کاربن اسٹیل کے اپ اسٹریم سے زنگ کے ذرات کی موجودگی نمکین پانی میں ٹائٹینیم ہیٹر کے آخر کیپ کے گالوانک سنکنرن کو کیوں تیز کرتی ہے؟

ٹائٹینیم وسرجن ہیٹر عام طور پر برائن سسٹمز میں اپ اسٹریم کاربن اسٹیل پائپنگ، ٹینک یا ہیٹ ایکسچینجر کے ساتھ لگائے جاتے ہیں۔ نمکین پانی میں، کاربن اسٹیل قدرتی سنکنرن کے تابع ہوتا ہے، جو زنگ کے ذرات پیدا کرتا ہے، زیادہ تر آئرن آکسائیڈ (Fe2O3، Fe3O4) اور آکسی ہائیڈروکسائیڈز۔ یہ ذرات نمکین پانی کے بہاؤ کے ساتھ منتقل کیے جاتے ہیں اور آخر کار نظام کے اندر موجود سطحوں پر جمع ہوتے ہیں جیسے ٹائٹینیم ہیٹر کی آخری ٹوپی۔ اینڈ کیپ عام طور پر ہیٹنگ ٹیوب کے آخر میں ایک ویلڈیڈ بندش ہوتی ہے، جو اکثر ٹائٹینیم کے ایک ہی درجے سے بنتی ہے لیکن سطح کی مختلف تکمیل کے ساتھ۔ الیکٹرولائٹ (برائن) میں، زنگ کے ذرات جو ٹائٹینیم پر جمع ہوتے ہیں ایک گالوانک سیل بناتے ہیں۔ کلورائیڈ کے محلول میں، زنگ الیکٹرو کیمیکل طور پر ٹائٹینیم کے لیے بہترین ہے جس کی باقی صلاحیت 200–400 mV زیادہ مثبت ہے۔ نتیجہ ہر زنگ والے ذرہ کے ارد گرد ٹائٹینیم کا تیزی سے مقامی سنکنرن ہے جس کے نتیجے میں اختتامی ٹوپی کو گڑھا اور حتمی سوراخ ہوتا ہے۔

زنگ کی طرف سے حوصلہ افزائی Galvanic سنکنرن کا الیکٹرو کیمیکل میکانزم

3–5% NaCl نمکین پانی میں ٹائٹینیم اپنی TiO₂ پرت کی وجہ سے تقریباً +0.1 سے +0.3 V بمقابلہ Ag/AgCl کی غیر فعال صلاحیت رکھتا ہے۔ زنگ کے ذرات، خاص طور پر میگنیٹائٹ (Fe3O4)، نیم موصل ہوتے ہیں اور ان میں +0.5 سے +0.7 V بمقابلہ Ag/AgCl کی مخلوط صلاحیت ہوتی ہے۔ پھر سرکٹ الیکٹرولائٹ کے ذریعہ بند ہوجاتا ہے جب ایک زنگ کا ذرہ ٹائٹینیم کی سطح سے ٹکرا جاتا ہے۔ زنگ کا ذرہ کیتھوڈ کے طور پر کام کرتا ہے، جہاں آکسیجن کی کمی واقع ہوتی ہے: O₂ + 2H₂O + 4e⁻ → 4OH⁻ ذرہ کے بالکل ساتھ والا ٹائٹینیم اینوڈ کے طور پر کام کرتا ہے اور Ti⁴⁺ کے طور پر گھل جاتا ہے۔ انوڈک خطہ کافی حد تک محدود ہے، اکثر زنگ کے ذخائر سے 1-2 ذرہ قطر کے اندر۔ ٹائٹینیم کو 1-5 ملی میٹر فی سال کی شرح سے تحلیل کرنے کے لیے، انوڈ میں موجودہ کثافت 1-5 mA/cm2 تک زیادہ ہو سکتی ہے۔ اختتامی ٹوپی خاص طور پر حساس ہوتی ہے، کیونکہ یہ اکثر متغیر سطح کی تکمیل ہوتی ہے (جیسا کہ ویلڈڈ بمقابلہ اچار والی ٹیوب)، اور اس میں ویلڈ پیر میں دراڑیں ہوسکتی ہیں جہاں زنگ کے ذرات جمع ہوسکتے ہیں۔

