একটি টাইটানিয়াম হিটার টিউবের জন্য 80 ডিগ্রিতে একটি 40% সোডিয়াম হাইড্রক্সাইড সলিউশন প্রিহিট করতে ব্যবহৃত হয়, কেন একই প্রাচীর পুরুত্ব থাকা সত্ত্বেও গ্রেড 2 এর চেয়ে গ্রেড 7 টাইটানিয়াম পছন্দ করা হয়?

কস্টিক পরিষেবার জন্য টাইটানিয়াম গ্রেড নির্বাচনে মৌলিক বাণিজ্য-অফ
টাইটানিয়াম শুধুমাত্র বেশিরভাগ জলীয় দ্রবণে ক্ষয় প্রতিরোধী নয়, এটি সোডিয়াম হাইড্রোক্সাইড (NaOH) এর মতো উত্তপ্ত, ঘনীভূত কস্টিক দ্রবণে চমৎকার জারা প্রতিরোধীও রয়েছে। গ্রেড 2 টাইটানিয়াম (বাণিজ্যিকভাবে বিশুদ্ধ) নিরপেক্ষ এবং অ্যাসিড দ্রবণে টাইটানিয়াম ডাই অক্সাইডের একটি প্রতিরক্ষামূলক ফিল্ম গঠন করে, কিন্তু অক্সাইড ফিল্ম উচ্চ তাপমাত্রায় ঘনীভূত কস্টিকে দ্রবণীয় সোডিয়াম টাইটানেট তৈরি করতে দ্রবীভূত হয়। এটি ধারাবাহিকভাবে পাতলা হওয়ার দিকে পরিচালিত করে এবং আরও গুরুত্বপূর্ণভাবে হাইড্রোজেন শোষণের ফলে ভ্রূণের দিকে পরিচালিত করে। গ্রেড 7-এর টাইটানিয়াম (Ti-0.15% Pd) প্যালাডিয়াম রয়েছে, একটি মূল্যবান ধাতু, যা হ্রাস বা কস্টিক পরিবেশেও ক্ষয় সম্ভাবনাকে নিষ্ক্রিয় অঞ্চলে স্থানান্তরিত করে। প্যালাডিয়ামের অন্তর্ভুক্তি গ্রেড 7 কে 80 ডিগ্রিতে 40% NaOH-এ একটি টেকসই প্যাসিভ ফিল্ম তৈরি করতে সক্ষম করে যখন গ্রেড 2 একটি অবাঞ্ছিত গতিতে ক্ষয় হয়। এই বিশ্লেষণটি একই প্রাচীরের বেধে দুটি গ্রেডের তুলনা করে এবং কেন উপাদান খরচ বেশি হওয়া সত্ত্বেও গ্রেড 7 নির্বাচন করা হয়েছে।

"যান্ত্রিক অখণ্ডতার সমস্যা - কস্টিক-এ ক্ষয় এবং হাইড্রোজেন বাধা"
গ্রেড 2 টাইটানিয়ামের 80 ডিগ্রিতে 40% NaOH এ প্রতি বছর 0.1-0.3 মিমি জারা হার রয়েছে, প্রতি ASTM G31 . প্রতি নিমজ্জন পরীক্ষার ভিত্তিতে 1.2 মিমি প্রাচীরের বেধের জন্য, এটি 4-12 বছরের মূল্যের ছিদ্র সময়ের সাথে মিলে যায়। যাইহোক, সবচেয়ে গুরুতর ব্যর্থতার দৃশ্য হল হাইড্রোজেন ভ্রান্তি। কস্টিক-এ, ক্ষয় বিক্রিয়া পারমাণবিক হাইড্রোজেন উৎপন্ন করে: Ti + 4OH⁻ → TiO₂ + 2H₂O + 4e⁻ (anodic) 2H₂O + 2e⁻ → H₂ + 2 OHothomic ব্যবহার করতে টাইটানিয়াম জালিতে প্রবেশ করে এবং শস্যের সীমানায় ভঙ্গুর টাইটানিয়াম হাইড্রাইড (TiH 2) গঠন করে। গ্রেড 2, 80 ডিগ্রিতে 40% NaOH-এ, হাইড্রোজেন গ্রহণের হার প্রায় 50-100 পিপিএম/মাস। 200-300 পিপিএম হাইড্রোজেন ঘনত্বের উপরে টাইটানিয়াম ভঙ্গুর হয়ে যায় এবং তাপীয় বা অবশিষ্ট চাপের অধীনে ক্র্যাকিং সাপেক্ষে। প্রাচীর অনেক পাতলা হওয়ার আগে এবং প্রায়শই সামান্য দৃশ্যমান ক্ষয় হওয়ার আগে এই ক্ষয়ক্ষতির ব্যর্থতা ঘটে। কস্টিক প্রিহিটারে, গ্রেড 2 টাইটানিয়াম টিউবের ক্ষেত্রের ব্যর্থতা 12-18 মাসের মধ্যে ওয়েল্ড বা বেন্ড রেডিয় ফাটলের আকারে ঘটে। যাইহোক, প্রাচীর বেধ মূল কাছাকাছি.

