برومین میں 316 سٹینلیس سٹیل شیتھ الیکٹرک ہیٹنگ ٹیوبیں کیوں-40–60 ڈگری پر ٹھنڈا کرنے والے پانی پر مشتمل ہوتی ہیں 0.5–1.5 ملی میٹر فی سال کی رفتار سے تیز انٹر گرانولر اٹیک سے گزرتی ہیں جبکہ اسی چالکتا پر غیر جانبدار کلورائد پانی صرف ہلکے گڑھے کا سبب بنتا ہے؟

برومین-بیسڈ بائیو سائیڈز، جیسے سوڈیم برومائڈ (NaBr) جو آکسیڈینٹ جیسے کلورین یا اوزون کے ذریعے چالو ہوتے ہیں، زیادہ کثرت سے کلورین کے متبادل کے طور پر legionella کو کنٹرول کرنے اور کولنگ واٹر سسٹمز میں بائیوفاؤلنگ کے طور پر استعمال کیے جا رہے ہیں، خاص طور پر جہاں خارج ہونے والا مادہ ماحولیاتی طور پر حساس پانیوں میں ہوتا ہے۔ کئی صنعتی کولنگ ٹاورز کی فیلڈ میں ناکامی اور ایک بار-کولنگ سسٹم کے ذریعے یہ ظاہر ہوتا ہے کہ 316 سٹینلیس سٹیل شیتھڈ ہیٹر برومیٹڈ پانی کے سامنے آتے ہیں (10-50 ppm کل برومین، 200-1000 ppm برومائڈ آئن) اکثر 50/5mm کی شرح سے شدید انٹرگرانولر سنکنرن کا شکار ہوتے ہیں۔ 2-6 ماہ میں 1.5 ملی میٹر دیوار۔ اس کے برعکس، ایک ہی چالکتا اور درجہ حرارت (40-60 ڈگری) پر نیوٹرل کلورائد پانی میں وہی ہیٹر صرف ہلکی پٹنگ دکھاتے ہیں اور 3-5 سال تک رہتے ہیں۔ بہت بڑا فرق بائیوکائڈس برومین بمقابلہ کلورین کی مختلف الیکٹرو کیمسٹری کی وجہ سے ہے۔ پانی میں برومین ہائیڈولائسز کو ہائپوبرومس ایسڈ (HOBr) اور ہائپوبرومائٹ آئن (OBr) میں تبدیل کرتا ہے۔ ہائپوکلورس ایسڈ (HOCl) کے برعکس جو سٹینلیس سٹیل پر غیر فعال کوٹنگز کو برقرار رکھنے کا رجحان رکھتا ہے، HOBr ایک زیادہ جارحانہ آکسیڈائزر ہے جو اناج کی حدود کو گھستا اور پریشان کرتا ہے، خاص طور پر اگر کرومیم کی کمی ویلڈنگ یا معمولی حساسیت سے موجود ہو۔ مزید برآں، برومائیڈ آئن کلورائیڈ آئنوں سے بڑے اور زیادہ قطبی ہوتے ہیں، جس کی وجہ سے وہ دھات کی سطحوں پر زیادہ آسانی سے جذب ہو جاتے ہیں اور اناج کی حدود میں حفاظتی آکسائیڈ کو بے گھر کر دیتے ہیں۔ ایک جارحانہ آکسیڈائزنگ بائیو سائیڈ (HOBr) اور مضبوطی سے جذب کرنے والے ہالائیڈ (Br−) کے امتزاج کے نتیجے میں ایک ہم آہنگی کا حملہ ہوتا ہے جو اناج کی حدود کے ساتھ پھیلتا ہے (پٹنگ کے بجائے انٹر گرانولر) جس کی وجہ سے میکانکی سالمیت کا تیزی سے نقصان ہوتا ہے۔ یہ مطالعہ برومینیٹڈ کولنگ واٹر میں 316 کے انٹر گرانولر سنکنرن حرکیات کا تخمینہ لگاتا ہے اور بائیو سائیڈ مینجمنٹ اور مواد کے انتخاب کے رہنما خطوط دیتا ہے۔

