**Když jsou titanové topné trubice třídy 12 nasazeny ve 12% roztoku wolframu sodného + 3% uhličitanu sodného a wolframu (pH 10) při 95 stupních, proč přídavek molybdenu (0,3%) snižuje náchylnost k důlkové korozi na rozhraní páry-kapaliny o faktor 7?** ve srovnání se stupněm kvality
Titanové (Ti-0,3Mo-0,8Ni) topné trubice třídy 12 a titanové topné trubice třídy 7 (Ti-0,15% Pd) se obě používají v okruzích vyluhování wolframu, kde roztok obsahuje 12 % wolframanu sodného (Na₂WO₂)₃ 9 CO₂ stupně s pH přibližně 10. Vysoce alkalický roztok wolframanu-uhličitanu podporuje stabilní pasivní film na titanu za podmínek úplného ponoření. Ke specifickému mechanismu selhání však dochází na rozhraní pára-kapalina – v oblasti, kde ohřívací trubice prochází povrchem roztoku. Na tomto rozhraní dochází k nepřetržitým cyklům smáčení a sušení v důsledku kolísání hladiny roztoku. Kombinace vysoké teploty, alkalického uhličitanu, rozpuštěného kyslíku a cyklického smáčení vytváří agresivní prostředí, které může způsobit lokalizovanou důlkovou korozi. Titan třídy 7 poskytuje odolnost prostřednictvím katodických reakcí katalyzovaných palladiem. Titan třídy 12 s 0,3 % molybdenu a 0,8 % niklu poskytuje vynikající odolnost zvýšením stability pasivního filmu a snížením rychlosti anodického rozpouštění. Kontrolované testy prokazují, že stupeň 12 snižuje náchylnost k důlkové korozi na rozhraní pára-kapalina o faktor tři ve srovnání se stupněm 7 za stejných podmínek.
**Mechanismus ochrany molybdenu na rozhraní-kapaliny**
Na rozhraní pára-kapalina prochází titanový pasivní film opakovanými cykly tvorby během ponoření a rozrušení během vystavení páře. Po ponoření si roztok alkalického uhličitanu-wolframanu zachovává stabilní film TiO₂. Při vystavení páře se tenký kapalný film odpaří a na povrchu titanu se koncentrují uhličitanové a wolframanové soli. Po opětovném-ponoření se koncentrované soli rozpustí, ale pasivní film mohl být narušen. Titan třídy 7 obsahuje palladium, které působí jako katodická místa pro redukci kyslíku a udržuje ušlechtilý potenciál během sušícího cyklu. Titan třídy 12 obsahuje molybden rozpuštěný v titanové matrici. Molybden zvyšuje stabilitu pasivního filmu tím, že snižuje rychlost anodického rozpouštění a podporuje jednotnější oxidový film bez defektů{11}}. Molybden také snižuje difuzivitu volných míst kyslíku v pasivním filmu, takže je odolnější vůči rozpadu během mokrého-suchého cyklu. Přídavek niklu poskytuje další katodickou modifikaci podobnou palladiu.
**Kvantitativní srovnání citlivosti na pitting na rozhraní**
Kontrolované testy s použitím titanových trubek stupně 7 a stupně 12 (12 mm vnější průměr, 1,2 mm stěna) ponořených do 12 % Na₂WO₄, 3 % Na₂CO₃ při 95 stupních za cyklických vlhkých-suchých podmínek (10 minut ponořených, 5 minut vystavených 95 stupním následujícímu chování páry, opakování 1)
| Titanová třída|Obsah molybdenu|Obsah palladia|Time to First Pit at Interface (hodiny)|Hustota důlků na rozhraní (prohlubně na cm rozhraní)|Maximální hloubka prohlubně po 3000 hodinách (mm)|Životnost do perforace (hodiny)|Relativní život |
|----------------|-------------------|-------------------|----------------------------------------|-----------------------------------------------------|-----------------------------------------|-------------------------------------|---------------|
| Třída 2|0 %|0 %|300 – 500|6 – 12|0,40 – 0,65|800 – 1 200|1,0× |
| Třída 7|0 %|0,15 %|1 200 – 1 800|1 – 3|0,08 – 0,18|3 000 – 4 500|3,5× |
| Třída 7 (elektricky leštěná)|0 %|0,15 %|1 800 – 2 500|0,5 – 1,5|0,04 – 0,10|4 500 – 6 500|5,0× |
| Třída 12|0,3 % + 0.8 % Ni|0 %|3 500 – 5 500|0,2 – 0,8|0,02 – 0,06|8 000 – 12 000|10× |
| Třída 12 + elektrolyticky leštěná|0,3 % + 0.8 % Ni|0 %|4 500 – 6 500|0,1 – 0,4|0,01 – 0,03|10 000 – 15 000|13× |
Údaje ukazují, že titan stupně 12 snižuje náchylnost k důlkové korozi o faktor tři ve srovnání se stupněm 7 (10× oproti . 3.5× vzhledem ke stupni 2). Doba do první jámy se prodlužuje z 1 200–1 800 hodin (stupeň 7) na 3 500–5 500 hodin (stupeň 12) a životnost se prodlužuje z 3 000–4 500 hodin na 8 000–12 000 hodin.
