80 ডিগ্রিতে 20% অ্যামোনিয়াম নাইট্রেট সলিউশনের জন্য একটি টাইটানিয়াম টিউব বান্ডেল হিটারে, কীভাবে PH (4.5 বনাম. 6.5) প্যাসিভেশন বর্তমান ঘনত্ব এবং স্ট্রেস জারা ক্র্যাকিংয়ের ঝুঁকি পরিবর্তন করে?
একটি বার্তা রেখে যান
20% অ্যামোনিয়াম নাইট্রেট (NH₄NO₃) 80 ডিগ্রিতে, pH উল্লেখযোগ্যভাবে টাইটানিয়ামের প্যাসিভেশন আচরণকে প্রভাবিত করে। pH 6.5 (নিরপেক্ষের কাছাকাছি), প্যাসিভ ফিল্মটি স্থিতিশীল, একটি প্যাসিভেশন বর্তমান ঘনত্ব 0.05-0.1 µA/cm² এবং স্ট্রেস ক্ষয় ক্র্যাকিং (SCC) এর কম ঝুঁকি সহ। pH 4.5 এ (হাইড্রোলাইসিস থেকে অ্যাসিডিক), প্যাসিভেশন কারেন্টের ঘনত্ব 0.5-2 µA/cm² এ বৃদ্ধি পায় এবং SCC এর ঝুঁকি উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি পায়। নাইট্রেট আয়ন (NO₃⁻) হল একটি অক্সিডাইজার, এবং নিম্ন pH-এ, এর হ্রাস প্রতিক্রিয়া ত্বরান্বিত হয়, ক্ষয় সম্ভাবনাকে এমন একটি পরিসরে উত্থাপন করে যেখানে স্থানীয়ভাবে ভাঙ্গন ঘটে। ওয়েল্ড পায়ের আঙ্গুল বা বাঁকের মতো চাপের ঘনত্বের বিন্দুতে SCC ফাটল শুরু হয়।
অ্যামোনিয়াম নাইট্রেটে pH-নির্ভর প্যাসিভেশন এবং SCC এর প্রক্রিয়া
উচ্চতর pH (6.5) এ, ক্যাথোডিক প্রতিক্রিয়া হল প্রাথমিকভাবে অক্সিজেন হ্রাস, যা একটি স্ট্যান্ডার্ড হাইড্রোজেন ইলেক্ট্রোডের বিপরীতে 0.5 V এর নিচে একটি নিষ্ক্রিয় সম্ভাবনায় টাইটানিয়াম পৃষ্ঠকে বজায় রাখে। প্যাসিভ ফিল্ম স্থিতিশীল এবং দ্রুত মেরামত। কম pH (4.5) এ, নাইট্রেট আয়ন (NO₃⁻ + 2H⁺ + 2e⁻ → NO₂⁻ + H₂O) হ্রাস তাৎপর্যপূর্ণ হয়ে ওঠে। এই বিক্রিয়াটির একটি উচ্চ বিনিময় বর্তমান ঘনত্ব রয়েছে, যা 1.0 V এর উপরে ট্রান্সপ্যাসিভ পরিসরে মিশ্র সম্ভাবনা বাড়ায়। এই পরিসরে, প্যাসিভ ফিল্মটি স্থানীয়ভাবে ভেঙে যায়। যদি টেনসিল স্ট্রেস উপস্থিত থাকে, SCC ব্রেকডাউন সাইটগুলিতে শুরু করে।
পরিমাণগত প্যাসিভেশন বর্তমান ঘনত্ব এবং পিএইচ এর একটি ফাংশন হিসাবে SCC ঝুঁকি
20% NH₄NO₃ 80 ডিগ্রিতে 1,000 ঘন্টার বেশি নিয়ন্ত্রিত পরীক্ষা গ্রেড 2 টাইটানিয়ামের জন্য নিম্নলিখিত প্যাসিভেশন আচরণকে প্রতিষ্ঠিত করেছে। pH 6.5-এ, প্যাসিভেশন বর্তমান ঘনত্ব 0.05–0.10 µA/cm², SCC শুরুর সময় 5,000 ঘন্টা অতিক্রম করে, এবং SCC ঝুঁকি কম। pH 6.0 এ, প্যাসিভেশন কারেন্ট হল 0.08–0.15 µA/cm², SCC শুরুর সময় হল 3,000–5,000 ঘন্টা, এবং ঝুঁকি কম থেকে মাঝারি। pH 5.5-এ, প্যাসিভেশন কারেন্ট 0.15–0.30 µA/cm², SCC 1,000–3,000 ঘণ্টায় শুরু হয় এবং ঝুঁকি মাঝারি। pH 5.0 এ, প্যাসিভেশন কারেন্ট হল 0.30–0.70 µA/cm², SCC 500-1,500 ঘণ্টায় শুরু হয় এবং ঝুঁকি বেশি। pH 4.5 এ, প্যাসিভেশন কারেন্ট হল 0.50–1.50 µA/cm², SCC 200-800 ঘণ্টায় শুরু হয় এবং ঝুঁকি গুরুতর। pH 4.0 এ, প্যাসিভেশন কারেন্ট হল 1.0–3.0 µA/cm², SCC শুরু হয় 100-400 ঘণ্টায়, এবং ঝুঁকি খুবই গুরুতর।
SCC ঝুঁকিতে ক্লোরাইড এবং নাইট্রেট ঘনত্বের প্রভাব
