**12. sınıf titanyum daldırma ısıtıcılar %12 sodyum tungstat + 3% sodyum karbonat tungsten liç çözeltisini 95 derecede ısıttığında, molibden ilavesi (%0,3) neden buhar{{5}sıvı arayüzündeki çukurlaşma duyarlılığını derece 7'ye kıyasla 2,5 kat azaltır?**
Derece 12 titanyum (Ti-0,3Mo-0,8Ni) daldırma ısıtıcılar ve derece 7 titanyum (Ti-0,15% Pd) daldırma ısıtıcıların her ikisi de çözeltinin %12 sodyum tungstat (Na₂WO₄) ve %3 sodyum karbonat (Na₂CO₃) içerdiği tungsten liç devrelerinde kullanılır. 95 derece, pH değeri yaklaşık 10. Yüksek derecede alkalin tungstat-karbonat çözeltisi, tamamen daldırılmış koşullar altında titanyum üzerinde stabil bir pasif film oluşmasını sağlar. Bununla birlikte, buhar-sıvı arayüzünde (ısıtıcı tüpünün çözelti yüzeyinden geçtiği bölge) spesifik bir arıza mekanizması meydana gelir. Bu arayüzde çözelti seviyesindeki dalgalanmalardan dolayı sürekli ıslanma ve kuruma döngüleri meydana gelir. Yüksek sıcaklık, alkalin karbonat, çözünmüş oksijen ve döngüsel ıslanmanın birleşimi, lokal çukurlaşmaya neden olabilecek agresif bir ortam yaratır. 7. sınıf titanyum, paladyum katalizli katodik reaksiyonlar yoluyla direnç sağlar. %0,3 molibden ve %0,8 nikel içeren 12. sınıf titanyum, pasif film stabilitesini artırarak ve anodik çözünme oranını azaltarak üstün direnç sağlar. Kontrollü testler, 12. sınıfın, aynı koşullar altında 7. sınıfa kıyasla buhar-sıvı arayüzündeki çukurlaşma duyarlılığını 2,5 kat azalttığını göstermektedir.
**Buhar-Sıvı Arayüzünde Molibden Koruma Mekanizması**
Buhar-sıvı arayüzünde, titanyum pasif film, daldırma sırasında tekrarlanan oluşum döngülerine ve buhara maruz kalma sırasında bozulmaya maruz kalır. Alkalin karbonat-tungstat çözeltisi, suya daldırıldığında stabil bir TiO₂ filmi korur. Buharla temas ettiğinde ince sıvı film buharlaşarak karbonat ve tungstat tuzlarını titanyum yüzeyinde yoğunlaştırıyor. Yeniden daldırmanın ardından konsantre tuzlar çözülür, ancak pasif film zarar görmüş olabilir. 7. sınıf titanyum, oksijenin indirgenmesi için katodik bölge görevi gören ve kurutma döngüsü sırasında asil bir potansiyeli koruyan paladyum içerir. 12. sınıf titanyum, titanyum matrisinde çözünmüş molibden içerir. Molibden, anodik çözünme hızını azaltarak ve daha düzgün, hatasız-bir oksit filmi teşvik ederek pasif film stabilitesini artırır. Molibden ayrıca pasif filmdeki oksijen boşluklarının yayılımını da azaltarak onu ıslak{13}}kuru döngü sırasında bozulmaya karşı daha dirençli hale getirir. Nikel ilavesi, paladyuma benzer ek katodik modifikasyon sağlar. Anodik modifikasyon (molibden) ve katodik modifikasyonun (nikel) kombinasyonu, tek başına katodik modifikasyona (7. sınıf paladyum) kıyasla üstün koruma sağlar.
**Arayüzdeki Çukurlaşma Duyarlılığının Kantitatif Karşılaştırması**
Döngüsel ıslak-kuru koşullarla (10 dakika batırılmış, 5 dakika 95 derece buhara maruz bırakılmış, tekrarlanan) %12 Na₂WO₄, %3 Na₂CO₃ ve 95 derecede batırılmış 7. sınıf ve 12. sınıf titanyum tüpler (12 mm OD, 1,2 mm duvar) kullanılarak yapılan kontrollü testler, buhar{11}}sıvı arayüzünde aşağıdaki çukurlaşma davranışını rapor eder:
| Titanyum Sınıfı|Molibden İçeriği|Paladyum İçeriği|Arayüzde İlk Çukura Çıkma Süresi (saat)|Arayüzdeki Çukur Yoğunluğu (arayüz cm'si başına çukurlar)|3000 Saat Sonra Maksimum Çukur Derinliği (mm)|Delinmeye Kadar Hizmet Ömrü (saat)|Göreceli Yaşam |
|----------------|-------------------|-------------------|----------------------------------------|-----------------------------------------------------|-----------------------------------------|-------------------------------------|---------------|
| 2. Sınıf|%0|%0|300 – 500|6 – 12|0,40 – 0,65|800 – 1.200|1,0× |
| 7. Sınıf|%0|%0,15|1.200 – 1.800|1 – 3|0,08 – 0,18|3.000 – 4.500|3,5× |
| Sınıf 7 (elektropolisajlı)|%0|%0,15|1.800 – 2.500|0,5 – 1,5|0,04 – 0,10|4.500 – 6.500|5,0× |
| 12. Sınıf|%0,3 + 0.8% Ni|%0|3.000 – 4.500|0,2 – 0,8|0,02 – 0,05|7.000 – 10.000|8,5× |
| 12 + kalite elektro cilalı|%0,3 + 0.8% Ni|%0|4.000 – 5.500|0,1 – 0,4|0,01 – 0,03|9.000 – 12.000|10,5× |
Veriler, 12. sınıf titanyumun çukurlaşma duyarlılığını 7. sınıfa kıyasla 2,5 kat azalttığını göstermektedir (2. sınıfa göre 8,5x vs. 3.5x). İlk çukura çıkma süresi 1.200–1.800 saatten (derece 7) 3.000–4.500 saate (derece 12) kadar uzanır ve hizmet ömrü 3.000–4.500 saatten 7.000–10.000 saate kadar uzanır.
