যখন মিশ্র অ্যাসিড সলিউশন (H₂SO₄ + HCl) 80 ডিগ্রীতে গরম করা হয়, তখন কেন গ্রেড 7 টাইটানিয়াম হাইড্রোজেন-জনিত ক্র্যাকিং প্রতিরোধে গ্রেড 2কে ছাড়িয়ে যায়?
একটি বার্তা রেখে যান
ধাতব গরম করার সরঞ্জামগুলির জন্য সবচেয়ে কঠিন পরিস্থিতিগুলির মধ্যে একটি হল সালফিউরিক এবং হাইড্রোক্লোরিক অ্যাসিড উভয়ই সহ মিশ্র অ্যাসিড দ্রবণের সংস্পর্শে আসা। উন্নত তাপমাত্রার অধীনে (∼80 ডিগ্রি), HCl থেকে ক্লোরাইডের সংমিশ্রণ এবং H2SO4-এর হ্রাসকারী চরিত্র এমন শর্তগুলি প্রদান করে যেখানে বাণিজ্যিকভাবে বিশুদ্ধ টাইটানিয়াম (গ্রেড 2) হাইড্রোজেন শোষণ এবং পরবর্তী ক্ষয়ক্ষতির জন্য ঝুঁকিপূর্ণ হয়ে ওঠে, যেখানে প্যালাডিয়াম তার সমস্ত নালী এবং ক্র্যাকগুলিকে পুনরুদ্ধার করে{{5} প্রতিরোধ পারফরম্যান্সের এই বৈষম্যটি মিশ্র অ্যাসিড ইলেক্ট্রোলাইটে প্রতিটি সংকর ধাতুর প্যাসিভ অক্সাইড আবরণ রক্ষণাবেক্ষণের অন্তর্নিহিত ভিন্নতার জন্য দায়ী। পিকলিং লাইন, মেটাল ফিনিশিং বাথ, বা মিশ্র H₂SO₄-HCl সলিউশনগুলি পরিচালনা করার জন্য নিমজ্জন হিটারগুলি নির্দিষ্ট করা ইঞ্জিনিয়ারদের অবশ্যই হাইড্রোজেন-ইনডিউসড ক্র্যাকিং (HIC) এর প্রক্রিয়া এবং প্যালাডিয়াম সামগ্রীর উপর নির্ভরশীলতা বুঝতে হবে যা প্রথমে একটি হিটারের পূর্ববর্তী সাইকেলটি নির্দিষ্ট করবে৷
টাইটানিয়াম অ্যালোয় দ্বারা হাইড্রোজেন শোষণ
টাইটানিয়াম হাইড্রোজেন শোষণ করে যখন তার পৃষ্ঠের তড়িৎ রাসায়নিক সম্ভাবনা Ti/H₂O বিক্রিয়ার ভারসাম্য সম্ভাবনার চেয়ে কম থাকে, এমন একটি পরিস্থিতি যা প্রায়শই অ্যাসিড হ্রাস করার ক্ষেত্রে পরিলক্ষিত হয় যেখানে ক্যাথোডিক অর্ধ- প্রতিক্রিয়া অক্সিজেনের হ্রাস থেকে প্রোটনের হ্রাসে পরিবর্তিত হয়। একবার শোষিত হলে, হাইড্রোজেন পরমাণুগুলি টাইটানিয়াম জালির মধ্য দিয়ে আন্তঃস্থায়ীভাবে স্থানান্তরিত হয় এবং ভঙ্গুর টাইটানিয়াম হাইড্রাইড (TiH2) প্লেটলেট হিসাবে অবক্ষেপিত হয় যখন স্থানীয় হাইড্রোজেন ঘনত্ব দ্রবণীয়তার সীমাতে পৌঁছে যায়, যা গ্রেড 2-এর জন্য 80 ডিগ্রিতে প্রায় 150 পিপিএম। ভলিউম বৃদ্ধি) এবং তাই অভ্যন্তরীণ টেনসিল স্ট্রেস তৈরি করে যা ক্র্যাকিং সৃষ্টি করে, বিশেষ করে ট্রায়াক্সিয়াল স্ট্রেসের এলাকায়, যেমন ঢালাই তাপ- প্রভাবিত অঞ্চল বা টিউব শীট রোলড জয়েন্টগুলি।
