جب فاسفورک ایسڈ (30-50%) کو 100 ڈگری پر گرم کیا جاتا ہے، تو تحلیل شدہ لوہے کی آلودگی ٹائٹینیم کے سنکنرن کو قابل قبول شرحوں سے زیادہ کیوں تیز کرتی ہے؟

فاسفورک ایسڈ سروس میں ٹائٹینیم ہیٹنگ کا سامان متضاد رویے کو ظاہر کرتا ہے۔ کیمیاوی طور پر خالص 30-50% فاسفورک ایسڈ میں ٹائٹینیم گریڈ 100 ڈگری پر کم سنکنرن کی شرح 0.05-0.10 ملی میٹر فی سال ہے، جو ہیٹر ٹیوبوں کے لیے قابل قبول حد کے اندر ہے۔ تاہم، فاسفیٹ چٹان کے عمل انہضام سے حاصل کردہ صنعتی گیلے عمل فاسفورک ایسڈ (WPA) میں بہت سی نجاستیں ہوتی ہیں، اور تحلیل شدہ لوہا (Fe2+ اور Fe3+) ​​ان میں ٹائٹینیم سنکنرن مزاحمت پر سب سے زیادہ تباہ کن اثر ڈالتا ہے۔ یہاں تک کہ 0.5% لوہے کی آلودگی ٹائٹینیم کے سنکنرن کی شرح کو 10 سے 50 کے عنصر تک بڑھا سکتی ہے، جس کی وجہ سے ٹیوب پرفوریشن سالوں کے بجائے مہینوں میں ہوتی ہے۔ یہ مضمون لوہے کی حوصلہ افزائی تیز کرنے والی سنکنرن کے الیکٹرو کیمیکل میکانزم کی وضاحت کرتا ہے اور ٹائٹینیم ہیٹر کے آپریشن کے لیے لوہے کے مواد کی محفوظ حدود کا تعین کرتا ہے۔

لوہے کے ذریعے سنکنرن ایکسلریشن میکانزم
فاسفورک ایسڈ میں ٹائٹینیم پر غیر فعال فلم بنیادی طور پر مربوط فاسفیٹ پرجاتیوں کے ساتھ TiO 2 پر مشتمل ہے۔ فلم الیکٹرو کیمیکل صلاحیتوں کی ایک حد کے درمیان مستحکم ہے۔ تحلیل شدہ لوہے کے آئن، بنیادی طور پر Fe³⁺، ٹائٹینیم کی سطح پر Fe³⁺ اور Fe²⁺ کے درمیان سائیکل چلانے والے ریڈوکس شٹل ہیں۔ ہر Fe³⁺ آئن جو سطح سے رابطہ کرتا ہے ٹائٹینیم سے ایک الیکٹران لیتا ہے (Fe²⁺ تک کم ہوتا ہے)، پھر پھیل جاتا ہے اور تحلیل شدہ آکسیجن کے ذریعے Fe³⁺ میں دوبارہ آکسائڈائز کیا جاتا ہے۔ یہ مسلسل ریڈوکس سائیکلنگ کامیابی کے ساتھ ٹائٹینیم میٹل سے الیکٹران کو بلک محلول میں منتقل کرتی ہے، اس لیے حفاظتی غیر فعال کوٹنگ کو نظرانداز کرتے ہوئے۔

الیکٹرو کیمیکل پیمائش اس اثر کی شدت کو ظاہر کرتی ہے۔ 100 ڈگری پر خالص 40% H₃PO₄ میں ٹائٹینیم گریڈ 2 کی سنکنرن صلاحیت 5 µA/cm² کی غیر فعال کرنٹ کثافت کے ساتھ +150 اور +250 mV بمقابلہ SCE کے درمیان مستحکم ہوتی ہے۔ 0.5% Fe{10}} (فیرک فاسفیٹ کی شکل میں) کا اضافہ سنکنرن کی صلاحیت کو +400 سے +550 mV بمقابلہ SCE تک بڑھاتا ہے اور غیر فعال کرنٹ کثافت کو 50-100 µA/cm2 تک بڑھاتا ہے۔ 1.0% لوہے پر موجودہ کثافت 200-300 µA/cm 2 ہے اور 0.5-0.8 ملی میٹر فی سال کی سنکنرن کی شرح سے مساوی ہے۔ 2.0% آئرن پر، شرحیں 1.5 ملی میٹر/سال سے زیادہ ہیں۔

