گریڈ 2 ٹائٹینیم ہیٹر ٹیوب میں انٹرمیٹالک Ti₂Fe پارٹیکل سائز کی تقسیم 80 ڈگری پر گرم ایلومینیم سلفیٹ محلول میں گڑھوں کی کثافت کے ساتھ کیسے تعلق رکھتی ہے؟

In the Grade 2 titanium, iron is present as an impurity up to 0.20–0.30 wt% and forms intermetallic Ti2Fe particles. These particles are cathodic against the surrounding alpha-titanium matrix. In hot aluminum sulfate (Al2(SO4)3) solution at 80°C-commonly used in water treatment and paper manufacturing-the cathodic Ti2Fe particles form galvanic cells. These galvanic cells initiate pitting at the particle-matrix interface. The size distribution of these particles (number per unit area, average and maximum diameter) is closely correlated to the pitting density. greater pit densities are achieved by larger particles (>5 µm) and greater particle densities (>500 ذرات/mm²)۔ چھوٹے ذرات < 2 µm اور کم کثافت < 200 ذرات / mm2 بہت کم پٹنگ حساسیت کو ظاہر کرتے ہیں تاکہ ہیٹر کی زندگی کا اندازہ لگایا جا سکے۔

ایلومینیم سلفیٹ میں Ti2Fe-کی حوصلہ افزائی کا طریقہ کار

کسی ذرہ کے کنارے پر موجود Ti2Fe پارٹیکل میں گالوانک کرنٹ کی کثافت 10-100 μA/cm2 ہے، جو ملحقہ ٹائٹینیم میٹرکس کو تحلیل کرنے کے لیے کافی ہے۔ 80 ڈگری پر گرم ایلومینیم سلفیٹ ایک معمولی طور پر مستحکم غیر فعال فلم فراہم کرتا ہے۔ ایک بار جب گڑھا شروع ہو جاتا ہے، سلفیٹ کی زیادہ ارتکاز اور اعلی درجہ حرارت گڑھے کی توسیع میں مدد کرتا ہے۔ گڑھے کی کثافت کا ذرہ کی کثافت کے ساتھ طاقت کے قانون کا تعلق ہے: گڑھے کی کثافت ≈ 0.1 (ذرہ کی کثافت) 0.7۔ اس لیے مناسب مواد اور حرارت کے علاج کا انتخاب کرکے Ti$_2$Fe ذرات کی تقسیم کا انتظام کرنا ضروری ہے تاکہ ایلومینیم سلفیٹ سروس میں گڑھے کی پیش گوئی کی جاسکے اور اسے کم سے کم کیا جاسکے۔ زیادہ ذرات کے نتیجے میں زیادہ گالوانک جوڑے ہوتے ہیں اور گڑھے کے آغاز کو تیز کرتے ہیں۔

پٹنگ کثافت اور ذرات کا مقداری ارتباط

کنٹرول میٹالوگرافک تحقیقات اور 10% Al 2(SO 4 ) 3 کی 80 ڈگری پر 500 گھنٹے تک جانچ نے گریڈ 2 ٹائٹینیم ٹیوبوں کے لیے درج ذیل ارتباط کا انکشاف کیا ہے۔ Ti 2 Fe پارٹیکل کثافت والے نمونے<100 particles per mm 2 and average particle size <2 µm show pitting densities of 5-20 pits per cm 2 with maximum pit depths of 20-50 µm. This is a good performance for 5 years or longer with 1.5 mm wall thickness. Particle density of 100 to 300 particles/mm2 and average size of 2 to 4 μm produces pitting density of 30 to 80 pits/cm2 and pit depths of 50 to 120 μm, which is marginal for 2 to 3 years of service. 300–600 particles per square millimeter with a size of 3–5 µm result in a pitting density of 100–250 pits per square centimeter and depths of 100–200 µm, which are considered a high pitting risk. But any density above 600 particles per square millimeter with particle sizes larger than 5 µm leads to a pitting density bigger than 300 pits per square centimeter and depths bigger than 200 µm, which is not acceptable for any long term service.

ذرات کی تقسیم پر لوہے کے مواد اور حرارت کے علاج کا اثر

Ti2Fe ذرات کی تقسیم لوہے کے ارتکاز اور تھرمل پروسیسنگ کی تاریخ کے ذریعے کنٹرول کی جاتی ہے۔ گریڈ 1 ٹائٹینیم، 0.05–0.08 wt% آئرن کے ساتھ اینیلڈ (700 ڈگری، پانی بجھانے والا محلول)، ذرہ کی کثافت 50 ذرات/mm2 سے کم اور ذرہ سائز 1 µm سے کم ہے۔ مل میں 0.12 wt% آئرن کے ساتھ گریڈ 2 اینیل شدہ حالت (700 ڈگری، ایئر ٹھنڈا) 80–150 ذرات فی ملی میٹر 2 اور سائز 1–2 µm کی کثافت کو ظاہر کرتا ہے۔ عام گریڈ 2 جس میں مل میں 0.20 wt% آئرن ہوتا ہے۔ ہائی آئرن گریڈ 2 (0.25 wt%) جیسا کہ تیار کردہ حالت میں 400–700 ذرات/mm2 کی کثافت اور 3–6 μm کے سائز تک پہنچ جاتا ہے۔ کم کثافت کے باوجود بیٹا اینیلنگ (900 ڈگری سے اوپر سے سست کولنگ) 5-10 µm موٹے ذرات کی اہم جگہیں بناتی ہے۔