80 ডিগ্রিতে মিশ্রিত H₂SO₄-HCl সমাধানে, গ্রেড 2 টাইটানিয়ামের ক্ষয় সম্ভাবনা সাধারণত -300 থেকে -100 mV বনাম SCE, যা হাইড্রোজেন বিবর্তন অঞ্চলে থাকে। ওপেন-সার্কিট সম্ভাব্য পরিমাপের ল্যাবরেটরি টেস্টিং (ASTM G5-14 রেফারেন্স) দেখায় যে গ্রেড 2 80 ডিগ্রিতে 10% H2SO4 + 5% HCl-এ নিমজ্জিত প্রায় −200 mV বনাম SCE-এর একটি স্থিতিশীল সম্ভাবনায় পৌঁছায়, যা একটি ক্যাথোডিক কারেন্ট 5cm/A5cm এর ক্যাথোডিক অ্যাপ্লিকেশানের সাথে সম্পর্কিত। প্রোটন হ্রাস। এই হারে উত্পাদিত পারমাণবিক হাইড্রোজেন প্রায় 10-8 mol/cm2.s এর ফ্লাক্সে টাইটানিয়ামে ছড়িয়ে পড়ে এবং 400-600 ঘন্টা একটানা এক্সপোজারে প্রাথমিক 30 পিপিএম (মিল-অ্যানিলেড অবস্থা) থেকে বাল্ক হাইড্রোজেন স্তরকে 150 পিপিএম-এর জটিল স্তরে উন্নীত করে। অন্যদিকে, ক্যাথোডিক বিক্রিয়ায় প্যালাডিয়ামের অনুঘটক প্রভাবের কারণে গ্রেড 7 টাইটানিয়ামের একটি সম্ভাবনা রয়েছে যা 200 থেকে 350 mV বেশি ইতিবাচক (সাধারণত +50 থেকে +150 mV বনাম SCE)। এই সম্ভাবনায় প্রধান ক্যাথোডিক ক্রিয়াকলাপ প্রোটন হ্রাস থেকে অবশিষ্ট অক্সিজেনের হ্রাসে পরিবর্তিত হয় এবং হাইড্রোজেন শোষণের হার মাত্রার তিনটি আদেশ দ্বারা হ্রাস পায়।
প্যাসিভ ফিল্মের স্থায়িত্বের উপর প্যালাডিয়ামের প্রভাব
গ্রেড 7 এর বর্ধিত কর্মক্ষমতা (টি টাইটানিয়াম ম্যাট্রিক্সে বিচ্ছুরিত প্যালাডিয়াম দ্বীপগুলি উপস্থিত যেকোন অক্সিডাইজিং প্রজাতির (দ্রবীভূত অক্সিজেন, ফেরিক আয়ন বা এমনকি প্রোটন কম অতিরিক্ত সম্ভাবনায়) হ্রাস করার জন্য চমৎকার ক্যাথোডিক সাইট। এই ধরনের গ্যালভ্যানিক কাপলিং খাদটির পুরো পৃষ্ঠকে প্যাসিভ অঞ্চলে চালিত করে যেখানে একটি অবিচ্ছিন্ন TiO2 ফিল্ম এমনকি অ্যাসিডের মধ্যেও বিদ্যমান থাকে যা সক্রিয়ভাবে ক্ষয় করে বা গ্রেড 2-এ একটি সক্রিয় সম্ভাবনা বজায় রাখে। ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল ইম্পিডেন্স স্পেকট্রোস্কোপি পরীক্ষায় দেখা গেছে যে 100 kΩ.cm2 এর বেশি প্যাসিভ ফিল্ম প্রতিরোধ ক্ষমতা 100 kΩ.cm2 এর পরে গ্রেড 3-এর উপর ভিত্তি করে। 80 ডিগ্রিতে মিশ্র অ্যাসিড, যখন গ্রেড 2-এর জন্য ফিল্মটি ছিদ্রযুক্ত এবং অ-প্রতিরক্ষামূলক ছিল এবং একই অবস্থার অধীনে গঠিত 1 kΩ.cm2 এর নিচে একটি প্রতিরোধ ক্ষমতা ছিল।
