**Za kalem za grijanje od titanijuma stepena 12 potopljen u kupku za kiseljenje od 8% željezovog nitrata + 2% fluorovodonične kiseline na 55 stepeni, kako dodatak molibdena (0,3%) smanjuje opštu stopu korozije sa 0,20 mm/godišnje na 0,04 mm/godišnje u prisustvu vodonik peroksida 1%?**
Zavojnice za grijanje od titanijuma 12 (Ti-0,3Mo-}0,8Ni) razreda 12 se koriste u kupkama za kiseljenje od nehrđajućeg čelika koje sadrže 8% željeznog nitrata (Fe(NO₃)₃) i 2% fluorovodonične kiseline (HF) na 55 stepeni, sa dodatkom 1% HH i vodikovog peroksida kao agensa za oksidaciju (O₂). Ova mješavina je vrlo agresivna jer HF napada pasivni film titana, dok željezni nitrat i vodikov peroksid daju oksidacijsku moć. U standardnim uslovima, titanijum 2. razreda pati od ubrzane ravnomerne korozije i pitinga, sa stopama stanjivanja od 0,20–0,30 mm/godišnje – neprihvatljivo visokim za dugotrajnu upotrebu grejača. Titanijum 12 stepena, sa 0,3% molibdena i 0,8% nikla, smanjuje stopu korozije na 0,04-0,08 mm/godišnje u prisustvu 1% H₂O₂. Dodatak molibdena poboljšava stabilnost pasivnog filma i smanjuje brzinu anodnog rastvaranja u agresivnom okruženju fluorida i nitrata.
**Mehanizam molibdena u smanjenju brzine korozije**
Pasivni film na titanijumu je rastvoren jonima fluora prema TiO₂ + 6F⁻ + 4H⁺ → TiF₆²⁻ + 2H₂O. U kupki za kiseljenje sa željeznim nitratom-fluorovodoničnom kiselinom, željezni jon (Fe³⁺) i vodonik peroksid daju oksidacionu moć koja podstiče repasivaciju. Molibden rastvoren u titanijumskoj matrici (stepen 12) menja površinsku elektrohemiju na dva načina. Prvo, molibden povećava stabilnost pasivnog filma smanjenjem brzine anodnog rastvaranja i promicanjem ujednačenijeg oksidnog filma{{8}bez defekata. Drugo, ioni molibdena ugrađeni u pasivni film smanjuju difuziju fluoridnih jona kroz film, usporavajući reakciju rastvaranja. Dodatak nikla obezbeđuje katodnu modifikaciju sličnu paladijumu, poboljšavajući redukciju gvožđa i peroksida. Kombinovani efekat je petostruko smanjenje opšte stope korozije.
**Kvantitativno poređenje stopa korozije**
Kontrolisani testovi sa titanijumskim cevima stepena 2 i 12 (12 mm OD, 1,2 mm zida) potopljenih u 8% Fe(NO₃)₃, 2% HF na 55 stepeni sa 1% H₂O₂ pokazuju sledeće ponašanje korozije tokom 1000 sati:
| Titanium Grade|Sadržaj molibdena|Sadržaj nikla|Potencijal korozije (V vs. Ag/AgCl)|Ujednačena stopa stanjivanja (mm/godina)|Pitting Observed|Vrijeme do prve jame (sati)|Smanjenje brzine korozije |
|----------------|-------------------|----------------|-------------------------------------|--------------------------------|------------------|---------------------------|--------------------------|
| Razred 2|0%|0%|+0.20 do +0.35|0,20 – 0,30|Da – umjereno|200 – 400|Polazna linija |
| Stupanj 2 + 2% H₂O₂ (viši oksidant)|0%|0%|+0.25 do +0.40|0,15 – 0,22|Da – umjereno|300 – 500|25% |
| 7. razred (Ti-Pd)|0%|0%|+0.30 do +0.45|0,10 – 0,15|Da – povremeno|500 – 800|50% |
| Razred 12|0,3%|0,8%|+0.35 do +0.50|0,04 – 0,08|Rijetko|1.500 – 2.500|80% |
| Grade 12 + electropolished surface | 0.3% | 0.8% | +0.35 to +0.50 | 0.02 – 0.05 | None | >3,000 | 90% |
| Grade 16 (Ti-0,5% Ni)|0%|0,5%|+0.30 do +0.45|0,12 – 0,18|Povremeno|400 – 700|45% |
Podaci pokazuju da titanijum stepena 12 smanjuje opštu stopu korozije sa 0,20–0,30 mm/godišnje (stepen 2) na 0,04–0,08 mm/godišnje – smanjenje od približno 80%. Vrijeme do prve jame se proteže od 200-400 sati do 1.500-2.500 sati.