ایلومینیم سلفیٹ سروس مناسب پارٹیکل ڈسٹری بیوشن

درج ذیل جدول مطلوبہ سروس لائف اور زیادہ سے زیادہ قابل قبول گڑھے کی گہرائی کے لیے 80 ڈگری پر 10% ایلومینیم سلفیٹ میں گریڈ 2 ٹائٹینیم ٹیوبوں کے لیے Ti2Fe کے زیادہ سے زیادہ قابل اجازت پارٹیکل پیرامیٹرز دکھاتا ہے۔

مطلوبہ سروس لائف (سال) زیادہ سے زیادہ گڑھے کی گہرائی (ملی میٹر) زیادہ سے زیادہ Ti2Fe پارٹیکل کثافت (ذرات/mm2) زیادہ سے زیادہ اوسط پارٹیکل سائز (µm) حرارت کے علاج کی سفارش
5 0.15 <150 <2 Solution annealed (700°C, water quench)
5 0.30 150-250 2-3 مل اینیلڈ (700 ڈگری سینٹی گریڈ، ایئر ٹھنڈا)
3 0.30 250–400 3–4 مل اینیلڈ + اچار 2 0.50 400–600 4–5 جیسا کہ- تیار کیا گیا (تجویز نہیں کی گئی)<1 >0.50 >600 >5 گریڈ 2 انجینئرنگ بیونڈ پارٹیکل ڈسٹری بیوشن کنٹرول کے لیے مناسب نہیں ہے۔

Ti2Fe ذرات کو مکمل طور پر ختم کرنے کے لیے ٹائٹینیم گریڈ کا انتخاب کیا جا سکتا ہے۔ گریڈ 1 کے لیے 0.08 wt% سے کم لوہے کے مواد کے ساتھ اینیل شدہ حل-سب سے کم پٹنگ کثافت کو ظاہر کرتا ہے۔ گریڈ 7 (پیلیڈیم-مستحکم) لوہے کے مواد میں گریڈ 2 سے موازنہ ہے، لیکن galvanic رویے کو تبدیل کر دیا جاتا ہے، اسی ذرہ کے پھیلاؤ کے لیے پٹنگ کی کثافت کو 50-70٪ تک کم کر دیتا ہے۔ گریڈ 12 میں، مولبڈینم اور نکل موجود ہیں جو الگ الگ انٹرمیٹالک پیدا کرتے ہیں جو Ti 2 Fe سے کم کیتھوڈک ہوتے ہیں۔ دیوار کی موٹائی اعتدال پسند پٹنگ (80 گڑھے/سینٹی میٹر^2، 100 µm گہرائی) کے ساتھ گڑھے میں دخول برداشت کرنے کی اجازت دیتی ہے. 2.0 ملی میٹر موٹائی 5–8 سال تک چل سکتی ہے، 1.2 ملی میٹر موٹائی پہلے ناکام ہوجاتی ہے۔ سطح کی تکمیل گڑھے کے آغاز کو متاثر کرتی ہے۔ الیکٹرو پولشنگ Ti2Fe ذرات میں افزودہ سطح کی تہہ کو ہٹاتی ہے، جس سے ذرہ کی موثر کثافت کم ہوتی ہے۔

ایک باخبر تفصیلات

80 ڈگری پر گرم ایلومینیم سلفیٹ محلول میں گریڈ 2 کے ٹائٹینیم ہیٹر کے لیے، لوہے کی زیادہ سے زیادہ ارتکاز 0.15 wt% اور محلول- اینیل شدہ حالت (700 ڈگری ± 10 ڈگری، پانی بجھانے) کی وضاحت کریں۔ 500× میگنیفیکیشن پر ایک عام نمونے کا میٹالوگرافک معائنہ۔ سرٹیفیکیشن کہ Ti₂Fe پارٹیکل کثافت 250 ذرات فی مربع ملی میٹر سے کم ہے اور یہ کہ کوئی بھی ذرات 5 مائکرون قطر سے بڑا نہیں ہے۔ ضروری ایپلی کیشنز کے لیے جہاں پٹنگ کی اجازت نہیں دی جاسکتی ہے، گریڈ 1 ٹائٹینیم یا گریڈ 7 ٹائٹینیم استعمال کریں۔ آنے والا معائنہ۔ ریپڈ پٹنگ ٹیسٹ۔ نمونے کے کوپن کو 10% Al2(SO4)3 میں 80 ڈگری پر 168 گھنٹے کے لیے ڈوبیں اور 50× میگنیفیکیشن کے تحت جانچیں۔ اگر گڑھے کی کثافت 50 گڑھے فی مربع سینٹی میٹر سے زیادہ ہو تو لاٹ کو مسترد کریں۔ انجینئر ٹائی 2 Fe کے ذرہ سائز کی تقسیم کو کوالٹی پیرامیٹر کے طور پر کنٹرول کرتا ہے تاکہ پٹنگ کثافت کو کم کیا جا سکے اور گرم ایلومینیم سلفیٹ کے استعمال میں ہیٹر کی متوقع زندگی کو یقینی بنایا جا سکے۔