The essential distinction emerges when trace oxidizing agents are absent. Grade 2 is attacked in 10% H2SO4 + 5% HCl (deaerated) at 80°C at a rate of 0.5 to 1.0 mm per year with a hydrogen uptake of >1,000 ঘন্টা পরে 300 পিপিএম। গ্রেড 7 0.05 মিমি/বছরের কম ক্ষয় হার এবং 2,000 ঘন্টা একটানা পরীক্ষার পরেও একই ডিয়ারেটেড বায়ুমণ্ডলে 50 পিপিএম-এর নিচে হাইড্রোজেন শোষণ দেখায়। এই কারণেই আমরা এটিকে নিরাপত্তার মার্জিন হিসাবে উল্লেখ করি। এই কারণেই স্ফুটনাঙ্কের নীচে সম্মিলিত অ্যাসিড হিটারের জন্য গ্রেড 7 নির্দিষ্ট করা হয়েছে। গ্রেড 2 পাতলা ঘনত্ব (প্রতিটি 3% এর নিচে) বা 50 C এর নিচে সীমাবদ্ধ।
ব্যর্থতার ফলাফল এবং ব্যর্থতার সময় ডেটা
হাইড্রোজেন-গ্রেড 2 হিটিং টিউবগুলির ক্র্যাকিং সাধারণত টিউবের প্রাচীর বরাবর অনুদৈর্ঘ্য ফাটল হিসাবে দেখা দেয়, প্রায়শই ভিতরের পৃষ্ঠ থেকে উদ্ভূত হয় যেখানে হাইড্রোজেন ঘনত্ব সর্বাধিক এবং বাইরের দিকে চলে। এই ধরনের ব্যর্থতাগুলি অপ্রত্যাশিত এবং পরিষেবার ক্ষেত্রে বিপর্যয়কর-একটি মিশ্র অ্যাসিড ট্যাঙ্কে 80 ডিগ্রীতে কাজ করা একটি হিটার 800 ঘণ্টার জন্য কোনও সুস্পষ্ট অবক্ষয় প্রদর্শন করতে পারে না এবং তারপর 48 ঘন্টার ব্যবধানে দেয়ালের ফাটলগুলির মধ্যে দিয়ে-বিভিন্নভাবে তৈরি হতে পারে৷ ব্যর্থতার পরে মিশ্র অ্যাসিড পরিষেবা থেকে সরানো গ্রেড 2 টিউবগুলির হাইড্রোজেন বিশ্লেষণ ধারাবাহিকভাবে 200 এবং 500 পিপিএমের মধ্যে বাল্ক ঘনত্ব নির্দেশ করে, ক্র্যাক ইনিশিয়েশন সাইটগুলিতে 50 থেকে 100 মাইক্রোমিটার পুরুত্বের স্থানীয় হাইড্রাইড স্তরগুলির সাথে।
U{0}}বেন্ড নমুনা (ASTM G30) সহ ত্বরিত জীবন পরীক্ষা তুলনামূলক ডেটা প্রদান করতে পারে। গ্রেড 2 U-বেন্ডগুলি 15% H 2 SO 4 + 3% HCl-এর 80 ডিগ্রির সংস্পর্শে আসে 300 থেকে 500 ঘন্টা পরে দৃশ্যমান ফাটল এবং 700 ঘন্টা পরে মোট ফ্র্যাকচার তৈরি করে। অভিন্ন গ্রেড 7 নমুনার মেটালোগ্রাফিক অধ্যয়ন দেখায় যে হাইড্রাইড ফেজের কোন উৎপাদন এবং 3,000 ঘন্টা পরে কোন ক্র্যাকিং নেই। উত্পাদন বা মাউন্টিং থেকে অবশিষ্ট প্রসার্য চাপের অধীনে নিমজ্জিত হিটিং টিউবগুলির-ব্যর্থতার সময়টি হাইড্রোজেন প্রবাহের বিপরীতভাবে সমানুপাতিক। 1.65 মিমি পুরুত্ব সহ গ্রেড 2 এর একটি 25 মিমি ব্যাস টিউব এবং 150 MPa এর অবশিষ্ট স্ট্রেস হিসাবে ঢালাই অবস্থায় 80 ডিগ্রীতে মিশ্র অ্যাসিডে প্রায় 1200 ঘন্টা পরে ব্যর্থ হয়েছিল যখন একই মাত্রার একটি গ্রেড 7 টিউব 8000 ঘন্টা পরেও কার্যকর ছিল৷
