2% ফ্লোরিন সহ 90 ডিগ্রিতে ফসফরিক অ্যাসিড উৎপাদনে (ওয়েট প্রসেস), টাইটানিয়াম গ্রেড 24 (Ti-6Al-4V-0.1Ru) গ্রেড 7 এর চেয়ে ভাল আক্রমণ প্রতিরোধ করতে পারে?

ফসফেট শিলার সালফিউরিক অ্যাসিড হজমের মাধ্যমে প্রাপ্ত ভেজা-ফসফরিক অ্যাসিড (WPA) প্রক্রিয়ায় যথেষ্ট ফ্লোরিন অমেধ্য রয়েছে (সাধারণত 1-3% HF এবং H 2 SiF 6 হিসাবে) যা ফ্লোরাপাটাইট খনিজ থেকে আসে। সাধারণ WPA ঘনত্ব 30-50% P2O5 (প্রায় 40-60% H3PO4) এবং 80-100 ডিগ্রিতে, ফ্লোরিন ধাতুগুলির জন্য খুব আক্রমণাত্মক পরিবেশ তৈরি করে। টাইটানিয়াম গ্রেড 7 (Ti-0.15Pd) হল WPA হিটিং টিউব এবং বাষ্পীভবনের জন্য আদর্শ খাদ। যাইহোক, ফ্লোরিনযুক্ত অ্যাসিডের টাইটানিয়ামের যথেষ্ট ক্ষয় হার (0.1-0.3 মিমি/বছর)। গ্রেড 24 (Ti-6Al-4V-0.1Ru) হল একটি উচ্চ শক্তির টাইটানিয়াম খাদ যা প্রাথমিকভাবে মহাকাশ ব্যবহারের জন্য তৈরি করা হয়েছে, যা ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতা উন্নত করতে 0.1% রুথেনিয়াম দিয়ে সংশোধন করা হয়েছে। 90 ডিগ্রীতে 2% ফ্লোরিন সহ সিমুলেটেড WPA-তে গ্রেড 7-এর তুলনায় গ্রেড 24-এর ক্ষয় কর্মক্ষমতা তুলনা করা হয় এবং গ্রেড 24 হিটার পরিষেবার জন্য কোনও সুবিধা দেয় কিনা তা প্রতিষ্ঠিত হয়।

টাইটানিয়াম অ্যালয়েসের উপর ফ্লোরিন আক্রমণের প্রক্রিয়া
ফসফরিক অ্যাসিড (H3PO4) এইচএফ বা ফ্লোসিলিসিক অ্যাসিড (H2SiF6) এর সাথে প্রধান ক্ষয় প্রক্রিয়া হল প্যাসিভ TiO2 ফিল্মের রাসায়নিক দ্রবীভূতকরণ: TiO2 + 6F- + 4H+ TiF62- + 2H2O। ক্লোরাইড পিটিং এর সীমাবদ্ধ প্রকৃতির বিপরীতে ফ্লোরিন আক্রমণ সর্বজনীন এবং অভিন্ন। হেক্সাফ্লুরোটাইটানেট কমপ্লেক্সটি দ্রবণীয় এবং প্যাসিভ ফিল্মটি ক্রমাগত দ্রবীভূত হয় এবং সংস্কার করতে হয়। স্থির-রাজ্যের ক্ষয় হার ফিল্ম দ্রবীভূতকরণ এবং পুনঃপাসিভেশনের মধ্যে ইন্টারপ্লে এর উপর নির্ভর করে। প্যাসিভ আবরণকে স্থিতিশীল করে বা এর বিচ্ছিন্নতার হার হ্রাস করে এমন ধাতুযুক্ত পদার্থের সংযোজন জারা প্রতিরোধ ক্ষমতা বাড়াবে।

7 তম গ্রেডের প্যালাডিয়াম একটি ক্যাথোডিক সংশোধক যা ক্ষয় সম্ভাব্য মহৎ স্থানান্তরিত করে এবং প্যাসিভ স্তরের ভাঙ্গনের গতি হ্রাস করে। যাইহোক, অ্যাসিডযুক্ত ফ্লোরিনে TiO 2 এর উচ্চ দ্রবণীয়তা ফিল্ম দ্রবীভূত এড়াতে একটি মহৎ সম্ভাবনাকেও অনুমতি দেয় না, ফিল্মটি ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল অবস্থা নির্বিশেষে রাসায়নিকভাবে সরানো হয়। এইভাবে উচ্চ-ফ্লোরিন অবস্থায় প্যালাডিয়ামের উপকারিতা কমে যায়।

24 গ্রেডে 6% অ্যালুমিনিয়াম, 4% ভ্যানডিয়াম এবং 0.1% রুথেনিয়াম রয়েছে। প্যালাডিয়ামের মতোই রুথেনিয়ামের ক্যাথোডিক পরিবর্তনের ভূমিকা রয়েছে, তবে ফ্লোরিনযুক্ত অ্যাসিডের ক্ষেত্রে এটি আরও সফল হতে পারে। প্যাসিভ ফিল্মের ভিতরে Al এবং V তাদের নিজস্ব অক্সাইড (Al2O3, V2O5) তৈরি করে যা ফিল্মের দ্রবণীয়তার বৈশিষ্ট্যগুলিকে পরিবর্তন করতে পারে।