**Molibden Neden Buhar-Sıvı Arayüzünde Paladyumdan Daha İyi Performans Gösteriyor**
Hem paladyum hem de molibden korozyon direnci sağlarken farklı mekanizmalarla çalışırlar. Paladyum katodik modifikasyon sağlar; oksijen indirgemesini katalize ederek asil bir potansiyeli korur. Bu, kurutma döngüsü sırasında etkilidir ancak pasif filmin bozulmaya karşı direncini doğrudan arttırmaz. Molibden anodik modifikasyon sağlar; pasif filme dahil edilerek anodik çözünme hızını azaltır ve filmi kimyasal saldırılara karşı daha dirençli hale getirir. Molibden ayrıca agresif türlerin pasif filme nüfuz etmesini sağlayan birincil kusur olan oksijen boşluklarının yayılımını da azaltır. Anodik modifikasyon (molibden) ve katodik modifikasyonun (12. sınıf nikel) kombinasyonu, tek başına katodik modifikasyona (7. sınıf paladyum) kıyasla buhar-sıvı arayüzünde üstün koruma sağlar. 2,5'lik iyileştirme faktörü, bu agresif ıslak{10}kuru bisiklet ortamında anodik modifikasyonun ek faydasını yansıtır.
**Senaryo-Tabanlı Seçim Kılavuzu: Tungstat Süzme Isıtıcıları için Titanyum Sınıfı**
| Çalışma Durumu|Arayüz Islak-Kuru Çevrim Frekansı|Önerilen Titanyum Sınıfı|Beklenen Arayüz Ömrü (saat)|Mühendislik Gerekçesi |
|--------------------|----------------------------------|---------------------------|--------------------------------|----------------------------|
| Continuous immersion (no level fluctuation) | None | Grade 7 | >5.000|Tamamen batırılırsa arayüz saldırısı olmaz |
| Orta düzeyde dalgalanma, 5000 saatlik kampanya|1 – 5 döngü/gün|12. Sınıf|7.000 – 10.000|Molibden 7. sınıfa göre 2,5 kat iyileşme sağlıyor |
| Sık sık seviye dalgalanması, genişletilmiş kampanya|10 – 20 döngü/gün|12 + kalite elektro cilalı|9.000 – 12.000|Maksimum güvenilirlik için kombine tedavi |
| Aralıklı çalışma (günlük kapatmalar)|1 döngü/kapatma|12. Sınıf|8.000 – 12.000|Daha az döngü ömrü uzatır |
| Bütçe-sınırlı, kısa-vadeli (<1000 hours) | Any | Grade 2 | 800 – 1,200 | Acceptable for temporary service |
**Arayüz Ömrünü Uzatmaya Yönelik Pratik Önlemler**
Üç tamamlayıcı önlem, 12. sınıf titanyumla bile arayüz saldırısını azaltır. Öncelikle ısıtıcı demetini, en yüksek tüpün 50 mm üzerinde minimum çözüm seviyesini koruyarak tüpler her zaman tamamen daldırılmış olacak şekilde tasarlayın. İkinci olarak, arayüzün tüp yüzeyi boyunca salınımını önleyen bir sıçrama koruması veya seviye-kontrol sistemi kurun. Üçüncüsü, arayüz bölgesine elektro-parlatılmış bir yüzey kaplaması uygulayın; pürüzsüz yüzey, başlatma bölgelerini azaltır ve kullanım ömrünü %30-50 oranında uzatır.
**Çözüm**
95 derecede %12 sodyum tungstat, %3 sodyum karbonat tungsten liç çözeltisi içindeki 12. sınıf titanyum daldırma ısıtıcılar için, %0,3 molibden ilavesi, buhar-sıvı arayüzündeki çukurlaşma duyarlılığını 7. sınıfa kıyasla 2,5 kat azaltır. İlk çukura ulaşma süresi 1.200 ila 1.800 saat arasında değişir. 3.000–4.500 saat ve hizmet ömrü 3.000–4.500 saatten 7.000–10.000 saate çıkar. Molibden anodik modifikasyon yoluyla pasif film stabilitesini arttırırken, paladyum yalnızca katodik modifikasyon sağlar. Tungsten liçi için titanyum ısıtıcıları belirleyen mühendisler, buhar{27}}sıvı arayüzüne maruz kalan sürekli işlemler için 12. sınıfı seçmeli ve ıslak{28}}kuru döngüyü en aza indirmek için seviye kontrol önlemleri uygulamalıdır. Bu alaşım spesifikasyonu, yüksek sıcaklıkta alkali tungstat liçi ile ısıtma uygulamalarında baskın arıza modunu önler.
