जब एक टाइटेनियम इमर्शन हीटर रबर वल्केनाइजेशन (जिंक स्टीयरेट और सल्फर युक्त) के लिए डिपिंग टैंक में 90 डिग्री बनाए रखने का काम करता है, तो क्या उच्च ताप प्रवाह पर सल्फर प्रेरित संक्षारण इष्टतम दीवार मोटाई चयन को बदल देता है? जब एक टाइटेनियम इमर्शन हीटर रबर वल्केनाइजेशन (जिंक स्टीयरेट और सल्फर होता है) के लिए डिपिंग टैंक में 90 डिग्री बनाए रखने का काम करता है सल्फर), क्या उच्च ताप प्रवाह पर सल्फर प्रेरित संक्षारण इष्टतम दीवार मोटाई चयन को बदलता है?

वल्कनीकरण टैंकों के लिए टाइटेनियम हीटरों के डिज़ाइन में बुनियादी बदलाव
रबर वल्केनाइजेशन डिपिंग टैंक को जिंक स्टीयरेट (रिलीजिंग एजेंट) और सल्फर (वल्केनाइजिंग एजेंट) के फॉर्मूलेशन के साथ 90 डिग्री पर संचालित किया जाता है। टाइटेनियम विसर्जन हीटर एक समान वल्कनीकरण के लिए तापमान बनाए रखते हैं। उच्च ताप प्रवाह (आमतौर पर 2.5-3.5 W/cm^2) पर टाइटेनियम शीथ सतह का तापमान 100-120 डिग्री होता है। इन तापमानों पर, सल्फर सुरक्षात्मक टाइटेनियम डाइऑक्साइड परत के बजाय टाइटेनियम सल्फाइड (TiS2) उत्पन्न करने के लिए टाइटेनियम के साथ संपर्क करता है। टाइटेनियम सल्फाइड गैर-निष्क्रिय, छिद्रपूर्ण और विद्युत प्रवाहकीय है। यह संक्षारण के तंत्र को निष्क्रिय (नगण्य) से सक्रिय (समान या लक्षित हमले) में बदल देता है। इस सल्फर हमले के क्षरण की भरपाई के लिए दीवार की मोटाई का चयन किया जाना चाहिए जो कम ताप प्रवाह या तापमान पर नहीं होता है। जांच यह मूल्यांकन करती है कि क्या सल्फर संक्षारण सामान्य क्लोराइड या एसिड सेवा की तुलना में इष्टतम दीवार की मोटाई को बदल देता है।

यांत्रिक अखंडता पर प्रभाव: टाइटेनियम सल्फाइड वृद्धि
The reaction of titanium with sulfur at high temperatures is Ti + S2 ->TiS2. यह प्रतिक्रिया 100 डिग्री से ऊपर गतिज रूप से महत्वपूर्ण है। सल्फाइड उत्पादन दर न्यूनतम है (<0.01 mm/year) with a titanium heater at 1.5 W/cm2 (surface temperature ≈ 95°C). At 2.5 Wcm-2 (surface temperature of ~115°C) the rate is 0.10-0.20 mm per year. At 3.5 W/cm2 (surface temperature ~ 135 degrees C) the rate is 0.5-1.0 mm/yr. The titanium sulphide layer does not shield the underlying metal. It is porous and spalls off exposing new titanium to additional reaction. This is a consistent thinning type corrosion, not a pitting.

रबर वल्कनीकरण टैंक में आमतौर पर वजन के अनुसार 1 से 5 प्रतिशत सल्फर होता है। जिंक स्टीयरेट का उपयोग रिलीजिंग एजेंट के रूप में किया जाता है। जिंक स्टीयरेट का जंग पर कोई सीधा प्रभाव नहीं पड़ता है, लेकिन यह हीटर की सतह पर सल्फर को फँसा सकता है और स्थानीय सांद्रता को बढ़ा सकता है। रबर डिपिंग लाइनों के फ़ील्ड डेटा से संकेत मिलता है कि 2.5 W/cm2 पर चलने वाले 1.2 मिमी दीवारों वाले टाइटेनियम हीटर की पतली दर 0.15 मिमी/वर्ष है जो 8 साल के जीवन के बराबर है। 3.5 डब्ल्यू/सेमी² पर दीवार की मोटाई 0.8 मिमी/वर्ष कम हो जाती है, जिससे केवल 1.5 वर्ष का जीवन मिलता है।

नियंत्रण चर: ताप प्रवाह और थर्मल प्रदर्शन पर इसका प्रभाव
सल्फर संक्षारण दर तेजी से सतह के तापमान से संबंधित है, जो दीवार की मोटाई और गर्मी प्रवाह का एक कार्य है। किसी दिए गए थोक तापमान (90 डिग्री) और संवहन गुणांक (h ≈ 800 W/m2. K उत्तेजित टैंक में) के लिए, सतह का तापमान T_surface=90 + q/h + ΔT_cond ΔT_cond=qxt / k_Ti है 2.5 W/cm² पर 1.2 मिमी की एक दीवार T_surface ≈ 90 + 31.3 + 1.8=123 डिग्री उत्पन्न करती है . 1.5मिमी दीवार 90+31.3+2.2=123.5 डिग्री देती है। न्यूनतम अंतर. दोनों मोटाई के लिए, 3.5 W/cm 2 पर, T सतह ≈ 90 + 43.8 + (2.5–3.0)=136–137 डिग्री। संवहन ड्रॉप प्रबल होता है और सतह के तापमान पर दीवार की मोटाई का प्रभाव छोटा होता है। इसलिए, दीवार की मोटाई कम करने से सल्फर संक्षारण की दर कम करने पर कोई खास प्रभाव नहीं पड़ता है।