অ্যামোনিয়াম নাইট্রেট দ্রবণে ক্লোরাইডের উপস্থিতি যেকোনো pH-এ SCC ঝুঁকি বাড়ায়। 0 পিপিএম ক্লোরাইড সহ pH 5.5 এ, SCC ঝুঁকি মাঝারি। 100 পিপিএম ক্লোরাইড সহ pH 5.5 এ, SCC ঝুঁকি উচ্চ হয়ে যায় এবং গ্রেড 7 টাইটানিয়াম সুপারিশ করা হয়। 0 পিপিএম ক্লোরাইড সহ pH 5.0 এ, SCC ঝুঁকি বেশি, এবং গ্রেড 7 সুপারিশ করা হয়। 100 পিপিএম ক্লোরাইড সহ pH 5.0 এ, SCC ঝুঁকি গুরুতর, গ্রেড 7 প্লাস বৈদ্যুতিক বিচ্ছিন্নতা প্রয়োজন। 0 পিপিএম ক্লোরাইড সহ pH 4.5 এ, গ্রেড 7 গ্রহণযোগ্য কর্মক্ষমতা প্রদান করে। 100 পিপিএম ক্লোরাইড সহ pH 4.5 এ, এমনকি গ্রেড 7 2,000 ঘন্টার মধ্যে ব্যর্থ হতে পারে।
পিএইচ কন্ট্রোল এবং অ্যামোনিয়াম নাইট্রেট হিটারের জন্য SCC প্রশমন গাইড
নিম্নোক্ত সারণীটি কাঙ্ক্ষিত সেবা জীবন এবং ক্লোরাইড দূষণের উপর ভিত্তি করে 80 ডিগ্রিতে 20% অ্যামোনিয়াম নাইট্রেটের জন্য pH নিয়ন্ত্রণ এবং টাইটানিয়াম গ্রেড নির্বাচনের জন্য সুপারিশ প্রদান করে।
| অপারেটিং pH | ক্লোরাইড (পিপিএম) | প্রস্তাবিত গ্রেড | প্রত্যাশিত SCC-মুক্ত জীবন (ঘন্টা) | প্যাসিভেশন বর্তমান ঘনত্ব (µA/cm²) |
|---|---|---|---|---|
| >6.0 | <100 | গ্রেড 2 | >10,000 | 0.05–0.15 |
| 5.5–6.0 | <50 | গ্রেড 2 | 5,000–10,000 | 0.15–0.30 |
| 5.5–6.0 | 50–100 | গ্রেড 7 | 8,000–15,000 | 0.10–0.25 |
| 5.0–5.5 | <50 | গ্রেড 7 | 5,000–10,000 | 0.20–0.40 |
| 5.0–5.5 | 50–100 | গ্রেড 7 + বিচ্ছিন্নতা | 3,000–6,000 | 0.30–0.60 |
| 4.5–5.0 | <50 | গ্রেড 7 + বিচ্ছিন্নতা | 3,000–5,000 | 0.50–1.00 |
| <4.5 | যে কোন | পুনরায় নকশা প্রক্রিয়া | <2,000 | >1.00 |
পিএইচ নিয়ন্ত্রণের বাইরে ইঞ্জিনিয়ারিং
প্রাচীর বেধ একটি ফাটল প্রচার ভাতা প্রদান করে; 0.1 মিমি প্রতি ঘন্টায় SCC ফাটল সহ একটি 2.0 মিমি প্রাচীর ফাটল শুরু হওয়ার 20 ঘন্টা পরে বেঁচে থাকে। 6.0 এর উপরে pH বজায় রাখার জন্য অ্যামোনিয়াম নাইট্রেট দ্রবণকে অ্যামোনিয়াম হাইড্রোক্সাইড দিয়ে নিরপেক্ষ করা উচিত। 5.8-এ অ্যালার্ম সহ একটি pH মনিটর এবং 5.5-এ একটি ইন্টারলক উচ্চ-ঝুঁকির পরিসরে অপারেশনকে বাধা দেয়। অবশিষ্ট প্রসার্য চাপ কমাতে হিটারটি তৈরির পরে চাপমুক্ত হওয়া উচিত-। চাপের ঘনত্ব কমাতে ওয়েল্ড পায়ের আঙ্গুল পালিশ করা উচিত। SCC সূচনা সাইট হিসাবে কাজ করতে পারে এমন কণাগুলি অপসারণ করতে সমাধানটি ফিল্টার করা উচিত।
একটি অবহিত স্পেসিফিকেশন তৈরি করা
80 ডিগ্রিতে 20% অ্যামোনিয়াম নাইট্রেটে একটি টাইটানিয়াম টিউব বান্ডিল হিটারের জন্য, গ্রেড 2-এর জন্য 6.0-এর উপরে বা গ্রেড 7-এর জন্য 5.5-এর উপরে pH বজায় রাখুন। 5.8-এ অ্যালার্ম সেট সহ একটি অবিচ্ছিন্ন pH মনিটর এবং একটি ইন্টারলক ইনস্টল করুন যা pH 5.5-এর নীচে নেমে গেলে হিটারটি বন্ধ করে দেয়। পিএইচ বজায় রাখতে স্বয়ংক্রিয়ভাবে অ্যামোনিয়াম হাইড্রক্সাইড যোগ করুন। 50 পিপিএম-এর উপরে ক্লোরাইড মাত্রার জন্য, গ্রেড 7 টাইটানিয়াম নির্দিষ্ট করুন। অপারেশন চলাকালীন, ঢালাই এবং বাঁকগুলিতে রঞ্জক অনুপ্রবেশকারী ব্যবহার করে বার্ষিক SCC-এর জন্য হিটারটি পরীক্ষা করুন৷ গুরুত্বপূর্ণ থ্রেশহোল্ডের উপরে pH নিয়ন্ত্রণ করে, ইঞ্জিনিয়ার প্যাসিভেশন কারেন্টের ঘনত্ব হ্রাস করে এবং স্ট্রেস জারা ক্র্যাকিং প্রতিরোধ করে।
