**যখন গ্রেড 2 টাইটানিয়াম শীথ একটি 12% অ্যামোনিয়াম ক্লোরাইড + 3% অ্যামোনিয়াম বাইফ্লুরাইড রেয়ার আর্থ লিচিং দ্রবণকে 80 ডিগ্রিতে উত্তপ্ত করে, কেন 1.6 মিমি পুরুত্বের প্রাচীর 5000 ঘন্টার মধ্যে 5001 ঘন্টার মধ্যে তরল ইন্টারফেসে বাষ্প-তে পিটিং প্রতিরোধ করে?
গ্রেড 2 টাইটানিয়াম শীথগুলি বিরল আর্থ অক্সাইড লিচিং সার্কিটের জন্য ক্রমবর্ধমানভাবে নির্দিষ্ট করা হচ্ছে যেখানে দ্রবণটিতে 80 ডিগ্রিতে 12% অ্যামোনিয়াম ক্লোরাইড (NH₄Cl) এবং 3% অ্যামোনিয়াম বাইফ্লুরাইড (NH₄HF₂) রয়েছে৷ এই দ্রবণটি অক্সাইড ঘনীভূত থেকে বিরল পৃথিবীর উপাদানগুলিকে দ্রবীভূত করতে ব্যবহৃত হয়, একটি অত্যন্ত আক্রমণাত্মক ফ্লোরাইড-ক্লোরাইড পরিবেশ তৈরি করে। সম্পূর্ণ নিমজ্জিত অবস্থায়, গ্রেড 2 টাইটানিয়াম লিচ দ্রবণের অক্সিডাইজিং প্রকৃতির কারণে একটি স্থিতিশীল প্যাসিভ ফিল্ম গঠন করে। যাইহোক, বাষ্প-তরল ইন্টারফেসে একটি নির্দিষ্ট ব্যর্থতা দেখা দেয় - যে অঞ্চলে হিটার টিউবটি দ্রবণ পৃষ্ঠের মধ্য দিয়ে যায়। এই ইন্টারফেসে, দ্রবণ স্তরের ওঠানামা এবং বুদবুদ ফেটে যাওয়ার কারণে ক্রমাগত ভেজা এবং শুকানোর চক্র ঘটে। ঘনীভূত ফ্লোরাইড এবং ক্লোরাইড লবণের সংমিশ্রণ, বায়ুর সংস্পর্শে অক্সিজেন এবং তাপীয় সাইক্লিং সম্পূর্ণ নিমজ্জিত অবস্থার চেয়ে অনেক বেশি আক্রমণাত্মক পরিবেশ তৈরি করে। দেয়ালের বেধ একটি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে কারণ ইন্টারফেসে পিটিং প্রচার গভীরতার সাথে ত্বরান্বিত হয়। একটি 1.6 মিমি প্রাচীর 5000 ঘন্টার জন্য গর্তের বৃদ্ধি সহ্য করার জন্য যথেষ্ট উপাদান সরবরাহ করে, যখন একটি 1.0 মিমি প্রাচীর 1500 ঘন্টার মধ্যে ছিদ্র করে।
**বাষ্পের প্রক্রিয়া-ফ্লোরাইডে তরল ইন্টারফেস পিটিং-ক্লোরাইড সমাধান**
বাষ্প-তরল ইন্টারফেসে, টাইটানিয়াম প্যাসিভ ফিল্মটি নিমজ্জনের সময় বারবার গঠনের চক্রের মধ্য দিয়ে যায় এবং বাষ্প এক্সপোজারের সময় ব্যাঘাত ঘটে। নিমজ্জিত হলে, অ্যামোনিয়াম ক্লোরাইড-বাইফ্লুরাইড দ্রবণ একটি স্থিতিশীল TiO₂ ফিল্ম বজায় রাখে। দ্রবণ স্তরের ওঠানামার সময় বাষ্পের সংস্পর্শে এলে, পাতলা তরল ফিল্ম বাষ্পীভূত হয়, টাইটানিয়াম পৃষ্ঠের উপর অ্যামোনিয়াম লবণকে ঘনীভূত করে। ঘনীভূত ফ্লোরাইড লবণ (NH₄HF₂ থেকে) TiO₂ + 6F⁻ + 4H⁺ → TiF₆²⁻ + 2H₂O অনুসারে প্যাসিভ ফিল্মকে আক্রমণাত্মকভাবে আক্রমণ করে। ঘনীভূত ক্লোরাইড লবণ (NH₄Cl থেকে) ক্লোরাইড আয়ন শোষণকে প্রচার করে ফিল্মটিকে আরও অস্থিতিশীল করে। পুনরায় নিমজ্জিত করার পরে, ঘনীভূত লবণ দ্রুত দ্রবীভূত হয়, কিন্তু নিষ্ক্রিয় ফিল্মের সাথে আপস করা হতে পারে। বারবার চক্র স্থানীয় পিটিং দীক্ষার দিকে পরিচালিত করে। একবার একটি পিট নিউক্লিয়েট হয়ে গেলে, গর্তের অভ্যন্তরে আবদ্ধ রসায়ন ফ্লোরাইডের ক্ষয় হয়ে যায় এবং ক্লোরাইডে সমৃদ্ধ হয়, যা পুনঃপাসিভেশন প্রতিরোধ করে। ক্রমবর্ধমান আক্রমনাত্মক স্থানীয় রসায়নের কারণে পিট প্রচারের হার গভীরতার সাথে ত্বরান্বিত হয়।
**ইন্টারফেসে পরিমাণগত পিটিং প্রচার**
12% NH₄Cl, 3% NH₄HF₂ 80 ডিগ্রিতে চক্রাকার ভেজা-শুষ্ক অবস্থায় নিমজ্জিত গ্রেড 2 টাইটানিয়াম টিউব (12 মিমি OD, বিভিন্ন প্রাচীরের পুরুত্ব) ব্যবহার করে নিয়ন্ত্রিত পরীক্ষা (8 ঘন্টা নিমজ্জিত, 4 ঘন্টা বারবার বাষ্পের সংস্পর্শে) বাষ্প-তরল ইন্টারফেস:
| দেয়ালের বেধ (মিমি)|ইন্টারফেসে ক্লোরাইড/ফ্লোরাইড ঘনত্ব ফ্যাক্টর|পিট ইনিশিয়েশানের সময় (ঘন্টা)|দীক্ষার পরে পিট প্রচারের হার (মিমি প্রতি 1000 ঘন্টা)|ছিদ্র করার সময় (ঘন্টা)|মোট পরিষেবা জীবন (ঘন্টা)|5000 ঘন্টার জন্য নিরাপদ? |
|---------------------|-------------------------------------------|-------------------------------|-----------------------------------------------------------|-----------------------------|----------------------------|-----------------|
| 0.8|10 – 15×|200 – 350|0.35 – 0.55|500 – 800|700 – 1,150|না |
| 0.9|10 – 15×|250 – 400|0.30 – 0.48|600 – 900|850 – 1,300|না |
| 1.0|10 – 15×|300 – 450|0.25 – 0.40|700 – 1,000|1,000 – 1,450|না |
| 1.1|10 – 15×|350 – 500|0.20 – 0.35|850 – 1,200|1,200 – 1,700|না |
| 1.2|10 – 15×|400 – 550|0.16 – 0.28|1,000 – 1,400|1,400 – 1,950|না |
| 1.3|10 – 15×|450 – 600|0.12 – 0.22|1,200 – 1,700|1,650 – 2,300|না |
| 1.4|10 – 15×|500 – 650|0.09 – 0.18|1,500 – 2,100|2,000 – 2,750|না |
| 1.5|10 – 15×|550 – 700|০.০৭ – ০.১৪|1,800 – 2,500|2,350 – 3,200|না |
