टाइटेनियम में दरार संक्षारण के लक्षण और पैटर्न
दरार संक्षारण एक स्थानीयकृत संक्षारण घटना है जो आम तौर पर तंग फिटिंग वाले अंतराल में होती है। ये अंतराल संरचनात्मक डिज़ाइन (जैसे फ़्लैंज कनेक्शन, गैस्केट सतह, ट्यूब से - ट्यूब शीट विस्तार, और बोल्ट या रिवेट जोड़ों) या स्केल गठन और सतहों को कवर करने वाले जमाव के कारण उत्पन्न हो सकते हैं। प्रारंभिक अध्ययनों से पता चला है कि समुद्री जल और नमक स्प्रे वातावरण में टाइटेनियम दरार क्षरण से नहीं गुजरता है। हालाँकि, बाद के शोध से पता चला कि टाइटेनियम उपकरण उच्च तापमान वाले क्लोराइड मीडिया (उदाहरण के लिए, समुद्री जल हीट एक्सचेंजर्स), गीली क्लोरीन गैस (उदाहरण के लिए, गीले क्लोरीन गैस शेल - और -ट्यूब कंडेनसर), ऑक्सीडाइजिंग इनहिबिटर - जिसमें हाइड्रोक्लोरिक एसिड समाधान, फॉर्मिक एसिड और ऑक्सालिक एसिड समाधान होते हैं, में दरार के क्षरण से पीड़ित हो सकते हैं।
टाइटेनियम की दरार का क्षरण कई कारकों से प्रभावित होता है, जिसमें पर्यावरणीय तापमान, क्लोराइड प्रकार और एकाग्रता, पीएच मान, दरार का आकार और ज्यामितीय आकार शामिल हैं। इसके अलावा, टाइटेनियम और गैर-धात्विक सामग्री (जैसे पीटीएफई या एस्बेस्टोस) के बीच बनी दरारें टाइटेनियम सतहों के बीच बनी दरारों की तुलना में दरार के क्षरण के प्रति अधिक संवेदनशील होती हैं।
टाइटेनियम क्रेविस संक्षारण के लक्षण और पैटर्न
1. ऊष्मायन अवधि की उपस्थिति
दरार संक्षारण आम तौर पर एक ऊष्मायन अवधि से गुजरता है, जिसकी अवधि पर्यावरणीय तापमान, क्लोराइड प्रकार और एकाग्रता, ऑक्सीडाइज़र एकाग्रता, संपर्क सामग्री, समाधान पीएच और दरार आयाम जैसे विभिन्न कारकों पर निर्भर करती है। सोडियम क्लोराइड समाधान में, उच्च क्लोराइड आयन सांद्रता, बढ़ा हुआ तापमान और कम पीएच ऊष्मायन अवधि को छोटा कर देता है, जिससे संक्षारण अधिक संवेदनशील हो जाता है।
2. दरार समाधान संरचना में परिवर्तन
दरार के अंदर समाधान की संरचना थोक समाधान से भिन्न होती है। आम तौर पर, दरार के अंदर ऑक्सीजन की सांद्रता कम होती है, जबकि क्लोराइड और हाइड्रोजन आयन की सांद्रता अधिक होती है, जिससे पीएच में उल्लेखनीय कमी आती है (जो 1 से नीचे गिर सकती है)। इसके अतिरिक्त, दरार के अंदर इलेक्ट्रोड क्षमता अधिक नकारात्मक हो जाती है, जिससे टाइटेनियम अधिक सक्रिय हो जाता है। इलेक्ट्रोकेमिकल अध्ययनों से संकेत मिलता है कि टाइटेनियम की दरार संक्षारण संवेदनशीलता क्रम का पालन करती है: सीएल⁻ > बीआर⁻ > आई⁻, जिसका अर्थ है कि क्लोराइड वातावरण टाइटेनियम के पिटिंग संक्षारण व्यवहार के विपरीत, सबसे अधिक जोखिम पैदा करता है।
3. संक्षारण की स्थानीयकृत प्रकृति
दरार का क्षरण आमतौर पर पूरी सतह के बजाय दरार के भीतर विशिष्ट क्षेत्रों में होता है। एक बार जब ऊष्मायन अवधि समाप्त हो जाती है, तो ऑटोकैटलिटिक तंत्र के कारण संक्षारण तेजी से बढ़ता है, जिससे अंततः स्थानीयकृत छिद्र और विफलता होती है।
4. हाइड्रोजन अवशोषण घटना
