**Za grijač obložen titanijumom (klasa 7) u 12% natrijum volframatu + 3% rastvoru natrijum karbonata (pH 10) na 95 stepeni za luženje volframa, kako dodatak paladija smanjuje podložnost pittingu na parnoj-tečnoj dubini 2 u identičnim uslovima stepena i tečnosti**
Grejači sa omotačem od titanijuma 7 (Ti-0,15% Pd) se široko koriste u krugovima za luženje volframa gde rastvor sadrži 12% natrijum volframa (Na₂WO₄) i 3% rastvor natrijum karbonata (Na₂CO₃) na 95 stepeni, sa pH vrednostom od približno 95 stepeni. pasivni film na titanijumu u potpuno uronjenim uslovima. Međutim, specifičan mehanizam kvara javlja se na sučelju para-tečnost – području gdje cijev grijača prolazi kroz površinu otopine. Na ovom interfejsu, kontinuirani ciklusi vlaženja i sušenja nastaju zbog fluktuacija nivoa rastvora i pucanja mehurića. Kombinacija visoke temperature, alkalnog karbonata, rastvorenog kiseonika i cikličkog vlaženja stvara agresivno okruženje koje može da izazove lokalizovane rupe. Titanijum 2. stepena pati od pitting na granici u roku od 1000-1500 sati. Titanijum 7 stepena, sa 0,15% paladijuma, pruža superiornu otpornost katalizacijom katodnih reakcija koje održavaju plemeniti potencijal čak i tokom ciklusa sušenja, smanjujući osetljivost na rupe za faktor 3,5.
**Mehanizam pare-od napada na sučelje tečnosti i zaštite paladija**
Na interfejsu para{0}}tečnost, pasivni film od titanijuma prolazi kroz ponovljene cikluse formiranja tokom potapanja i delimičnog smanjenja ili mehaničkog prekida tokom izlaganja pari. Kada je uronjen, rastvor alkalnog karbonata održava stabilan film TiO₂. Kada je izložen pari, tanki tekući film isparava, koncentrirajući karbonatne i volframatne soli na površini titana. Nakon ponovnog uranjanja, koncentrovane soli se rastvaraju, ali je pasivni film možda ugrožen. U titanijumu 2. stepena, ovaj ciklični napad dovodi do lokalizovanog udubljenja, posebno na liniji interfejsa. Titanijum 7 stepena sadrži čestice paladija dispergovane u matriksu koje deluju kao katodna mesta za redukciju kiseonika. Čak i kada je površina djelomično osušena, mjesta paladija održavaju katodnu aktivnost, zadržavajući površinski potencijal titana u pasivnom području. Ova katodna modifikacija sprečava pad potencijala koji bi se inače desio tokom ciklusa sušenja, eliminišući uslov za pokretanje jame.
**Kvantitativno poređenje osjetljivosti na udubljenje na sučelju**
Kontrolirani testovi korištenjem titanijumskih cijevi stupnja 2 i 7 (12 mm OD, 1,2 mm stijenke) uronjenih u 12% Na₂WO₄, 3% Na₂CO₃ na 95 stepeni sa cikličnim vlažnim-suvim uslovima (10 minuta uronjeno, 5 minuta izloženo uticaju vode, ponavljanje ponašanja na 95 stepeni) vapor-tečnost interfejs:
| Titanium Grade|Sadržaj paladija|Vrijeme do prve jame na sučelju (sati)|Gustina udubljenja na sučelju (udubljenja po cm sučelja)|Maksimalna dubina jame nakon 2000 sati (mm)|Vek trajanja do perforacije (sati)|Relativni život |
|----------------|-------------------|----------------------------------------|-----------------------------------------------------|-----------------------------------------|-------------------------------------|---------------|
| Razred 2|0%|300 – 500|6 – 12|0,40 – 0,65|800 – 1.200|1.0× |
| Katodna zaštita stupnja 2 +|0%|500 – 800|4 – 8|0,30 – 0,45|1.200 – 1.800|1,5× |
| Razred 7|0,15%|1.200 – 1.800|1 – 3|0,08 – 0,18|3.000 – 4.500|3,5× |
| Stepen 7 (elektropolirana površina)|0,15%|1.800 – 2.500|0,5 – 1,5|0,04 – 0,10|4.500 – 6.500|5.0× |
| Ocena 12 (0,3% Mo, 0,8% Ni)|0%|1.000 – 1.500|2 – 5|0,12 – 0,25|2.500 – 3.800|2,8× |
Podaci pokazuju da titanijum stepena 7 smanjuje osetljivost na udubljenje za faktor 3,5 u poređenju sa stepenom 2. Vreme do prve jame se proteže od 300–500 sati do 1.200–1.800 sati, a radni vek se proteže od 800–1.200 sati do 3.000–4,50 sati.