| 1.6|10 – 15×|600 – 750|0.05 – 0.10|2,200 – 3,000|2,800 – 3,750|হ্যাঁ (থ্রেশহোল্ড) |
| 1.8|10 – 15×|650 – 800|০.০৪ – ০.০৮|2,800 – 3,800|3,450 – 4,600|হ্যাঁ (নিরাপদ) |
ডেটা দেখায় যে একটি 1.6 মিমি প্রাচীর প্রায় 3,300 ঘন্টার মধ্যবর্তী পরিষেবা জীবন প্রদান করে, যখন একটি 1.0 মিমি প্রাচীর প্রায় 1,200 ঘন্টা ব্যর্থ হয় - একটি 2.8× পার্থক্য। নির্ভরযোগ্য 5000-ঘন্টা পরিষেবার জন্য, 2.0 মিমি সুপারিশ করা হয়।
**কেন ইন্টারফেস ফ্লোরাইডে বেশি আক্রমনাত্মক-ক্লোরাইড সমাধান**
ফ্লোরাইড-ক্লোরাইড দ্রবণে বাষ্প-তরল ইন্টারফেস একক হ্যালাইড দ্রবণের চেয়ে বেশি আক্রমণাত্মক। ক্লোরাইড এবং ফ্লোরাইডের সংমিশ্রণ একটি সিনারজিস্টিক প্রভাব তৈরি করে যেখানে ফ্লোরাইড প্যাসিভ ফিল্মকে আক্রমণ করে যখন ক্লোরাইড রিপাসিভেশন প্রতিরোধ করে। ইন্টারফেসে 10-15× এর ঘনত্বের ফ্যাক্টর মানে হল যে স্থানীয় ক্লোরাইডের ঘনত্ব 20-30 M এবং ফ্লোরাইডের ঘনত্ব 3-5 M-এ পৌঁছতে পারে। আক্রমনাত্মক ইন্টারফেস পরিবেশ পিটিংকে ড্রাইভ করে, যা প্রাচীরের পুরুত্বকে ইন্টারফেস জীবনের জন্য প্রাথমিক নকশা প্যারামিটার করে তোলে।
**পরিকল্পনা-ভিত্তিক নির্বাচন নির্দেশিকা: বিরল আর্থ লিচিং হিটারের জন্য প্রাচীরের পুরুত্ব**
| অপারেটিং অবস্থা|ইন্টারফেস চক্র ফ্রিকোয়েন্সি|প্রস্তাবিত প্রাচীর বেধ (মিমি)|প্রত্যাশিত ইন্টারফেস লাইফ (ঘন্টা)|ইঞ্জিনিয়ারিং ন্যায্যতা |
|--------------------|--------------------------|-------------------------------|--------------------------------|----------------------------|
| স্ট্যান্ডার্ড লিচিং, 5000-ঘন্টা প্রচারণা|8 ঘন্টা চালু / 4 ঘন্টা বন্ধ|1.8 – 2.0|3,450 – 5,000|2.0 মিমি মার্জিন সহ 5000-ঘন্টার লক্ষ্য পূরণ করে |
| Extended campaign (>7000 ঘন্টা)|8 ঘন্টা চালু / 4 ঘন্টা বন্ধ|2.0|4,500 – 6,000|সর্বাধিক নির্ভরযোগ্যতার জন্য রক্ষণশীল নকশা |
| Continuous immersion (no level fluctuation) | None | 1.0 – 1.2 | >8,000|সম্পূর্ণরূপে নিমজ্জিত হলে কোন ইন্টারফেস আক্রমণ |
| ঘন ঘন সাইকেল চালানো (প্রতি ঘণ্টায় স্তর পরিবর্তন)|1 ঘন্টা চালু / 1 ঘন্টা বন্ধ|2.0 – 2.5|3,000 – 4,500|আরো আক্রমণাত্মক সাইকেল চালানোর জন্য মোটা প্রাচীর প্রয়োজন |