زنگ کے ذرات کے ذریعہ سنکنرن کی شرح کی سرعت کی مقدار

5% NaCl نمکین پانی میں گریڈ 2 ٹائٹینیم اینڈ کیپ کوپن کے سنکنرن کی شرح 50 ڈگری پر کنٹرول شدہ ٹیسٹنگ سیٹنگز کے تحت درج ذیل زنگ آلود ذرات کے حالات کے لیے متعین کی گئی ہے:

صاف نمکین پانی، کوئی زنگ کے ذرات نہیں: غیر فعال موجودہ کثافت 0.05–0.10 µA/cm2۔ سنکنرن کی شرح 0.01 ملی میٹر فی سال سے کم ہے۔ اینڈ کیپ اب بھی شاندار اور 5,000 گھنٹوں کے بعد بھی غیر-خراب ہے۔

10 پی پی ایم پر لگائے گئے زنگ کے ذرات، مسلسل بہہ رہے ہیں: سنکنرن کی شرح 0.08-0.15 ملی میٹر فی سال۔ 1000 گھنٹے کے بعد 20-50 µm کے گڑھے کی گہرائی کے ساتھ پارٹیکلز کے رابطے والے مقامات پر مقامی پٹنگ۔

زنگ کے ذرات نے 50 پی پی ایم پر بہاؤ سنکنرن کی شرح کو 0.3-0.6 ملی میٹر فی سال تک بڑھا دیا۔ 1000 گھنٹے کے بعد گڑھے کی گہرائی 100–200 µm۔ آخر کی ٹوپی میں ذرہ کے ذخائر کے ارد گرد واضح رنگت ہوتی ہے۔

200 پی پی ایم پر زنگ کے ذرات شامل کیے گئے، بہہ رہے ہیں: سنکنرن کی شرح 1.0-2.0 ملی میٹر/سال 1000 گھنٹے کے بعد گڑھے کی گہرائی 300–600 µm کی حد میں ہے۔ 1.0 ملی میٹر دیوار کا اختتامی ٹوپی سوراخ 500 سے 1,000 گھنٹے۔

افقی سرے کی ٹوپی پر زنگ کے ذرات کا تصفیہ (مضبوط جمع) مقامی سنکنرن کی شرح> 5 ملی میٹر/سال۔ 3-6 مہینوں میں 1.2 ملی میٹر معیاری اینڈ کیپ کا سوراخ مکمل کریں۔ گہری پٹنگ ویلڈ گرمی سے متاثرہ زون میں داخل ہوتی ہے۔

زنگ کے ذرات کی نمائش کے لیے اختتامی ٹوپی پر تحفظ کی حکمت عملی

مندرجہ ذیل جدول اپ اسٹریم کاربن اسٹیل کے سنکنرن اور نمکین پانی کے بہاؤ کے حالات میں ٹائٹینیم ہیٹر کے اختتامی ٹوپیوں کے تحفظ کے لیے فیصلہ سازی کا درخت دیتا ہے۔

اپ اسٹریم کاربن اسٹیل کی حالت اور نمکین پانی کے بہاؤ کی تجویز کردہ اینڈ کیپ پروٹیکشن اسٹریٹجی شکل 2. بنیادی استدلال اور گالوانک سنکنرن کی تخفیف
New carbon steel with less corrosion and high flow (>1 m/s) معیاری، ہموار ویلڈ فنش، گریڈ 2 اینڈ کیپ فلو ذرات کے سیٹل ہونے کو روکتا ہے۔ 3 سے 5 سال کی سروس لائف کے لیے قابل قبول خطرہ
معمولی سنکنرن کے ساتھ پرانا کاربن اسٹیل (50-100 پی پی ایم)، وقفے وقفے سے بہاؤ اینڈ ٹوپی پی ٹی ایف ای کوٹنگ کے ساتھ (0.5 ملی میٹر موٹی) کوٹنگ برقی طور پر ٹائٹینیم کو زنگ کے ذرات سے موصل کرتی ہے۔ ہر 2 سال بعد کوٹنگ۔
Heavy corrosion upstream (>200 پی پی ایم)، کم بہاؤ/ جمود والے زونز اینڈ کیپ ڈیزائن جس میں سیلف-کلیننگ ڈھلوان (کم سے کم 45 ڈگری) .Sloped End Cap Stops Particle Build-Up. کچھ بھی افقی نہیں۔ زنگ کے ذرات کو پکڑنے کے لیے اپ اسٹریم اسٹرینر انسٹال کریں۔
زنگ کے ذخائر کو ظاہر کرنے والے اینڈ کیپ کے ساتھ موجودہ ہیٹر 5% سائٹرک ایسڈ سے فوری طور پر صاف کریں اور قربانی کے زنک اینوڈ کو انسٹال کریں۔ زنک اینوڈ (10 جی) اختتامی ٹوپی پر لاگو کیا جاتا ہے جو گالوانک جوڑے کو الٹ دیتا ہے۔ سالانہ انوڈ متبادل۔
اہم سروس جہاں ہیٹر کی خرابی کو برداشت نہیں کیا جا سکتا ہے گریڈ 7 ٹائٹینیم اینڈ کیپ الیکٹرو پولشڈ فنش کے ساتھ پیلیڈیم کی شمولیت ٹائٹینیم کی صلاحیت کو بہتر بناتی ہے اور گالوانک سنکنرن کی قوت کو کم کرتی ہے۔ زیادہ سے زیادہ انحصار۔
انجینئرنگ بیونڈ اینڈ کیپ پروٹیکشن