316 سٹینلیس سٹیل پر کلورین اور برومین بائیو سائیڈز کی الیکٹرو کیمسٹری
سوڈیم برومائیڈ اپنے آپ میں 316 سٹینلیس سٹیل کے لیے سنکنرن نہیں ہے۔ بائیو سائیڈ ایک آکسیڈینٹ (سوڈیم ہائپوکلورائٹ، اوزون یا ہائیڈروجن پیرو آکسائیڈ) پانی پر مشتمل برومائیڈ میں ملا کر ہائپوبرومس ایسڈ پیدا کرنے کے لیے تیار کی جاتی ہے: 2 NaBr + HOCl → HOBr + NaCl + NaBr ہائپوبرومس ایسڈ (HOBr) میں وی ہائپوبرومس ایسڈ سے کم {{6} ہائپوبرومس ایسڈ کی معیاری صلاحیت ہوتی ہے۔ (+1.48 V) لیکن سٹینلیس سٹیل کی سطحوں پر ہائپوبرومس ایسڈ کے آکسیڈیشن کائینیٹکس برومائن کے بڑے سائز اور کمزور ہائیڈریشن شیل کی وجہ سے تیز ہوتے ہیں۔ HOBr ایک غیر جانبدار مالیکیول ہے اور اس وجہ سے غیر فعال فلموں میں anionic OCl− سے زیادہ آسانی سے گھس سکتا ہے۔

بنیادی فرق یہ ہے کہ HOBr اناج کی باؤنڈری کاربائڈز (Cr2 3C 6) کو HOCl سے زیادہ جارحانہ انداز میں آکسائڈائز کرتا ہے، اس طرح کرومیم کاربائیڈز کو حل پذیر کرومیٹ پرجاتیوں میں تبدیل کرتا ہے اور کاربن سے بھرپور، کرومیم کی کمی والی خالی جگہوں کو اناج کی حد پر چھوڑ دیتا ہے۔ جب اناج کی باؤنڈری کرومیم تقریباً 12% سے کم ہو جاتی ہے، تو یہ باؤنڈری اناج کے اندرونی حصوں کے لیے اینوڈک ہو جاتی ہے اور کسی خاص بلک کلورائیڈ کی عدم موجودگی میں بھی انٹر گرانولر سنکنرن جاری رہتا ہے۔

50 ڈگری پر 20 پی پی ایم ایکٹو برومین (بطور HOBr) کے ساتھ 500 پی پی ایم برومائڈ (بطور NaBr) میں 316 سٹینلیس سٹیل کی پوٹینٹیوڈینامک پولرائزیشن −100 سے +300 mV بمقابلہ ایس سی ای تک ایک غیر فعال رینج کو ظاہر کرتی ہے، لیکن ایک بڑی غیر فعال موجودہ کثافت (µ1cm/ch² density) سے زیادہ µA/cm²)۔ مزید اہم بات یہ ہے کہ، + 300 mV پر ٹرانسپیسیو بریک ڈاؤن کرنٹ میں تیزی سے اضافہ کے ساتھ ہے، جو سطح پر یکساں ہے اور کلورائیڈ پٹنگ کی طرح مقامی نہیں ہے۔ یہ مسلسل ٹرانسپیسیو حملہ انٹر گرانولر سنکنرن کا الیکٹرو کیمیکل فنگر پرنٹ ہے۔