0.12 থেকে 0.25 শতাংশ প্যালাডিয়াম সহ গ্রেড 7 টাইটানিয়াম ভিন্নভাবে কাজ করে। প্যালাডিয়াম হল একটি ক্যাথোডিক অনুঘটক যা পারমাণবিক হাইড্রোজেনের সাথে অণু H 2 এর পুনর্মিলনের জন্য যা টাইটানিয়াম জালিতে প্রবেশ করে না। 80 ডিগ্রিতে 40% NaOH-এ গ্রেড 7-এর ক্ষয় সম্ভাবনা মোটামুটি +0.2 V বনাম SHE, গ্রেড 2-এ 500 mV প্যাসিভ রেঞ্জে স্থানান্তরের জন্য -0.3 V-এর তুলনায়। গ্রেড 7 এর জন্য ক্ষয়ের হার 0.01 মিমি/বছরের কম এবং হাইড্রোজেন শোষণ সনাক্ত করা যায় না (<1 ppm/mo). A similar Grade 7 tube with a wall thickness of 1.2 mm has a service life of more than 10 years limited by mechanical considerations only, not by corrosion or embrittlement.

তাপ কার্যক্ষমতার উপর প্রভাব: একই তাপ স্থানান্তর
গ্রেড 2 এবং গ্রেড 7 টাইটানিয়ামের তাপ পরিবাহিতা খুবই অনুরূপ (17 W/m·K 80 ডিগ্রিতে) যেহেতু প্যালাডিয়াম যোগ করা হয়েছে মাত্র 0.15%। বাইরের পৃষ্ঠের তাপমাত্রা এবং তাপ স্থানান্তর হার একই দেয়ালের বেধ এবং শক্তি ঘনত্বের জন্য একই। তাই গ্রেড 7 বাছাই করার জন্য কোন তাপীয় খরচ নেই। প্রধান ক্ষতি হল উপাদান খরচের পার্থক্য (গ্রেড 2 গ্রেড 2 থেকে 50-70% বেশি ব্যয়বহুল)।

