جب ٹائٹینیم شیتھڈ الیکٹرک ہیٹر کو چھوٹے-پیمانے کے گولڈ ایلیوشن کے عمل میں استعمال کیا جاتا ہے (110 ڈگری پر سائینائیڈ سلوشن، 3 بار)، تو دیوار کی موٹائی کا ہائیڈروجن کے اخراج اور اس کے نتیجے میں ہونے والے جھنجھٹ کے خطرے سے کیا تعلق ہے؟

سائینائیڈ گولڈ ایلیوشن کے لیے ٹائٹینیم ہیٹر کے ڈیزائن میں بنیادی تجارت-
سونے کے اخراج کے طریقہ کار میں ایکٹیویٹڈ کاربن سے سونے کو ہٹانے کے لیے 110 ڈگری اور 3 بار پریشر پر سائینائیڈ سلوشنز (0.5–2% NaCN) کا استعمال شامل ہے۔ ٹائٹینیم انکیسڈ ہیٹر سائینائیڈ میڈیا کے لیے ان کی سنکنرن مزاحمت کی وجہ سے منتخب کیے جاتے ہیں۔ لیکن سائینائیڈ کے محلول میں، بلند درجہ حرارت پر، ٹائٹینیم ہائیڈروجن لے سکتا ہے۔ سائینائیڈ میں، کیتھوڈک ردعمل ہائیڈروجن پیدا کرتا ہے: 2H2O + 2e- → H2 + 2OH- (آکسیجن کی عدم موجودگی میں)۔ ایٹم ہائیڈروجن ٹائٹینیم جالی میں گھس سکتا ہے۔ جب ہائیڈروجن کا ارتکاز 200-300 پی پی ایم تک پہنچ جاتا ہے تو ٹوٹنے والا ٹائٹینیم ہائیڈرائیڈ (TiH 2 ) پیدا ہو جائے گا، جس کے نتیجے میں کنارہ کشی اور فریکچر ہو گا۔ دیوار کی موٹائی ہائیڈروجن کے ارتکاز کے میلان اور نازک سطح کو حاصل کرنے کے وقت کا تعین کرتی ہے۔ موٹی دیواروں میں اہم ارتکاز تک پہنچنے سے پہلے ہائیڈروجن کو جذب کرنے کے لیے زیادہ جگہ ہوتی ہے، بلکہ پھیلاؤ کے راستے بھی طویل ہوتے ہیں۔ یہ تحقیقات دیوار کی موٹائی اور اعلی درجہ حرارت کی سائینائیڈ سروس میں ہائیڈروجن کی خرابی کے خطرے کے درمیان تعلق کا جائزہ لیتی ہے۔

مکینیکل سالمیت پر اثرات: ہائیڈروجن پھیلاؤ اور ہائیڈرائڈ کی تشکیل
Passivation ایک انتہائی کم سنکنرن کی شرح کی طرف جاتا ہے (<0.01 mm/y) of Grade 2 titanium in cyanide solutions at 110°C and 3 bar. However, the cathodic process generates atomic hydrogen, which can be absorbed to the lattice of titanium. The pace at which hydrogen is taken up depends on the concentration of cyanide, temperature and the presence of oxidising chemicals. The rate of absorption in deaerated cyanide (used in the pressurized elution columns) is 10-30 ppm/month. At this rate critical concentration (250 ppm) is achieved in 8-25 months. Titanium loses its ductility and may crack under residual loads from bending or welding when hydrides occur.

