دباؤ والے برتن میں گرم (200 ڈگری) کمپریسڈ پانی کی ڈوبی حرارت کے لیے، ہائیڈرائڈنگ ہونے سے پہلے زیادہ سے زیادہ قابل اجازت ٹیوب وال کا درجہ حرارت کیا ہے؟

200 ڈگری سی کمپریسڈ پانی میں ڈوبے ہوئے ہیٹنگ ٹائٹینیم وسرجن ہیٹر کے لیے ایک خاص مشکل پیش کرتی ہے۔ اس درجہ حرارت پر پانی صرف زیادہ دباؤ میں مائع ہوتا ہے (تقریباً 16 بار)۔ ہائی درجہ حرارت، ہائی پریشر پانی کا ماحول ہائیڈروجن جذب کے حوالے سے ٹائٹینیم کی تھرموڈینامک عدم استحکام کا سبب بنتا ہے۔ ہائیڈرائڈنگ، مثال کے طور پر، پھیلاؤ کو کنٹرول کیا جاتا ہے اور سطح کے سنکنرن یا گڑھے کے بغیر آگے بڑھتا ہے۔ سطح کا کوئی واضح بگاڑ اس وقت تک نہیں ہوتا جب تک کہ جھنجھلاہٹ اچانک فریکچر کا سبب نہ بن جائے۔ بلک پانی کے درجہ حرارت کے بجائے ٹیوب کی دیوار کا درجہ حرارت ہائیڈرائڈنگ کے لیے ریگولیٹنگ پیرامیٹر ہے۔ اندرونی حرارتی عنصر سے گرمی کا بہاؤ ٹائٹینیم ٹیوب کی اندرونی دیوار کو پانی کے رابطے میں باہر کی دیوار سے زیادہ گرم کرتا ہے۔ اس اندرونی دیوار کے درجہ حرارت کی کچھ سطح پر ہائیڈروجن جذب کی شرح بہت زیادہ ہو جاتی ہے اور ہائیڈرائڈ کی پیداوار سالوں کے بجائے مہینوں میں ہوتی ہے۔

کمپریسڈ پانی میں ہائی درجہ حرارت ہائیڈرائڈنگ کا طریقہ کار

پانی ٹائٹینیم کی سطح پر 150 ڈگری سے زیادہ الگ ہوجاتا ہے : H2O → H+ + OH-۔ پروٹون ایٹم ہائیڈروجن میں تبدیل ہو جاتے ہیں، جو ٹائٹینیم جالی میں پھیل جاتے ہیں۔ ٹائٹینیم میں ہائیڈروجن حل پذیری 100 ڈگری پر 200 پی پی ایم سے 200 ڈگری پر 1,500 پی پی ایم سے زیادہ درجہ حرارت کے ساتھ ڈرامائی طور پر بڑھتی ہے۔ جب ہائیڈروجن کا مقامی ارتکاز ٹرمینل ٹھوس حل پذیری (TSS) سے بڑھ جاتا ہے، تو ٹائٹینیم ہائیڈرائڈ (TiH2) تیز ہوجاتا ہے۔ ہائیڈرائڈ مرحلے کا حجم ارد گرد کے ٹائٹینیم سے 17٪ زیادہ ہے جو اندرونی تناؤ کا باعث بنتا ہے جو مائکرو کریکنگ کا سبب بنتا ہے۔ گورننگ پیرامیٹر اندرونی دیوار کا درجہ حرارت ہے، جو گرمی کے بہاؤ اور دیوار کی موٹائی پر منحصر ہے، بیرونی دیوار سے 20-50 ڈگری زیادہ ہو سکتا ہے۔ پھیلاؤ ہائیڈروجن ارتکاز کے میلان کے ذریعے 220 ڈگری پر اندرونی دیوار اور 200 ڈگری پر بیرونی دیوار کے ذریعہ تیار کیا جاتا ہے، ٹھنڈی بیرونی سطح تک جہاں ہائیڈرائڈز ترجیحی طور پر تیز ہوتے ہیں۔

ہائیڈرائڈنگ کی شرح اور اندرونی دیوار کے درجہ حرارت کے درمیان مقداری تعلق

مختلف گرمی کے بہاؤ کے تحت گریڈ 2 ٹائٹینیم ٹیوبوں پر 200 ڈگری (16 بار) پر کمپریسڈ پانی میں کنٹرول شدہ جانچ نے درج ذیل ہائیڈرائڈنگ کی شرحوں کی تصدیق کی ہے کیونکہ ہائیڈروجن کا ارتکاز فی 1,000 گھنٹے بڑھتا ہے:

اندرونی دیوار کا درجہ حرارت<210°C: Hydriding rate 10-20 ppm/1000 hours. Time to attain TSS (200 ppm) 10,000-20,000 hours (1-2 years) Great for yearly tube replacement.

اندرونی دیوار کا درجہ حرارت: 210-230 ڈگری ہائیڈرائڈنگ کی شرح: 50-100 پی پی ایم/1000 گھنٹہ۔ 2,000-4,000 گھنٹے TSS تک پہنچنے کا وقت (3-6 ماہ)۔ بار بار معائنہ اور معمولی خدمت کی ضرورت ہے۔

اندرونی دیوار کا درجہ حرارت. 230 سے 250 ڈگری سینٹی گریڈ: ہائیڈرائڈنگ کی شرح 200 سے 400 پی پی ایم/1,000 گھنٹہ۔ TSS تک پہنچنے کا وقت 500-1,000 گھنٹے (3-6 ہفتے)۔ ہائیڈرائڈ پلیٹلیٹ میٹالوگرافی طور پر 500 گھنٹے کے بعد نظر آتے ہیں۔