**ہیٹر سروس کریٹیکل آئرن لمٹ**
100 ڈگری پر فاسفورک ایسڈ میں ٹائٹینیم گریڈ 2 کا طویل-ایکسپوزر ٹیسٹ لوہے کی عملی حد تلاش کرتا ہے۔ 0.2% سے کم تحلیل شدہ لوہے پر سنکنرن کی شرح 0.10 ملی میٹر/سال سے کم ہے، جو 1.5 ملی میٹر دیوار کی موٹائی کے ساتھ 10 سال کی ہیٹر لائف کے لیے کافی ہے۔ شرحیں 0.2 سے 0.5% آئرن پر 0.15-0.30 ملی میٹر فی سال ہیں جو عام دیوار کی موٹائی کے ساتھ متوقع زندگی کو 3-5 سال تک کم کر دے گی۔ 0.5% لوہے سے زیادہ سنکنرن کی شرح بہت زیادہ ہے (0.5 ملی میٹر فی سال سے زیادہ) اور اس میں مقامی پٹنگ شامل ہے جو اضافی دھات کے نقصان میں معاون ہے۔

گیلے-پروسیس فاسفورک ایسڈ میں عام طور پر فاسفیٹ چٹان کی نجاست سے 0.8-1.5% تحلیل شدہ لوہا ہوتا ہے۔ WPA evaporators اور concentrators ٹائٹینیم ہیٹر کا استعمال کرتے ہیں، جو لوہے کو ہٹانے کے پہلے سے علاج یا زیادہ مزاحم ٹائٹینیم مرکب میں اپ گریڈ کرنے کی غیر موجودگی میں تیزی سے خراب ہو جاتے ہیں۔ گریڈ 7 ٹائٹینیم (Ti-0.15Pd) لوہے کی برداشت کو بہتر بناتا ہے، جس کی شرح 0.15 ملی میٹر فی سال 0.8٪ آئرن سے کم ہوتی ہے، تاہم گریڈ 7 بھی 1.2٪ آئرن سے زیادہ ناکام ہوجاتا ہے۔

ایپلیکیشن میٹرکس اور تخفیف کی حکمت عملی
فاسفورک ایسڈ کا ماخذ مخصوص آئرن مواد تجویز کردہ ہیٹر میٹریل متوقع سنکنرن کی شرح سروس لائف (1.65 ملی میٹر دیوار)
صاف شدہ (تھرمل عمل) گریڈ 2 ٹائٹینیم<0.05% 0.05-0.08 mm/year 15-20 years WPA, solvent-extracted Grade 2 titanium (1.65-2.0 mm) 0.2-0.4% 0.10-0.15 mm/year 8-12 years WPA, untreated (low iron rock) Grade 7 titanium (2.0 mm) 0.5-0.8% 0.12-0.20 mm/year 6-10 years WPA, untreated (high iron rock) Grade 7 + iron removal system 0.8-1.5% 0.20-0.40 mm/year 3-5 years
Superphosphoric acid (>70% P₂O₅) متغیر زرکونیم یا ٹینٹلم N/A ٹائٹینیم کی سفارش نہیں کی جاتی ہے
فاسفورک ایسڈ ہیٹر اسپیک کا خلاصہ
100 ڈگری پر فاسفورک ایسڈ میں 0.2 فیصد سے زیادہ تحلیل شدہ لوہے کی آلودگی ریڈوکس سائیکلنگ میکانزم کے ذریعہ ٹائٹینیم کے سنکنرن کو فروغ دیتی ہے جو غیر فعال فلم کے ذریعہ فراہم کردہ تحفظ کو روکتا ہے۔ 0.8 سے 1.5 % کے عام آئرن مواد کے ساتھ گیلے عمل کے تیزاب کے لیے، گریڈ 2 کے ٹائٹینیم ہیٹر 2 سے 3 سال میں ناکام ہو جائیں گے۔ انجینئرز کو گریڈ 7 ٹائٹینیم (جو لوہے کی برداشت کو تقریباً 0.8 فیصد تک دھکیل دیتا ہے) یا ہیٹر کے اوپر کی طرف لوہے کو ہٹانے کے مراحل (سالوینٹ نکالنے، آئن ایکسچینج) کو شامل کرنے کے انتخاب کا سامنا کرنا پڑتا ہے۔ فاسفورک ایسڈ سروس کے لیے ٹائٹینیم ہیٹر خریدتے وقت، ہمیشہ ایک سنکنرن ٹیسٹ کوپن مانگیں جو اصل پراسیس ایسڈ کا نشانہ بنایا گیا ہو، اور گریڈ 2 کے لیے دیوار کی کم از کم موٹائی 2.0 ملی میٹر یا لوہے والے تیزاب میں گریڈ 7 کے لیے 1.65 ملی میٹر کا مطالبہ کریں۔