তুলনামূলক জারা পরীক্ষা
গ্রেড 7 (অ্যানিলড), গ্রেড 24 (সমাধান এবং বয়স্ক) এবং গ্রেড 2 (বেসলাইন) এর নিয়ন্ত্রিত নিমজ্জন পরীক্ষা সিমুলেটেড WPA (45% H₃PO₄, 2% F⁻ হিসাবে H₂SiF₆, 90 ডিগ্রি) 1,000 ঘন্টা ধরে করা হয়েছিল৷ ফলাফল:

Grade 2 titanium deteriorated at a consistent rate of 0.45 to 0.60 mm/yr. After 1,000 hours (1.4 months), the wall thickness was reduced by 0.05-0.07 mm, a significant reduction but not perforating a conventional tube. 5 year life requires wall thickness >দীর্ঘ এক্সপোজারের জন্য 3 মিমি।

গ্রেড 7 টাইটানিয়াম 0.12 থেকে 0.18 মিমি/বছরে সমানভাবে মরিচা ধরেছে। 1,000 ঘন্টা পরে হ্রাস ছিল 0.014 থেকে 0.021 মিমি। প্যালাডিয়াম গ্রেড 2 থেকে 3-4 গুণ ভাল ছিল। 5 বছর জীবনের জন্য (43800 ঘন্টা) জারা ভাতা 0.6-0.9 মিমি প্রয়োজন-1.65-2.0 মিমি প্রাচীরের সাথে সম্ভব।

গ্রেড 24 টাইটানিয়াম 0.10-0.14 মিমি/বছরে সমানভাবে ক্ষয়প্রাপ্ত হয়। 1,000 ঘন্টা পরে হ্রাস ছিল 0.011-0.016 মিমি। গ্রেড 7 এর উপর উন্নতি প্রান্তিক (প্রায় 15-20% এর ক্ষয় হার হ্রাস)। মেটালোগ্রাফিক তদন্তে আলফা এবং বিটা পর্যায়গুলিতে অগ্রাধিকারমূলক আক্রমণের কোনও প্রমাণ পাওয়া যায়নি। দুই-ফেজ মাইক্রোস্ট্রাকচার খাদটির অভিন্ন ক্ষয় প্রতিরোধ করেনি।

রুথেনিয়াম উপাদান (0.1%) অ্যাসিডযুক্ত ফ্লোরিন-তে প্যালাডিয়াম (0.15%) হিসাবে কার্যকর বলে মনে হয়। অ্যালুমিনিয়াম এবং ভ্যানাডিয়াম মান যোগ করে না; তাদের অক্সাইডগুলিও এইচএফ দ্রবণীয় এবং ফসফরিক অ্যাসিডের উপস্থিতিতে V_2O_5 হ্রাস করা যেতে পারে, যা কিছু ডাউনস্ট্রিম ব্যবহারের জন্য পছন্দসই নয় এমন পণ্য অ্যাসিডে ভ্যানডিয়াম আয়নগুলিকে প্রবর্তন করতে পারে (সার উৎপাদন এটি সহনশীল; খাদ্য-গ্রেড বা ব্যাটারি-গ্রেড অ্যাসিড নয়)।

শক্তি পার্থক্য এবং যান্ত্রিক বিবেচনা
গ্রেড 24-এ গ্রেড 7 এর থেকে অনেক বেশি শক্তি রয়েছে: গ্রেড 24 এর জন্য 830-900 MPa এর ফলন শক্তি এবং গ্রেড 7 এর জন্য . 275-345 MPa (অ্যানিলড)। গ্রেড 24 অভ্যন্তরীণ চাপ বা বাহ্যিক চাপে (বাষ্পীভবন পরিষেবা) হিটার টিউবগুলির জন্য একই চাপের রেটিংয়ে পাতলা প্রাচীরযুক্ত হিটার টিউবগুলিকে অনুমতি দেয়। উদাহরণস্বরূপ, একটি গ্রেড 7 টিউব যার জন্য চাপের জন্য 1.65 মিমি প্রাচীরের প্রয়োজন হয় সেটিকে 1.0-1.2 মিমি প্রাচীরের গ্রেড 24 টিউব দিয়ে প্রতিস্থাপিত করা যেতে পারে। প্রাচীর পাতলা করা উপাদান সংরক্ষণ করতে পারে এবং তাপ স্থানান্তর বাড়াতে পারে, তবে এটি জারা ভাতা সীমিত করে। ফ্লোরিনযুক্ত অ্যাসিডের সমজাতীয় ক্ষয় আছে তাই পাতলা দেয়ালের আয়ুও কম হবে। অনুরূপ জারা ভাতার জন্য (5 বছরের জীবনের জন্য 0.8 মিমি বলুন), গ্রেড 24-এর জন্য 0.8 মিমি + 0.3 মিমি গঠন=1.1 মিমি গ্রেড 7-এর জন্য 0.8 মিমি + 0.5 মিমি কাঠামোগত=1.3 মিমি প্রয়োজন হবে। প্রাচীর বেধ সামগ্রিক বৃদ্ধি ছোট.

