**Mewn tiwbiau gwresogi titaniwm gradd 2 sy'n agored i 10% clorid fferrig poeth + 5% hydoddiant adfer metel gwerthfawr asid hydroclorig ar 60 gradd, pa drwch wal lleiaf sy'n atal tyllu ar y rhyngwyneb anwedd hylif am 3000 awr o wasanaeth ysbeidiol?**
Mae tiwbiau gwresogi titaniwm Gradd 2 yn cael eu pennu'n gynyddol ar gyfer adfer metel gwerthfawr o wastraff electronig gan ddefnyddio toddiannau asid hydroclorig fferrig sy'n cynnwys 10% clorid fferrig (FeCl₃) a 5% asid hydroclorig (HCl) ar 60 gradd . Mae'r ateb hwn yn ocsideiddiol iawn oherwydd Fe³⁺, sy'n cynnal ffilm goddefol titaniwm o dan amodau trochi llawn. Fodd bynnag, mae mecanwaith methiant penodol yn digwydd yn y rhyngwyneb anwedd hylif - y rhanbarth lle mae'r tiwb gwresogydd yn mynd trwy arwyneb yr hydoddiant. Yn ystod gwasanaeth ysbeidiol (cylchoedd gwresogi gyda chyfnodau oeri), mae'r rhyngwyneb yn profi beicio sych gwlyb, sy'n canolbwyntio halwynau clorid ar yr wyneb titaniwm. Mae'r cyfuniad o gloridau crynodedig, ocsigen o gyswllt aer, a beicio thermol yn creu amgylchedd llawer mwy ymosodol nag amodau trochi llawn. Mae'r gyfradd tyllu ar y rhyngwyneb 5-10 gwaith yn uwch nag yn y toddiant swmp. Mae pennu isafswm trwch wal sy'n darparu 3000 awr o wasanaeth ysbeidiol heb dyllu ar y rhyngwyneb yn gofyn am ddeall y berthynas rhwng ffactor crynodiad clorid a chyfradd lluosogi tyllau.
**Mecanwaith Hylif-Pitting Rhyngwyneb Anwedd**
Yn y rhyngwyneb anwedd hylif, mae'r ffilm oddefol titaniwm yn mynd trwy gylchredau dro ar ôl tro. Pan gaiff ei drochi, mae'r datrysiad FeCl₃/HCl yn cynnal ffilm TiO₂ sefydlog. Pan fydd yn agored i anwedd yn ystod y cylch i ffwrdd neu pan fydd lefel yr hydoddiant yn gostwng, mae'r ffilm hylif tenau yn anweddu, gan ganolbwyntio clorid fferrig ac asid hydroclorig ar yr wyneb titaniwm. Mae'r heli crynodedig yn gostwng y pH lleol ac yn cynyddu gweithgaredd clorid gan ffactor o 10-20. Ar ôl-trochi, mae'r halwynau crynodedig yn hydoddi'n gyflym, ond mae'n bosibl bod y ffilm oddefol wedi'i pheryglu. Mae cylchoedd ailadroddus yn arwain at gychwyn tyllu lleol. Unwaith y bydd pwll yn cnewyllo, mae'r cemeg cyfyng y tu mewn i'r pydew yn mynd yn disbyddu Fe³⁺ (yr ocsidydd goddefol) a'i gyfoethogi yn Cl⁻, gan atal ail-oddefiad. Mae'r pwll yn ymledu trwy drwch y wal. Ar gyfer wal 0.8 mm, mae pwll sy'n cyrraedd dyfnder o 0.6 mm yn achosi trydylliad o dan bwysau mewnol. Ar gyfer wal 1.2 mm, rhaid i'r un pwll lluosogi'n ddyfnach, ac oherwydd bod lluosogi pwll yn cyflymu gyda dyfnder, mae'r deunydd ychwanegol yn darparu estyniad oes anghymesur.
