ٹائٹینیم ہیٹر ٹیوب کے لیے 40% سوڈیم ہائیڈرو آکسائیڈ سلوشن کو 80 ڈگری پر پہلے سے گرم کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے، اسی دیوار کی موٹائی کے باوجود گریڈ 7 ٹائٹینیم کو گریڈ 2 پر کیوں ترجیح دی جاتی ہے؟

کاسٹک سروس کے لیے ٹائٹینیم گریڈ سلیکشن میں بنیادی تجارت-
ٹائٹینیم نہ صرف زیادہ تر آبی محلولوں میں سنکنرن کے خلاف بہت مزاحم ہے، بلکہ یہ گرم، مرتکز کاسٹک محلول جیسے سوڈیم ہائیڈرو آکسائیڈ (NaOH) میں بھی بہترین سنکنرن مزاحمت رکھتا ہے۔ گریڈ 2 ٹائٹینیم (تجارتی طور پر خالص) غیر جانبدار اور تیزابی محلول میں ٹائٹینیم ڈائی آکسائیڈ کی حفاظتی فلم بناتا ہے، لیکن آکسائیڈ فلم اعلی درجہ حرارت پر مرتکز کاسٹک میں حل پذیر سوڈیم ٹائٹانیٹ پیدا کرنے کے لیے گھل جاتی ہے۔ یہ مستقل طور پر پتلا ہونے کی طرف جاتا ہے اور زیادہ اہم بات یہ ہے کہ ہائیڈروجن جذب ہو جاتا ہے جس کی وجہ سے کنارہ کشی ہوتی ہے۔ گریڈ 7 کا ٹائٹینیم (Ti-0.15% Pd) پیلیڈیم پر مشتمل ہے، ایک قیمتی دھات، جو سنکنرن کی صلاحیت کو غیر فعال علاقے میں منتقل کرتی ہے حتیٰ کہ کاسٹک ماحول میں بھی۔ پیلیڈیم کی شمولیت گریڈ 7 کو 40% NaOH میں 80 ڈگری پر ایک پائیدار غیر فعال فلم بنانے کے قابل بناتی ہے جبکہ گریڈ 2 غیر مطلوبہ رفتار سے خراب ہو جاتا ہے۔ یہ تجزیہ دیوار کی ایک ہی موٹائی پر دو درجات کا موازنہ کرتا ہے، اور کیوں کہ مواد کی قیمت زیادہ ہونے کے باوجود گریڈ 7 کا انتخاب کیا جاتا ہے۔

"مکینیکل سالمیت کے مسائل - کاسٹک میں سنکنرن اور ہائیڈروجن کی خرابی"
گریڈ 2 ٹائٹینیم میں 80 ڈگری پر 40% NaOH میں 0.1-0.3 ملی میٹر فی سال سنکنرن کی شرح ہوتی ہے، ASTM G31 . فی ASTM G31 . 1.2 ملی میٹر کی عام دیوار کی موٹائی کے لیے، یہ 4-12 سال کے سوراخ کرنے کے وقت کے مساوی ہے، جس کی قیمت ہوگی۔ تاہم سب سے زیادہ سنگین ناکامی کا منظر نامہ ہائیڈروجن کی خرابی ہے۔ کاسٹک میں، سنکنرن کا رد عمل ایٹم ہائیڈروجن پیدا کرتا ہے: Ti + 4OH⁻ → TiO₂ + 2H₂O + 4e⁻ (anodic) 2H₂O + 2e⁻ → H₂ + 2 OHomic استعمال کرنے کے لیے ٹائٹینیم جالی میں اور اناج کی حدود پر ٹوٹنے والی ٹائٹینیم ہائیڈرائڈ (TiH 2) بناتا ہے۔ گریڈ 2، 40% NaOH میں 80 ڈگری پر، ہائیڈروجن لینے کی شرح تقریباً 50-100 ppm/مہینہ ہے۔ 200-300 پی پی ایم سے اوپر ہائیڈروجن ارتکاز ٹائٹینیم ٹوٹنے والا ہو جاتا ہے اور تھرمل یا بقایا دباؤ کے تحت کریکنگ کا نشانہ بنتا ہے۔ یہ داغدار ہونے کی ناکامی اس سے پہلے ہوتی ہے جب دیوار زیادہ پتلی ہو جائے اور اکثر اس میں بہت کم سنکنرن نظر آتی ہے۔ کاسٹک پری ہیٹرز میں، گریڈ 2 کی ٹائٹینیم ٹیوبوں کی فیلڈ فیل ہونے کا عمل 12-18 مہینوں کے اندر ویلڈز یا موڑ ریڈی میں دراڑ کی صورت میں ہوتا ہے۔ تاہم، دیوار کی موٹائی اصل کے قریب ہے.

