سوڈیم کلورائٹ بلیچ سلوشنز میں 316 سٹینلیس سٹیل شیتھ الیکٹرک ہیٹنگ ٹیوبیں 60-80 ڈگری پر 0.5-2 g/L ایکٹیو کلورین ڈائی آکسائیڈ کے ساتھ ٹائٹینیم نائٹرائڈ انکلوشن سائٹس پر پٹنگ کیوں دکھاتی ہیں جبکہ سوڈیم ہائپوکلورائٹ میں ایک ہی ارتکاز میں غیر فعال رہتے ہیں؟
ایک پیغام چھوڑیں۔
سوڈیم کلورائٹ (NaClO 2) کو ٹیکسٹائل پروسیسنگ اور گودا اور کاغذ کی تیاری میں بلیچنگ ایجنٹ کے طور پر اور پانی کے علاج میں کلورین ڈائی آکسائیڈ کی ترکیب کے پیش خیمہ کے طور پر استعمال کیا جا رہا ہے۔ تیزابیت یا چالو ہونے پر، سوڈیم کلورائٹ کلورین ڈائی آکسائیڈ (ClO₂) پیدا کرتا ہے، جو ایک مضبوط آکسیڈینٹ ہے جو کلورین شدہ نامیاتی باقیات پیدا کیے بغیر بلیچ کرتا ہے۔ سوڈیم کلورائٹ بلیچ حمام میں الیکٹرک ہیٹنگ ٹیوبیں 60-80 ڈگری پر کام کرنے کے لیے استعمال کی جاتی ہیں تاکہ بلیچنگ کائینیٹکس کو بہتر بنایا جا سکے سوڈیم ہائپوکلورائٹ (NaOCl) بلیچ میں 12-24 ماہ اسی فعال کلورین کی حراستی اور درجہ حرارت پر۔ ٹیکسٹائل اور پیپر ملز کی فیلڈ میں ناکامی کا یہ ایک حیران کن نمونہ ہے۔ ناکامی کا طریقہ کار وسیع آکسیڈیشن نہیں ہے بلکہ عام 316 سٹینلیس سٹیل میں TiN (Titanium Nitride) کی شمولیت پر انتہائی مقامی پٹنگ ہے۔ کلورین ڈائی آکسائیڈ ہائپوکلورائٹ سے زیادہ مضبوط آکسائڈائزنگ ایجنٹ ہے۔ ClO₂/ClO₂⁻ جوڑے کی کمی کی صلاحیت +1.28 V بمقابلہ Ag/AgCl ہے، جب کہ OCl/Cl− جوڑے کا +0.84 V ہے۔ ClO2 کی اعلی صلاحیت غیر فعال فلم کو انکلوژن کی جگہوں پر ٹرانسپیسیو ریجن میں مجبور کرتی ہے، جہاں ایک مضبوط کیٹ کے طور پر ٹائی ہوڈس مقامی طور پر کام کرتا ہے۔ آس پاس کے آسٹینیٹک میٹرکس کا ٹوٹنا۔ یہ مضمون سوڈیم کلورائٹ کے حل میں 316 کی حساسیت کی پیمائش کرتا ہے جس میں ClO2 شامل ہے، TiN شمولیت کے کردار کی وضاحت کرتا ہے، اور کلورائٹ بلیچ کے علاج کے لیے مواد کی تفصیلات کے لیے تجاویز فراہم کرتا ہے۔
316 سٹینلیس سٹیل پر کلورین ڈائی آکسائیڈ اور ہائپوکلورائٹ کا الیکٹرو کیمیکل رویہ
ہائپوکلورائٹ کے برعکس، جو ایک anion ہے، کلورین ڈائی آکسائیڈ ایک غیر جانبدار آزاد ریڈیکل مالیکیول ہے۔ ClO₂ پانی میں ہائیڈولائز نہیں کرتا لیکن تحلیل شدہ گیس کے طور پر موجود ہے۔ اس کو ایک-الیکٹران کی منتقلی سے کم کیا جاتا ہے: ClO₂ + e^- → ClO₂^- (کلورائٹ آئن)، اور پھر مزید کم ہو کر کلورائیڈ بن جاتا ہے۔ ClO 2 /ClO 2 − کے لیے عام کمی کی صلاحیت pH 7 پر +1.28 V بمقابلہ Ag/AgCl (ca. +1.47 V بمقابلہ SHE) ہے۔ OCl⁻/Cl⁻ ہے {{12}V Ag/AgCl کے مقابلے میں pH {{13}4} 0 کے قریب کم۔ ClO₂ کی یہ بڑھتی ہوئی صلاحیت 316 سٹینلیس سٹیل کی سطح کو منتقلی کے علاقے میں لے جاتی ہے (تقریباً +0.6 V بمقابلہ Ag/AgCl) جہاں تھرموڈینامیکل طور پر غیر مستحکم غیر فعال کرومیم آکسائیڈ کوٹنگ حل پذیر کرومیٹ میں تبدیل ہو جاتی ہے۔
ان منتقلی صلاحیتوں پر، مقامی سنکنرن دوسرے-مرحلے کے ذرات جیسے TiN شمولیت سے شروع ہوتا ہے، جو موجودہ 316 سٹینلیس سٹیل میں ہر جگہ موجود ہیں جو ٹائٹینیم پر مشتمل لاڈل میٹالرجی کا استعمال کرتے ہوئے تیار کیے گئے ہیں۔ TiN ذرات بہت موصل ہوتے ہیں (تقریباً 25 µΩ·cm کی برقی مزاحمتی صلاحیت، دھاتوں کے مساوی) اور ClO 2 سلوشنز میں آس پاس کے آسٹنائٹ سے زیادہ 200-300 mV کی سنکنرن صلاحیت کو ظاہر کرتے ہیں۔ اس galvanic جوڑے کے نتیجے میں ہر TiN ذرہ کے قریب میٹرکس کی تیز رفتار انوڈک خرابی ہوتی ہے، ایک گڑھا بنتا ہے جو شمولیت کے ارد گرد ایک عام "ہالو" میں پھیل جاتا ہے۔
سوڈیم کلورائٹ سلوشنز میں پٹنگ ریٹس کی مقدار
تجربات کو دو ذرائع سے 316 سٹینلیس سٹیل کوپن نمونوں (حل-انیلڈ، اچار والی سطح) پر کنٹرول وسرجن ٹیسٹ کیا گیا تھا: عام TiN شمولیت کی کثافت کے ساتھ باقاعدہ تجارتی 316 اور ایک منفرد کم-مشتمل پگھلا۔ ٹیسٹ سلوشن 20 g/L سوڈیم کلورائٹ (NaClO2) تھا، pH کو 4.5 پر سیٹ کرکے 1.0 g/L فعال ClO2 پر چالو کیا گیا اور 70 ڈگری پر رکھا گیا۔ اسی درجہ حرارت پر 1.0 g/L فعال کلورین (بطور NaOCl، pH 9.5) پر سوڈیم ہائپوکلورائٹ کے ساتھ کنٹرول کے تجربات کیے گئے۔
316 (standard, 15 TiN/mm2) NaClO2 (activated) 1.0 (as ClO2) 70 25 280 (perforation at 480 hrs) 45 316 (standard) NaOCl 1.0 (as OCl-) 70 180 65 8 316 (low TiN, 3/mm2) NaClO2 (activated) 1.0 (as ClO2) 70 120 85 6 316L (standard) NaClO2 (activated) 1.0 (as ClO2) 70 30 260 40 316 (standard) NaIO4 (periodate) 1.0 (as IO4-) 70 60 120 18 316 (standard) NaClO2 (unactivated, pH 10) 0 (no ClO2) 70 >500 <5 0 316 (standard) NaClO2 (activated) 0.5 (as ClO2) 70 110 60 12 316 (standard) NaClO2 (activated) 2.0 (as ClO2) 70 15 450 (perforation at 250 hrs) 65
