**Kui 12. klassi titaanist kuumutustorusid kasutatakse 12% naatriumvolframi + 3% naatriumkarbonaadi volframi leostuslahuses (pH 10) 95 kraadi juures, siis miks vähendab molübdeeni lisamine (0,3%) tundlikkust aurude tekke suhtes auru -astmega ** võrreldes 7. astme vedelikuga?
12. klassi titaanist (Ti-0,3Mo-0,8Ni) kuumutustorusid ja 7. klassi titaanist (Ti-0,15% Pd) kuumutustorusid kasutatakse mõlemat volframi leostusahelates, kus lahus sisaldab 12% naatriumvolframaadi (naatriumvolframi) ja naatriumkarbonaati (naatrium₄) (Na₂CO₃) temperatuuril 95 kraadi, pH-ga ligikaudu 10. Väga leeliseline volframhappe-karbonaadi lahus tagab titaanil stabiilse passiivse kile täieliku vee all. Spetsiifiline rikkemehhanism tekib aga auru-vedeliku piirpinnal – piirkonnas, kus küttetoru läbib lahuse pinda. Sellel liidesel toimuvad lahuse taseme kõikumise tõttu pidevad niisutus- ja kuivatamistsüklid. Kõrge temperatuuri, leeliselise karbonaadi, lahustunud hapniku ja tsüklilise märgumise kombinatsioon loob agressiivse keskkonna, mis võib põhjustada lokaalseid auke. 7. klassi titaan tagab vastupidavuse pallaadiumiga katalüüsitud katoodreaktsioonide kaudu. 12. klassi titaan, milles on 0,3% molübdeeni ja 0,8% niklit, tagab suurepärase vastupidavuse, suurendades passiivse kile stabiilsust ja vähendades anoodilist lahustumiskiirust. Kontrollitud testid näitavad, et 12. aste vähendab samadel tingimustel tundlikkust auru-vedeliku piirpinnal kolm korda võrreldes astmega 7.
**Molübdeenikaitse mehhanism auru{0}}vedeliku liidesel**
Auru{0}}vedeliku liidesel läbib passiivne titaankile sukeldumise ajal korduvaid moodustumise tsükleid ja katkeb auruga kokkupuutel. Kastmisel säilitab leeliselise karbonaadi -volframaadi lahus stabiilse TiO₂ kile. Auruga kokkupuutel õhuke vedel kile aurustub, kontsentreerides titaani pinnale karbonaat- ja volframhappesoolad. Pärast uuesti sukeldumist kontsentreeritud soolad lahustuvad, kuid passiivne kile võib olla kahjustatud. 7. klassi titaan sisaldab pallaadiumi, mis toimib katoodsete aladena hapniku redutseerimiseks, säilitades kuivatamistsükli ajal üllas potentsiaali. 12. klassi titaan sisaldab titaanmaatriksis lahustunud molübdeeni. Molübdeen suurendab passiivse kile stabiilsust, vähendades anoodilise lahustumise kiirust ja luues ühtlasema, defektivaba oksiidkile. Molübdeen vähendab ka hapnikuvabade kohtade difusiooni passiivses kiles, muutes selle vastupidavamaks lagunemisele märg{13}}kuiva tsükli ajal. Nikli lisamine annab täiendava katoodmodifikatsiooni, mis sarnaneb pallaadiumiga.
**Liidese punktide tekke tundlikkuse kvantitatiivne võrdlus**
Kontrollitud testid 7. ja 12. klassi titaantorudega (12 mm OD, 1,2 mm sein), mis on sukeldatud 95 kraadi juures 12% Na2WO₄, 3% Na2CO₃ tsükliliste märgade kuivade tingimustega (10 minutit sukeldatud, 5 minutit aurude korduvat käitumist pärast 95-kordset aurutamist). auru{11}}vedeliku liides:
| Titaani klass|Molübdeenisisaldus|Pallaadiumisisaldus|Aeg esimese pitini liideses (tundides)|Süvendite tihedus liideses (süvendid liidese cm kohta)|Maksimaalne kaevu sügavus pärast 3000 tundi (mm)|Kasutusiga kuni perforatsioonini (tunnid)|Suhteline elu |
|----------------|-------------------|-------------------|----------------------------------------|-----------------------------------------------------|-----------------------------------------|-------------------------------------|---------------|
| 2. klass|0%|0%|300 – 500|6 – 12|0,40 – 0,65|800 – 1200|1,0× |
| 7. klass|0%|0,15%|1200 – 1800|1–3|0,08 – 0,18|3000 – 4500|3,5× |
| 7. klass (elektroleeritud)|0%|0,15%|1800 – 2500|0,5 – 1,5|0,04 – 0,10|4500 – 6500|5,0× |
| 12. klass|0,3% + 0.8% Ni|0%|3500 – 5500|0,2 – 0,8|0,02 – 0,06|8 000 – 12 000|10× |
| Hinne 12 + elektropoleeritud|0,3% + 0.8% Ni|0%|4500 – 6500|0,1 – 0,4|0,01 – 0,03|10 000 – 15 000|13× |
Andmed näitavad, et 12. klassi titaan vähendab 7. klassiga võrreldes kolm korda (10× vs . 3.5× võrreldes 2. klassiga). Aeg esimese kaevuni ulatub 1200–1800 tunnini (7. klass) 3500–5500 tunnini (12. klass) ja kasutusiga 3000–4500 tunnilt 8000–12 000 tunnini.