گریڈ 7 ٹائٹینیم 0.12 سے 0.25 فیصد پیلیڈیم کے ساتھ مختلف طریقے سے کام کرتا ہے۔ پیلیڈیم ایٹم ہائیڈروجن کے مالیکیول H 2 سے دوبارہ ملاپ کے لیے ایک کیتھوڈک اتپریرک ہے جو ٹائٹینیم جالی میں داخل نہیں ہوتا ہے۔ 80 ڈگری پر 40% NaOH میں گریڈ 7 کی سنکنرن کی صلاحیت تقریباً +0.2 V بمقابلہ SHE ہے، گریڈ 2-a 500 mV کے غیر فعال رینج میں شفٹ کے لیے -0.3 V کے مقابلے۔ گریڈ 7 کے لیے سنکنرن کی شرح 0.01 ملی میٹر فی سال سے کم ہے اور ہائیڈروجن جذب ناقابل شناخت ہے (<1 ppm/mo). A similar Grade 7 tube with a wall thickness of 1.2 mm has a service life of more than 10 years limited by mechanical considerations only, not by corrosion or embrittlement.

تھرمل کارکردگی پر اثر: ایک ہی ہیٹ ٹرانسفر
گریڈ 2 اور گریڈ 7 ٹائٹینیم کی تھرمل چالکتا بہت ملتی جلتی ہے (17 W/m·K 80 ڈگری پر) کیونکہ پیلیڈیم کا اضافہ صرف 0.15% ہے۔ بیرونی سطح کا درجہ حرارت اور حرارت کی منتقلی کی شرح اسی دیوار کی موٹائی اور طاقت کی کثافت کے لیے یکساں ہے۔ اس لیے گریڈ 7 کو منتخب کرنے کے لیے کوئی تھرمل لاگت نہیں ہے۔ سب سے بڑا نقصان مواد کی لاگت میں فرق ہے (گریڈ 7 گریڈ 2 سے تقریباً 50-70% زیادہ مہنگا ہے)۔

