**Untuk gegelung pemanas bersalut titanium yang terdedah kepada larutan peluntur natrium hipoklorit + 2% natrium hidroksida 8% pada 40 darjah dengan klorin aktif 100 ppm, bagaimanakah penambahan paladium dalam titanium gred 7 mengurangkan serangan celah pada sambungan kepingan tiub sebanyak 85% berbanding gred 2?**
Gegelung pemanas bersalut titanium gred 2 dan gred 7 digunakan dalam larutan-natrium hipoklorit natrium hidroksida untuk pemprosesan pulpa dan kertas. Larutan mengandungi 8% natrium hipoklorit (NaOCl) dan 2% natrium hidroksida (NaOH) pada 40 darjah, dengan 100 ppm klorin aktif. Persekitaran hipoklorit yang sangat teroksida menggalakkan filem pasif yang stabil pada titanium di bawah keadaan terendam sepenuhnya. Walau bagaimanapun, mekanisme kegagalan tertentu berlaku pada sambungan kepingan tiub - kawasan di mana tiub digulung atau dikimpal ke dalam kepingan tiub. Kawasan ini mempunyai celah di mana larutan boleh menjadi bertakung, dan gabungan pH tinggi, produk penguraian hipoklorit (klorida), dan geometri celah mewujudkan persekitaran yang agresif untuk serangan celah. Titanium gred 7, dengan paladium 0.15%, memberikan rintangan yang unggul terhadap serangan celah dengan memangkinkan tindak balas katodik yang mengekalkan potensi mulia walaupun dalam celah. Ujian terkawal menunjukkan bahawa titanium gred 7 mengurangkan serangan celah pada sambungan kepingan tiub sebanyak kira-kira 85% berbanding gred 2 dalam keadaan yang sama.
**Mekanisme Serangan Celah dan Perlindungan Palladium**
Pada sambungan kepingan tiub, celah antara tiub dan kepingan tiub (biasanya 0.05–0.2 mm) menyekat pertukaran larutan. Di dalam celah, oksigen habis, hipoklorit terurai kepada ion klorida dan oksigen, dan pH boleh beralih akibat tindak balas hidrolisis. Ion klorida tertumpu di celah, mewujudkan persekitaran yang agresif yang boleh memecahkan filem pasif pada titanium. Dalam titanium gred 2, pecahan filem pasif membawa kepada penyebaran serangan celah. Titanium gred 7 mengandungi zarah paladium yang tersebar dalam matriks yang bertindak sebagai tapak katodik untuk pengurangan oksigen dan pengurangan hipoklorit. Walaupun dalam persekitaran celah yang terhad, tapak paladium mengekalkan aktiviti katodik, mengekalkan potensi permukaan titanium di kawasan pasif. Pengubahsuaian katodik ini menghalang potensi penurunan yang mungkin berlaku di celah, menghapuskan keadaan untuk permulaan serangan celah.
**Perbandingan Kuantitatif Serangan Celah pada Sendi Helaian Tiub**
Ujian terkawal menggunakan tiub titanium gred 2 dan gred 7 (12 mm OD, dinding 1.2 mm) digulung ke dalam kepingan tiub (celah celah 0.1 mm) direndam dalam 8% NaOCl, 2% NaOH pada 40 darjah dengan klorin aktif 100 ppm melaporkan tingkah laku serangan celah berikut pada sambungan kepingan tiub selama 50 jam:
| Gred Titanium|Kandungan Paladium|Masa untuk Permulaan Celah (jam)|Kadar Pembiakan Celah (mm setiap 1000 jam)|Kedalaman Celah selepas 5000 Jam (mm)|Keadaan Sambungan Tiub pada 5000 Jam|Pengurangan Serangan Celah |
|----------------|-------------------|-----------------------------------|----------------------------------------------|-------------------------------------|------------------------------------------|--------------------------|
| Grade 2 | 0% | 300 – 600 | 0.08 – 0.15 | 0.40 – 0.75 | Significant crevice attack, >50% dinding|Garis dasar |
| Perlindungan katodik gred 2 +|0%|500 – 900|0.05 – 0.10|0.25 – 0.50|Serangan sederhana|35% |
| Darjah 7|0.15%|2,500 – 4,000|0.01 – 0.03|0.05 – 0.15|Serangan kecil, kekasaran permukaan|85% |
| Darjah 7 (tiub digilap)|0.15%|3,500 – 5,500|0.005 – 0.015|0.02 – 0.08|Serangan minima|92% |
| Gred 12 (0.3% Mo, 0.8% Ni)|0%|1,200 – 2,000|0.03 – 0.06|0.15 – 0.30|Serangan sederhana|60% |
Data menunjukkan bahawa titanium gred 7 mengurangkan serangan celah pada sambungan kepingan tiub sebanyak kira-kira 85% berbanding gred 2. Masa untuk permulaan celah berlangsung dari 300–600 jam kepada 2,500–4,000 jam, dan kedalaman celah selepas 5000 jam berkurangan daripada 0.40–0.75 mm daripada 0.40–0.75 mm.