কস্টিক সার্ভিস গ্রেড সিলেকশন ম্যাট্রিক্স: সিন্থেসিস অফ দ্য ট্রেড-বন্ধ
NaOH ঘনত্ব এবং তাপমাত্রা গ্রেড 2 জীবন (1.2 মিমি প্রাচীর) গ্রেড 7 জীবন (1.2 মিমি প্রাচীর) প্রস্তাবিত গ্রেড কোর ইঞ্জিনিয়ারিং যুক্তি
20% NaOH, 60 ডিগ্রি > 10 বছর > 15 বছর গ্রেড 2 গ্রেড 2 যথেষ্ট; গ্রেড 7 শেষ হয়েছে-নির্দিষ্ট৷
30% NaOH, 70 ডিগ্রী 3 – 5 বছর (জলপাত) 10 বছর গ্রেড 7 গ্রেড 2 ক্ষয় দ্বারা ছিদ্রের আগে হাইড্রোজেন ক্র্যাকিং দ্বারা ব্যর্থ হয়।
40% NaOH, 80°C 1 to 2 years (embrittlement) >10 বছর গ্রেড 7 গ্রেড 2 উপযুক্ত নয়। প্যালাডিয়াম সংযোজন প্রয়োজন।
50% NaOH, 90oC < 6 মাস 5 – 8 বছর গ্রেড 7 এমনকি গ্রেড 7 জীবন ছোট করেছে; অন্যান্য উপকরণ তদন্ত।
40% NaOH, 80 ডিগ্রি , ক্লোরাইড সহ (দূষিত) < 6 মাস 3 – 5 বছর গ্রেড 7 + CP ক্লোরাইড পিটিং বাড়ায়, CP প্রয়োজন হতে পারে।
ইঞ্জিনিয়ারিং বিয়ন্ড দ্য গ্রেড: সারফেস কন্ডিশন এবং ওয়েল্ডিং
গ্রেড 7 টাইটানিয়াম শুধুমাত্র কস্টিক শুল্কের প্রত্যাশিত হিসাবে কাজ করবে যদি পৃষ্ঠটি লোহা দূষণমুক্ত থাকে। এমবেডেড লোহার কণা দ্বারা গঠিত গ্যালভানিক কোষগুলি স্থানীয়ভাবে প্যাসিভ লেয়ারের ক্ষতি করে, এবং এমনকি গ্রেড 7-এও পিটিং এর দিকে পরিচালিত করে। পৃষ্ঠের লোহা অপসারণের জন্য 10% HNO₃ + 2% HF 5 মিনিটের জন্য তৈরি করা হয়। ওয়েল্ডিং গ্রেড 7 গ্রেড 2 (আর্গন শিল্ডিং, কোন দূষণ নয়) এর মতো একই সতর্কতা অনুসরণ করে এবং প্যালাডিয়াম দ্রবণে থাকার কারণে ওয়েল্ড মেটাল বেস মেটালের মতো ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতা রক্ষা করে। কস্টিক পরিষেবার জন্য পোস্ট ওয়েল্ড অ্যানিলিং প্রয়োজনীয় নয় তবে চাপ উপশমের জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে।

উপসংহার: গ্রেড 7 এর জন্য ঘন কস্টিক কল এমনকি একই প্রাচীর পুরুত্বে
গ্রেড 7 টাইটানিয়াম একটি টাইটানিয়াম হিটার টিউব 40% সোডিয়াম হাইড্রক্সাইডকে 80 ডিগ্রিতে গরম করার জন্য গ্রেড 2 টাইটানিয়ামের তুলনায় অত্যন্ত পছন্দনীয়, এমনকি যখন উভয়ই একই প্রাচীর বেধে নির্দিষ্ট করা হয়। কস্টিক ক্ষয় বিক্রিয়া থেকে হাইড্রোজেন শোষণের কারণে 1-2 বছর পর হাইড্রোজেন ক্ষয় দ্বারা গ্রেড 2 ব্যর্থ হয়। গ্রেড 7 নিষ্ক্রিয় থাকে এবং 10 বছরেরও বেশি সময় ধরে হাইড্রোজেন গ্রহণকে প্রতিরোধ করে। 0.15% প্যালাডিয়ামের উপস্থিতি নিষ্ক্রিয় অঞ্চলে ক্ষয় সম্ভাবনাকে পরিবর্তন করে, 30 এর ফ্যাক্টর দ্বারা ক্ষয় হার হ্রাস করে এবং হাইড্রোজেন শোষণে বাধা দেয়। তাপীয় কার্যক্ষমতার জন্য দুটি বিভাগের মধ্যে কোন পার্থক্য নেই। গ্রেড 7-এর বর্ধিত উপাদান ব্যয় এর উল্লেখযোগ্যভাবে দীর্ঘ পরিষেবা জীবন দ্বারা ন্যায়সঙ্গত। ঘনীভূত কস্টিক পরিষেবার জন্য, একটি পরিষ্কার, নিষ্ক্রিয় পৃষ্ঠ তৈরি করতে নথিভুক্ত প্যালাডিয়াম (0.12 থেকে 0.25%) ঘনত্ব এবং পোস্ট-ফেব্রিকেশন পিলিং সহ গ্রেড 7 টাইটানিয়াম হিটার ব্যবহার করুন। এই আবেদনের জন্য, দেয়ালের বেধ নির্বিশেষে গ্রেড 2 প্রত্যাখ্যান করা উচিত।