کاسٹک سروس گریڈ سلیکشن میٹرکس: سنتھیس آف دی ٹریڈ-آف
NaOH ارتکاز اور درجہ حرارت گریڈ 2 لائف (1.2 ملی میٹر وال) گریڈ 7 لائف (1.2 ملی میٹر وال) تجویز کردہ گریڈ کور انجینئرنگ ریزننگ
20% NaOH، 60 ڈگری > 10 سال > 15 سال گریڈ 2 گریڈ 2 کافی ہے۔ گریڈ 7 ختم ہو چکا ہے-تعریف۔
30% NaOH، 70 ڈگری 3 - 5 سال (کچن) 10 سال گریڈ 7 گریڈ 2 سنکنرن کے ذریعے سوراخ کرنے سے پہلے ہائیڈروجن کریکنگ سے ناکام ہو جاتا ہے۔
40% NaOH, 80°C 1 to 2 years (embrittlement) >10 سال گریڈ 7 گریڈ 2 موزوں نہیں ہے۔ پیلیڈیم کے اضافے کی ضرورت ہے۔
50% NaOH، 90oC <6 ماہ 5 – 8 سال گریڈ 7 حتیٰ کہ گریڈ 7 نے زندگی کو مختصر کر دیا ہے۔ دیگر مواد کی تحقیقات کریں.
40% NaOH، 80 ڈگری، کلورائڈز کے ساتھ (آلودہ) < 6 ماہ 3 – 5 سال گریڈ 7 + CP کلورائڈز گڑھے میں اضافہ کرتے ہیں، CP ضروری ہو سکتا ہے۔
گریڈ سے آگے انجینئرنگ: سطح کی حالت اور ویلڈنگ
گریڈ 7 ٹائٹینیم صرف کاسٹک ڈیوٹی میں توقع کے مطابق کام کرے گا اگر سطح لوہے کی آلودگی سے پاک ہو۔ سرایت شدہ لوہے کے ذرات سے بننے والے گالوانک خلیات مقامی طور پر غیر فعال تہہ کو نقصان پہنچاتے ہیں، اور گریڈ 7 میں بھی گڑھے کا باعث بنتے ہیں۔ سطحی لوہے کو ہٹانے کے لیے 10% HNO₃ + 2% HF میں 5 منٹ کے لیے اچار کے بعد فیبریکیشن کیا جاتا ہے۔ ویلڈنگ گریڈ 7 گریڈ 2 جیسی احتیاطی تدابیر پر عمل کرتا ہے (آرگن شیلڈنگ، کوئی آلودگی نہیں) اور ویلڈ میٹل بیس میٹل کی طرح سنکنرن مزاحمت کو محفوظ رکھتی ہے کیونکہ پیلیڈیم محلول میں رہتا ہے۔ پوسٹ ویلڈ اینیلنگ کاسٹک سروس کے لیے ضروری نہیں ہے لیکن اسے تناؤ سے نجات کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔

نتیجہ: ایک ہی دیوار کی موٹائی میں بھی گریڈ 7 کے لیے موٹی کاسٹک کالز
گریڈ 7 کا ٹائٹینیم گریڈ 2 کے ٹائٹینیم کے مقابلے میں ایک ٹائٹینیم ہیٹر ٹیوب کے لیے 40% سوڈیم ہائیڈرو آکسائیڈ کو 80 ڈگری پر گرم کرنے کے لیے انتہائی افضل ہے یہاں تک کہ جب دونوں ایک ہی دیوار کی موٹائی پر متعین ہوں۔ گریڈ 2 کاسٹک سنکنرن رد عمل سے ہائیڈروجن کے جذب ہونے کی وجہ سے 1-2 سال بعد ہائیڈروجن کی خرابی سے ناکام ہوجاتا ہے۔ گریڈ 7 غیر فعال رہتا ہے اور 10 سال سے زیادہ ہائیڈروجن کے اخراج کے خلاف مزاحمت کرتا ہے۔ 0.15% پیلیڈیم کی موجودگی غیر فعال خطے میں سنکنرن کی صلاحیت کو تبدیل کرتی ہے، سنکنرن کی شرح کو 30 کے عنصر سے کم کرتی ہے اور ہائیڈروجن کے جذب کو روکتی ہے۔ تھرمل کارکردگی کے لیے دونوں زمروں میں کوئی فرق نہیں ہے۔ گریڈ 7 کی بڑھتی ہوئی مادی لاگت اس کی نمایاں طور پر طویل سروس لائف کی وجہ سے جائز ہے۔ مرتکز کاسٹک سروس کے لیے، ایک صاف، غیر فعال سطح بنانے کے لیے دستاویزی پیلیڈیم (0.12 سے 0.25%) ارتکاز اور پوسٹ فیبریکیشن اچار کے ساتھ گریڈ 7 کے ٹائٹینیم ہیٹر استعمال کریں۔ اس درخواست کے لیے، دیوار کی موٹائی سے قطع نظر گریڈ 2 کو مسترد کر دیا جانا چاہیے۔