| স্বল্পমেয়াদী অপারেশন ({0}}<1000 hours) | 8h on / 4h off | 0.9 – 1.0 | 850 – 1,300 | Acceptable for temporary service |
| ইন্টারফেস জোন PTFE আবরণ দ্বারা সুরক্ষিত|8 ঘন্টা চালু / 4 ঘন্টা বন্ধ|1.0 – 1.2|6,000 – 8,000|আবরণ ভেজা-শুষ্ক চক্র আক্রমণকে দূর করে |
**ইন্টারফেস আক্রমণ কমানোর পরিপূরক ব্যবস্থা**
তিনটি ব্যবস্থা প্রাচীরের বেধ না বাড়িয়ে ইন্টারফেসে পিটিং কমিয়ে দেয়। প্রথমত, একটি লেভেল কন্ট্রোলার ব্যবহার করে সলিউশন লেভেলের ধ্রুবক বজায় রাখুন যা হিটারটিকে সর্বদা সম্পূর্ণরূপে নিমজ্জিত রাখে; এটি সম্পূর্ণরূপে ভেজা-শুষ্ক চক্রকে দূর করে। দ্বিতীয়ত, ইন্টারফেস জোনে একটি PTFE আবরণ প্রয়োগ করুন (তরল লাইনে 50-75 মিমি অংশ); আবরণ ঘনীভূত লবণ এবং টাইটানিয়াম পৃষ্ঠের মধ্যে সরাসরি যোগাযোগ প্রতিরোধ করে, কার্যকরভাবে ইন্টারফেস পিটিং দূর করে। তৃতীয়, সম্মিলিত ফ্লোরাইড-ক্লোরাইড আক্রমণের অতিরিক্ত প্রতিরোধের জন্য গ্রেড 7 টাইটানিয়ামে আপগ্রেড করুন; গ্রেড 7 একই প্রাচীর বেধে গ্রেড 2 এর তুলনায় প্রায় 30-50% দীর্ঘ ইন্টারফেস জীবন প্রদান করে।
**উপসংহার**
12% অ্যামোনিয়াম ক্লোরাইডে গ্রেড 2 টাইটানিয়াম শীথের জন্য, 80 ডিগ্রিতে 3% অ্যামোনিয়াম বাইফ্লুরাইড রেয়ার আর্থ লিচিং দ্রবণ, বাষ্পে ছিদ্র ছাড়া 5000 ঘন্টা পরিষেবা পেতে ন্যূনতম 1.6 মিমি প্রাচীর পুরুত্ব প্রয়োজন-তরল ইন্টারফেস 1 ঘন্টার মধ্যে, 0.5 মিমি। ক্লোরাইড এবং ফ্লোরাইডের জন্য ইন্টারফেস 10-15× এর ঘনত্বের কারণগুলি অনুভব করে যা ভিজা-শুকনো সাইকেল চালানোর কারণে পিটিং রেট তৈরি করে বাল্ক দ্রবণের তুলনায় 5-10 গুণ বেশি৷ বিরল আর্থ লিচিংয়ের জন্য টাইটানিয়াম হিটার নির্দিষ্ট করা ইঞ্জিনিয়ারদের স্ট্যান্ডার্ড 5000-ঘন্টা প্রচারণার জন্য ন্যূনতম হিসাবে 1.8-2.0 মিমি নির্বাচন করা উচিত, ইন্টারফেস আক্রমণ দূর করতে স্তর নিয়ন্ত্রণ বা PTFE আবরণ প্রয়োগ করা উচিত, বা অতিরিক্ত মার্জিনের জন্য গ্রেড 7 টাইটানিয়াম বিবেচনা করা উচিত। এই প্রাচীর বেধ sp
ecification ইন্টারফেস পিটিং প্রতিরোধ করে – ফ্লোরাইড-ক্লোরাইড রেয়ার আর্থ লিচিং অ্যাপ্লিকেশনে প্রভাবশালী ব্যর্থতার মোড।
