परिवेशी वायु का गीला -बल्ब तापमान टाइटेनियम हीटर के असिंचित (वाष्प चरण) अनुभाग की संक्षारण दर को कैसे प्रभावित करता है?

The corrosion rate of the unsubmerged (vapor phase) section of a titanium immersion heater being operated by a process engineer in an open tank where the top portion is exposed to vapor and ambient air is directly influenced by the wet-bulb temperature of the ambient air. The equilibrium moisture content on the titanium surface is determined by the wet-bulb temperature. If the wet-bulb temperature is high (e.g., >25 डिग्री, उच्च आर्द्रता), नमी ठंडी टाइटेनियम सतह पर संघनित हो जाएगी (यदि सतह का तापमान ओस बिंदु से नीचे है)। संघनन की इस परत में घुली हुई गैसें (ऑक्सीजन, कार्बन डाइऑक्साइड, क्लोराइड) होती हैं और यह संक्षारक हो सकती हैं। यदि गीले बल्ब का तापमान कम है (जैसे <15 डिग्री, शुष्क हवा), तो टाइटेनियम की सतह शुष्क और निष्क्रिय रहती है और संक्षारण नगण्य होता है। उदाहरण के लिए, 28 डिग्री के परिवेशीय गीले बल्ब तापमान पर अम्लीय पानी के गर्म (80 डिग्री) स्नान में एक टाइटेनियम हीटर, जलमग्न खंड में 0.05- 0.2 मिमी/वर्ष की दर से पिटिंग संक्षारण का सामना कर सकता है, जबकि शुष्क जलवायु (गीला-बल्ब 10 डिग्री) में समान हीटर कोई महत्वपूर्ण संक्षारण प्रदर्शित नहीं करता है।

टाइटेनियम का वाष्प चरण संक्षारण तंत्र
टाइटेनियम हीटर का बिना डूबा हुआ हिस्सा प्रक्रिया तरल और परिवेशी वायु से वाष्प के संपर्क में आता है। वाष्प में अस्थिर प्रजातियाँ (HCl, H2SO4 की धुंध, कार्बनिक अम्ल या जल वाष्प) होती हैं। यदि परिवेश का गीला तापमान अधिक है और सतह का तापमान वाष्प मिश्रण के ओस बिंदु से कम है, तो नमी टाइटेनियम की सतह पर संघनित हो जाएगी। तरलीकृत संघनन एक पतली इलेक्ट्रोलाइट कोटिंग (आमतौर पर 1 - 100 µm मोटी) का उत्पादन करता है जो हवा से संक्षारक गैसों (CO₂, SO₂, Cl₂) और वाष्प से वाष्पशील एसिड को अवशोषित करता है। यह फिल्म अपने बड़े सतह क्षेत्र और आयतन अनुपात के कारण बहुत प्रतिकूल है और क्योंकि यह वाष्पित होने पर संक्षारक प्रजातियों को केंद्रित करती है। इन परिस्थितियों में टाइटेनियम की निष्क्रिय फिल्म को बाधित करना और वाष्प-तरल इंटरफ़ेस पर गड्ढे या दरार का क्षरण शुरू करना संभव है।