নির্বাচন গাইড মিশ্র অ্যাসিড উনান আবেদন
নিম্নলিখিত সিদ্ধান্ত ম্যাট্রিক্স ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল এবং যান্ত্রিক বিশ্লেষণকে প্রকৌশলীদের জন্য ব্যবহারিক স্পেসিফিকেশনে অনুবাদ করে যারা মিশ্র H 2 SO 4 -HCl পরিষেবার জন্য গরম করার সরঞ্জাম ক্রয় বা ডিজাইন করেন।
অ্যাপ্লিকেশান এনভায়রনমেন্ট অ্যাসিড কম্পোজিশন তাপমাত্রা প্রস্তাবিত খাদ এবং প্রাচীর বেধের যুক্তি এবং মূল বাণিজ্য-অফ
ইস্পাত পিকলিং লাইন (কার্বন স্টিল স্কেল অপসারণ) 5-10% H 2 SO 4 + 1-2% HCl 75-85 ডিগ্রি গ্রেড 7, 1.2-1.5 মিমি গ্রেড 2: প্যালাডিয়াম স্থিতিশীলকরণ প্রয়োজনীয়। ক্লোরাইড হাইড্রোজেন শোষণকে উৎসাহিত করে. 1.2 মিমি পর্যাপ্ত জারা ভাতা।
অ্যালুমিনিয়াম অ্যানোডাইজিং বাথ (মিশ্র অ্যাসিড) 2-4% H2SO4 + 0.5-1% HCl 30-40 ডিগ্রি গ্রেড 2, 1.0-1.2 মিমি গ্রেড 2 ইকোনমিক্যাল মনিটর বাথ ক্লোরাইড কম তাপমাত্রা হাইড্রোজেন ডিফিউশনের হ্রাস হার প্রতি 24 মাসে পুনরায় পূরণ করুন
টাইটানিয়াম এচ বাথ (PCB উৎপাদন)3-5% HCl + 1-2% HF (w/o H2SO4) 45-55 ডিগ্রি গ্রেড 7, কমপক্ষে 1.5 মিমি ফ্লুরাইড উপস্থিতি আক্রমণের গতি বাড়ায়; গ্রেড 7 ভারী গেজ প্রয়োজনীয়; দ্রুত হাইড্রোজেন গ্রহণের কারণে গ্রেড 2 সম্পূর্ণরূপে এড়িয়ে চলুন।
ফেরিক ক্লোরাইড রিজেনারেশন রিঅ্যাক্টর 8% HCl + 2% H₂SO₄ + Fe³⁺ 85-90 ডিগ্রি গ্রেড 7, 1.65 মিমি প্যালাডিয়াম অ্যালয় প্যাসিভেশন, ক্লোরাইড এবং তাপমাত্রার জন্য Fe³⁺ আয়নগুলির জারণ প্রয়োজন; হাইড্রাইডের জন্য বার্ষিক পরিদর্শন করুন।
বর্জ্য অ্যাসিড ঘনত্ব সিস্টেম 15-20% মিশ্র অ্যাসিড, অনুপাত 80-95 ডিগ্রী পরিবর্তিত হয় গ্রেড 7, 2.0 মিমি বা গ্রেড 12 (Ti-0.3Mo-0.8Ni) উচ্চ তাপমাত্রা এবং ঘনত্বের জন্য সর্বাধিক জারা প্রতিরোধের প্রয়োজন। গ্রেড 12 গ্রেড 7 এর একটি সস্তা খরচের বিকল্প হতে পারে।
হাইড্রোজেন নিয়ন্ত্রণ পরিপূরক নকশা বিবেচনা
শুধুমাত্র প্রাচীরের বেধ বৃদ্ধিই হাইড্রোজেন-জনিত ফাটল রোধ করে না, তবে এটি শোষিত হাইড্রোজেনকে পাতলা করার জন্য ডিফিউশন চ্যানেল এবং বাল্ক ভলিউম বাড়ায়। মিশ্র অ্যাসিড পরিষেবার জন্য, খাদ নির্বাচন প্রাচীর বেধ বিবেচনার থেকে স্বাধীন। গ্রেড 7 একটি পাতলা প্রাচীর (1.2 মিমি) নিরাপদে নিযুক্ত করার অনুমতি দেয়, এমনকি একটি 2.5 মিমি গ্রেড 2 টিউব শেষ পর্যন্ত শক্তিশালী হাইড্রোজেন