جب ہیٹر کی آکسائیڈ پرت کو نقصان پہنچا ہے تو ٹائٹینیم ہیٹر اور کاربن اسٹیل ٹینک کی دیوار کے درمیان گالوانک کرنٹ کی کثافت کیسے بدلتی ہے؟

ایک پروسیس انجینئر کے لیے جسے کاربن اسٹیل ٹینک میں ٹائٹینیم وسرجن ہیٹر نصب کرنا ہوتا ہے، دو دھاتوں کے درمیان گالوانک کرنٹ کی کثافت کا انحصار ٹائٹینیم پر غیر فعال آکسائیڈ پرت کی سالمیت پر ہوگا۔ جب آکسائیڈ کی تہہ برقرار رہتی ہے، ٹائٹینیم میں زیادہ تر ایریٹڈ الیکٹرولائٹس میں (تقریباً +0.1 سے +0.3 V بمقابلہ SCE) ایک عمدہ صلاحیت ہوتی ہے، جب کہ کاربن اسٹیل میں زیادہ فعال صلاحیت ہوتی ہے (تقریبا -0.5 سے -0.7 V بمقابلہ SCE)۔ گالوانک کرنٹ کاربن اسٹیل (اینوڈ، کورروڈنگ) سے ٹائٹینیم (کیتھوڈ، محفوظ) تک جاتا ہے۔ موجودہ کثافت عام طور پر 0.1-1.0 µA/cm 2 ٹائٹینیم سطح کا رقبہ ہے۔ جب آکسائیڈ فلم تباہ ہو جاتی ہے (خارچنے، کھرچنے، یا مقامی کیمیائی حملے کے ذریعے) جس ننگے ٹائٹینیم کو بے نقاب کیا جاتا ہے اس کی فعال صلاحیت کاربن اسٹیل کے برابر یا زیادہ منفی ہوتی ہے (تقریبا −0.6 سے −0.8 V بمقابلہ SCE)۔ galvanic کرنٹ الٹ جاتا ہے: ٹائٹینیم انوڈ بن جاتا ہے اور موجودہ کثافت 100–1,000 µA/cm²–a 100- سے 1,000 گنا اضافے کے ساتھ تیزی سے خراب ہو جاتا ہے۔ یہ ریورس گالوانک کپلنگ چند ہفتوں میں ٹائٹینیم ہیٹر کے ذریعے چبا سکتا ہے۔

Galvanic Reversal اور آکسائڈ پرت کے نقصان کا طریقہ کار
ٹائٹینیم پر TiO₂ کی غیر فعال کوٹنگ ایک n-قسم کا سیمی کنڈکٹر ہے اور آکسیجن کی کمی کے لیے اعلی کیتھوڈک کرنٹ کی کثافت کو برقرار رکھتا ہے، لیکن ٹائٹینیم سبسٹریٹ سے انوڈک کرنٹ کو روکتا ہے۔ ٹائٹینیم، جب فلم برقرار ہے، منسلک کاربن اسٹیل کے سنکنرن کو چلانے والا ایک موثر کیتھوڈ ہے۔ جب فلم کو تباہ کر دیا جاتا ہے، بے نقاب ٹائٹینیم ایریا (عام طور پر کل سطح کا <1%) ایک مخلوط ممکنہ علاقہ بن جاتا ہے۔ آس پاس کا بڑا غیر فعال علاقہ اب بھی کیتھوڈ کے طور پر کام کر رہا ہے لیکن اب چھوٹا ننگا ٹائٹینیم حصہ اینوڈ کے طور پر کام کر رہا ہے۔ پیدا ہونے والا galvanic کرنٹ صرف خرابی تک ہی محدود ہے، اور یہ 100–1,000 µA/cm2 کی انوڈک کرنٹ کثافت پیدا کرتا ہے، جو فعال تحلیل کو برقرار رکھنے اور دوبارہ منتقلی کو روکنے کے لیے کافی ہے۔