فِک کا پھیلاؤ کا دوسرا قانون ہائیڈروجن کے اہم ارتکاز تک پہنچنے کے لیے دیوار کی موٹائی سے متعلق ہے۔ فلیٹ پلیٹ کے قریب (ٹیوبوں کے لیے قدامت پسند) کے لیے، موٹائی کے وسط میں ہائیڈروجن کے ایک خاص ارتکاز تک پہنچنے کا وقت موٹائی کے مربع سے متعلق ہے: t_critical ∝ t²۔ دیوار کی موٹائی کو دوگنا کرنے سے سینٹرلائن پر نازک رکاوٹ تک پہنچنے کا وقت چار گنا بڑھ جاتا ہے۔ موٹی دیواریں ہائیڈروجن کی خرابی کے خلاف مزاحمت کے لحاظ سے ایک اہم فائدہ پیش کرتی ہیں۔

تھرمل کارکردگی پر اثر درجہ حرارت میلان اور بازی
ہائیڈروجن کا پھیلاؤ ٹائٹینیم کی دیوار پر گرمی کے میلان سے متاثر ہوتا ہے۔ ٹائٹینیم میں ہائیڈروجن کے پھیلاؤ کا گتانک ایک Arrhenius قانون D=D_0 exp(-E_a/RT) کے ذریعہ دیا گیا ہے۔ D=2.5 × 10⁻¹¹ m²/s 110 ڈگری پر۔ 2.0 W/cm 2 پر 1.0 ملی میٹر کی دیوار پر درجہ حرارت کا نقصان تقریباً 1.2 o C. 2.0 mm کی دیوار پر یہ 2.4 o C ہے۔ اندرونی دیوار (MgO موصلیت کے ساتھ رابطے میں) زیادہ گرم ہے اور اس میں کچھ زیادہ ڈفیوژن گتانک ہے (5% فی ڈگری کے آرڈر پر)۔ یہ میلان موٹی دیواروں کے لیے ہائیڈروجن کی مقدار کو کسی حد تک بڑھاتا ہے جو جزوی طور پر T2 حاصل کو پورا کرتا ہے۔ لیکن مجموعی ربط یہ ہے کہ بڑی دیواریں بہت زیادہ طویل کشمکش-مفت زندگی فراہم کرتی ہیں۔

تجارت کی ترکیب-آف: دیوار کی موٹائی بمقابلہ وقت کا وقت
دیوار کی موٹائی (ملی میٹر) ہائیڈروجن جذب کی شرح (پی پی ایم فی ماہ سطح کا ارتکاز 300 پی پی ایم) درمیانی موٹائی پر 250 پی پی ایم تک کا وقت (مہینوں) 5 سالہ زندگی کے لئے رکاوٹ کا خطرہ تجویز کردہ سونے کے اخراج کے لئے؟
0.8 ملی میٹر 20 پی پی ایم/ماہ 12 ماہ ہائی (1-2 سال کے بعد ناکام ہوجاتا ہے) نہیں 1.0 ملی میٹر 20 پی پی ایم/ماہ 20 ماہ ہائی (2-3 سال میں ناکام ہوتا ہے) معمولی 1.2 ملی میٹر 20 پی پی ایم/ماہ 30 ماہ اعتدال پسند (3 سے 42 سال میں ناکام ہوتا ہے)۔
1.5 ملی میٹر 20 پی پی ایم / مہینہ 48 ماہ اعتدال پسند (تقریبا 5 سال) قابل قبول
1.8 ملی میٹر 20 پی پی ایم/مہینہ 70 ماہ کم (5 سال سے زیادہ) جی ہاں
2.0 ملی میٹر 20 پی پی ایم/مہینہ 85 ماہ کم (حفاظتی مارجن) ہاں (تجویز کردہ)
5-سال کی ڈیزائن کی زندگی کو پورا کرنے کے لیے، 1.8–2.0 ملی میٹر کی دیوار کی موٹائی ضروری ہے تاکہ ہائیڈروجن کی ارتکاز کو درمیانی موٹائی پر 250 ppm سے کم رکھا جائے۔