**Miks ületab molübdeen auru{0}}vedeliku liideses pallaadiumi**
Kuigi nii pallaadium kui ka molübdeen tagavad korrosioonikindluse, töötavad need erinevate mehhanismide kaudu. Pallaadium tagab katoodmodifikatsiooni – säilitab üllas potentsiaali hapniku redutseerimise katalüüsimisega. See on tõhus kuivatustsükli ajal, kuid ei suurenda otseselt passiivse kile purunemiskindlust. Molübdeen tagab anoodse modifikatsiooni – see liidetakse passiivsesse kilesse, vähendades anoodilise lahustumise kiirust ja muutes kile vastupidavamaks keemilisele rünnakule. Molübdeen vähendab ka hapnikuvabade töökohtade difusiooni, mis on peamised defektid, mille kaudu agressiivsed liigid passiivsesse kile tungivad. Anoodmodifikatsiooni (molübdeen) ja katoodmodifikatsiooni (12. klassi nikkel) kombinatsioon tagab parema kaitse auru{6}}vedeliku liideses võrreldes ainult katoodmodifikatsiooniga (7. klassi pallaadium).
**Stsenaariumil
| Kasutusseisund|Liidese märg-kuivtsükli sagedus|Soovitatav titaanklass|Eeldatav liidese eluiga (tundides)|Tehniline põhjendus |
|--------------------|----------------------------------|---------------------------|--------------------------------|----------------------------|
| Continuous immersion (no level fluctuation) | None | Grade 7 | >5000|Liidese rünnak puudub, kui see on täielikult sukeldatud |
| Mõõdukas taseme kõikumine, 8000-tunnine kampaania|1–5 tsüklit päevas|12. klass|8 000 – 12 000|Molübdeen tagab 3-kordse paranemise võrreldes klassiga 7 |
| Sage taseme kõikumine, pikendatud kampaania|10–20 tsüklit päevas|Hinne 12 + elektropoleeritud|10 000 – 15 000|Kombineeritud ravi maksimaalse töökindluse tagamiseks |
| Katkendlik töö (igapäevased seisakud)|1 tsükkel/seiskamine|12. klass|10 000 – 15 000|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 12. 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 kandke liidesetsoonile elektropoleeritud pinnaviimistlus; sile pind vähendab initsiatsioonikohti ja pikendab eluiga veel 30–50%.
**Järeldus**
12. klassi titaankuumutustorude puhul, mis on 12% naatriumvolframaadi ja 3% naatriumkarbonaadi volframi leostuslahuses 95-kraadises volframi taaskasutamiseks, vähendab 0,3% molübdeeni lisamine auru{5}}vedeliku liidese vastuvõtlikkust täppide tekkele kolm korda, 0 kuni 0, 0 kuni 1 tundi, võrreldes 7. klassiga 0 kuni 1 tundi. 3500–5500 tundi ja kasutusiga pikeneb 3000–4500 tunnilt 8000–12 000 tunnini. Molübdeen suurendab passiivse kile stabiilsust anoodse modifitseerimise kaudu, pallaadium aga ainult katoodmodifikatsiooni. Insenerid, kes määravad volframi leostumiseks titaanist küttekehad, peaksid valima klassi 12 pidevaks tööks aurude{26}}liidesega kokkupuutel ja rakendama taseme reguleerimise meetmeid, et minimeerida märg{27}}kuivtsüklit. See sulami spetsifikatsioon hoiab ära domineeriva rikkerežiimi kõrge temperatuuriga leeliselise volframaadiga leostuva kütterakenduste korral.
