चरम पर्यावरण
90 डिग्री पर मिश्रित नाइट्रिक{0}}हाइड्रोफ्लोरोइक एसिड अचार बनाना औद्योगिक रासायनिक प्रसंस्करण में सबसे आक्रामक वातावरणों में से एक का प्रतिनिधित्व करता है। समाधान -आम तौर पर 10{6}}20% एचएनओ₃ और 2-5% एचएफ-नाइट्रिक एसिड की मजबूत ऑक्सीकरण शक्ति को फ्लोराइड आयन की धातुओं पर सुरक्षात्मक ऑक्साइड फिल्मों के साथ जटिल और भंग करने की अद्वितीय क्षमता के साथ जोड़ता है।
टैंटलम -2.5% टंगस्टन मिश्र धातु (टा -2.5W) इस सेवा के लिए व्यावसायिक रूप से उपलब्ध सबसे अधिक संक्षारण प्रतिरोधी धातु सामग्री है। शुद्ध टैंटलम पहले से ही असाधारण प्रतिरोध प्रदर्शित करता है; टंगस्टन मिलाने से मिश्रधातु मजबूत होती है और निष्क्रिय फिल्म पर ठोस-समाधान प्रभाव के माध्यम से फ्लोराइड हमले के प्रतिरोध में और वृद्धि होती है।
पीटीएफई व्यक्तिगत रूप से और उनके संयोजन दोनों एसिड के प्रति प्रतिरक्षित है। हमला करने के लिए कोई निष्क्रिय फिल्म नहीं है। फ्लोराइड से कॉम्प्लेक्स के लिए कोई धातु परमाणु नहीं हैं। इस चरम वातावरण में सबसे प्रतिरोधी धातु और निष्क्रिय बहुलक के बीच तुलना धातु संक्षारण संरक्षण की मूलभूत सीमाओं पर प्रकाश डालती है।
फ्लोराइड हमले के तहत टैंटलम पैसिव फिल्म
टैंटलम एक Ta₂O₅ निष्क्रिय फिल्म के माध्यम से मिश्रित HNO₃-HF का प्रतिरोध करता है जो ज्ञात सबसे अधिक रासायनिक रूप से प्रतिरोधी ऑक्साइड में से एक है। फिल्म पूरी सांद्रता और तापमान सीमा में नाइट्रिक एसिड में स्थिर है। फ्लोराइड आयनों की उपस्थिति में, फिल्म धीमी विघटन प्रतिक्रिया से गुजरती है:
Ta₂O₅ + 14HF → 2TaF₇²⁻ + 5H₂O + 4H⁺
टैंटलम -फ्लोराइड कॉम्प्लेक्स घुलनशील है। फिल्म विघटित हो जाती है। अंतर्निहित टैंटलम धातु नाइट्रिक एसिड के साथ प्रतिक्रिया करती है, जो सतह को पुनः ऑक्सीकरण करती है और निष्क्रिय फिल्म में सुधार करती है। शुद्ध परिणाम टैंटलम की निरंतर, धीमी गति से होने वाली हानि है, जो कि संक्षारण दर है जो एचएफ एकाग्रता, तापमान और एचएनओ₃/एचएफ अनुपात पर निर्भर करती है।
Ta-2.5W में टंगस्टन का योग इस व्यवहार को संशोधित करता है। निष्क्रिय फिल्म में शामिल टंगस्टन परमाणु इसकी इलेक्ट्रॉनिक संरचना को बदल देते हैं, जिससे यह फ्लोराइड हमले के प्रति अधिक प्रतिरोधी हो जाता है। मिश्रित HNO₃-HF में Ta{7}}2.5W की संक्षारण दर समान परिस्थितियों में शुद्ध टैंटलम की तुलना में लगभग 30-50% कम है। यह एक महत्वपूर्ण सुधार है-लेकिन यह दर में कमी है, तंत्र का उन्मूलन नहीं।
| संक्षारण पैरामीटर | टैंटलम (शुद्ध) | टैंटलम-2.5W | पीटीएफई |
|---|---|---|---|
| संक्षारण संरक्षण तंत्र | Ta₂O₅ निष्क्रिय फिल्म | W-संशोधित Ta₂O₅ निष्क्रिय फिल्म | अंतर्निहित C-F बांड स्थिरता |
| 90 डिग्री (मिमी/वर्ष) पर 15% एचएनओ₃ + 3% एचएफ में संक्षारण दर | 0.02-0.08 | 0.01-0.05 | 0 |
| यदि एचएफ 5% (मिमी/वर्ष) तक बढ़ जाए तो संक्षारण दर | 0.05-0.15 | 0.03-0.10 | 0 |
| HNO₃/HF अनुपात के प्रति संवेदनशीलता | उच्च (फिल्म स्थिरता ऑक्सीडाइज़र/फ्लोराइड संतुलन पर निर्भर करती है) | मध्यम | कोई नहीं |