تباہ شدہ علاقے کا تناسب (A_Damaged / A_passive) کلیدی پیرامیٹر ہے۔ مثال کے طور پر 1000 cm2 ہیٹر پر 1 cm2 سکریچ (علاقے کا 0.1% حصہ خراب ہو گیا ہے)، اسکریچ پر گالوانک کرنٹ کی کثافت (i_galvanic * A_passive) / A_Damaged ہے۔ اگر غیر فعال ٹائٹینیم اور کاربن اسٹیل کے درمیان گالوانک کرنٹ کی کثافت 0.5 µA/cm² ہے تو اسکریچ پر موجودہ کثافت (0.5 × 1000) / 1=500 µA/cm²-ٹائٹینیم کو تقریباً 0.5 mm/thmon پر تحلیل کرنے کے لیے کافی ہے۔

نقصان دہ آکسائڈ کے مقابلے میں برقرار پر Galvanic کرنٹ کثافت کی پیمائش
کنڈیشن آکسائیڈ لیئر اسٹیٹ ٹائٹینیم پوٹینشل (V بمقابلہ SCE) گالوانک کرنٹ ڈینسٹی (µA/cm2 Ti) سمت ٹائٹینیم سنکنرن کی شرح (ملی میٹر/سال)
آبی ہوا کا انجکشن، کاربن اسٹیل سے منسلک انٹیکٹ 0.2 0.3 اسٹیل > Ti (سنکنرن) < 0.01 (Ti محفوظ)
ہوا سے چلنے والا سمندری پانی، 1% سطح کھرچنے والا نقصان پہنچا (1% رقبہ) -0.4 (مخلوط) 5 (مجموعی طور پر) Ti (سکریچ) → اسٹیل (مقامی) 0.5 (شروع سے)
ہوا سے چلنے والا سمندری پانی 5% سطح پر کھرچنے والا تباہ شدہ (5% رقبہ) -0.5 (مخلوط) 10 (مجموعی طور پر) Ti (خرچوں) → اسٹیل 1.0 (خرچوں پر)
ڈیئریٹڈ سمندری پانی، کوئی بھی سطحی حالت غیر فعال فلم غیر مستحکم -0.6 سے -0.8 50–200 Ti → اسٹیل (Ti corrodes) 2–10 (یکساں)
Intact film, acid chloride (pH 3)Intact, but less stable 0.0 to +0.1 1-5 Steel ->Ti (سٹیل کی سنکنرن) <0.05
Acid chloride (pH 3), scratched Damaged -0.4 to -0.6 50-500 Ti (scratch) ->اسٹیل 2-20 (مقامی)
ایک منظرنامہ-کاربن اسٹیل کے ساتھ گالوانک کپلنگ کنٹرول کے لیے بنیاد
ٹینک میٹریل ہیٹر آکسائیڈ اسٹیٹ الیکٹرولائٹ تجویز کردہ: گالوانک رسک مِٹیگیشن
کاربن اسٹیل انکوٹیڈ ہوا سے چلنے والا سمندری پانی کم (اسٹیل کے زنگ ، ٹی آئی محفوظ) قابل قبول۔ سٹیل ٹینک کے لئے سنکنرن تحفظ کی ضرورت ہے.
کاربن اسٹیل سکریچڈ (مکینیکل نقصان) ہوا سے چلنے والا سمندری پانی ہائی (کھرچوں پر Ti corrodes) اسٹیل سے Ti کا برقی تنہائی۔ ربڑ یا نایلان واشر استعمال کریں۔
کاربن اسٹیل کوئی بھی ڈی ایریٹڈ (آکسیجن فری) بہت زیادہ (Ti ایکٹیو الیکٹریکل موصلیت۔ O2 Ti کے یکساں corrode کے لیے ضروری نہیں ہے۔
برقرار کاربن اسٹیل ڈیلیٹ ایسڈ (پی ایچ 4-6) اعتدال پسند (اسٹیل کو تیزی سے زنگ لگے گا) برقی تنہائی۔ سٹیل تیزی سے ٹوٹ جائے گا. پلاسٹک کنٹینر استعمال کریں۔
کاربن اسٹیل کو نقصان پہنچا (کیمیائی حملہ) تیزاب کو پتلا کریں بہت زیادہ (Ti غلطی کی جگہوں پر سنکنرن کا شکار ہے) فوری طور پر تنہائی کی ضرورت ہے۔ خراب ہیٹر کو تبدیل کریں
سٹینلیس سٹیل (غیر فعال حالت میں کیتھوڈک سے Ti تک) کوئی بھی کم سے اعتدال پسند (Ti کچھ حد تک anodic) عام طور پر ٹھیک ہے۔ کم شدید ریورس کپلنگ۔
Galvanic Reversal میں انجینئرنگ کی تخفیف
اگر ٹائٹینیم ہیٹر کی سطح کو نقصان پہنچا ہے اور اسے کاربن اسٹیل ٹینک میں استعمال کرنا ہے، تو اسے برقی طور پر الگ تھلگ ہونا چاہیے۔ بڑھتے ہوئے فلینجز پر گالوانک سرکٹ نایلان یا پی ٹی ایف ای بشنگز، ربڑ کی گسکیٹ اور نان- کنڈکٹیو پائپ یونینوں سے ٹوٹ جاتا ہے۔ galvanic کرنٹ 1 µA سے کم ہونا چاہیے، جس کا مطلب ہے کہ تنہائی کی مزاحمت 1 MΩ سے زیادہ ہونی چاہیے۔ دوسرا تخفیف ٹائٹینیم ہیٹر کے ساتھ قربانی کے انوڈ (زنک یا ایلومینیم) کو جوڑنا ہے، جو آکسائیڈ کو نقصان پہنچنے پر بھی کیتھوڈک پوٹینشل پر ٹائٹینیم کو برقرار رکھتا ہے۔ ٹائٹینیم تحلیل نہیں ہوتا۔ قربانی کا انوڈ گھل جاتا ہے۔ تیسرا تخفیف متواتر انوڈک پاسیویشن ہے۔ ایک مختصر اینوڈک پوٹینشل (+0.5 V بمقابلہ SCE ہفتے میں ایک بار 10 منٹ کے لیے) لاگو کر کے خراب شدہ آکسائیڈ پرت کو کھرچنے والی جگہوں پر نئی TiO₂ اگانے، عمدہ صلاحیت کو بحال کر کے اور گیلوانک جوڑے کو اسٹیل-انوڈ موڈ پر واپس لا کر ٹھیک کیا جاتا ہے۔