सिंथेसिस को ट्रेड करें {{0} बंद: इष्टतम दीवार की मोटाई और ताप प्रवाह
हीट फ्लक्स (W/cm2) सतह का तापमान (डिग्री) सल्फर संक्षारण दर (मिमी/वर्ष) 5 साल के जीवन के लिए दीवार की मोटाई (मिमी) इष्टतम दीवार की मोटाई
1.5 डब्लू/सेमी² 95 डिग्री 0.01 0.5 मिमी 1.0 मिमी (यांत्रिक न्यूनतम)
2.0 डब्लू/सेमी² 110 डिग्री 0.08 0.9 मिमी 1.2 मिमी 2.5 डब्लू/सेमी² 123 डिग्री 0.15 1.3 मिमी 1.5 मिमी 3.0 डब्लू/सेमी² 130 डिग्री 0.30 2.0 मिमी 2.0 मिमी 3.5 डब्लू/सेमी² 136 डिग्री 0.70 4.0 मिमी अनुशंसित नहीं (रीडिज़ाइन प्रक्रिया)
जैसे-जैसे गर्मी का प्रवाह बढ़ता है, 5 साल के जीवन के लिए आवश्यक दीवार की मोटाई भी तदनुसार बढ़ जाती है। आदर्श दीवार की मोटाई 1.0 मिमी (कम प्रवाह) से 1.5-2.0 मिमी (उच्च प्रवाह) में स्थानांतरित कर दी गई है। सल्फर संक्षारण एक समान पतलापन है। क्लोराइड पिटिंग के विपरीत जहां बड़ी दीवारों का रिटर्न घटता है, दीवार की मोटाई एक रैखिक संक्षारण भत्ता देती है।

दीवार से परे इंजीनियरिंग: सतह कोटिंग्स और ताप प्रवाह में कमी
सल्फर संक्षारण को कम करने का सबसे प्रभावी साधन गर्मी के प्रवाह को कम करना है, न कि दीवार की मोटाई बढ़ाना। 2.5 डब्लू/सेमी² के बजाय 2.0 डब्लू/सेमी² पर संचालन करने से हीटर के जीवन को बढ़ाते हुए आवश्यक दीवार की मोटाई 1.5 मिमी से 1.2 मिमी तक कम हो सकती है। इसका मतलब है बड़ा हीटिंग सतह क्षेत्र (लंबी ट्यूब या अधिक ट्यूब), लेकिन समझौता इसके लायक है। वैकल्पिक रूप से, टाइटेनियम शीथ पर एक पतली (2-5 µm) इलेक्ट्रोलेस निकल -फॉस्फोरस (ईएनपी) परत सल्फर को टाइटेनियम से संपर्क करने से रोकती है। ईएनपी 150 डिग्री तक सल्फर हमले के प्रति प्रतिरोधी है। ENP कोटिंग वाली 1.0 मिमी टाइटेनियम दीवार 3.5 W/cm2 पर 10+ वर्षों तक चलेगी।

निष्कर्ष: सल्फर ऑपरेशन में गर्मी प्रवाह पर दीवार की मोटाई की निर्भरता
जिंक स्टीयरेट और सल्फर के साथ रबर वल्केनाइजेशन डिपिंग टैंक में 90 डिग्री बनाए रखने के लिए एक टाइटेनियम इमर्शन हीटर का उपयोग किया जाता है, और सबसे अच्छी दीवार की मोटाई का चयन सल्फर प्रेरित जंग द्वारा संशोधित किया जाता है। कम ताप प्रवाह पर 1.0-1.2 मिमी की मानक दीवार (<=2.0 W/cm2) is enough. At high heat flux (2.5-3.0 W/cm 2 ) the sulfur corrosion rate increases to 0.15-0.30 mm/year needing 1.5-2.0 mm wall for 5-year life. When the power density is above 3.0 W/cm², wall thickness required is > 2.5 mm and a process redesign (reduced heat flux or coated sheath) is recommended. The optimum thickness of a wall for a certain application is decided by the needed heat flux and not by a standard thickness. For rubber vulcanization service, state to the heater manufacturer the expected heat flux (W/cm2) or surface temperature. Using this data, wall thickness can be computed as t = corrosion rate x desired life, with the corrosion rate being obtained using sulfur-temperature kinetics. Generally, a 1.5 mm titanium wall gives a strong 5-8 year service life for most rubber dipping tanks working at 2.0-2.5 W/cm2.