جب ٹائٹینیم الیکٹرک ہیٹنگ عنصر کو 85 ڈگری پر ایک مکسڈ ایسڈ اسپنٹ اچار والی شراب (ہائیڈروکلوریک 8% + ہائیڈرو فلورک 2%) کو گرم کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے، تو دیوار کی موٹائی سے قطع نظر گریڈ 12 کا ٹائٹینیم کیوں ضروری ہے؟

مکسڈ ایسڈ اچار کے لیے ٹائٹینیم گریڈ کے انتخاب میں بنیادی تجارت-
سٹینلیس سٹیل کی پیداوار سے خرچ شدہ اچار کی شراب میں 85 ڈگری پر 8% ہائیڈروکلورک ایسڈ (HCl) اور 2% ہائیڈرو فلورک ایسڈ (HF) ہوتا ہے۔ اس مرکب میں، HF غیر فعال TiO 2 کوٹنگ پر حملہ کرتا ہے اور گھلنشیل ٹائٹینیم فلورائیڈز بناتا ہے، جبکہ جارحانہ کلورائیڈ آئن HCl کے ذریعے فراہم کیے جاتے ہیں، اس لیے گریڈ 2 ٹائٹینیم (تجارتی طور پر خالص) تیزی سے خراب ہو جاتا ہے 3-8 ماہ میں 2.0 ملی میٹر دیوار۔ گریڈ 12 ٹائٹینیم (Ti-0.3%Mo-0.8%Ni) میں Molybdenum اور نکل تیزاب کی حالت کو کم کرنے اور پیچیدہ کرنے میں غیر فعال فلم کو مستحکم کرتے ہیں۔ اسی محلول میں گریڈ 12 کی سنکنرن کی شرح 0.05-0.15 ملی میٹر سالانہ ہے، جو کہ گریڈ 2 کے مقابلے میں 50-100 گنا کم ہے۔ یہ تحقیق قابل قبول زندگی کے ساتھ گریڈ 2 کی دیوار کی موٹائی کے کسی بھی قابل عمل کی عدم موجودگی اور دیوار کی موٹائی سے قطع نظر گریڈ 12 کی ضرورت کو واضح کرتی ہے۔

HF حملے کا طریقہ کار: مکینیکل سالمیت پر اثر
HF is one of the few acids that assaults titanium aggressively because fluoride ions complex titanium ions, inhibiting the creation of a stable passive coating. The reaction is Ti + 6HF -->TiF_6 ^2- + 2H^+ + 2H_2 . یہ رد عمل ایک پھیلاؤ-محدود نہیں ہے بلکہ ایک کیمیائی رد عمل ہے، اور سنکنرن کی شرح غیر فعال فلم پر منحصر نہیں ہے بلکہ صرف بے نقاب دھات کی سطح پر ہے۔ ASTM G31 وسرجن ٹیسٹوں سے پتہ چلتا ہے کہ گریڈ 2 ٹائٹینیم میں سنکنرن کی شرح 8% HCl + 2% HF میں 85 ڈگری 5 ملی میٹر فی سال (عام) ہے۔ لکیری حرکیات کا اطلاق ہوتا ہے۔ d=k * t. 5 سال کی زندگی کے لیے درکار دیوار کی موٹائی 25 ملی میٹر-ہو گی جو ہیٹر ٹیوب کی پیداوار کے لیے قابل عمل نہیں ہے۔

گریڈ 12 ٹائٹینیم میں 0.3% مولبڈینم اور 0.8% نکل ہے۔ Molybdenum مولیبڈینم آکسائڈز (MoO 2، MoO 3 ) تیار کرکے تیزاب کو کم کرنے میں غیر فعال فلم کی مزاحمت کو بڑھاتا ہے جو فلورائیڈ کی پیچیدگی کے لیے حساس نہیں ہے۔ نکل کیتھوڈک ہائیڈروجن ری کنبینیشن کو بہتر بناتا ہے، جو ہائیڈروجن جذب کو کم کرتا ہے اور ہائیڈرائیڈ کی خرابی سے بچتا ہے۔ اسی مخلوط تیزاب کے لیے گریڈ 12 کی سنکنرن کی شرح 0.10 ملی میٹر سالانہ ہے۔ 5 سال کی زندگی کے لیے، 1.0 ملی میٹر کی دیوار کی موٹائی (0.5 ملی میٹر سنکنرن الاؤنس + 0.5 ملی میٹر ساختی) ضروری ہے اور مکمل طور پر قابل حصول ہے۔

تھرمل کارکردگی پر اثر: گریڈوں میں یکساں
تھرمل چالکتا گریڈ 2 اور گریڈ 12 میں تھرمل چالکتا ایک جیسی ہے (گریڈ 2: 17 W/m·K؛ گریڈ 12: 14.5 W/m·K 85 ڈگری پر)۔ گریڈ 12 کی کم 15% چالکتا 1.5 ملی میٹر دیوار کے لیے کنڈکٹیو درجہ حرارت کے نقصان کو تقریباً 0.3 ڈگری تک بڑھاتی ہے، جو کہ نہ ہونے کے برابر ہے۔ اس لیے گریڈ 12 میں اپ گریڈ کرنے پر کوئی تھرمل جرمانہ نہیں ہے۔