دیوار سے پرے انجینئرنگ: الائے اپ گریڈنگ اور آکسیجن کنٹرول
آکسیجن کی موجودگی سے سائینائیڈ میں ہائیڈروجن جذب بہت کم ہو جاتا ہے۔ اگر ہوا سے چلنے والی سائینائیڈ (آکسیجن> 1 پی پی ایم) ہے تو کیتھوڈک رد عمل پانی کی کمی سے آکسیجن کی کمی میں بدل جاتا ہے، جس میں ہائیڈروجن پیدا نہیں ہوتا ہے۔ ایلیوشن کالم کے لیے ہوا کو دباؤ ڈالنے والی گیس کے طور پر استعمال کرنے سے، نائٹروجن کی بجائے یا محلول کے ذریعے ہوا کو چھڑکنے سے، ہائیڈروجن کی خرابی سے مکمل طور پر گریز کیا جاتا ہے۔ ہوا سے چلنے والی، 1.2 ملی میٹر معیاری دیوار کی سروس لائف 10+ سال ہے۔ گریڈ 7 ٹائٹینیم (Ti-0.15% Pd) میں اپ گریڈ کرنے سے ہائیڈروجن جذب کو نمایاں طور پر کم کر دیتا ہے کیونکہ پیلیڈیم ایٹم ہائیڈروجن کے سالماتی H 2 میں دوبارہ جوڑنے کو اتپریرک کرتا ہے، جو جالی میں داخل نہیں ہوتا ہے۔ 1.2 ملی میٹر دیوار کے ساتھ گریڈ 7 ہائیڈروجن کی خرابی کے خلاف مزاحمت میں 2.0 ملی میٹر دیوار کے ساتھ گریڈ 2 سے بہتر ہے۔

نتیجہ ڈیئریٹڈ سائنائیڈ سروس کے لیے 1.8 سے 2.0 ملی میٹر دیوار کی ضرورت ہوتی ہے
چھوٹے-پیمانے کے سونے کے اخراج کے عمل کے لیے جہاں ٹائٹینیم شیتھڈ الیکٹرک ہیٹر استعمال کیا جاتا ہے اور سائینائیڈ محلول کو 110 ڈگری اور 3 بار پر گرم کیا جاتا ہے، دیوار کی موٹائی کا براہ راست تعلق ہائیڈروجن کے اخراج کے خطرے سے ہوتا ہے۔ ڈیئریٹڈ سائینائیڈ میں ہائیڈروجن جذب ہر مہینے کے لیے 10-30 پی پی ایم ہے اور دیوار کی موٹائی کے مربع کے طور پر درمیانی موٹائی کے ترازو میں اہم رکاوٹ کو حاصل کرنے کا دورانیہ۔ گریڈ 2 ٹائٹینیم کی 5 سالہ سروس لائف کے لیے دیوار کی کم از کم موٹائی 1.8–2.0 ملی میٹر ہونی چاہیے۔ پتلی دیواریں (1.0-1.2 ملی میٹر) 2-3 سال کے بعد جھڑکتی ہیں۔ مجوزہ تصریح 2.0 ملی میٹر دیوار کی موٹائی کے ساتھ گریڈ 2 ٹائٹینیم میان ہے، جس کو آکسیجن> 1 پی پی ایم رکھنے کے لیے ایئر اسپارنگ کے ساتھ چلایا جائے گا۔ ہوا کا چھڑکاؤ ہائیڈروجن جذب کو ہٹاتا ہے اور پتلی دیواروں کی اجازت دیتا ہے۔ مینوفیکچرر کو بتائیں کہ آپ کس آکسیجن کی ارتکاز کی توقع کرتے ہیں اور آپ کتنی بار موٹر سائیکل چلائیں گے۔ اگر ہوا کا اخراج ممکن نہ ہو تو 2.0 ملی میٹر کی دیوار اور گریڈ 2 یا 1.2 ملی میٹر کی دیوار اور گریڈ 7 کی وضاحت کریں۔ ڈیئریٹڈ سائینائیڈ سروس میں ہائیڈروجن کی خرابی کو روکنے کے لیے دیوار کی موٹائی ایک اہم بات ہے۔