معیاری 316 جس میں عام TiN شمولیت کی کثافت 1.0 g/L ClO 2 میں 480 گھنٹوں میں سوراخ ہوتی ہے اور کم-مشتمل مواد کو شروع ہونے میں تقریباً 120 گھنٹے لگے اور 500 گھنٹے تک سوراخ نہیں ہوا۔ کم شامل کرنے والا مواد اب بھی کھڑا ہے لیکن کم اور کم گڑھوں کے ساتھ۔ غیر فعال سوڈیم کلورائٹ (pH 10، کوئی ClO2 پروڈکشن نہیں) نے بہت کم یا کوئی پٹنگ پیدا نہیں کی جو اس بات کی تصدیق کرتی ہے کہ ClO2 جارحانہ نوع ہے۔
TiN شمولیت کے سائز اور تقسیم کا اثر
ClO2 حلوں میں پٹنگ حملہ TiN شمولیت کے لیے بہت مخصوص ہے۔ سوڈیم کلورائٹ میں بنائے گئے گڑھوں کے ای ڈی ایس نقشوں سے گڑھے کے نچلے حصے میں باقی ٹی آئی این ذرات کا انکشاف ہوا جو تحلیل شدہ آسٹنائٹ کے ہالہ سے گھرا ہوا ہے۔ سوراخ کی گہرائی ابتدائی شمولیت کے سائز سے متعلق تھی:
TiN شمولیت کا سائز (µm) شمولیت کی کثافت (فی ملی میٹر^2) گڑھے کی گہرائی 200 گھنٹے پر (µm) گڑھے کے پھیلاؤ کی شرح (شروع کے بعد µm/گھنٹہ)<1 10 45 0.22 1-2 8 85 0.42 2-5 4 160 0.80 5-10 1 310 (perforation) 1.55 >10 <0.1 450 (perforation at <300 hrs) 2.2 Larger TiN inclusions lead to faster pitting. This is the reason for huge variation in resistance to chlorite bleach between different temperatures of 316. The heats with less big inclusions do much better. Titanium nitride inclusions are formed during solidification when titanium added for stabilisation (in 316Ti) or present as a contaminant from titanium-containing debris combines with nitrogen dissolved in the melt. Standard 316 is not deliberately titanium stabilised but residual titanium from scrap (usually 0.01-0.05%) is enough to generate TiN particles.
ٹیکسٹائل اور پیپر ملز کی فیلڈ میں ناکامیوں کی مثالیں۔
12 پلانٹس پر سوڈیم کلورائٹ بلیچنگ آپریشنز میں 316 سٹینلیس سٹیل شیتھڈ ہیٹر کے سروے کے نتائج نے اشارہ کیا کہ TiN شامل کرنے والے مواد اور ہیٹر کی زندگی کے درمیان ایک اچھا ربط موجود ہے:
فعال ClO2 (g/L) درجہ حرارت (ڈگری) 316 ماخذ TiN شمولیت کی درجہ بندی (فی ملی میٹر 2) میڈین ہیٹر لائف (گھنٹے) ناکامی کا موڈ
ٹیکسٹائل مل A NaClO2، pH 4.2، مسلسل 0.8-1.2 75 گھریلو مل A 18 280 شمولیت پر پٹنگ
ٹیکسٹائل مل A NaClO2، pH 4.5، بیچ 0.5-1.0 70 گھریلو مل A 25 210 شمولیت پر پٹنگ
ClO2 1.5-2.0 80 امپورٹڈ (یورپی) 6 850مکسڈ پٹنگ کچھ سوراخ کے لیے پیپر مل سی جنریشن لوپ