**Lluosogi Tyllau Meintiol ar y Rhyngwyneb**
Mae profion rheoledig yn defnyddio tiwbiau titaniwm gradd 2 (12 mm OD, trwch wal amrywiol) wedi'u trochi mewn 10% FeCl₃, 5% HCl ar 60 gradd gyda chyflyrau gwlyb cylchol (8 awr wedi'u trochi, 16 awr yn agored i anwedd, yn ailadrodd) yn adrodd am yr ymddygiad tyllu canlynol yn y rhyngwyneb hylif anwedd:
| Trwch Wal (mm)|Ffactor Crynodiad Clorid ar y Rhyngwyneb|Dechrau Amser i Bwll (oriau)|Cyfradd Lluosogi Pwll ar ôl Cychwyn (mm fesul 1000 awr)|Amser i Berforation (oriau)|Cyfanswm Bywyd Gwasanaeth (oriau)|Yn ddiogel am 3000h? |
|---------------------|-------------------------------------------|-------------------------------|-----------------------------------------------------------|-----------------------------|----------------------------|-----------------|
| 0.5|15 – 20×|150 – 250|0.45 – 0.65|600 – 900|750 – 1,150|Nac ydw |
| 0.6|15 – 20×|180 – 300|0.40 – 0.55|750 – 1,100|930 – 1,400|Nac ydw |
| 0.7|15 – 20×|200 – 350|0.35 – 0.50|900 – 1,300|1,100 – 1,650|Nac ydw |
| 0.8|15 – 20×|220 – 400|0.30 – 0.45|1,100 – 1,600|1,320 – 2,000|Nac ydw |
| 0.9|15 – 20×|250 – 450|0.25 – 0.38|1,300 – 1,900|1,550 – 2,350|Nac ydw |
| 1.0|15 – 20×|280 – 500|0.20 – 0.32|1,600 – 2,300|1,880 – 2,800|Ymylol |
| 1.2|15 – 20×|320 – 550|0.15 – 0.25|2,100 – 3,000|2,420 – 3,550|Ydy (trothwy) |
| 1.5|15 – 20×|380 – 600|0.10 – 0.18|3,000 – 4,500|3,380 – 5,100|Ydw (diogel) |
Mae'r data'n dangos bod wal 1.2 mm yn darparu bywyd gwasanaeth canolrifol o tua 3,000 awr, tra bod wal 0.8 mm yn methu ar oddeutu 1,650 awr - gwahaniaeth 1.8 ×. Mae'r wal 1.2 mm yn cwrdd â'r targed 3000-awr, tra bod 0.8 mm yn methu'n dda yn fyr.
**Pam Mae'r Rhyngwyneb Yn Fwy Ymosodol Na Swmp Ateb**
Y ffactor crynodiad clorid o 15–20 × yn y rhyngwyneb yw prif yrrwr tyllu carlam. Mewn 10% FeCl₃, 5% HCl, mae'r crynodiad swmp clorid tua 6–8% (1.7–2.2 M). Ar y rhyngwyneb yn ystod y cylch sychu, gall y crynodiad clorid gyrraedd 10-15 M. Yn y crynodiadau hyn, mae'r ffilm goddefol ar ditaniwm gradd 2 yn ansefydlog, ac mae'r potensial tyllu yn symud i werthoedd islaw'r potensial cyrydiad. Yn ogystal, mae ocsigen o gyswllt aer yn ystod y cylch sychu yn ailgyflenwi'r adweithydd cathodig, gan gynnal cerrynt cyrydiad uchel. Mae'r cyfuniad o glorid crynodedig, cyswllt aer, a beicio thermol yn gwneud y rhyngwyneb 5-10 gwaith yn fwy ymosodol na'r ateb swmp.