**Zašto je paladijum efikasan u alkalnim rastvorima**
Efikasnost paladija u rastvorima alkalnog volframata proizilazi iz njegove sposobnosti da katalizira redukciju kiseonika pri velikom potencijalu. U alkalnim medijima, reakcija redukcije kiseonika se odvija preko O₂ + 2H₂O + 4e⁻ → 4OH⁻, sa visokim potencijalom ravnoteže. Na titanijumu stepena 2, prepotencijal za ovu reakciju je visok, a potencijal značajno opada kada se površina osuši. Na stepenu 7, čestice paladijuma pružaju niska-mjesta preopterećenja za redukciju kiseonika, održavajući veći potencijal čak i tokom ciklusa sušenja. Elektrohemijski potencijal titanijuma stepena 7 ostaje približno +0.2 do +0.3 V u odnosu na Ag/AgCl tokom ciklusa sušenja, dok stepen 2 pada na -0,1 do 0,0 V – razlika od 200-300 mV koja određuje da li će pasivni film ostati netaknut ili će se raspasti.
**Vodič za odabir zasnovan na scenariju-: Kvaliteta titanijuma za grijače za ispiranje volframata**
| Radni uvjeti|Interfejs Wet-Frekvencija suvog ciklusa|Preporučena klasa titana|Očekivani vijek trajanja interfejsa (sati)|Inženjersko opravdanje |
|--------------------|----------------------------------|---------------------------|--------------------------------|----------------------------|
| Continuous immersion (no level fluctuation) | None | Grade 2 | >5,000|Nema napada na interfejs ako je potpuno uronjen |
| Umjerena fluktuacija nivoa (dnevni ciklusi)|1 – 5 ciklusa/dan|Razred 7|3.000 – 4.500|Paladij obezbeđuje 3,5 puta poboljšanje života |
| Česta fluktuacija nivoa (ciklusi po satu)|10 – 20 ciklusa/dan|Stepen 7 + elektropolirano|4.500 – 6.500|Završna obrada smanjuje inicijacijska mjesta |
| Rad sa prekidima (dnevna isključenja)|1 ciklus/isključivanje|Razred 7|4.000 – 6.000|Manje ciklusa produžava život |
| Budžet-ograničen, kratkoročno-(<1000 hours) | Any | Grade 2 | 800 – 1,200 | Acceptable for temporary service |
**Praktične mjere za produženje vijeka trajanja interfejsa**
Tri komplementarne mjere smanjuju napad na interfejs čak i sa titanijumom 7 stepena. Prvo, dizajnirajte snop grijača tako da cijevi budu cijelo vrijeme potpuno uronjene održavajući minimalni nivo otopine 50 mm iznad najviše cijevi. Drugo, instalirajte zaštitu od prskanja ili sistem{4}}kontrole nivoa koji sprječava osciliranje interfejsa preko površine cijevi. Treće, za sisteme stepena 2, nanesite PTFE premaz na zonu interfejsa; premaz sprečava direktan kontakt između isparenih soli i površine titanijuma, efikasno eliminišući napad mokrog-suvog ciklusa. Ove mjere mogu produžiti životni vijek razreda 2 na 2.000–3.000 sati, približavajući se performansama razreda 7.
**Zaključak**
Za grijače s titanijumskim omotačem razreda 7 u 12% natrijum volframata, 3% rastvoru natrijum karbonata na 95 stepeni za luženje volframa, dodatak od 0,15% paladija smanjuje osetljivost na rupice na interfejsu pare{5}}tečnosti za faktor od 3,5 produžava vreme od prvog stepena 000 do 5 sati. 1.200–1.800 sati, a radni vijek se povećava sa 800–1.200 sati na 3.000–4.500 sati. Paladij održava plemeniti potencijal tokom ciklusa sušenja katalizujući redukciju kiseonika, sprečavajući pad potencijala koji inicira pitting u stepenu 2. Inženjeri koji specificiraju grijače titanijuma za luženje od volframa treba da izaberu stepen 7 kada je interfejs para{24}}tečnost neizbežan, i primeniti mere kontrole nivoa{25} mokrih ciklusa na minimum. Ova specifikacija legure sprječava pitting interfejsa – dominantan način kvara u primjenama visoko-alkalnog grijanja na bazi volframata.