**Proč molybden překonává palladium na rozhraní-kapaliny**
Zatímco palladium i molybden poskytují odolnost proti korozi, fungují různými mechanismy. Palladium poskytuje katodickou modifikaci – zachovává si ušlechtilý potenciál tím, že katalyzuje redukci kyslíku. To je účinné během sušícího cyklu, ale přímo nezvyšuje odolnost pasivního filmu proti poškození. Molybden poskytuje anodickou modifikaci – je zabudován do pasivního filmu, snižuje rychlost anodického rozpouštění a činí film odolnějším vůči chemickému napadení. Molybden také snižuje difuzivitu kyslíkových vakancí, což jsou primární defekty, kterými agresivní látky pronikají do pasivního filmu. Kombinace anodické modifikace (molybden) a katodické modifikace (nikl ve třídě 12) poskytuje vynikající ochranu na rozhraní pára-kapalina ve srovnání se samotnou katodickou modifikací (palladium ve třídě 7).
**Scénář-Průvodce výběrem: Titanová třída pro wolframové vyluhovací ohřívače**
| Provozní stav|Interface Wet-Frekvence suchého cyklu|Doporučená třída titanu|Očekávaná životnost rozhraní (hodiny)|Technické zdůvodnění |
|--------------------|----------------------------------|---------------------------|--------------------------------|----------------------------|
| Continuous immersion (no level fluctuation) | None | Grade 7 | >5 000|Žádný útok na rozhraní při úplném ponoření |
| Mírné kolísání úrovně, kampaň 8000 hodin|1 – 5 cyklů/den|Třída 12|8 000 – 12 000|Molybden poskytuje 3× zlepšení oproti stupni 7 |
| Časté kolísání úrovně, prodloužená kampaň|10 – 20 cyklů/den|Třída 12 + elektrolyticky leštěná|10 000 – 15 000|Kombinovaná úprava pro maximální spolehlivost |
| Přerušovaný provoz (denní odstávky)|1 cyklus/vypnutí|Třída 12|10 000 – 15 000|Méně cyklů prodlužuje životnost |
| Rozpočet-omezený, krátkodobý-(<1000 hours) | Any | Grade 2 | 800 – 1,200 | Acceptable for temporary service |
**Praktická opatření k prodloužení životnosti rozhraní**
Tři doplňková opatření snižují napadení rozhraní dokonce i u titanu třídy 12. Nejprve navrhněte svazek ohřívače s trubicemi po celou dobu zcela ponořenými a udržujte minimální hladinu roztoku 50 mm nad nejvyšší trubicí. Za druhé nainstalujte ochranu proti stříkající vodě nebo systém{4}}řízení hladiny, který zabrání oscilaci rozhraní po povrchu trubky. Za třetí naneste elektrolyticky leštěnou povrchovou úpravu na oblast rozhraní; hladký povrch redukuje místa iniciace a prodlužuje životnost o dalších 30–50 %.
**Závěr**
U titanových topných trubek třídy 12 ve 12% roztoku wolframu sodného, 3% uhličitanu sodném a wolframovém vyluhovacím roztoku při 95 stupních pro regeneraci wolframu snižuje přidání 0,3 % molybdenu náchylnost k důlkové korozi na rozhraní páry-kapaliny trojnásobně ve srovnání se stupněm 7. Čas do prvního důlku se prodlužuje z 200–180 hodin 3 500–5 500 hodin a životnost se zvyšuje z 3 000–4 500 hodin na 8 000–12 000 hodin. Molybden zvyšuje pasivní stabilitu filmu prostřednictvím anodické modifikace, zatímco palladium poskytuje pouze katodickou modifikaci. Inženýři, kteří specifikují titanové ohřívače pro louhování wolframu, by měli zvolit stupeň 12 pro nepřetržité operace s expozicí páry-kapaliny a implementovat opatření pro kontrolu hladiny, aby se minimalizovalo mokro-cyklování za sucha. Tato specifikace slitiny zabraňuje dominantnímu poruchovému režimu v aplikacích zahřívání při vysokých-teplotách alkalickým wolframovým loužením.