| तापमान के प्रति संवेदनशीलता | उच्च (प्रति 15 डिग्री पर दर लगभग दोगुनी हो जाती है) | उच्च | कोई नहीं (260 डिग्री से नीचे) |
| वेल्ड क्षेत्र का क्षरण | तरजीही हमला संभव | कम किया गया लेकिन ख़त्म नहीं किया गया | एन/ए (कोई वेल्ड नहीं) |
| सामग्री लागत (सापेक्ष) | 40-60× | 50-80× | 1× |
तापमान त्वरण कारक
फ्लोराइड युक्त घोल में टैंटलम की संक्षारण दर अत्यधिक तापमान पर निर्भर होती है। प्रत्येक 15 डिग्री की वृद्धि पर दर लगभग दोगुनी हो जाती है। 60 डिग्री पर, एक Ta-2.5W हीट एक्सचेंजर 5-8 वर्षों तक काम कर सकता है। 90 डिग्री पर, सेवा जीवन 2-3 साल तक कम हो सकता है। 110 डिग्री पर, 12-18 महीनों के भीतर प्रतिस्थापन की आवश्यकता हो सकती है।
तीनों तापमानों पर PTFE की संक्षारण दर शून्य है। हीट एक्सचेंजर की सेवा का जीवन भाप के दबाव से यांत्रिक रेंगने से निर्धारित होता है, रासायनिक हमले से नहीं। 90 डिग्री पर, उपयुक्त भाप दबाव नियंत्रण के साथ, PTFE 15+ वर्ष की सेवा जीवन प्रदान करता है - Ta-2.5W की तुलना में 5-7 गुना अधिक।
भ्रमण भेद्यता
अचार बनाने वाले स्नान में HNO₃/HF अनुपात संचालन के दौरान भिन्न होता है। वर्कपीस को धोने के पानी को अंदर खींचने से स्नान पतला हो जाता है। एकाग्रता को बहाल करने के लिए एसिड परिवर्धन थोड़ा कम विनिर्देशन अनुपात के साथ किया जा सकता है। वाष्पीकरण के नुकसान से संरचना बदल जाती है। ये विविधताएं ऑक्सीडाइज़र/फ्लोराइड संतुलन को बदल देती हैं जिस पर टैंटलम अपनी निष्क्रिय फिल्म को बनाए रखने के लिए निर्भर करता है।
एसिड जोड़ त्रुटि से कम HNO₃/HF अनुपात की अवधि {{0}, उदाहरण के लिए {{1} उपलब्ध नाइट्रिक एसिड की तुलना में टैंटलम से निष्क्रिय फिल्म को तेजी से हटा सकती है। परिणामी सक्रिय संक्षारण तब तक जारी रहता है जब तक कि एसिड अनुपात ठीक नहीं हो जाता। एक भ्रमण से होने वाली क्षति सामान्य सेवा क्षरण के महीनों के बराबर हो सकती है।
पीटीएफई में एसिड अनुपात के प्रति कोई संवेदनशीलता नहीं है। किसी भी परिमाण का अनुपातिक भ्रमण सामग्री को अपरिवर्तित छोड़ देता है। यह भ्रमण उत्तरजीविता व्यावहारिक सेवा जीवन का निर्धारण करने में स्थिर {{2}स्थिति संक्षारण दर जितनी ही मूल्यवान है।
सारांश
पीटीएफई हीट एक्सचेंजर्स 90 डिग्री पर मिश्रित एचएनओ₃ {{0}एचएफ पिकलिंग के प्रति बिना शर्त प्रतिरक्षित हैं, जबकि टैंटलम {{3} 2.5% टंगस्टन मिश्र धातु {{4} इस सेवा के लिए सबसे प्रतिरोधी वाणिज्यिक धातु है {{10} फ्लोराइड द्वारा निष्क्रिय फिल्म विघटन के माध्यम से 0.01-0.05 मिमी/वर्ष पर संक्षारण होता है। संक्षारण दर तापमान के साथ तेज हो जाती है और HNO₃/HF अनुपात के प्रति संवेदनशील होती है। पीटीएफई 5-7× लंबी सेवा जीवन प्रदान करता है, प्रक्रिया भ्रमण के प्रति संवेदनशीलता को समाप्त करता है, और दुर्दम्य मिश्र धातु का एक अंश खर्च करता है। पीटीएफई की तापमान सीमा के भीतर मिश्रित एचएनओ₃-एचएफ सेवा में, पीटीएफई बेहतर विकल्प है।
मिश्रित एसिड अचार में पीटीएफई हीट एक्सचेंजर विनिर्देश के लिए इंजीनियरिंग समर्थन एसिड सांद्रता, सामान्य और भ्रमण तापमान रेंज और वर्तमान उपकरण सेवा जीवन डेटा प्रस्तुत करने पर उपलब्ध है।