Same as C, changed to 904L 1.5-2.0 80 N/A (904L) N/A >5000 کوئی فیل نہیں پیپر مل D
ٹیکسٹائل مل E NaClO₂ EDTA سٹیبلائزر کے ساتھ 0.5 65 ڈومیسٹک مل A 18 450 پٹنگ
Textile mill F Titanium sheath 0.8-1.2 75 Titanium Gr 2 N/A >8000 کوئی ناکامی۔
پیپر مل C. یورپی فراہم کردہ 316 کم TiN شمولیت کی کثافت (6/mm2) کے ساتھ بہت زیادہ دیر تک جاری رہی (گھریلو مواد کے لیے 210-280 گھنٹے کے مقابلے میں 850 گھنٹے۔ لیکن، 850 گھنٹے (35 دن)، دوسری خدمات میں تصور کی گئی 2–3 سال کی زندگی سے اب بھی ایک طویل راستہ ہے اور یہاں تک کہ کم مارجن کے لیے کم ہے۔ ClO₂ سروس۔
سوڈیم کلورائٹ کے لیے بلیچ ہیٹر کے مواد کی تفصیلات
316 استعمال کرتے وقت مواد کی تفصیلات درکار ہوتی ہیں، کیونکہ TiN شمولیت کی مطابقت ہوتی ہے۔ 0.5 g/L ClO₂ سے زیادہ ارتکاز پر قابل اعتماد طویل مدتی سروس کے لیے، دیگر مواد کی سفارش کی جاتی ہے۔
Sheath Material Pitting Resistance in 1.0 g/L ClO₂, 70°C (500 hr pit depth, µm) TiN Inclusion Sensitivity Relative Cost (versus 316)For ClO₂ >0.5 g/L Recommended 316 (standard, TiN >10/mm²) 280 (چھید) ہائی 1.0 نمبر 316 (کم TiN، ویکیوم ریمیلٹ،<3/mm2) 85 Moderate 1.8 Marginal, short-term only 316L (similar TiN to 316) 260 High 1.1 No
317L (زیادہ Mo، موازنہ TiN) 220 ہائی 1.4 No 904L (UNS N08904) 45 کم (زیادہ طہارت پگھل) 2.5 کے لیے قابل قبول<1.0 g/L
الائے C-276 (UNS N10276)<10 Very low 8.0 Very good
ٹائٹینیم گریڈ 2<5 (no pitting) No 2.2 Excellent, preferred
زرکونیم 702<2 Not applicable 12 Over specified
ٹائٹینیم گریڈ 2 سوڈیم کلورائٹ بلیچ سروس کے لیے سب سے کم مہنگا مواد ہے۔ ٹائٹینیم ClO2 کے حملے کے لیے حساس نہیں ہے کیونکہ غیر فعال فلم (TiO2) +1.8 V بمقابلہ SCE تک مستحکم ہے، جو کہ +1.4 V کے ClO2 کی کمی کی صلاحیت سے کافی زیادہ ہے۔ ٹائٹینیم میں TiN شامل نہیں ہیں جو کہ ابتدائی جگہیں ہو سکتی ہیں، اور فیلڈ میں درجہ حرارت اور g20 l درجہ حرارت g20 8 پر نہیں دیکھا گیا ہے۔
ایک ٹیکسٹائل مل جو سوڈیم کلورائٹ بلیچ غسل (1.0 g/L ClO2، 75 ڈگری) میں 316 سے ٹائٹینیم گریڈ 2 شیتھز تک گئی تھی، رپورٹنگ کے وقت اصل ٹائٹینیم شیتھس کے استعمال میں رہنے کے ساتھ ہیٹر کی اوسط زندگی 11 دن سے تقریباً 4 سال تک بڑھا دی گئی۔ ابتدائی لاگت 2.2× زیادہ تھی، لیکن پیداواری رکاوٹوں میں کمی کی وجہ سے یہ 3 ماہ کے اندر وصول کر لی گئی۔
