**Apabila tiub pemanasan titanium gred 12 digunakan dalam larutan larut lesap tungsten natrium karbonat 12% + 3% natrium karbonat tungsten (pH 10) pada 95 darjah , mengapa penambahan molibdenum (0.3%) mengurangkan kerentanan pitting pada wap-antara muka cecair dengan gred tiga?**
Tiub pemanasan titanium gred 12 (Ti-0.3Mo-0.8Ni) dan tiub pemanasan gred 7 titanium (Ti-0.15% Pd) kedua-duanya digunakan dalam litar larut lesap tungsten di mana larutan mengandungi 12% natrium tungstat (Na₂WO₄) dan natrium karbonat (3%WO₄) darjah. , dengan pH lebih kurang 10. Larutan karbonat-tungstat yang sangat beralkali menggalakkan filem pasif yang stabil pada titanium dalam keadaan terendam sepenuhnya. Walau bagaimanapun, mekanisme kegagalan tertentu berlaku pada antara muka wap-cecair - kawasan di mana tiub pemanas melalui permukaan larutan. Pada antara muka ini, kitaran pembasahan dan pengeringan berterusan berlaku disebabkan turun naik tahap larutan. Gabungan suhu tinggi, karbonat beralkali, oksigen terlarut dan pembasahan kitaran mewujudkan persekitaran yang agresif yang boleh menyebabkan pitting setempat. Titanium gred 7 memberikan rintangan melalui tindak balas katodik bermangkin paladium. Titanium gred 12, dengan 0.3% molibdenum dan 0.8% nikel, memberikan rintangan yang unggul dengan meningkatkan kestabilan filem pasif dan mengurangkan kadar pembubaran anodik. Ujian terkawal menunjukkan bahawa gred 12 mengurangkan kerentanan pitting pada antara muka wap-cecair dengan faktor tiga berbanding gred 7 dalam keadaan yang sama.
**Mekanisme Perlindungan Molibdenum pada Wap-Antara Muka Cecair**
Pada antara muka cecair-wap, filem pasif titanium mengalami kitaran pembentukan berulang semasa rendaman dan gangguan semasa pendedahan wap. Apabila direndam, larutan alkali karbonat-tungstat mengekalkan filem TiO₂ yang stabil. Apabila terdedah kepada wap, filem cecair nipis tersejat, menumpukan garam karbonat dan tungstate pada permukaan titanium. Selepas rendaman semula-, garam pekat larut, tetapi filem pasif mungkin telah terjejas. Gred 7 titanium mengandungi paladium yang bertindak sebagai tapak katodik untuk pengurangan oksigen, mengekalkan potensi mulia semasa kitaran pengeringan. Titanium gred 12 mengandungi molibdenum yang terlarut dalam matriks titanium. Molibdenum meningkatkan kestabilan filem pasif dengan mengurangkan kadar pembubaran anodik dan menggalakkan filem oksida bebas kecacatan-yang lebih seragam. Molibdenum juga mengurangkan keresapan kekosongan oksigen dalam filem pasif, menjadikannya lebih tahan terhadap kerosakan semasa kitaran kering-basah. Penambahan nikel menyediakan pengubahsuaian katodik tambahan yang serupa dengan paladium.
**Perbandingan Kuantitatif Kecenderungan Pitting di Antara Muka**
Ujian terkawal menggunakan tiub titanium gred 7 dan gred 12 (12 mm OD, dinding 1.2 mm) direndam dalam 12% Na₂WO₄, 3% Na₂CO₃ pada 95 darjah dengan keadaan kering siklik-kering (10 minit direndam, 5 minit terdedah kepada 95 darjah kelakuan berulang) wap{11}}antara muka cecair:
| Gred Titanium|Kandungan Molibdenum|Kandungan Paladium|Masa untuk Lubang Pertama di Antara Muka (jam)|Ketumpatan Pit pada Antara Muka (pit per cm antara muka)|Kedalaman Lubang Maksimum selepas 3000 Jam (mm)|Hayat Perkhidmatan hingga Tebuk (jam)|Kehidupan Relatif |
|----------------|-------------------|-------------------|----------------------------------------|-----------------------------------------------------|-----------------------------------------|-------------------------------------|---------------|
| Darjah 2|0%|0%|300 – 500|6 – 12|0.40 – 0.65|800 – 1,200|1.0× |
| Darjah 7|0%|0.15%|1,200 – 1,800|1 – 3|0.08 – 0.18|3,000 – 4,500|3.5× |
| Darjah 7 (digilap elektrik)|0%|0.15%|1,800 – 2,500|0.5 – 1.5|0.04 – 0.10|4,500 – 6,500|5.0× |
| Darjah 12|0.3% + 0.8% Ni|0%|3,500 – 5,500|0.2 – 0.8|0.02 – 0.06|8,000 – 12,000|10× |
| Gred 12 + digilap elektrik|0.3% + 0.8% Ni|0%|4,500 – 6,500|0.1 – 0.4|0.01 – 0.03|10,000 – 15,000|13× |
Data menunjukkan bahawa titanium gred 12 mengurangkan kerentanan pitting dengan faktor tiga berbanding gred 7 (10× lwn. 3.5× berbanding gred 2). Masa untuk pit pertama dilanjutkan daripada 1,200–1,800 jam (gred 7) kepada 3,500–5,500 jam (gred 12), dan hayat perkhidmatan dilanjutkan daripada 3,000–4,500 jam kepada 8,000–12,000 jam.