वाष्प चरण संक्षारण दर बनाम गीले -बल्ब तापमान की मात्रा का निर्धारण
परिवेश गीला - बल्ब तापमान (डिग्री) सापेक्ष आर्द्रता (%) Ti सतह पर संघनन (40 डिग्री सतह तापमान पर) वाष्प चरण संक्षारण दर (मिमी/वर्ष) प्रमुख प्रजाति जोखिम का स्तर < 10 < 30 कोई नहीं (सूखा) < 0.005 कोई नहीं नगण्य, सामयिक (रुक-रुक कर) 0.005-0.01 पतला एसिड की धुंध कम 15-20 50-70 बारंबार (पतली फिल्म) 0.01-0.05 एसिड धुंध + क्लोराइड्स 20-25 70-85 निरंतर (पतली फिल्म) 0.05-0.15 सांद्रित एसिड + क्लोराइड्स उच्च 25-30 85-95 निरंतर (मोटी फिल्म) 0.15-0.30 अत्यधिक संकेंद्रित प्रजातियां गंभीर > 30 > 95 बाढ़ (टपकना) 0.10-0.20 (धोया हुआ) टपकाकर पतला करना मध्यम (धोया हुआ)
वाष्प चरण संक्षारण नियंत्रण के लिए एक परिदृश्य आधारित मार्गदर्शिका
वाष्प संरचना तरल प्रक्रियापरिवेश गीला-बल्ब तापमान (डिग्री) डूबे हुए हिस्से में संक्षारण जोखिम को कम करने की सिफारिश की गई
गरम पानी, केवल तटस्थ जलवाष्प, कोई भी कम, किसी क्रिया की आवश्यकता नहीं
पतला एचसीएल (5%) एचसीएल धुंध + जल वाष्प 15 कम टाइटेनियम वाष्पीकृत (कोई प्रभाव नहीं)
एचसीएल धुंध + जल वाष्प तनु एचसीएल (5%) 25 मध्यम वाष्प चरण अनुभाग पीटीएफई के साथ लेपित
सांद्रित एचसीएल (20%) एचसीएल वाष्प + जल वाष्प 25 उच्च वाष्प निष्कर्षण के साथ सीलबंद टैंक का उपयोग करें
गर्म नमकीन (20% NaCl) जल वाष्प + नमक धुंध 28 इलेक्ट्रोपोलिश वाष्प चरण का उच्च (पिटिंग) अनुभाग। नमक जमा होने से बचाने के लिए पानी का स्प्रे डालें।
50% सल्फ्यूरिक एसिडH₂SO₄ धुंध + जल वाष्प 25 मध्यम से उच्च सतह को ओस बिंदु से ऊपर रखने के लिए गर्म हिस्से को लंबा करें
क्रोमिक एसिड (प्लेटिंग बाथ) क्रोमिक एसिड वाष्प 20 कम (क्रोमेट रोकता है) कोई कार्रवाई आवश्यक नहीं (क्रोमेट निष्क्रिय करता है)
कार्बनिक विलायक (पानी नहीं) विलायक वाष्प कोई भी बहुत कम पानी का कोई संघनन नहीं। सतह सूखी है.
वाष्प चरण संक्षारण को कम करने के लिए इंजीनियरिंग दृष्टिकोण
जब उच्च गीले तापमान (> 20 डिग्री) के कारण टाइटेनियम हीटर के डूबे हुए हिस्से पर वाष्प चरण का क्षरण होता है, तो चार शमन प्रभावी होते हैं। पहला शमन गर्म हिस्से को तरल स्तर से ऊपर उठाना है। संक्षेपण से बचने के लिए टाइटेनियम की सतह का तापमान ओस बिंदु से ऊपर बनाए रखा जाना चाहिए (उदाहरण के लिए 25 डिग्री गीले - बल्ब के लिए > 45 डिग्री)। इसके लिए हीटर का निर्माण करना आवश्यक है ताकि हीटिंग तत्व वाष्प चरण क्षेत्र में फैल जाए, जिससे टाइटेनियम शीथ गर्म रहे। दूसरा शमन उपरोक्त जल क्षेत्र पर पीटीएफई या फ्लोरोपॉलीमर आवरण है। कोटिंग संघनित इलेक्ट्रोलाइट को टाइटेनियम की सतह पर हमला करने से रोकती है। अंतिम शमन संक्षारक वाष्प को हटाने और टैंक पर आर्द्रता को कम करने के लिए वाष्प निष्कर्षण उपकरण (निकास हुड) स्थापित करना है। यदि गीले बल्ब का तापमान 15 डिग्री से कम कर दिया जाए तो संघनन से बचा जा सकता है। चौथा शमन संक्षारक प्रजातियों की सांद्रता को रोकने के लिए जलमग्न हिस्से को लगातार साफ करने के लिए पानी के स्प्रे या धुंध हटानेवाला का उपयोग करना है।

Conclusion: Vapor phase corrosion up to 0.3 mm/year is due to high wet-bulb temperature (>25 डिग्री)
परिवेशी वायु का गीला -बल्ब तापमान सीधे टाइटेनियम हीटर के असिंचित (वाष्प चरण) हिस्से की संक्षारण दर को प्रभावित करता है। यदि गीले बल्ब का तापमान 15 डिग्री (शुष्क स्थिति) से नीचे है, तो टाइटेनियम की सतह सूखी और गैर संक्षारक रहेगी। जब गीले बल्ब का तापमान 25 डिग्री (आर्द्र स्थिति) से अधिक होता है, तो नमी ठंडी टाइटेनियम सतह पर संघनित हो जाती है और इलेक्ट्रोलाइट की एक पतली फिल्म बनाती है, जो संक्षारक गैसों को अवशोषित करती है और वाष्पीकरण द्वारा प्रजातियों को केंद्रित करती है। कठोर वातावरण (उदाहरण के लिए उच्च परिवेश आर्द्रता के साथ गर्म एचसीएल या नमकीन पानी) में, वाष्प चरण संक्षारण दर 0.15 - 0.30 मिमी/वर्ष तक हो सकती है, जिससे 2 - 5 वर्षों में असिंचित हिस्से में गड्ढे और छिद्र हो सकते हैं। शमन में ओस बिंदु के ऊपर के हिस्से को गर्म करना शामिल है जो डूबा नहीं है, गीले-बल्ब तापमान को कम करने के लिए पीटीएफई कोटिंग्स लागू करना या वाष्प निष्कर्षण लागू करना शामिल है। संक्षारक वाष्प और उच्च परिवेश आर्द्रता वाले किसी भी अनुप्रयोग के लिए, टाइटेनियम हीटर निर्दिष्ट करने के लिए आपूर्तिकर्ता को अनुमानित वेट-बल्ब तापमान सीमा प्रदान करने की आवश्यकता होगी ताकि बिना डूबे हिस्से को उचित रूप से डिजाइन किया जा सके (विस्तारित हीटिंग, कोटिंग या सामग्री उन्नयन)।