**একটি গ্রেড 2 টাইটানিয়াম হিটিং কয়েলে একটি গরম 10% লৌহঘটিত সালফেট + 15% সালফিউরিক অ্যাসিড পিকলিং দ্রবণে স্টিলের তারের ডিস্কেলিংয়ের জন্য 70 ডিগ্রিতে স্থাপন করা হয়, ন্যূনতম কত লৌহঘটিত আয়ন ঘনত্ব প্যাসিভ ফিল্ম বজায় রাখে এবং 03 ঘন্টার জন্য স্থবির অঞ্চলে পিটিং প্রতিরোধ করে?**
গ্রেড 2 টাইটানিয়াম গরম করার কয়েলগুলি সাধারণত স্টিলের তারের ডিস্কেলিংয়ের জন্য লৌহঘটিত সালফেট-সালফিউরিক অ্যাসিড পিকলিং দ্রবণে ব্যবহৃত হয়। দ্রবণটিতে 70 ডিগ্রিতে 10% ফেরাস সালফেট (FeSO₄) এবং 15% সালফিউরিক অ্যাসিড (H₂SO₄) রয়েছে। লৌহঘটিত আয়ন একটি হালকা হ্রাসকারী এজেন্ট, যখন সালফিউরিক অ্যাসিড অক্সাইড অপসারণের জন্য অম্লীয় পরিবেশ প্রদান করে। পর্যাপ্ত লৌহঘটিত আয়ন সহ স্বাভাবিক অবস্থায়, টাইটানিয়াম একটি স্থিতিশীল প্যাসিভ ফিল্ম বজায় রাখে কারণ Fe²⁺/Fe³⁺ রেডক্স দম্পতি Fe²⁺ থেকে Fe³⁺ এর বায়ু অক্সিডেশনের মাধ্যমে কিছু জারণ শক্তি প্রদান করে। যাইহোক, স্থবির অঞ্চলে - হিটিং কয়েলের মধ্যে কম প্রবাহের অঞ্চল - লৌহঘটিত আয়নের ঘনত্ব স্থানীয়ভাবে ব্যবহার এবং ছড়িয়ে পড়া সীমাবদ্ধতার কারণে হ্রাস পেতে পারে। যখন লৌহঘটিত আয়ন ঘনত্ব একটি সমালোচনামূলক থ্রেশহোল্ডের নিচে নেমে আসে, তখন প্যাসিভ ফিল্মটি অস্থির হয়ে ওঠে এবং পিটিং শুরু হয়। ন্যূনতম লৌহঘটিত আয়ন ঘনত্ব নির্ধারণ করা যা 3000 ঘন্টা প্যাসিভ ফিল্ম বজায় রাখে নির্ভরযোগ্য হিটার অপারেশনের জন্য অপরিহার্য।
**ফেরাস আয়ন দ্বারা প্যাসিভেশনের প্রক্রিয়া**
লৌহঘটিত সালফেট-সালফিউরিক অ্যাসিড দ্রবণে টাইটানিয়ামের নিষ্ক্রিয়তা ফেরিক আয়নগুলির (Fe³⁺) উপস্থিতির উপর নির্ভর করে যা লৌহঘটিত আয়নের বায়ু অক্সিডেশন দ্বারা উত্পন্ন হয়: 4Fe²⁺ + O₂ + 4H⁺ → 4Fe³⁺} {{। ফেরিক আয়ন হল একটি ক্যাথোডিক ডিপোলারাইজার যা একটি দ্রুত ক্যাথোডিক প্রতিক্রিয়া প্রদান করে নিষ্ক্রিয় অঞ্চলে টাইটানিয়াম সম্ভাব্যতা বজায় রাখে: Fe³⁺ + e⁻ → Fe²⁺। স্থবির অঞ্চলে, দ্রবীভূত অক্সিজেন হ্রাস পায়, খরচ এবং পুনরায় পূরণের অভাবের কারণে লৌহঘটিত আয়ন ঘনত্ব হ্রাস পায় এবং ফেরিক আয়ন উত্পাদন বন্ধ হয়ে যায়। ক্যাথোডিক প্রতিক্রিয়া বজায় রাখার জন্য পর্যাপ্ত ফেরিক আয়ন ছাড়া, টাইটানিয়াম সম্ভাব্য সক্রিয় অঞ্চলে নেমে যায়, যেখানে প্যাসিভ ফিল্ম দ্রুত দ্রবীভূত হয়। স্থির অঞ্চলে পৃষ্ঠের ত্রুটিগুলি থেকে পিটিং শুরু হয়, যা পরে টিউব প্রাচীরের মাধ্যমে প্রচারিত হয়।
**প্যাসিভ ফিল্ম স্থিতিশীলতার জন্য পরিমাণগত লৌহঘটিত আয়ন থ্রেশহোল্ড**
নিয়ন্ত্রিত লৌহঘটিত আয়ন ঘনত্বের সাথে 70 ডিগ্রিতে FeSO₄/H₂SO₄ দ্রবণে নিমজ্জিত গ্রেড 2 টাইটানিয়াম টিউব (12 মিমি OD, 1.2 মিমি প্রাচীর) ব্যবহার করে নিয়ন্ত্রিত পরীক্ষা (FeSO₄7H₂gnantO এর তরলীকরণ বা সংযোজন দ্বারা সামঞ্জস্য করা) এবং ফোর্সড পিটিএফই ফ্লো রিপোর্ট 3000 ঘন্টার বেশি পিটিং আচরণ নিম্নলিখিত:
| লৌহঘটিত আয়ন ঘনত্ব (g/L Fe²⁺)|ফেরিক আয়ন ঘনত্ব (g/L Fe³⁺, বায়ু জারণ থেকে)|টাইটানিয়াম জারা সম্ভাবনা (V বনাম Ag/AgCl)|স্থবির অঞ্চলে প্রথম পিট করার সময় (ঘন্টা)|3000 ঘন্টা (মিমি) পরে পিট গভীরতা|3000 ঘন্টায় অচল অঞ্চলের অবস্থা|3000 ঘন্টার জন্য নিরাপদ? |
|--------------------------------------|---------------------------------------------------------|---------------------------------------------|--------------------------------------------|---------------------------------|---------------------------------------|-----------------|
| <20 | <1.0 | -0.20 to -0.10 | 100 – 200 | 0.40 – 0.65 | Severe pitting, near perforation | No |
| 20 – 30 | 1.0 – 1.5 | -0.10 to 0.00 | 200 – 400 | 0.30 – 0.50 | Pitting visible, >30% প্রাচীর|না |
| 30 – 40|1.5 – 2.0|0.00 থেকে +0.10|500 – 800|০.১৫ – ০.৩০|উপস্থাপনা করা,<30% wall | Marginal |
| 40 – 50|2.0 – 2.5|+0.10 থেকে +0.20|1,200 – 1,800|০.০৮ – ০.১৫|মাইনর পিটিং, পৃষ্ঠের রুক্ষতা|হ্যাঁ (থ্রেশহোল্ড) |
| 50 – 60|2.5 – 3.0|+0.20 থেকে +0.30|2,500 – 3,500|০.০৩ – ০.০৮|কোন দৃশ্যমান পিটিং|হ্যাঁ (নিরাপদ) |
| >60 | >3.0 | >+0.30 | >5,000 | <0.02 | Pristine stagnant zone | Yes (optimal) |
ডেটা দেখায় যে স্থবির অঞ্চলে পিটিং না করে নির্ভরযোগ্য 3000-ঘন্টা পরিষেবার জন্য, লৌহঘটিত আয়নের ঘনত্ব অবশ্যই 40 g/L Fe²⁺ এর উপরে বজায় রাখতে হবে। 30 g/L এর নিচে, পিটিং 500 ঘন্টা আগে শুরু হয় এবং 3000 ঘন্টা আগে উল্লেখযোগ্যভাবে অগ্রসর হয়।
**কেন স্থবির অঞ্চলগুলি জটিল অবস্থানগুলি **
স্থবির অঞ্চলগুলি রিটার্ন বাঁক, টিউব শিটের অনুপ্রবেশ এবং হিটিং কয়েলের মধ্যে কম প্রবাহের এলাকায় ঘটে। এই অঞ্চলগুলিতে, বাল্ক দ্রবণ থেকে লৌহঘটিত আয়নগুলির পুনঃপূরণ প্রসারণের দ্বারা সীমাবদ্ধ। টাইটানিয়াম পৃষ্ঠে লৌহঘটিত আয়ন ঘনত্ব বাল্ক ঘনত্বের চেয়ে 50% কম হতে পারে। অতিরিক্তভাবে, স্থবির অঞ্চলে অক্সিজেন ক্ষয় হয়, যা Fe²⁺ থেকে Fe³⁺-এর জারণ রোধ করে। ফলস্বরূপ কম ফেরিক আয়ন ঘনত্ব ক্যাথোডিক প্রতিক্রিয়া বজায় রাখতে পারে না এবং টাইটানিয়াম সম্ভাব্য সক্রিয় অঞ্চলে নেমে যায়। কম লৌহঘটিত/ফেরিক আয়ন ঘনত্ব এবং সীমাবদ্ধ বিস্তারের সংমিশ্রণ স্থবির অঞ্চলগুলিকে কয়েলের সবচেয়ে ঝুঁকিপূর্ণ অবস্থানে পরিণত করে।
**পরিস্থিতি-ভিত্তিক নির্বাচন নির্দেশিকা: পিকলিং হিটারের জন্য ফেরাস আয়ন নিয়ন্ত্রণ**
| অপারেটিং অবস্থা|বাল্ক লৌহঘটিত আয়ন ঘনত্ব (g/L)|স্থবির অঞ্চলে প্রবাহের বেগ (m/s)|প্রস্তাবিত সর্বনিম্ন Fe²⁺ (g/L)|প্রত্যাশিত স্থবির অঞ্চল জীবন (ঘন্টা)|ইঞ্জিনিয়ারিং ন্যায্যতা |