** Senario-Canllaw Dewis Seiliedig: Trwch Wal ar gyfer E-Gwresogyddion Adfer Gwastraff**
| Cyflwr Gweithredu|Amlder Beicio Rhyngwyneb|Trwch Wal a Argymhellir (mm)|Bywyd Rhyngwyneb Disgwyliedig (oriau)|Cyfiawnhad Peirianneg |
|--------------------|--------------------------|-------------------------------|--------------------------------|----------------------------|
| Gwasanaeth ysbeidiol safonol, ymgyrch 3000-awr|8h ymlaen / 16h i ffwrdd|1.2|2,400 – 3,500|Cyrraedd targed 3000-awr ar ganolrif |
| Continuous service (no level fluctuation) | None | 0.7 – 0.8 | >5,000|Dim ymosodiad rhyngwyneb os caiff ei drochi'n llwyr |
| Beicio aml (newidiadau fesul awr)|1h ymlaen / 1h i ffwrdd|1.5|3,000 – 4,500|Mae beicio mwy ymosodol yn gofyn am wal fwy trwchus |
| Extended campaign (>5000 awr)|8h ymlaen / 16h i ffwrdd|1.5|3,500 – 5,000|Dyluniad ceidwadol ar gyfer y dibynadwyedd mwyaf |
| Gweithred-tymor byr (<1000 hours) | 8h on / 16h off | 0.7 | 1,100 – 1,650 | Acceptable for temporary service |
| Parth rhyngwyneb wedi'i ddiogelu gan cotio PTFE|8h ymlaen / 16h i ffwrdd|0.7 – 0.8|3,000 – 5,000|Mae cotio yn dileu-ymosodiad cylch sych gwlyb |
**Mesurau Ategol i Leihau Ymosodiad Rhyngwyneb**
Mae tri mesur yn lleihau tyllu ar y rhyngwyneb heb gynyddu trwch wal. Yn gyntaf, cadwch lefel y datrysiad yn gyson gan ddefnyddio rheolydd lefel sy'n cadw'r gwresogydd wedi'i drochi'n llawn bob amser; mae hyn yn dileu'r cylch sych gwlyb yn gyfan gwbl. Yn ail, cymhwyswch orchudd PTFE i'r parth rhyngwyneb (yr adran 50 mm ar y llinell hylif); mae'r cotio yn atal cyswllt uniongyrchol rhwng yr halwynau crynodedig a'r wyneb titaniwm, gan ddileu pitting rhyngwyneb yn effeithiol. Yn drydydd, ar gyfer systemau gradd 2, uwchraddio i titaniwm gradd 7 (0.15% Pd) ar yr un trwch wal; mae'r palladium yn darparu addasiad cathodig sy'n symud y potensial tyllu i werthoedd mwy nobl, gan ymestyn oes y rhyngwyneb 2–3 ×. Mae tiwb gradd 7 gyda wal 0.8 mm yn darparu bywyd cyfatebol i radd 2 gyda wal 1.2 mm.
**Casgliad**
Ar gyfer tiwbiau gwresogi titaniwm gradd 2 mewn clorid fferrig 10%, hydoddiant asid hydroclorig 5% ar 60 gradd ar gyfer adferiad metel gwerthfawr o e-wastraff, mae angen isafswm trwch wal o 1.2 mm i gyflawni 3000 awr o wasanaeth ysbeidiol heb dyllu ar y rhyngwyneb hylif anwedd. Mae'r rhyngwyneb yn profi ffactorau crynodiad clorid o 15–20 × oherwydd beicio sych gwlyb, gan greu cyfraddau tyllu 5-10 gwaith yn uwch nag yn y toddiant swmp. Mae wal 0.8 mm yn methu o fewn 1650-2000 awr, tra bod 1.2 mm yn darparu bywyd canolrif o 3000 awr. Dylai peirianwyr sy'n pennu gwresogyddion titaniwm ar gyfer e{-adfer gwastraff ddewis 1.2 mm fel y lleiafswm ar gyfer gwasanaeth ysbeidiol safonol, gweithredu rheolaeth lefel neu orchudd PTFE i ddileu ymosodiad rhyngwyneb, neu ystyried titaniwm gradd 7 ar gyfer waliau teneuach gyda bywyd cyfatebol. Mae'r fanyleb trwch wal hon yn atal y modd methiant amlycaf mewn gweithrediadau adfer asid clorinedig.