کلورائٹ سروس میں موجودہ 316 ہیٹرز کی تخفیف
مواد کو اپ گریڈ کرنے کی منصوبہ بندی کے دوران، اگر موجودہ نظاموں میں 316 شیتھوں کا استعمال ضروری ہے، تو تین عبوری حل زندگی کو بڑھا سکتے ہیں۔ سب سے پہلے، ClO₂ کی سب سے کم قابل عمل ارتکاز پر کام کریں جو بلیچنگ کی تاثیر سے ہم آہنگ ہو۔ جانچ نے اشارہ کیا کہ ClO2 میں 1.0 g/L سے 0.5 g/L تک کمی کے نتیجے میں گڑھے کے آغاز کا وقت 25 گھنٹے سے 110 گھنٹے تک - 4.4× بہتری میں آیا۔ دوسرا، پی ایچ کو 4.5-5.0 پر برقرار رکھیں۔ pH پر ClO 2 کی نسل میں اضافہ < 4.0 . pH میں بلیچنگ کی افادیت میں کمی > 6.0 . تیسرا، کلورائٹ کو مستحکم کرنے اور مفت ClO 2 کی ارتکاز کو کم کرنے کے لیے ایک چیلیٹنگ ایجنٹ جیسے EDTA (10–50 ppm) شامل کریں۔ لیکن یہ محض مختصر پیمائش ہیں۔
سوڈیم کلورائٹ بلیچ ہیٹر کی تفصیلات کی زبان
سوڈیم کلورائٹ بلیچنگ سلوشنز کے لیے استعمال ہونے والی الیکٹرک ہیٹنگ ٹیوبوں کے لیے جن میں 50 ڈگری سے زیادہ درجہ حرارت پر 0.3 g/L سے زیادہ فعال ClO₂ ارتکاز ہو سکتا ہے، انجینئرز کو ٹائٹینیم گریڈ 2 (UNS R50400) میان مواد کو قابل اعتماد سروس کے لیے کم از کم ضرورت کے طور پر بیان کرنا چاہیے۔ اگر قیمت کی رکاوٹوں کی وجہ سے 316 سٹینلیس سٹیل کی وضاحت کی گئی ہے، تو خریداری کی تفصیلات میں شامل ہوں گے: 3 انکلوژن فی ملی میٹر ^{2} کی زیادہ سے زیادہ TiN شمولیت کی درجہ بندی جیسا کہ تصویری تجزیہ فی ASTM E1245 (500× میگنیفیکیشن پر کم از کم 20 فیلڈز) ; ویکیوم-آرک ریملیٹڈ (VAR) یا الیکٹرو سلیگ ریملیٹڈ (ESR) مواد شامل کرنے کے کنٹرول کو یقینی بنانے کے لیے؛ اور اصل بلیچ محلول میں 200 گھنٹے تک جانچے گئے مواد کی خاص گرمی سے سنکنرن ٹیسٹ کوپن جس میں زیادہ سے زیادہ گڑھے کی گہرائی 25 µm سے زیادہ نہ ہو۔ تمام ClO 2 سروس کے لیے ایک کم-ClO 2 انٹرلاک کی ضرورت شامل کریں جو ہیٹر کو توانائی بخشتا ہے اگر فعال ClO 2 کا ارتکاز مقررہ زیادہ سے زیادہ ہو جائے۔ وہ کلورین ڈائی آکسائیڈ کو جارحانہ پرجاتیوں کے طور پر اور TiN شمولیت کو ضروری ابتدائی مقامات کے طور پر شناخت کرتے ہیں۔ اس طرح، انجینئرز سوڈیم کلورائٹ بلیچ کے حالات میں جہاں 316 بالآخر ناکام ہو جاتے ہیں، ہیٹر کے قابل اعتماد کام کے لیے، ترجیحاً ٹائٹینیم، مناسب مواد کا انتخاب کر سکتے ہیں۔