ترکیب سے تجارت-: گریڈ 12 درکار ہے۔
گریڈ سنکنرن کی شرح (8% HCl + 2% HF، 85 ڈگری) 5 سالہ زندگی کے لیے درکار دیوار مینوفیکچرنگ فزیبلٹی تجویز کی جاتی ہے؟
گریڈ 2 (Ti-CP) 5.0 ملی میٹر/سال 25 ملی میٹر ممکن نہیں
گریڈ 2 (Ti-CP) حفاظت کے عنصر کے ساتھ 3x5.0 ملی میٹر/سال 75 ملی میٹر کوئی ناممکن نہیں
گریڈ 7 (Ti-0.15% Pd) 2.0 ملی میٹر/سال 10 ملی میٹر ناممکن (10 ملی میٹر دیوار کو موڑ نہیں سکتا) نہیں
گریڈ 12 (Ti-0.3Mo-0.8Ni) 0.10 ملی میٹر/سال 1.0 – 1.2 ملی میٹر جی ہاں
12ویں گریڈ (مارجن کے لیے موٹا) 0.10 ملی میٹر/سال 1.5 ملی میٹر ہاں ہاں (تجویز کردہ)
یہاں تک کہ اچھا گریڈ 7 (Ti-Pd) HF-میں 2.0 ملی میٹر فی سال کی شرح سے مرکبات پر مشتمل ہوتا ہے، کیونکہ پیلیڈیم فلورائڈ کی پیچیدگی کے خلاف مزاحمت نہیں کرتا ہے۔ صرف مولیبڈینم-بیئرنگ الائے (گریڈ 12 یا اس سے زیادہ) کافی مزاحمت فراہم کرتے ہیں۔

پوسٹ-ایک گریڈ سے زیادہ ویلڈ ٹریٹمنٹ اور سرفیس کنڈیشن انجینئرنگ
مشترکہ HCl-HF ایسڈ میں گریڈ 12 کی درجہ بندی کی سنکنرن مزاحمت کو حاصل کرنے کے لیے سطح کو لوہے کی آلودگی اور گرمی کی رنگت سے پاک ہونا چاہیے۔ آکسیڈائزڈ کوٹنگ کو ہٹایا جا سکتا ہے اور سنکنرن مزاحمت کو 5 سے 10 منٹ تک 10 % HNO₃ + 2 % HF محلول (وہی تیزابی مکسچر) میں ایک پوسٹ- ویلڈ اچار کے ذریعے بحال کیا جا سکتا ہے۔ گریڈ 12 کو ویلڈ زونز پر اضافی توجہ دینے کی ضرورت ہے، گرمی{10}}متاثرہ زون (HAZ) میں علیحدگی کی وجہ سے مولیبڈینم کے مواد میں کچھ کمی واقع ہو سکتی ہے۔ HAZ کو مکمل سنکنرن مزاحمت پر بحال کیا جاتا ہے اور مائکرو اسٹرکچر کو 1 گھنٹے کے لیے 650 ڈگری پر پوسٹ- ویلڈ اینیلنگ کے ذریعے ہم آہنگ کیا جاتا ہے۔ اینیلنگ کے بغیر، HAZ بیس میٹل سے 2–3 گنا زیادہ تیزی سے خراب ہو سکتا ہے، جس سے 1.5 ملی میٹر دیوار 15+. کی بجائے 3–4 سال کی موثر زندگی کے ساتھ رہ جاتی ہے۔

نتیجہ: گریڈ 12 کے لیے مطلوبہ دیوار کی موٹائی
اگر آپ ٹائٹینیم الیکٹرک ہیٹنگ عنصر کے ساتھ مکسڈ ایسڈ اسپیڈ اچار والی شراب (8% HCl + 2% HF) کو 85 ڈگری پر گرم کر رہے ہیں، تو آپ کو گریڈ 12 کا ٹائٹینیم استعمال کرنا چاہیے، چاہے آپ کی دیوار کی موٹائی کتنی بھی ہو۔ گریڈ 2 اور گریڈ 7 دونوں سال میں 2 سے 8 ملی میٹر کی شرح سے خراب ہوں گے، اس لیے دیوار کی کوئی بھی عملی موٹائی (5 ملی میٹر سے کم) کئی سال کی سروس کے لیے موزوں نہیں ہوگی۔ گریڈ 12، 0.3% مولیبڈینم، 0.8% نکل 0.05–0.15 ملی میٹر فی سال کی شرح سے رگڑتا ہے، اس لیے 1.2–1.5 ملی میٹر کی عام دیوار کی سروس لائف 8-15 سال ہوگی۔ تجویز کردہ تصریح بغیر کسی رکاوٹ کے گریڈ 12 ٹائٹینیم نلیاں کے لیے ہے، جس کی دیوار کی موٹائی 1.5 ملی میٹر ہے، اور تمام ویلڈ جوڑوں کی پوسٹ ویلڈ اچار اور پوسٹ ویلڈ اینیلنگ۔ سنکنرن کی شرح کو چیک کرنے کے لیے مینوفیکچرر کو مخصوص HF اور HCl کی مقدار فراہم کریں۔ ایک بار جب مناسب گریڈ کا انتخاب ہو جائے (گریڈ 12)، دیوار کی موٹائی ایک ثانوی متغیر ہے۔ HF- پر مشتمل تیزاب کبھی بھی گریڈ 2 کے طور پر درج نہیں ہونا چاہئے چاہے دیوار کتنی ہی موٹی کیوں نہ ہو۔