پانی پر مشتمل برومین میں انٹر گرانولر سنکنرن کی شرح کی مقدار
50 ڈگری پر مختلف برومائڈ اور فعال برومین کی تعداد کے ساتھ مصنوعی ٹھنڈک پانی میں 316 سٹین لیس سٹیل کے نمونوں (پیرنٹ میٹل سلوشن-اینیلڈ، ویلڈیڈ سیمپلز) پر کنٹرولڈ وسرجن ٹیسٹ کیے گئے۔ ٹھنڈے پانی میں عام پس منظر کے طور پر پانی میں 200 پی پی ایم کلورائیڈ (NaCl) بھی شامل ہے۔ نمائش کا وقت 1000 گھنٹے تھا اور فعال برومین مواد کو برقرار رکھنے کے لیے بائیو سائیڈ کو روزانہ شامل کیا جاتا تھا۔

ٹوٹل برومائیڈ (ppm) ایکٹو Br 2 مساوی (ppm بطور HOBr) کلورائڈ (ppm) درجہ حرارت (ڈگری) سنکنرن کی شرح (ملی میٹر/سال) سنکنرن مورفولوجی انٹرگرانولر حملے کی گہرائی (1000 گھنٹے کے بعد µm)
0 (کنٹرول) 0 200 50 0.03 کوئی نہیں 0 100 5 200 50 0.12 ہلکی پٹنگ 5 200 10 200 50 0.35 مخلوط پٹنگ + انٹرگرانولر 25 500 20 200 50 0.70 انٹرگرانولر ڈومیننٹ 65 1000 50 200 50 1.20 شدید انٹرگرانولر 110 500 20 0 (کوئی کلورائڈ نہیں) 50 0.55 انٹرگرانولر 50 500 20 200 40 0.40 مکسڈ {{10} انٹر گرانولر100 500 0 200 50 0.04 کوئی نہیں 0
The addition of chloride (200 ppm) increased the rate of intergranular attack by about 30% above that with bromide alone. However, bromide with no chloride still generated considerable intergranular corrosion. The crucial factors are temperature and active bromine concentration (not only total bromide). Severe intergranular assault takes place above 15-20 ppm active bromine at 50°C with rates >0.5 ملی میٹر/سال۔

برومین اٹیک اور ویلڈ حساسیت کی ہم آہنگی۔
ویلڈڈ 316 نمونوں میں 6–8% کی حساسیت کی پیمائش شدہ EPR-ڈگری (بطور-ویلڈ) کے نتیجے میں پیرنٹ میٹل کے مقابلے برومینیٹڈ پانی میں انٹر گرانولر سنکنرن کی شرح میں نمایاں اضافہ ہوا۔ اس کی وجہ یہ ہے کہ HAZ میں اناج کی حدود میں پہلے ہی کرومیم کی کمی ہے اور ترجیحی طور پر HOBr کا حملہ ہے۔

نمونہ کی قسم EPR DOS (%) 500 ppm Br میں سنکنرن کی شرح
پیرنٹ میٹل (حل-انیلڈ)<1 0.70 35 Intergranular, uniform 
HAZ (بطور ویلڈیڈ، 1.5 ملی میٹر دیوار) 6 1.40 110بھاری انٹر گرانولر، اناج کا قطرہ،
ویلڈ میٹل (خودکار، 11 % فیرائٹ) 4 1.10 80 انٹر گرانولر + فیرائٹ اٹیک 316L (0.02 % C) پیرنٹ میٹل<1 0.65 30According to the standard 316
پوسٹ ویلڈ سلوشن اینیلڈ (1050 ڈگری)<1 0.72 38No welding particular acceleration
HAZ بطور ویلڈڈ حالت میں بنیادی دھات (1.40 بمقابلہ 0.70 ملی میٹر/سال) کی تقریباً دگنی شرح سے بگڑ گئی اور پیرنٹ میٹل کے لیے 2,500 گھنٹے (3.5 ماہ) کے مقابلے میں تقریباً 1,000 گھنٹے (6 ہفتے) میں 1.5 ملی میٹر کی دیوار میں گھس جائے گی۔ یہاں تک کہ حل اینیلڈ پیرنٹ میٹل طویل مدتی سروس کے لیے بہت تیزی سے کوروڈ کرتا ہے جس سے یہ ظاہر ہوتا ہے کہ ویلڈ کے معیار سے قطع نظر 50 ڈگری پر 10 پی پی ایم سے زیادہ فعال برومین کی سطح کے مسلسل نمائش کے لیے 316 بنیادی طور پر موزوں نہیں ہے۔

