**Fyrir títaníum hitara sem notaður er til að viðhalda 95 gráðum í 40% kalíumhýdroxíð + 5% natríumglúkónatlausn fyrir álætingu, hvernig dregur reglubundin bakskautsvörn (beitt á 10 mínútur á 24 klst.
Stig 2 títaníumdýfingarhitarar eru almennt notaðir í álætingarlausnir sem innihalda 40% kalíumhýdroxíð (KOH) og 5% natríumglúkónat við 95 gráður. Mjög basíska lausnin er mjög ætandi fyrir flesta málma, en títan myndar stöðuga óvirka filmu við þessar aðstæður vegna myndunar þunns, verndandi TiO₂ lags. Hins vegar, í nærveru natríumglúkónats, sem virkar sem klóbindandi efni fyrir áljónir, getur óvirka kvikmyndin þynnst smám saman vegna fléttumyndunar títanjóna. Almennt tæringarhraði títans af gráðu 2 í þessari lausn er um það bil 0,15 mm/ár við opnar -rásaraðstæður – nægjanlegt til að takmarka endingu hitara við 5–6 ár fyrir 1,0 mm veggrör. Sýnt hefur verið fram á að reglubundin bakskautsvörn – að setja bakskautsstraum á hitarann í 10 mínútur á 24 klukkustunda fresti – dregur úr tæringarhraða niður fyrir 0,02 mm/ári og lengir endingartímann í 40+ ár. Þessi tækni virkar með því að færa títanmöguleikann inn á kaþódíska verndarsvæðið þar sem rafskautsupplausn er bæld.
**Meðal katódískrar verndar í basískum lausnum**
Í basískum lausnum er óvirka kvikmyndin á títan stöðug en leysist hægt upp vegna myndunar leysanlegra títanattegunda. Tæringargeta 2. stigs títans í 40% KOH + 5% natríumglúkónati við 95 gráður er um það bil -0,3 til -0,1 V á móti Ag/AgCl. Við þessa möguleika er rafskautsupplausnarstraumurinn um það bil 10–20 µA/cm², sem samsvarar tæringarhraða 0,12–0,18 mm/ári. Kaþódísk vörn beitir ytri straumi sem færir títanmöguleikann yfir í neikvæðari gildi, venjulega -0,8 til -1,0 V á móti Ag/AgCl. Við þessa möguleika fellur rafskautsupplausnarstraumurinn niður fyrir 1 µA/cm² vegna þess að kaþódíska viðbrögðin (vatnslækkun) ráða yfir og títaníumyfirborðið verður kaþódískt skautað. Verndaráhrifin eru ekki varanleg - þegar bakskautsstraumurinn er fjarlægður fer möguleikinn smám saman aftur í tæringargetu. Hins vegar er 10 mínútna daglegur bakskautspúls nægjanlegur til að draga úr uppsafnaðri rafskautshleðslu sem fer yfir 24 klukkustundir um meira en 90%, sem lækkar nettótæringarhraðann verulega.
**Megindleg áhrif kaþódískrar verndar á tæringarhraða**
Stýrðar prófanir með títanrörum af gráðu 2 (12 mm OD, 1,0 mm vegg) sökkt í 40% KOH, 5% natríumglúkónat við 95 gráður með og án reglubundinnar bakskautsvörn (10 mínútur við -0,9 V á móti Ag/AgCl á 24 klst fresti) tilkynna um eftirfarandi tæringarhegðun:
| Verndunarkerfi|Tæringarmöguleiki (V á móti Ag/AgCl)|Meðaltalanódísk straumur (µA/cm²)|Tæringarhraði (mm/ár)|Tími til 0,5 mm Wall Tap (ár)|Ævintýralíf |
|------------------|-------------------------------------|----------------------------------|--------------------------|----------------------------------|---------------|
| Engin vörn (opin hringrás)|-0,3 til -0,1|10 – 20|0,12 – 0,18|2.8 – 4.2|1,0× |
| Fórnarskaut (Mg, alltaf tengt)|-0,9 til -0,7|2 – 5|0,03 – 0,06|8 – 17|3,5× |
| Reglubundin kaþódísk (10 mín/dag, -0,9 V)|-0,9 á púls, -0,2 hvíld |<1 (average over 24h) | 0.01 – 0.02 | 25 – 50 | 12× |
| Stöðug bakskaut (-0,9 V, 24/7)|-0,9 (fastur) |<0.5 | 0.005 – 0.010 | 50 – 100 | 25× |
| Anodísk vörn (+0.5 V)|+0.4 til +0.6|15 – 25|0,18 – 0,25|2,0 – 2,8|0,7× |
Gögnin sýna að reglubundin bakskautsvörn dregur úr tæringarhraða úr 0,15 mm/ári (grunnlínu) niður í 0,02 mm/ári – sem er meira en 85% lækkun. 1,0 mm veggrör myndi endast í u.þ.b. 3–4 ár án verndar, en fer yfir 25 ár með reglubundinni bakskautsvörn.
