যখন একটি টাইটানিয়াম নিমজ্জন হিটার রাবার ভালকানাইজেশনের জন্য একটি ডিপিং ট্যাঙ্কে 90 ডিগ্রি বজায় রাখার জন্য পরিবেশন করে (জিঙ্ক স্টিয়ারেট এবং সালফার থাকে), তখন কি সালফার-উচ্চ তাপ প্রবাহে প্ররোচিত ক্ষয় সর্বোত্তম প্রাচীর বেধের নির্বাচনকে পরিবর্তন করে? যখন একটি টাইটানিয়াম ট্যাঙ্ক 90 ডিগ্রীতে একটি টাইটানিয়াম ডিগ্রী মেইনটেইন করে রাবার ভলকানাইজেশনের জন্য (জিঙ্ক স্টিয়ারেট এবং সালফার রয়েছে), সালফার-উচ্চ তাপ প্রবাহে প্ররোচিত ক্ষয় কি প্রাচীরের সর্বোত্তম বেধের নির্বাচনকে পরিবর্তন করে?

ভলকানাইজেশন ট্যাঙ্কের জন্য টাইটানিয়াম হিটারের ডিজাইনে বেসিক ট্রেড-অফ
রাবার ভলকানাইজেশন ডিপিং ট্যাঙ্কগুলি জিঙ্ক স্টিয়ারেট (রিলিজিং এজেন্ট) এবং সালফার (ভালকানাইজিং এজেন্ট) তৈরির মাধ্যমে 90 ডিগ্রিতে চালিত হয়। টাইটানিয়াম নিমজ্জন হিটারগুলি অভিন্ন ভলকানাইজেশনের জন্য তাপমাত্রা বজায় রাখে। উচ্চ তাপ প্রবাহে (সাধারণত 2.5-3.5 W/cm^2) টাইটানিয়াম খাপের পৃষ্ঠের তাপমাত্রা 100-120 ডিগ্রি। এই তাপমাত্রায়, সালফার প্রতিরক্ষামূলক টাইটানিয়াম ডাই অক্সাইড স্তরের পরিবর্তে টাইটানিয়াম সালফাইড (TiS2) তৈরি করতে টাইটানিয়ামের সাথে যোগাযোগ করে। টাইটানিয়াম সালফাইড অ{11}}প্যাসিভেটিং, ছিদ্রযুক্ত এবং বৈদ্যুতিক পরিবাহী। এটি ক্ষয়ের প্রক্রিয়াটিকে প্যাসিভ (নগণ্য) থেকে সক্রিয় (ইউনিফর্ম বা লক্ষ্যযুক্ত আক্রমণে) রূপান্তরিত করে। সালফার আক্রমণের ক্ষয় যা নিম্ন তাপ প্রবাহ বা তাপমাত্রায় ঘটে না তার জন্য ক্ষতিপূরণের জন্য দেয়ালের বেধ অবশ্যই বেছে নিতে হবে। সাধারণ ক্লোরাইড বা অ্যাসিড পরিষেবার তুলনায় সালফারের ক্ষয় সর্বোত্তম প্রাচীরের বেধকে পরিবর্তন করে কিনা তা তদন্তটি মূল্যায়ন করে।

যান্ত্রিক অখণ্ডতার উপর প্রভাব: টাইটানিয়াম সালফাইড বৃদ্ধি
The reaction of titanium with sulfur at high temperatures is Ti + S2 ->TiS2। এই প্রতিক্রিয়াটি 100 ডিগ্রির উপরে গতিগতভাবে গুরুত্বপূর্ণ। সালফাইড উৎপাদনের হার সর্বনিম্ন (<0.01 mm/year) with a titanium heater at 1.5 W/cm2 (surface temperature ≈ 95°C). At 2.5 Wcm-2 (surface temperature of ~115°C) the rate is 0.10-0.20 mm per year. At 3.5 W/cm2 (surface temperature ~ 135 degrees C) the rate is 0.5-1.0 mm/yr. The titanium sulphide layer does not shield the underlying metal. It is porous and spalls off exposing new titanium to additional reaction. This is a consistent thinning type corrosion, not a pitting.