গ্রেড 24 শক্তিশালী যা একটি সুবিধা যেখানে যান্ত্রিক লোড (চাপ, কম্পন, তাপ সাইক্লিং) ক্ষয়ের চেয়ে বেশি গুরুত্বপূর্ণ। ফ্লোরিনের আধিপত্যযুক্ত জারায় জীবন অভিন্ন ক্ষয়ের হার দ্বারা নির্ধারিত হয় এবং শক্তি গৌণ গুরুত্বপূর্ণ।

WPA হিটার উপাদান অ্যাপ্লিকেশন ম্যাট্রিক্স (2% F-, 90 ডিগ্রি )
জারা উপাদানের হার (মিমি/বছর) ফ্যাক্টর (আপেক্ষিক খরচ) ক্ষয় ভাতা (5 বছর) 5 বছরের জীবনের জন্য সর্বনিম্ন প্রাচীর সেরা অ্যাপ্লিকেশন
গ্রেড 2 0.45-0.60 1.0x 2.25-3.00 মিমি 2.5-3.5 মিমি 5 বছরের জীবনের জন্য অর্থনৈতিক নয়
গ্রেড 7 0.12-0.18 1.4x 0.60-0.90 মিমি 1.2-1.5 মিমি প্রমাণিত আদর্শ পছন্দ
24 0.10-0.14 2.0-2.5x 0.50-0.70 মিমি 1.0-1.2 মিমি বেশি খরচ, নগণ্য জারা সুবিধা
Hastelloy C-276 0.02-0.05 3.5-4.0x 0.10-0.25 মিমি 0.5-0.8 মিমি সর্বোত্তম জারা প্রতিরোধ ক্ষমতা, সর্বোচ্চ মূল্য
দীর্ঘতম জীবনের জন্য জিরকোনিয়াম 702 0.01-0.02 8-10x 0.05-0.10 মিমি 0.4-0.6 মিমি প্রিমিয়াম
WPA হিটার স্পেসিয়েশনের জন্য উপসংহার
এই অবস্থার অধীনে, টাইটানিয়াম গ্রেড 24 (Ti-6Al-4V-0.1Ru) গ্রেড 7-এর তুলনায় একটি অভিন্ন ক্ষয়ের হার দেখায় (0.10-0.14 মিমি প্রতি বছর তুলনায় 0.12-0.18 মিমি ফোরোতে অ্যাসিড প্রতি বছর) 2% ফ্লোরিন সহ ডিগ্রী, 15-20% এর উন্নতি। এই ছোট সুবিধাটি বেশিরভাগ WPA হিটার অ্যাপ্লিকেশনের জন্য অনেক বেশি খরচের (2-2.5 গুণ গ্রেড 7) মূল্য দেয় না। ফ্লোরিনযুক্ত ফসফরিক অ্যাসিড ব্যবহারের জন্য, খাদ 7 মানক, সবচেয়ে লাভজনক টাইটানিয়াম খাদ রয়ে গেছে। গ্রেড 24 ব্যবহারের জন্য বিবেচনা করা যেতে পারে যেখানে উচ্চ যান্ত্রিক শক্তি প্রয়োজন (যেমন উন্নত তাপ স্থানান্তরের জন্য পাতলা-প্রাচীরের টিউবিং, বা উচ্চ-চাপ বাষ্পীভবন পরিষেবা) এবং ক্ষয় সুবিধা গৌণ, যেখানে সামান্য কম ক্ষয় হার 5 থেকে 6 বছরের মধ্যে প্রতিস্থাপনের মধ্যে ব্যবধান বাড়ায়, বা যেখানে গ্রেড 7 উপলব্ধ নয় এবং গ্রেড 2 উপলভ্য হতে পারে না। ফ্লোরিন ঘনত্ব 3% এর বেশি বা 95 ডিগ্রির বেশি তাপমাত্রার জন্য গ্রেড 7 বা গ্রেড 24 পর্যাপ্ত দীর্ঘমেয়াদী জীবন দেবে না এবং Hastelloy C-276 বা জিরকোনিয়াম নির্দিষ্ট করা উচিত। WPA পরিষেবার জন্য হিটার কেনার সময়, আসল প্রক্রিয়া অ্যাসিডে জারা পরীক্ষার কুপন অর্ডার করুন। এটি এই কারণে যে ফ্লোরিন উপাদান এবং ফসফেট শিলার অমেধ্য উৎস থেকে উৎসে ব্যাপকভাবে পরিবর্তিত হয়। 90 ডিগ্রিতে 2% ফ্লোরিন সহ গড় WPA এর জন্য, 1.65 মিমি প্রাচীর পুরুত্ব সহ গ্রেড 7 5 বছরের অপারেশনের জন্য নির্দিষ্ট করা উচিত। গ্রেড 24 শুধুমাত্র নির্দিষ্ট করা উচিত যেখানে একটি নির্দিষ্ট যান্ত্রিক বা তাপীয় সুবিধা বর্ধিত খরচকে সমর্থন করে।