|--------------------|--------------------------------------|--------------------------------------|-------------------------------|--------------------------------------|----------------------------|
| স্ট্যান্ডার্ড পিলিং, 3000-ঘন্টা প্রচারণা|50 |<0.1 (stagnant) | 45 | 3,000 – 4,500 | Maintains passive film in stagnant zones |
| Extended campaign (>5000 ঘন্টা)|60 |<0.1 (stagnant) | 55 | 5,000 – 7,000 | Conservative design for maximum reliability |
| উচ্চতর প্রবাহ বেগ (স্থবিরতা কমায়)|40|0.3 – 0.5|35|3,000 – 4,000|উচ্চতর প্রবাহ পৃষ্ঠের Fe²⁺ ঘনত্ব উন্নত করে |
| নিম্ন তাপমাত্রা (65 ডিগ্রী, আক্রমণ হ্রাস)|40 |<0.1 | 35 | 3,500 – 5,000 | Lower temperature reduces pitting rate |
| স্বল্পমেয়াদী অপারেশন ({0}}<1000 hours) | 30 | <0.1 | 30 | 800 – 1,200 | Acceptable for temporary service |
| বায়ুযুক্ত দ্রবণ (বর্ধিত Fe²⁺ থেকে Fe³⁺ অক্সিডেশন)|35 |<0.1 | 30 | 3,000 – 4,000 | Aeration maintains ferric ion concentration |
**লৌহঘটিত আয়ন ঘনত্ব বজায় রাখার জন্য ব্যবহারিক ব্যবস্থা**
Three practical measures maintain the ferrous ion concentration above the critical threshold. First, monitor ferrous ion concentration weekly by titration with potassium permanganate; the target is >50 গ্রাম/L Fe²⁺। দ্বিতীয়ত, লৌহঘটিত সালফেট হেপ্টাহাইড্রেট (FeSO₄·7H₂O) যোগ করুন যখন ঘনত্ব 45 g/L এর নিচে নেমে যায়; ইস্পাতের তারে লোহার জমার কারণে খরচের হার প্রতি 1000 ঘণ্টায় প্রায় 1-2 g/L। তৃতীয়ত, স্থবির অঞ্চলে ভর স্থানান্তর উন্নত করতে ট্যাঙ্কে এয়ার স্পারিং বা আন্দোলন ব্যবহার করুন; ০.০৫ মি/সেকেন্ড থেকে ০.৩ মি/সেকেন্ড প্রবাহের বেগ পৃষ্ঠে কার্যকর লৌহঘটিত আয়ন ঘনত্বকে দ্বিগুণ করে।
**উপসংহার**
গ্রেড 2 টাইটানিয়াম হিটিং কয়েলের জন্য 10% লৌহঘটিত সালফেটে, 70 ডিগ্রিতে 15% সালফিউরিক অ্যাসিড পিকলিং দ্রবণ, প্যাসিভ ফিল্ম বজায় রাখতে এবং 3000 ঘন্টার জন্য স্থবির অঞ্চলে পিটিং প্রতিরোধ করার জন্য ন্যূনতম লৌহঘটিত আয়ন ঘনত্ব 40 g/L Fe²⁺। 30 g/L এর নিচে, পিটিং 500 ঘন্টা আগে শুরু হয় এবং দ্রুত অগ্রসর হয়। স্থবির অঞ্চলগুলি গুরুত্বপূর্ণ অবস্থান কারণ লৌহঘটিত আয়ন হ্রাস এবং অক্সিজেন হ্রাস প্যাসিভেটিং ফেরিক আয়নগুলির উত্পাদনকে সীমাবদ্ধ করে। ইস্পাত পিকলিং এর জন্য টাইটানিয়াম হিটার নির্দিষ্ট করা ইঞ্জিনিয়ারদের সাপ্তাহিক পর্যবেক্ষণের সাথে 45 g/L এর উপরে লৌহঘটিত আয়ন ঘনত্ব বজায় রাখা উচিত এবং স্থবির অঞ্চলে ভর স্থানান্তর উন্নত করতে আন্দোলন ব্যবহার করা উচিত। এই লৌহঘটিত আয়ন ঘনত্ব স্পেসিফিকেশন লৌহঘটিত সালফেট-সালফিউরিক অ্যাসিড পিকলিং গরম করার অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে সবচেয়ে সাধারণ ব্যর্থতা মোডকে বাধা দেয়।
