10% सांद्रता और ऊंचे तापमान (60-80 डिग्री) पर ऑक्सालिक एसिड (H₂C₂O₄) का उपयोग आमतौर पर धातु की सफाई, जंग हटाने और कुछ रासायनिक प्रक्रियाओं में किया जाता है। टाइटेनियम ऑक्सालिक एसिड में सीमांत प्रतिरोध प्रदर्शित करता है; निष्क्रिय फिल्म केवल सावधानीपूर्वक नियंत्रित परिस्थितियों में ही स्थिर होती है। जब टाइटेनियम शीथ चक्रीय तापन और शीतलन से गुजरता है, तो {{5}ऑपरेटिंग तापमान तक और परिवेश के नीचे तक बढ़ जाता है, थर्मल तनाव रासायनिक हमले के साथ मिलकर एक अलग विफलता मोड उत्पन्न करता है: थर्मल चक्र क्रैकिंग। रैंपिंग दर (तापमान परिवर्तन के प्रति मिनट डिग्री) सीधे थर्मल तनाव की भयावहता और प्रति चक्र संचयी क्षति को निर्धारित करती है। तेज़ रैंपिंग दरें ट्यूब की दीवार पर उच्च तात्कालिक थर्मल ग्रेडिएंट उत्पन्न करती हैं, जिससे तनाव बढ़ता है और दरार शुरू होने से पहले चक्रों की संख्या कम हो जाती है।

ऑक्सालिक एसिड में थर्मल साइकिल क्रैकिंग का तंत्र

गर्म करने के दौरान, तापमान प्रवणता के कारण टाइटेनियम ट्यूब की आंतरिक दीवार बाहरी दीवार से पहले फैलती है। यह विभेदक विस्तार बाहरी सतह पर तन्य तनाव पैदा करता है। 70 डिग्री पर 10% ऑक्सालिक एसिड में, निष्क्रिय फिल्म पहले से ही रासायनिक हमले के अधीन है। तन्य तनाव फिल्म में सूक्ष्म दोष खोलता है, जिससे एसिड नंगे टाइटेनियम तक पहुंच जाता है। इन तनाव बिंदुओं पर स्थानीयकृत विघटन होता है। ठंडा होने पर, बाहरी सतह अधिक तेज़ी से सिकुड़ती है, जिससे आंतरिक सतह पर तन्य तनाव पैदा होता है। पीछे की ओर से {{8}और आगे की ओर की तनाव साइकिलिंग धीरे-धीरे आक्रमण स्थलों को सूक्ष्म {{10} दरारों में गहरा कर देती है। एक बार जब दरार एक महत्वपूर्ण गहराई (आमतौर पर दीवार की मोटाई का 10-20%) तक पहुंच जाती है, तो यह शेष दीवार के माध्यम से तेजी से फैलती है। रैंपिंग दर थर्मल तनाव की भयावहता को नियंत्रित करती है; तेज़ रैंपिंग से तापमान प्रवणता बढ़ जाती है और दरार पड़ने की गति तेज़ हो जाती है।

रैंपिंग दर और विफलता के चक्र के बीच मात्रात्मक संबंध

70 डिग्री (चक्र: 20 डिग्री से 70 डिग्री और पीछे) पर 10% ऑक्सालिक एसिड में नियंत्रित चक्रीय परीक्षण ने 1.2 मिमी दीवार मोटाई के साथ ग्रेड 2 टाइटेनियम के लिए विफलता के निम्नलिखित चक्र स्थापित किए हैं:

रैंपिंग दर 0.5 डिग्री/मिनट (बहुत धीमी, गर्म करने के लिए 100 मिनट, ठंडा करने के लिए 100 मिनट): 15-20 एमपीए का थर्मल तनाव। 2,500-3,500 की विफलता का चक्र। दरार की शुरुआत 2,000 चक्रों के बाद होती है। दरारें अंतर-ग्रैनुलर रूप से फैलती हैं।

रैंपिंग दर 2 डिग्री/मिनट (धीमी, 25 मिनट गर्मी, 25 मिनट ठंडी): 35-45 एमपीए का थर्मल तनाव। 800-1,200 की विफलता का चक्र। अच्छी तरह से नियंत्रित बैच प्रक्रियाओं के लिए विशिष्ट।

रैंपिंग दर 5 डिग्री/मिनट (मध्यम, 10 मिनट गर्मी, 10 मिनट ठंडा): 60-75 एमपीए का थर्मल तनाव। 300-500 की विफलता का चक्र। 150-250 चक्रों के बाद दरार की शुरुआत।

रैंपिंग दर 10 डिग्री/मिनट (तेज, 5 मिनट गर्म, 5 ठंडा): 100-120 एमपीए का थर्मल तनाव। 80-150 की विफलता का चक्र। दरारें ट्रांसग्रेन्युलर रूप से फैलती हैं। सिफारिश नहीं की गई।

