea pikendamiseks**
Kolm täiendavat meedet vähendavad liidese rünnakut isegi 7. klassi titaaniga. Esmalt kujundage küttekeha nii, et torud oleksid kogu aeg täielikult sukeldatud, hoides minimaalset lahuse taset 50 mm kõrgeimast torust kõrgemal. Teiseks paigaldage pritsmekaitse või taseme{4}}juhtimissüsteem, mis takistab liidese võnkumist üle toru pinna. Kolmandaks, 2. klassi süsteemide puhul kandke liidesetsoonile PTFE kate; kate takistab otsest kontakti aurustunud soolade ja titaani pinna vahel, kõrvaldades tõhusalt märja -kuivtsükli rünnaku. Need meetmed võivad pikendada 2. klassi eluiga 2000–3000 tunnini, lähenedes 7. klassi jõudlusele.
**Järeldus**
7. klassi titaankattega küttekehade puhul, mis on 12% naatriumvolframaadi ja 3% naatriumkarbonaadi lahuses 95-kraadises volframi leostumises, vähendab 0,15% pallaadiumi lisamine auru{5}}vedeliku liidese vastuvõtlikkust täppide tekkele 3,5 korda, võrreldes 2. klassiga 0 kuni 3 tundi. 1200–1800 tundi ja kasutusiga pikeneb 800–1200 tunnilt 3000–4500 tunnini. Pallaadium säilitab kuivatustsükli ajal üllas potentsiaali, katalüüsides hapniku redutseerimist, hoides ära potentsiaalse languse, mis põhjustab 2. klassis täppide moodustumist. Insenerid, kes määravad volframi leostumiseks titaankuumutisi, peaksid valima klassi 7, kui auru -vedeliku liides on vältimatu, ning rakendama tasemekontrolli meetmeid, et minimeerida märja tsükli -. See sulami spetsifikatsioon väldib liidese täppide tekkimist – domineerivat rikkerežiimi kõrgel temperatuuril{27}}leeliselise volframaatkütte rakendustes.