اندرونی دیوار کا درجہ حرارت> 250 ڈگری: ہائیڈرائڈنگ کی شرح> 500 پی پی ایم/1,000 گھنٹے۔ TSS 200-400 گھنٹوں میں عبور کر گیا۔ سطح کے جھلسنے اور کریکنگ کا مشاہدہ کیا گیا۔ تباہ کن ناکامی آسنن ہے۔

زیادہ سے زیادہ قابل اجازت اندرونی دیوار کے درجہ حرارت کے لیے کیلکولیشن گائیڈ

نیچے دی گئی جدول مطلوبہ خدمت زندگی کے لیے زیادہ سے زیادہ اجازت شدہ اندرونی دیوار کے درجہ حرارت اور اس کے ساتھ گرمی کے بہاؤ کی پابندیوں کا اندازہ لگانے کے لیے ایک حقیقت پسندانہ نقطہ نظر پیش کرتی ہے۔

زیادہ سے زیادہ قابل اجازت اندرونی دیوار کا درجہ حرارت 200 ڈگری پر پانی کی مطلوبہ سروس لائف اسی طرح زیادہ سے زیادہ ہیٹ فلوکس (OD 20 ملی میٹر، وال 1.2 ملی میٹر) مساوی زیادہ سے زیادہ ہیٹ فلوکس (25mm OD، 1.5mm وال)
5 سال (43,800 گھنٹے) 205 ڈگری 12 W/cm2 10 W/cm2
2 سال (17,500 گھنٹے) 215 ڈگری 18 W/cm2 15 W/cm2
1 سال (8,760 گھنٹے) 225 ڈگری 25 W/cm2 22 W/cm2
6 ماہ (4,380 گھنٹے) 235 ڈگری 32 W/cm² 28 W/cm²
ایمرجنسی سروس صرف (1 ماہ) 250 ڈگری 45W/cm² 40W/cm²
ہائیڈرائڈنگ کو روکنے کے لئے انجینئرنگ ڈیزائن

اندرونی دیوار کا درجہ حرارت بلک پانی کا درجہ حرارت، حرارت کا بہاؤ (q)، دیوار کی موٹائی (t) اور ٹائٹینیم تھرمل چالکتا (k=17 W/m·K 200 ڈگری پر): ΔT=(q × t) / k کا استعمال کرتے ہوئے طے کیا جاتا ہے۔ 1.2 ملی میٹر دیوار کے لیے 20 W/cm2، ΔT=(200,000 W/m2 × 0.0012 m) / 17 W/m·K=14 ڈگری۔ بلک واٹر 200 ڈگری --اندرونی دیوار 214 ڈگری پر --2 سال کی زندگی کی حد سے آگے۔ دلچسپ بات یہ ہے کہ دیوار کی موٹائی کو کم کرنے سے اسی حرارت کے بہاؤ کے لیے اندرونی دیوار کا درجہ حرارت کم ہو جاتا ہے اس طرح پتلی دیواریں سنکنرن کے لیے معمول کے ڈیزائن کے فلسفے کے برعکس ہائیڈرائڈنگ مزاحمت کے لیے بہتر ہیں۔ ہائیڈروجن کے دوبارہ ملاپ پر پیلیڈیم کا اتپریرک اثر گریڈ 7 ٹائٹینیم (پیلاڈیم-مستحکم) کی دہلیز کی اندرونی دیوار کے درجہ حرارت کو تقریباً 15-20 ڈگری تک بڑھاتا ہے۔

ایک تفصیلات سے آگاہ کیا گیا۔

مثال کے طور پر، اگر ٹائٹینیم ہیٹر کو 200 ڈگری کمپریسڈ واٹر سروس کے لیے مخصوص کیا گیا ہے، تو مطلوبہ حرارت کے بہاؤ اور مجوزہ دیوار کی موٹائی سے اندرونی دیوار کے درجہ حرارت کا حساب لگائیں۔ کسی بھی درخواست کے لیے 2 سال سے زیادہ کی سروس لائف 210 ڈگری سے زیادہ نہ ہو۔ اگر حرارت کے بہاؤ کی ضرورتیں> 25 W/cm2 ہیں، تو ΔT کو کم کرنے کے لیے یا تو دیوار کی موٹائی کو کم کریں یا گریڈ 7 ٹائٹینیم فراہم کریں۔ گرمی کے بہاؤ کو پھیلائیں۔ ایک ہائی واٹ ڈینسٹی ہیٹر کے بجائے بہت سے کم واٹ کی کثافت والے ہیٹر استعمال کریں۔ آپریشن میں ہیٹر کی برقی مزاحمت کی نگرانی کریں۔ بیس لائن پر 10-15% کا اضافہ ہائیڈرائیڈ کی پیداوار اور جھنجھٹ کی نشاندہی کرتا ہے۔ ٹیوب کی بیرونی دیوار پر تھرموکوپل لگائیں اور دیوار کے اندر کے درجہ حرارت کا مسلسل حساب لگائیں۔ اگر حساب شدہ اندرونی دیوار کا درجہ حرارت 100 سے زیادہ مجموعی گھنٹوں کے لیے 230 ڈگری سینٹی گریڈ سے تجاوز کر جاتا ہے، تو دیوار کی باقی موٹائی سے قطع نظر ہیٹر کو سروس سے ہٹا دیں۔ بلک واٹر کے درجہ حرارت کا انتظام کرنے کے بجائے، انجینئر اندرونی دیوار کے درجہ حرارت کو کنٹرول کرتا ہے۔ یہ اعلی درجہ حرارت کے پانی کے نظاموں میں ہائیڈروجن کی خرابی کی بتدریج ناکامی کو روکتا ہے۔