रैंपिंग दर 20 डिग्री/मिनट (बहुत तेज़, 2.5 मिनट गर्म, 2.5 ठंडा): थर्मल तनाव 150 एमपीए से अधिक है। 30 से नीचे विफलता का चक्र। थर्मल शॉक की स्थिति तत्काल सूक्ष्म दरार का कारण बनती है।

दीवार की मोटाई और तापमान में उतार-चढ़ाव का प्रभाव

रैंपिंग दर की परस्पर क्रिया दीवार की मोटाई और तापमान में उतार-चढ़ाव पर निर्भर करती है। एक मोटी दीवार (1.5 मिमी) समान रैंपिंग दर पर उच्च तापीय तनाव का अनुभव करती है क्योंकि मोटे खंड में तापमान प्रवणता बड़ी होती है। 5 डिग्री/मिनट की रैंपिंग दर के लिए, विफलता का चक्र 400 (1.2 मिमी दीवार) से घटकर 250 (1.5 मिमी दीवार) से 150 (2.0 मिमी दीवार) हो जाता है। एक बड़ा तापमान उतार-चढ़ाव (उदाहरण के लिए, 20 डिग्री से 90 डिग्री बनाम . 20 डिग्री से 70 डिग्री) भी तापमान अंतर के वर्ग के आनुपातिक रूप से चक्र को विफलता में कम कर देता है।

ऑक्सालिक एसिड सेवा के लिए रैंपिंग दर चयन गाइड

निम्नलिखित तालिका वांछित चक्र जीवन और हीटर ज्यामिति के आधार पर थर्मल रैंपिंग दरों को चुनने या नियंत्रित करने के लिए एक निर्णय रूपरेखा प्रदान करती है:

रैंपिंग दर नियंत्रण से परे इंजीनियरिंग

टाइटेनियम मिश्र धातु ग्रेड थर्मल चक्र क्रैकिंग प्रतिरोध को महत्वपूर्ण रूप से संशोधित करता है। ग्रेड 7 (पैलेडियम-स्थिर) थर्मल साइक्लिंग के दौरान बेहतर निष्क्रिय फिल्म स्थिरता बनाए रखता है, जिससे समान रैंपिंग दर पर चक्रों की विफलता 50-100% तक बढ़ जाती है। ग्रेड 12 (मोलिब्डेनम-निकल) 30-50% का मध्यवर्ती सुधार प्रदान करता है। ऑक्सालिक एसिड सांद्रता भी मायने रखती है; 5% ऑक्सालिक एसिड पर, विफलता का चक्र 10% की तुलना में 2-3 गुना बढ़ जाता है। 15% ऑक्सालिक एसिड पर, विफलता का चक्र 60-70% कम हो जाता है। हीटिंग विधि रैंपिंग को प्रभावित करती है: इलेक्ट्रिक हीटर भाप से गर्म किए गए सिस्टम की तुलना में तेजी से रैंप कर सकते हैं। यदि प्रक्रिया कारणों से तेज़ रैंपिंग की आवश्यकता है, तो किसी भी रैंपिंग दर पर दीवार पर तापमान ढाल को कम करने के लिए कम वाट घनत्व (20 डब्ल्यू/सेमी² के बजाय 10 डब्ल्यू/सेमी²) निर्दिष्ट करें।

एक सूचित विशिष्टता बनाना

10% ऑक्सालिक एसिड में चक्रीय सेवा के लिए टाइटेनियम शीथ हीटर निर्दिष्ट करते समय, प्रक्रिया नियंत्रण दस्तावेज़ में अधिकतम रैंपिंग दर की आवश्यकता शामिल करें। हीटर जीवन पर 1,000 चक्रों की अपेक्षा करने वाले विशिष्ट बैच संचालन के लिए, 2 डिग्री/मिनट की अधिकतम रैंपिंग दर निर्दिष्ट करें। ऑपरेटर द्वारा प्रेरित तीव्र तापन या शीतलन को रोकने के लिए रैंप{6}रेट लिमिटिंग वाला एक प्रोग्रामयोग्य तापमान नियंत्रक स्थापित करें। कूलिंग रैंपिंग के लिए, प्राकृतिक संवहन आम तौर पर मजबूर कूलिंग की तुलना में धीमा होता है; हीटर को ठंडे पानी या ठंडे एसिड से बुझाने से बचें, क्योंकि इससे कूलिंग रैंपिंग दर 20 डिग्री/मिनट से अधिक हो जाती है। ऑपरेशन के दौरान, हीटर के विद्युत प्रतिरोध की निगरानी करें; 5-10% की वृद्धि सूक्ष्म दरार गठन को इंगित करती है जिसके निरीक्षण की आवश्यकता है। यदि दीवार में प्रवेश से पहले ही दरारें पाई जाती हैं, तो प्रक्रिया संदूषण के बिना हीटर को सेवा से हटाया जा सकता है। एक महत्वपूर्ण ऑपरेटिंग पैरामीटर के रूप में थर्मल रैंपिंग दरों को नियंत्रित करके, इंजीनियर मामूली संक्षारक ऑक्सालिक एसिड वातावरण में टाइटेनियम हीटर के चक्रीय जीवन का विस्तार करता है।