کولنگ ٹاورز اور صنعتی پانی کے نظام سے فیلڈ کی ناکامیاں
11 صنعتی سہولیات میں برومین پر مبنی بائیو سائیڈز کے ساتھ کولنگ واٹر سسٹمز میں استعمال ہونے والے 316 سٹینلیس سٹیل پہنے ہیٹروں کے سروے میں ناکامی کے مستقل نمونے دکھائے گئے:

کولنگ واٹر کیمسٹری کی سہولت فعال برومین کنٹرول (ppm) درجہ حرارت (ڈگری) ہیٹر کی قسم سروس لائف (مہینوں) فیلور موڈ
پاور پلانٹ کا کولنگ ٹاور 300 ppm Br⁻، 150 ppm Cl⁻ 15-25 (مسلسل) 45-55 316 HAZ پر L ویلڈڈ فلینج 3-5 انٹرگرانولر کریکنگ
کیمیکل پلانٹ کی دوبارہ گردش کرنے والا لوپ 800 پی پی ایم Br^-، 100 پی پی ایم Cl- 10-15 (وقفے سے) 50 316 ہموار، کوئی ویلڈ نہیں 6-8 بیس میٹل پر انٹرگرانولر حملہ
ڈیٹا سینٹر کولنگ (بند لوپ) 100 پی پی ایم Br-، 50 پی پی ایم Cl⁻ 5-8 (ہفتہ وار جھٹکے کی خوراک) 40 316L الیکٹرو پولش 14 مکسڈ پٹنگ/انٹرگرانولر کوروژن
فوڈ پروسیسنگ کے لیے چلر 50 ppm Br⁻ 80 ppm Cl⁻ 3-5 (مسلسل) 25 316 ہموار 36 ہلکی پٹنگ صرف (قابل قبول)
کولنگ ٹاور آئل ریفائنری 500 پی پی ایم Br-، 300ppm Cl- 20 (جاری) 55 316L ویلڈڈ 2-3 شدید، سوراخ شدہ، انٹر گرانولر
ریفائنری کولنگ ٹاور کیس: ہر 2-3 ماہ بعد 316 میانیں ناکام ہوگئیں۔ میان کو ٹائٹینیم گریڈ 2 میں تبدیل کرکے ناکامیوں کا ازالہ کیا گیا اور پہلا سیٹ 36 ماہ سے کام کر رہا ہے۔ ٹھنڈک پانی کی کیمسٹری کو تبدیل نہیں کیا گیا تھا، صرف میان مواد کو اپ ڈیٹ کیا گیا تھا.

برومینیٹڈ کولنگ واٹر سروس کے لیے متبادل مواد
40-60 ڈگری پر 10 پی پی ایم سے زیادہ فعال برومین ارتکاز میں 316 کے تیز انٹر گرانولر حملہ کی وجہ سے قابل اعتماد طویل مدتی سروس کے لیے مادی اپ گریڈ کی ضرورت ہوتی ہے۔ سی۔