نتیجہ: آکسائیڈ کا نقصان گالوانک کرنٹ کو ریورس کرتا ہے اور Ti سنکنرن کو 100-1000 گنا بڑھاتا ہے۔
ٹائٹینیم ہیٹر کا کاربن اسٹیل سے گالوانک کنکشن، جب کہ آکسائیڈ فلم برقرار ہے، اس کے نتیجے میں موجودہ کثافت 0.1 سے 1.0 µA/cm² ہوتی ہے، اسٹیل اینوڈ کے طور پر corroding ہوتا ہے۔ اگر آکسائیڈ کو کھرچنے، کھرچنے یا کیمیائی حملے سے نقصان پہنچا ہے تو، گالوانک کرنٹ الٹ جاتا ہے اور 100 سے 1,000 µA/cm² کی موجودہ کثافت کے ساتھ تباہ شدہ جگہ پر مرکوز ہو جاتا ہے۔ ریورس گالوانک جوڑا مقامی طور پر ٹائٹینیم کو نقصان کی جگہ پر 0.5-2 ملی میٹر/سال کی رفتار سے کرروڈ کرتا ہے جس کی وجہ سے ہفتوں سے مہینوں میں 1.5 ملی میٹر وال ہیٹر کا سوراخ ہو جاتا ہے۔ کسی بھی ایپلی کیشن میں جہاں ہیٹر کی سطح کو نقصان پہنچنے کا امکان ہے، ٹائٹینیم اور کاربن سٹیل کی برقی علیحدگی لازمی ہے۔ کاربن سٹیل کے ٹینک میں ٹائٹینیم ہیٹر نصب کرتے وقت، گیلوانک ریورسل کی وجہ سے قبل از وقت ہیٹر کی ناکامی کو روکنے کے لیے نان کنڈکٹیو ماؤنٹنگ ہارڈویئر اور وقتاً فوقتاً موصلیت کی مزاحمت کی جانچ کی ضرورت ہوتی ہے۔