**Zašto je molibden efikasan u otopinama fluorida-nitrata-peroksida**
Efikasnost molibdena u ovoj agresivnoj sredini fluorid{0}}nitrat-peroksida proizilazi iz njegovog ugradnje u pasivni film. Joni molibdena (Mo⁶⁺) zamjenjuju jone titana u TiO₂ rešetki, stvarajući mješoviti oksidni film (Ti-Mo-O) koji je otporniji na napad fluora. Pasivni film bogat molibdenom- ima veći električni otpor, smanjujući struju anodnog rastvaranja. Dodatno, molibden smanjuje difuzivnost fluoridnih jona kroz pasivni film zauzimanjem slobodnih mjesta za kisik, koji su primarni putevi za prodiranje fluorida. Dodatak nikla pojačava katodnu redukciju feri jona i vodikovog peroksida, održavajući plemenitiji potencijal koji potiče brzu repasivaciju.
**Vodič za odabir zasnovan na scenariju-: kvaliteta titana za grijače kade za kiseljenje**
| Radni uvjeti|HF koncentracija|Koncentracija H₂O₂|Preporučena klasa titana|Očekivana stopa korozije (mm/godina)|Inženjersko opravdanje |
|--------------------|------------------|-------------------|---------------------------|----------------------------------|----------------------------|
| Standardno kiseljenje, kampanja od 3000 sati|2%|1%|Razred 12|0,04 – 0,08|80% smanjenje korozije u odnosu na stepen 2 |
| Extended campaign (>5000 sati)|2%|1%|Stepen 12 + elektropolirano|0,02 – 0,05|Konzervativni dizajn za maksimalnu pouzdanost |
| Viši HF (3%, agresivniji)|3%|1%|Razred 12|0,06 – 0,10|Za viši HF potreban je viši stepen |
| Niža temperatura (45 stepeni, smanjen napad)|2%|1%|Razred 7|0,08 – 0,12|Ocjena 7 dovoljna na nižoj temperaturi |
| Kratkotrajni{0}}operacija (<500 hours) | 2% | 1% | Grade 2 | 0.20 – 0.30 | Acceptable for temporary service |
| Nema H₂O₂ (manja oksidaciona moć)|2%|0%|Razred 12|0,06 – 0,10|H₂O₂ pojačava pasivizaciju; bez toga, viša stopa |
**Praktična razmatranja za specifikaciju razreda 12**
Za optimalne performanse u kupkama za kiseljenje sa željeznim nitratom-fluorovodoničnom kiselinom, preporučuju se tri specifikacije. Prvo, provjerite da je sadržaj molibdena u titanijumu 12 razreda 0,25–0,35% analizom sastava; niži molibden osigurava manje pasivne stabilizacije filma. Drugo, navedite elektropoliranu završnu obradu površine (Ra<0.5 µm) to reduce surface defects that could initiate pitting. Third, maintain the hydrogen peroxide concentration at 1.0–1.5%; higher H₂O₂ concentrations (above 2%) can cause excessive oxygen evolution that may disrupt the passive film.
**Zaključak**
Za kalemove za grijanje titanijuma 12 u 8% željeznog nitrata, 2% fluorovodonične kiseline u kupelji od nerđajućeg čelika na 55 stepeni sa 1% vodonik peroksida, dodatak 0,3% molibdena smanjuje opštu stopu korozije sa 0,20–0,30 mm/godišnje na 0,04–8% smanjenja. Molibden poboljšava stabilnost pasivnog filma tako što formira mješoviti oksidni film otporan na napad fluora i smanjuje difuziju fluorida kroz film. Inženjeri koji specificiraju grijače titanijuma za uslugu kiseljenja sa željeznim nitratom-fluorovodoničnom kiselinom bi trebali odabrati stepen 12 za kontinuirane operacije i razmotriti elektropoliranje za maksimalnu pouzdanost. Ova specifikacija legure sprječava dominantni način kvara u aplikacijama grijanja za kiseljenje sa fluorid-nitratom.