রাবার ভলকানাইজেশন ট্যাঙ্কে সাধারণত 1 থেকে 5 শতাংশ ওজনের সালফার থাকে। দস্তা স্টিয়ারেট একটি রিলিজিং এজেন্ট হিসাবে ব্যবহৃত হয়। দস্তা স্টিয়ারেটের ক্ষয়ের উপর সরাসরি কোন প্রভাব নেই তবে তা হিটারের পৃষ্ঠের বিরুদ্ধে সালফার আটকে রাখতে পারে এবং স্থানীয় ঘনত্ব বাড়াতে পারে। রাবার ডিপিং লাইন থেকে ফিল্ড ডেটা ইঙ্গিত করে যে 2.5 W/cm2 তে কাজ করে 1.2 মিমি দেয়াল সহ টাইটানিয়াম হিটারগুলির পাতলা হওয়ার হার 0.15 মিমি/বছর যা 8 বছরের জীবনকালের সমান। 3.5 ওয়াট/সেমি² এ প্রাচীরের বেধ 0.8 মিমি/বছরে হ্রাস পায়, মাত্র 1.5 বছর জীবন দেয়।

নিয়ন্ত্রণ পরিবর্তনশীল: তাপ প্রবাহ এবং তাপ কর্মক্ষমতা উপর এর প্রভাব
সালফার জারা হার পৃষ্ঠের তাপমাত্রার সাথে দ্রুতগতিতে সম্পর্কিত, যা প্রাচীরের বেধ এবং তাপ প্রবাহের একটি ফাংশন। একটি প্রদত্ত বাল্ক তাপমাত্রা (90 ডিগ্রী ) এবং সংবহনশীল গুণাঙ্কের জন্য (h ≈ 800 W/m2. K অ্যাজিটেটেড ট্যাঙ্কে), পৃষ্ঠের তাপমাত্রা হল T_surface=90 + q/h + ΔT_cond ΔT_cond=qxt / k_Ti এ প্রাচীর 1.2y2ce/1.2y2ce. ≈ 90 + 31.3 + 1.8=123 ডিগ্রি . 1.5মিমি প্রাচীর দেয় 90+31.3+2.2=123.5 ডিগ্রি। ন্যূনতম পার্থক্য। উভয় বেধের জন্য, 3.5 W/cm 2 , T পৃষ্ঠ ≈ 90 + 43.8 + (2.5–3.0)=136–137 ডিগ্রি। পরিবাহী ড্রপ প্রাধান্য পায় এবং পৃষ্ঠের তাপমাত্রার উপর দেয়ালের বেধের প্রভাব কম। অতএব, দেয়ালের বেধ কমানো সালফার ক্ষয়ের হার কমাতে যথেষ্ট প্রভাব ফেলে না।

ট্রেড-অফ সিন্থেসিস: প্রাচীরের সর্বোত্তম বেধ এবং তাপ প্রবাহ
হিট ফ্লাক্স (W/cm2) পৃষ্ঠের তাপমাত্রা (ডিগ্রী) সালফার ক্ষয় হার (মিমি/বছর) 5 বছরের জীবনের জন্য দেয়ালের বেধ (মিমি) সর্বোত্তম দেয়ালের বেধ
1.5 W/cm² 95 ডিগ্রি 0.01 0.5 মিমি 1.0 মিমি (যান্ত্রিক সর্বনিম্ন)
2.0 W/cm² 110 ডিগ্রী 0.08 0.9 মিমি 1.2 মিমি 2.5 ওয়াট/সেমি² 123 ডিগ্রী 0.15 1.3 মিমি 1.5 মিমি 3.0 ওয়াট/সেমি² 130 ডিগ্রী 0.30 2.0 মিমি 2.0 মিমি 3.5 ওয়াট/সেমি² 136 ডিগ্রী (লাল প্রসেস করা হয়নি {{14})
তাপ প্রবাহ বৃদ্ধির সাথে সাথে, 5 বছরের জীবনের জন্য প্রয়োজনীয় প্রাচীরের বেধ একইভাবে বৃদ্ধি পায়। আদর্শ প্রাচীর বেধ 1.0 মিমি (নিম্ন ফ্লাক্স) থেকে 1.5-2.0 মিমি (উচ্চ প্রবাহ) এ স্থানান্তরিত হয়। সালফার জারা অভিন্ন পাতলা হয়. ক্লোরাইড পিটিং এর বিপরীতে যেখানে বড় দেয়ালের আয় হ্রাস পাচ্ছে, দেয়ালের বেধ একটি রৈখিক ক্ষয় ভাতা দেয়।