প্রবাহের কারণে ভ্রূণ হতে পারে। ঢালাইগুলিও অবশ্যই ভাল মানের হতে হবে: গ্রেড 7-এর ঢালাই অবশ্যই উপযুক্ত ফিলার মেটাল (গ্রেড 7 মেলে ফিলার) দিয়ে তৈরি করতে হবে এবং দূষণ এড়াতে আর্গন দিয়ে পিঠ{10}}শুদ্ধ করতে হবে৷ ঢালাই বা তাপ চিকিত্সা দ্বারা উত্পাদিত আলফা{12}}কেস স্তরটি ভঙ্গুর এবং হাইড্রোজেন আক্রমণের জন্য সংবেদনশীল এবং অবশ্যই অপসারণ করতে হবে। অপারেশনাল কন্ট্রোল গ্রেড 2-এর সম্ভাব্যতাকে প্যাসিভ রেঞ্জে পরিবর্তন করতে পারে, যেমন 1 পিপিএম-এর উপরে দ্রবীভূত অক্সিজেন বজায় রাখা (এয়ার স্পারিং দ্বারা) বা অক্সিডাইজিং এজেন্ট হিসাবে অল্প পরিমাণে ফেরিক সালফেট (Fe2(SO4)3) যোগ করা। যাইহোক, এই পদ্ধতিগুলি অনুপস্থিত গরম করার সরঞ্জামগুলির জন্য নির্ভরযোগ্য নয়।
মিক্সড এসিড হিটারের স্পেসিফিকেশনের সারাংশ
এইভাবে, গ্রেড 2-এর পরিবর্তে গ্রেড 7 টাইটানিয়াম ব্যবহার করা শুধুমাত্র প্রস্তাবিতই নয় বরং 2,000 ঘণ্টার বেশি সময় ধরে 80 ডিগ্রিতে মিশ্রিত H₂SO₄-HCl সমাধানে নির্ভরযোগ্য অপারেশনের জন্য আবশ্যক। প্যালাডিয়ামের উপাদান ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল আচরণের উপর গভীর প্রভাব ফেলে। এটি একটি প্যাসিভ অক্সাইড ফিল্ম বজায় রাখে যা হাইড্রোজেন বিবর্তনকে দমন করে এবং হাইড্রোজেন শোষণকে বাধা দেয় যা ভঙ্গুর হাইড্রাইড গঠন এবং ফাটল প্রচারের দিকে পরিচালিত করে। গ্রেড 2 অনেক ক্ষয়কারী পরিস্থিতিতে অর্থনৈতিকভাবে কাম্য, তবে গরম মিশ্রিত হ্রাসকারী অ্যাসিডগুলিতে এটি তার নিষ্ক্রিয় স্তর বজায় রাখতে পারে না এবং হাইড্রোজেনকে এমন হারে শোষণ করবে যা প্রচলিত রক্ষণাবেক্ষণের ব্যবধানের মধ্যে ভ্রান্তি নিশ্চিত করে। যেকোন নিমজ্জন হিটার প্রয়োগের জন্য যেখানে সম্মিলিত H2SO4 ঘনত্ব 5% এর বেশি এবং HCl ঘনত্ব 1% এর বেশি তাপমাত্রা 60 ডিগ্রির বেশি, ইঞ্জিনিয়ারদের গ্রেড 7 টাইটানিয়াম ব্যবহার করা উচিত। সীমারেখার অবস্থার জন্য, ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল সম্ভাব্যতা নিরীক্ষণ (0 mV বনাম SCE এর উপরে টেকসই সম্ভাবনা লক্ষ্য করা) গ্রেড 2 টিকে থাকতে পারে কিনা তা যাচাই করতে পারে। কিন্তু রক্ষণশীল উপায়-এবং একটি যা বিপর্যয়মূলক হিটার ব্যর্থতা এবং উত্পাদন বন্ধ করার সময় এড়ায়-যান্ত্রিক লোড এবং পছন্দসই পরিষেবা জীবনের জন্য উপযুক্ত প্রাচীর বেধ সহ গ্রেড 7 নির্বাচন করা৷