**Mengapa Molibdenum Mengatasi Prestasi Palladium pada Wap-Antara Muka Cecair**
Walaupun kedua-dua paladium dan molibdenum memberikan rintangan kakisan, ia berfungsi melalui mekanisme yang berbeza. Palladium menyediakan pengubahsuaian katodik - ia mengekalkan potensi mulia dengan memangkinkan pengurangan oksigen. Ini berkesan semasa kitaran pengeringan tetapi tidak secara langsung meningkatkan rintangan filem pasif terhadap kerosakan. Molibdenum menyediakan pengubahsuaian anodik - ia dimasukkan ke dalam filem pasif, mengurangkan kadar pembubaran anodik dan menjadikan filem lebih tahan terhadap serangan kimia. Molibdenum juga mengurangkan resapan kekosongan oksigen, yang merupakan kecacatan utama di mana spesies agresif menembusi filem pasif. Gabungan pengubahsuaian anodik (molibdenum) dan pengubahsuaian katodik (nikel dalam gred 12) memberikan perlindungan unggul pada antara muka cecair-wap berbanding dengan pengubahsuaian katodik sahaja (palladium dalam gred 7).
**Senario-Panduan Pemilihan Berdasarkan: Gred Titanium untuk Pemanas Lesap Tungstate**
| Keadaan Operasi|Antara Muka Basah-Kekerapan Kitaran Kering|Gred Titanium yang disyorkan|Jangkaan Hayat Antara Muka (jam)|Justifikasi Kejuruteraan |
|--------------------|----------------------------------|---------------------------|--------------------------------|----------------------------|
| Continuous immersion (no level fluctuation) | None | Grade 7 | >5,000|Tiada serangan antara muka jika direndam sepenuhnya |
| Turun naik tahap sederhana, kempen 8000 jam|1 – 5 kitaran/hari|Darjah 12|8,000 – 12,000|Molibdenum memberikan peningkatan 3× berbanding gred 7 |
| Turun naik tahap yang kerap, kempen lanjutan|10 – 20 kitaran/hari|Gred 12 + digilap elektrik|10,000 – 15,000|Rawatan gabungan untuk kebolehpercayaan maksimum |
| Operasi sekejap (penutupan harian)|1 kitaran/penutupan|Darjah 12|10,000 – 15,000|Lebih sedikit kitaran memanjangkan hayat |
| Belanjawan-terhad, jangka-pendek (<1000 hours) | Any | Grade 2 | 800 – 1,200 | Acceptable for temporary service |
**Langkah Praktikal untuk Memanjangkan Hayat Antara Muka**
Tiga langkah pelengkap mengurangkan serangan antara muka walaupun dengan titanium gred 12. Mula-mula, reka bentuk berkas pemanas dengan tiub terendam sepenuhnya pada setiap masa dengan mengekalkan tahap penyelesaian minimum 50 mm di atas tiub tertinggi. Kedua, pasang pengawal percikan atau sistem kawalan-paras yang menghalang antara muka daripada berayun merentasi permukaan tiub. Ketiga, gunakan kemasan permukaan yang digilap ke zon antara muka; permukaan licin mengurangkan tapak permulaan dan memanjangkan hayat dengan tambahan 30–50%.
**Kesimpulan**
Untuk tiub pemanasan titanium gred 12 dalam 12% natrium tungstate, 3% larutan larut lesap tungsten natrium karbonat pada 95 darjah untuk pemulihan tungsten, penambahan molibdenum 0.3% mengurangkan kerentanan pitting pada wap-antara muka cecair dengan faktor tiga berbanding dengan gred 7. Masa ke pit pertama,2000 dari 18 hingga 18 jam. 3,500–5,500 jam, dan hayat perkhidmatan meningkat daripada 3,000–4,500 jam kepada 8,000–12,000 jam. Molibdenum meningkatkan kestabilan filem pasif melalui pengubahsuaian anodik, manakala paladium hanya menyediakan pengubahsuaian katodik. Jurutera yang menentukan pemanas titanium untuk larut lesap tungsten hendaklah memilih gred 12 untuk operasi berterusan dengan-pendedahan antara muka cecair wap dan melaksanakan langkah kawalan tahap untuk meminimumkan kitaran kering-basah. Spesifikasi aloi ini menghalang mod kegagalan dominan dalam-suhu tinggi aplikasi pemanasan larut lesap tungstat alkali.