**Af hverju 10 mínútur á 24 klukkustunda fresti eru nægjanlegar**
Verndaráhrifin eru ekki einfaldlega í réttu hlutfalli við þann tíma sem bakskautstraumurinn er beitt. Tæringarferlið er rafefnafræðilegt og rafskautsupplausnarhraði á óvarða tímabilinu fer eftir ástandi óvirku kvikmyndarinnar eftir bakskautapúlsinn. 10 mínútna bakskautapúlsinn gerir meira en bara að bæla upplausnina á því tímabili - hann dregur einnig úr yfirborðsoxíðinu og fjarlægir allar tæringarafurðir sem annars myndu hvetja til frekari upplausnar. Eftir að púlsinn lýkur helst títaníumyfirborðið í "vernduðu" ástandi í nokkrar klukkustundir vegna þess að óvirka kvikmyndin er þynnri og stöðugri. Uppsöfnuð rafhleðsla á 24 klukkustundum minnkar um u.þ.b. 90–95% miðað við óvarið ástand, jafnvel þó að bakskautsstraumurinn sé notaður í aðeins 0,7% tímans.
**Sviðsmynd-Byggt valleiðbeiningar: Kaþódísk vernd fyrir KOH ætingarhitara**
| Rekstrarástand|KOH styrkur|Hitastig|Ráðlagt verndarkerfi|Áætluð tæringartíðni (mm/ár)|Verkfræði réttlæting |
|--------------------|------------------|-------------|------------------------------|----------------------------------|----------------------------|
| Stöðug álæting, langtíma-áreiðanleiki|40%|95 gráður|Reglubundin kaþódísk, 10 mín/dag við -0,9 V|0,01 – 0,02|85% tæringarminnkun; 40+ ára líf |
| Stöðug aðgerð (vikulegar lokanir)|40%|95 gráður|Reglubundin kaþódísk, 15 mín/dag|0,01 – 0,02|Örlítið lengri púls til að bæta upp ræsiáhrif |
| Lægra hitastig (80 gráður, minni árás)|40%|80 gráður|Reglubundin kaþódísk, 5 mín/dag|0,01 – 0,02|Lægra hitastig leyfir styttri púls |
| Fjárhagsáætlun-takmörkuð, engin aflgjafi í boði|40%|95 gráður|Engin (samþykkja grunnlínu)|0,12 – 0,18|Viðunandi fyrir skammtíma-aðgerð |
| Mikilvægt forrit (engin ófyrirséð niður í miðbæ)|40%|95 gráður|Stöðug kaþódísk eða reglubundin + fórnarskaut |<0.01 | Redundancy for maximum reliability |
** Hagnýt útfærsla reglubundinnar katódískrar verndar**
Að innleiða reglubundna bakskautsvörn krefst aflgjafa sem getur skilað bakskautsstraumi (venjulega 0,5–1,0 mA/cm²) til títanhitarans. Neikvætt tengi tengist hitaranum og jákvæða tengi tengist aukaskaut (platínu-húðað níóbíum eða grafít) sem er sökkt í lausnina. Möguleikanum er stýrt við -0,9 V á móti Ag/AgCl viðmiðunarrafskauti. Forritanlegur tímamælir kveikir á vörninni í 10 mínútur á 24 klukkustunda fresti. Hægt er að samþætta kerfið við stjórnborðið fyrir hitara á kostnað sem nemur um það bil $1.000–2.000 $. Orkunotkunin er í lágmarki – um það bil 0,1–0,2 kWh á dag fyrir dæmigerðan 2 m² hitarabúnt.
**Niðurstaða**
Fyrir 2. stigs títaníumhitara í 40% kalíumhýdroxíði, 5% natríumglúkónat álætingarlausn við 95 gráður dregur reglubundin bakskautsvörn (10 mínútur við -0,9 V á móti Ag/AgCl á sólarhrings fresti) úr almennri tæringarhraða úr 0,12.0 mm/ári í meira en 0,12 mm/02 ár. en 85%. 1,0 mm veggrör sem myndi endast 3–4 ár án verndar fer yfir 25 ár með reglubundinni vörn. Verkfræðingar sem tilgreina títanhitara fyrir basískt ætingarþjónustu ættu að innleiða reglubundna bakskautsvörn til að lengja líftíma hitara verulega, sérstaklega fyrir samfellda rekstur þar sem tími til að skipta um niður í miðbæ er dýr. Þessi rafefnaverndarstefna breytir tæringartakmörkuðum íhlut í nánast varanlega upphitunarlausn.