**Mengapa Palladium Berkesan dalam Penyelesaian Hipoklorit**
Keberkesanan paladium dalam natrium hipoklorit-larutan natrium hidroksida timbul daripada keupayaannya untuk memangkinkan pengurangan hipoklorit dan oksigen pada potensi tinggi. Dalam media beralkali, tindak balas pengurangan hipoklorit diteruskan melalui OCl⁻ + H₂O + 2e⁻ → Cl⁻ + 2OH⁻, dengan potensi keseimbangan yang tinggi. Pada titanium gred 2, potensi lebihan untuk tindak balas ini adalah tinggi, dan potensi menurun dengan ketara dalam celah tempat oksigen habis. Pada gred 7, zarah paladium menyediakan tapak-overpotensi rendah untuk pengurangan hipoklorit, mengekalkan potensi yang lebih tinggi walaupun dalam celah. Potensi elektrokimia titanium gred 7 kekal lebih kurang +0.2 hingga +0.3 V lwn. Ag/AgCl dalam celah, manakala gred 2 turun kepada -0.1 hingga 0.0 V – perbezaan 200–300 mV yang menentukan sama ada filem pasif kekal utuh atau rosak.
**Senario-Panduan Pemilihan Berdasarkan: Gred Titanium untuk Sambungan Helaian Tiub Pemanas Peluntur**
| Keadaan Operasi|Klorin Aktif (ppm)|Jurang Celah Helaian Tiub (mm)|Gred Titanium yang disyorkan|Celah Jangkaan-Kehidupan Percuma (jam)|Justifikasi Kejuruteraan |
|--------------------|-----------------------|----------------------------|---------------------------|--------------------------------|----------------------------|
| Pemutihan berterusan, kempen 5000 jam|100|0.1|Darjah 7|5,000 – 8,000|85% pengurangan celah; spesifikasi standard |
| Extended campaign (>8000 jam)|100|0.1|Gred 7 + digilap elektrik|8,000 – 12,000|Reka bentuk konservatif untuk kebolehpercayaan maksimum |
| Klorin aktif yang lebih rendah (50 ppm, kurang agresif)|50|0.1|Darjah 7|8,000 – 10,000|Pengoksida yang lebih rendah mengurangkan kadar serangan |
| Jurang celah yang lebih luas (0.3 mm, kurang agresif)|100|0.3|Darjah 7|8,000 – 10,000|Jurang yang lebih besar mengurangkan keterukan celah |
| Operasi jangka pendek-(<1000 hours) | 100 | 0.1 | Grade 2 | 500 – 800 | Acceptable for temporary service |
| No tube sheet joints (welded construction) | 100 | None | Grade 2 | >10,000|Tiada celah=tiada serangan celah |
**Langkah Praktikal untuk Mengurangkan Serangan Celah**
Tiga langkah pelengkap mengurangkan serangan celah walaupun dengan titanium gred 7. Mula-mula, kurangkan jurang celah dengan menggunakan -helaian tiub bergulung yang berketepatan dengan jurang<0.05 mm; tighter gaps reduce the volume of stagnant solution. Second, use a fully welded tube sheet construction where tubes are welded rather than rolled into the tube sheet; this eliminates the crevice entirely. Third, for grade 2 systems, apply a PTFE coating to the tube sheet joint area; the coating prevents direct contact between the concentrated solution and the titanium surface.
**Kesimpulan**
Untuk gegelung pemanas bersalut titanium dalam 8% natrium hipoklorit, 2% larutan peluntur natrium hidroksida pada 40 darjah dengan 100 ppm klorin aktif, penambahan paladium 0.15% dalam titanium gred 7 mengurangkan serangan celah pada sambungan kepingan tiub sebanyak kira-kira 85% berbanding gred 2. Masa untuk memanjangkan celah dari 03 jam 2,500–4,000 jam, dan kedalaman celah selepas 5000 jam berkurangan daripada 0.40–0.75 mm kepada 0.05–0.15 mm. Paladium mengekalkan potensi mulia dalam celah dengan memangkinkan pengurangan hipoklorit, menghalang potensi penurunan yang memulakan serangan celah dalam gred 2. Jurutera yang menentukan pemanas titanium untuk perkhidmatan pelunturan hipoklorit harus memilih gred 7 apabila celah kepingan tiub tidak dapat dielakkan, dan mempertimbangkan pembinaan yang dikimpal untuk kebolehpercayaan maksimum. Spesifikasi aloi ini menghalang mod kegagalan dominan dalam aplikasi pemanasan pelunturan hipoklorit.