প্রাচীরের বাইরে ইঞ্জিনিয়ারিং: পৃষ্ঠের আবরণ এবং তাপ প্রবাহ হ্রাস
সালফার ক্ষয় কমানোর সবচেয়ে কার্যকরী উপায় হল তাপ প্রবাহ কমানো, প্রাচীরের বেধ না বাড়ানো। 2.5 ওয়াট/সেমি² এর পরিবর্তে 2.0 ওয়াট/সেমি²-এ কাজ করলে প্রয়োজনীয় প্রাচীরের বেধ 1.5 মিমি থেকে 1.2 মিমি পর্যন্ত কমাতে পারে, যখন হিটারের আয়ু বাড়ানো যায়। এর মানে হল বৃহত্তর গরম করার সারফেস এরিয়া (দীর্ঘ টিউব বা আরও টিউব), কিন্তু ট্রেড অফ এর মূল্য। বিকল্পভাবে, টাইটানিয়াম শীথে একটি পাতলা (2–5 µm) ইলেক্ট্রোলেস নিকেল-ফসফরাস (ENP) স্তর সালফারকে টাইটানিয়ামের সাথে যোগাযোগ করতে বাধা দেয়। ENP 150 ডিগ্রি পর্যন্ত সালফার আক্রমণ প্রতিরোধী। একটি ENP আবরণ সহ একটি 1.0 মিমি টাইটানিয়াম প্রাচীর 3.5 W/cm2 এ 10+ বছর স্থায়ী হবে৷

উপসংহার: সালফার অপারেশনে তাপ প্রবাহের উপর দেয়ালের বেধের নির্ভরতা
একটি টাইটানিয়াম নিমজ্জন হিটার জিঙ্ক স্টিয়ারেট এবং সালফার সহ রাবার ভলকানাইজেশন ডিপিং ট্যাঙ্কে 90 ডিগ্রী বজায় রাখার জন্য ব্যবহার করা হয় এবং সেরা প্রাচীর পুরুত্বের নির্বাচন সালফার প্ররোচিত ক্ষয় দ্বারা পরিবর্তিত হয়। কম তাপ প্রবাহে 1.0-1.2 মিমি স্ট্যান্ডার্ড প্রাচীর (<=2.0 W/cm2) is enough. At high heat flux (2.5-3.0 W/cm 2 ) the sulfur corrosion rate increases to 0.15-0.30 mm/year needing 1.5-2.0 mm wall for 5-year life. When the power density is above 3.0 W/cm², wall thickness required is > 2.5 mm and a process redesign (reduced heat flux or coated sheath) is recommended. The optimum thickness of a wall for a certain application is decided by the needed heat flux and not by a standard thickness. For rubber vulcanization service, state to the heater manufacturer the expected heat flux (W/cm2) or surface temperature. Using this data, wall thickness can be computed as t = corrosion rate x desired life, with the corrosion rate being obtained using sulfur-temperature kinetics. Generally, a 1.5 mm titanium wall gives a strong 5-8 year service life for most rubber dipping tanks working at 2.0-2.5 W/cm2.