500 ppm Br- + 20 ppm HOBr + 200 ppm Cl-, 50°C (mm/year) Corrosion Rate of Sheath MaterialIntergranular Attack? Relative Cost (versus 316) Recommended for Active Br >10 پی پی ایم
316 سٹینلیس سٹیل 0.70 جی ہاں، شدید 1.0 نہیں (3-6 ماہ ناکام)
317L (زیادہ Mo) 0.55 ہاں 1.3 معمولی، محدود زندگی 904L (UNS N08904) 0.20 کم سے کم (عام سنکنرن) 2.5 12-24 ماہ کے لیے قابل قبول
الائے 825 (UNS N08825) 0.08 کوئی نہیں 4.0 اچھا، 36-60 ماہ
الائے C-276 (UNS N10276)<0.02 None 8.0 Very Good
ٹائٹینیم گریڈ 2 (UNS R50400) <0.01None 2.2 بہترین، افضل
ٹائٹینیم گریڈ 7 (UNS R52400)<0.01None 2.5 Great for higher temperatures
ٹائٹینیم گریڈ 2 برومینیٹڈ کولنگ واٹر سروس کے لیے سب سے زیادہ اقتصادی اپ گریڈ ہے۔ یہ انٹرگرانولر حملے سے محفوظ ہے اور HOBr اور برومائڈ آئنوں دونوں کے خلاف مزاحم ہے۔ کئی کولنگ ٹاور تنصیبات کے فیلڈ ڈیٹا سے پتہ چلتا ہے کہ ٹائٹینیم کی میانیں 5-10 سال تک چلتی ہیں، جبکہ 316 کے لیے 3-6 ماہ کے مقابلے میں۔

برومینیٹڈ کولنگ واٹر ہیٹر کے لیے مخصوص زبان
برومین پر مبنی بائیو سائیڈز کے ساتھ پانی کے کولنگ سسٹمز کے لیے الیکٹرک ہیٹنگ ٹیوبیں خریدنے والے انجینئرز - یعنی، کوئی بھی سسٹم جہاں سوڈیم برومائیڈ کو آکسیڈینٹ کے ساتھ ڈوز کیا جاتا ہے - کو یہ فرض کرنا چاہیے کہ مقامی ارتکاز کے اثرات کی وجہ سے ہیٹر کی سطح پر فعال برومین کی سطح 10 ppm سے زیادہ ہو گی، چاہے بلک پیمائش کم ہو۔ کسی بھی ایپلی کیشن کے لیے جہاں برومائیڈ کا ارتکاز 100 پی پی ایم سے زیادہ ہے اور درجہ حرارت 40 ڈگری سے زیادہ ہے، میان مواد کو کم از کم ٹائٹینیم گریڈ 2 (UNS R50400) یا گریڈ 7 (UNS R52400) کے طور پر بیان کیا جائے گا۔ اگر موجودہ سسٹم میں 316 سٹین لیس سٹیل استعمال کرنا ہے تو درج ذیل آپریشنل پابندیاں شامل کی جانی چاہئیں: درست ORP کنٹرول (ہدف 600-650 mV، زیادہ نہیں) کا استعمال کرتے ہوئے ہر وقت 5 ppm سے کم پر برومین کی ارتکاز کو برقرار رکھیں؛ ہیٹر کے قریب آکسیڈینٹ کے جھٹکے سے بچیں؛ اور ویلڈڈ ایریاز پر الٹراسونک موٹائی کی پیمائش یا ڈائی پینیٹرینٹ ٹیسٹنگ کا استعمال کرتے ہوئے انٹر گرانولر حملے کے لیے شیتھوں کا ماہانہ معائنہ کیا جانا چاہیے۔ یہ سمجھیں کہ برومینیٹڈ پانی فطری طور پر اسی بائیو سائیڈ کی سطح پر کلورین شدہ پانی سے 316 تک زیادہ جارحانہ ہے۔ سمجھیں کہ انٹرگرانولر حملہ، پٹنگ نہیں، ناکامی کا سب سے بڑا طریقہ کار ہے۔ انجینئرز ٹائٹینیم یا نکل ملاوٹ میں اپ گریڈ کر کے برومینیٹڈ کولنگ سسٹمز میں مہینوں میں نہیں سالوں میں ماپا جانے والی قابل اعتماد ہیٹر سروس زندگی حاصل کر سکتے ہیں۔