दरार संक्षारण के दौरान, हाइड्रोजन अवशोषण अक्सर देखा जाता है, और सूक्ष्म परीक्षण से टाइटेनियम में सुई जैसे हाइड्राइड का पता चल सकता है। जैसे-जैसे हाइड्रोजन की मात्रा बढ़ती है, सतह पर हाइड्राइड जमा हो जाते हैं, जिससे क्षरण तेज हो जाता है। इस बीच, हाइड्रोजन धातु में फैल जाता है, और आंतरिक हाइड्राइड अवक्षेपण तनाव संक्षारण दरार के लिए दरार आरंभ स्थल के रूप में काम कर सकता है, जिससे सामग्री के भंगुर होने और फ्रैक्चर का खतरा बढ़ जाता है।
5. संक्षारण प्रक्रिया के चरण
टाइटेनियम दरार का क्षरण दो चरणों में होता है:
उद्भवन: प्रारंभ में, कैथोडिक प्रतिक्रियाओं के माध्यम से दरार के अंदर और बाहर ऑक्सीजन की समान रूप से खपत होती है। चूंकि दरार के अंदर ऑक्सीजन समाप्त हो जाती है, कैथोडिक प्रतिक्रियाएं केवल बाहरी रूप से आगे बढ़ती हैं, जबकि टाइटेनियम का एनोडिक विघटन दरार के अंदर हावी होता है।
सक्रिय विघटन अवधि: दरार में टाइटेनियम आयनों के निरंतर संचय के साथ, चार्ज संतुलन बनाए रखने के लिए क्लोराइड आयन अंदर की ओर पलायन करते हैं। टाइटेनियम आयन हाइड्रोलाइज होते हैं, जिससे टाइटेनियम हाइड्रॉक्साइड (Ti(OH)₄) बनता है, जो TiO₂ में निर्जलित हो जाता है। हाइड्रोलिसिस प्रतिक्रिया पीएच को कम करती है, निष्क्रिय फिल्म को और बाधित करती है और संक्षारण को तेज करती है।
6. दरार ज्यामिति का प्रभाव
दरार का क्षरण ज्यामितीय कारकों जैसे दरार की लंबाई, चौड़ाई और आंतरिक से बाहरी सतह क्षेत्र के अनुपात से प्रभावित होता है। प्रयोगात्मक नतीजे बताते हैं कि संकीर्ण दरारें (0.5 मिमी से कम चौड़ाई) व्यापक लोगों की तुलना में संक्षारण के लिए काफी अधिक प्रवण होती हैं। इन प्रभावों को सैद्धांतिक भविष्यवाणियों के बजाय विशिष्ट प्रयोगात्मक अध्ययनों के माध्यम से निर्धारित किया जाना चाहिए।
7. रोकथाम के उपाय
अकार्बनिक एसिड को कम करने में टाइटेनियम के संक्षारण प्रतिरोध में सुधार करने और दरार संक्षारण संवेदनशीलता को कम करने के लिए, टाइटेनियम मिश्र धातु जैसे Ti{0}}Pd और Ti{1}}Ni-Mo का आमतौर पर उपयोग किया जाता है, क्योंकि वे व्यावसायिक रूप से शुद्ध टाइटेनियम, विशेष रूप से Ti{3}}Pd मिश्र धातु की तुलना में बेहतर प्रदर्शन प्रदान करते हैं। इसके अतिरिक्त, निम्नलिखित सतह उपचार दरार संक्षारण के प्रति टाइटेनियम के प्रतिरोध को बढ़ा सकते हैं:
पैलेडियम कोटिंग: दरार वाले क्षेत्रों पर पैलेडियम कोटिंग लगाने से संक्षारण प्रतिरोध बढ़ता है।
थर्मल ऑक्सीकरण उपचार: एक स्थिर ऑक्साइड परत बनाता है, जिससे संक्षारण प्रतिरोध में सुधार होता है।
एनोडिक ऑक्सीकरण: पैसिवेशन फिल्म को बढ़ाता है, संक्षारण प्रतिरोध बढ़ाता है।
निष्कर्ष
टाइटेनियम दरार का क्षरण पर्यावरणीय कारकों, समाधान संरचना और दरार ज्यामिति से प्रभावित होता है, जो ऊष्मायन और सक्रिय विघटन चरण के माध्यम से आगे बढ़ता है। दरार संक्षारण की ऑटोकैटलिटिक प्रकृति एक बार शुरू होने पर इसे तेजी से विकसित करने की अनुमति देती है, जिससे उपकरण विफलता हो जाती है। उच्च जोखिम वाले वातावरण के लिए, उपयुक्त मिश्र धातु सामग्री का चयन, संरचनात्मक डिजाइन का अनुकूलन, और उपयुक्त सतह उपचार को नियोजित करने से टाइटेनियम दरार जंग के जोखिम को प्रभावी ढंग से कम किया जा सकता है।