ثانوی دفاع آخری ٹوپی کی دیوار کی موٹائی ہے بڑی اینڈ کیپ (2.0 ملی میٹر بمقابلہ 1.2 ملی میٹر) سوراخ کرنے کے وقت کو بڑھاتی ہے لیکن سنکنرن کی شرح کو کم نہیں کرتی ہے۔ اختتامی ٹوپی جیومیٹری زیادہ اہم ہے، گنبد یا مخروطی سرے کی ٹوپیاں ذرات کو بہاتی ہیں، فلیٹ اینڈ کیپس جمع جمع کرتی ہیں۔ ٹیوب اور سرے کی ٹوپی کے درمیان ویلڈ کو ہموار اور دراڑ سے پاک ہونا چاہیے جہاں ذرات پھنس سکتے ہیں۔ 50 µm سے بڑے زنگ کے ذرات کو ہٹانے کے لیے اپ اسٹریم کو فلٹر کرنے سے اختتامی کیپ کی زندگی 5 سے 10 کے عنصر تک بڑھ سکتی ہے۔ میگنیٹائٹ فیری میگنیٹک ہے۔ اس لیے ہیٹر کے اوپری حصے میں برائن لائن میں مقناطیسی جال منتخب طور پر میگنیٹائٹ کے ذرات کو نکالے گا۔

ایک باخبر تفصیلات بنانا

کاربن سٹیل کے اجزاء کے نیچے کی طرف نمکین پانی کی خدمت کے لیے ٹائٹینیم ہیٹر ڈیزائن کرتے وقت، اپ اسٹریم پارٹیکل فلٹریشن (50 µm برائے نام) یا مقناطیسی جداکار کی ضرورت شامل کریں۔ فلیٹ اینڈ ٹوپی کے بجائے گنبد یا مخروطی سرے کی ٹوپی کا انتخاب کریں۔ موجودہ تنصیبات: بورسکوپ کا استعمال کرتے ہوئے سہ ماہی اختتامی ٹوپیوں کی جانچ کریں۔ اگر زنگ-رنگ کے ذخائر موجود ہیں، تو کمزور تیزاب (5% سائٹرک یا 10% ایسٹک ایسڈ) سے جلدی صاف کریں، اور الٹراسونک موٹائی گیج سے گڑھے کی گہرائی چیک کریں۔ شدید زنگ آلود حالات میں نئی ​​تنصیبات کے لیے، مکمل ہیٹر کے لیے گریڈ 7 ٹائٹینیم کی وضاحت کریں جس میں اینڈ کیپ بھی شامل ہے اور ٹائٹینیم کے تار کے ساتھ اختتامی ٹوپی کے ساتھ منسلک ایک قربانی زنک اینوڈ شامل کریں۔ زنک انوڈ ٹائٹینیم کو زیادہ منفی صلاحیت میں پولرائز کرتا ہے اور زنگ کے ذرات کے ساتھ galvanic ڈرائیونگ فورس کو ختم کرتا ہے۔ سسٹم کی سطح پر زنگ کے ذرات کی آلودگی کے مسئلے کو حل کرکے، انجینئر تیز رفتار، انتہائی مقامی سنکنرن سے بچتا ہے جو اکثر سنکنرن کے خلاف مزاحم ٹائٹینیم ہیٹرز میں وقت سے پہلے اختتامی ٹوپی کی ناکامی کا سبب بنتا ہے۔