**جب ٹائٹینیم شیتھز 20% سوڈیم تھیو سلفیٹ + 1% کاپر سلفیٹ محلول کو الیکٹرانک فضلے سے سونے کے لیے 50 ڈگری پر گرم کرتی ہیں، تو 1.2 ملی میٹر کی دیوار کی موٹائی سلفر کے خلاف کیوں مزاحمت کرتی ہے-مڑی ہوئی حصوں میں 5008 گھنٹے کے اندر اندر 500 ملی میٹر **
50 ڈگری پر 20% سوڈیم thiosulfate (Na₂S₂O₃) اور 1% کاپر سلفیٹ (CuSO₄) پر مشتمل thiosulfate-کی بنیاد پر محلول کا استعمال کرتے ہوئے الیکٹرانک فضلہ سے سونے کے لیے ٹائٹینیم کی چادریں تیزی سے مخصوص کی جاتی ہیں۔ thiosulfate-تانبے کا نظام سائینائیڈ لیچنگ کا متبادل ہے، جو کم زہریلا پیش کرتا ہے۔ تاہم، thiosulfate محلول ٹائٹینیم ہیٹرز کے لیے ایک منفرد ناکامی کا طریقہ کار پیش کرتے ہیں: سلفر-حوصلہ افزائی کشیدگی کی کریکنگ (SCC)۔ تھیو سلفیٹ ٹائٹینیم کی سطحوں پر بلند درجہ حرارت پر گل جاتا ہے تاکہ عنصری سلفر اور ہائیڈروجن سلفائیڈ پیدا ہو سکے۔ گندھک کی یہ انواع اناج کی حدود پر حملہ کرتی ہیں، خاص طور پر زیادہ بقایا تناؤ والے علاقوں میں - جیسے ہیٹنگ کوائل کے جھکے ہوئے حصے۔ کریکنگ فریکوئنسی اور پھیلاؤ کی شرح کا انحصار موڑ کے علاقے میں تناؤ کے تناؤ کی شدت پر ہے۔ دیوار کی موٹائی بقایا تناؤ کی تقسیم اور کریک ٹپس پر تناؤ کی شدت کے عنصر کو متاثر کرتی ہے۔ 1.2 ملی میٹر کی دیوار 5000 گھنٹے تک شگاف کو روکنے کے لیے کافی مواد اور کم تناؤ کا ارتکاز فراہم کرتی ہے، جب کہ 0.8 ملی میٹر کی دیوار 2000 گھنٹوں کے اندر دباؤ کی شدت اور تیز تر شگاف پھیلنے کی وجہ سے ناکام ہو جاتی ہے۔
**سلفر کا طریقہ کار
In thiosulfate solutions, the decomposition reaction S₂O₃²⁻ → S + SO₃²⁻ produces elemental sulfur at the titanium surface. Sulfur adsorbs and diffuses along grain boundaries, lowering their cohesive strength. When tensile residual stress is present (from bending during manufacturing), the combination of sulfur-embrittled grain boundaries and tensile stress leads to intergranular cracking. The crack propagation rate follows Paris-type power-law behavior: da/dN=C(ΔK)^m, where ΔK is the stress intensity factor range. Wall thickness affects the stress intensity factor: for a given applied strain, thicker walls have lower surface stress (σ=E·ε, but for the same curvature, strain is proportional to wall thickness/radius ratio, so thicker walls have lower strain for the same bend radius). A 0.8 mm wall in a 100 mm bend radius experiences approximately 20% higher surface tensile stress than a 1.2 mm wall in the same geometry, resulting in a 2–3× faster crack growth rate.
**مختلف دیواروں کی موٹائیوں کے لیے مقداری کریکنگ رویہ**
20% Na₂S₂O₃ میں 20% Na₂S₂O₃، 1% CuSO₄ میں ڈوبی ہوئی مختلف دیواروں کی موٹائی کے ساتھ گریڈ 2 ٹائٹینیم ٹیوبز (12 mm OD، 100 mm موڑ رداس) کا استعمال کرتے ہوئے کنٹرول شدہ ٹیسٹ بینڈ ایکسٹروڈوز میں درج ذیل SCC رویے کی رپورٹ کرتے ہیں:
| دیوار کی موٹائی (ملی میٹر)|بینڈ ایکسٹراڈوس (MPa) میں بقایا تناؤ کا تناؤ|شروع کرنے کا وقت (گھنٹے)|کریک پروپیگیشن کی شرح (ملی میٹر فی 1000 گھنٹے)|-دیوار میں شگاف (گھنٹے)|کل سروس لائف (گھنٹے)|رشتہ دار زندگی |
|---------------------|-----------------------------------------------|-----------------------------------|---------------------------------------------|-------------------------------------|----------------------------|---------------|
| 0.6 | 180 – 220 | 300 – 500 | 0.25 – 0.40 | 800 – 1,200 | 1,100 – 1,700 | 1.0× |
| 0.7 | 160 – 200 | 400 – 650 | 0.20 – 0.35 | 1,000 – 1,500 | 1,400 – 2,150 | 1.3× |
| 0.8 | 140 – 180 | 500 – 800 | 0.15 – 0.28 | 1,200 – 1,800 | 1,700 – 2,600 | 1.6× |
| 0.9 | 120 – 160 | 650 – 1,000 | 0.12 – 0.22 | 1,500 – 2,200 | 2,150 – 3,200 | 2.0× |
| 1.0 | 100 – 140 | 800 – 1,200 | 0.09 – 0.18 | 1,800 – 2,800 | 2,600 – 4,000 | 2.5× |
| 1.2 | 80 – 110 | 1,200 – 1,800 | 0.06 – 0.12 | 2,500 – 4,000 | 3,700 – 5,800 | 3.5× |
| 1.5 | 60 – 85 | 1,800 – 2,500 | 0.04 – 0.08 | 3,500 – 5,500 | 5,300 – 8,000 | 5.0× |
اعداد و شمار سے پتہ چلتا ہے کہ 1.2 ملی میٹر کی دیوار تقریباً 4,700 گھنٹے کی اوسط سروس لائف فراہم کرتی ہے، جب کہ 0.8 ملی میٹر کی دیوار تقریباً 2,150 گھنٹے میں ناکام ہو جاتی ہے – ایک 2.2× فرق۔ 1.2 ملی میٹر کی دیوار آرام سے 5,000 گھنٹے کے ہدف سے زیادہ ہے، جبکہ 0.8 ملی میٹر کی دیوار اچھی طرح سے کم پڑتی ہے۔
**کیوں 1.2 ملی میٹر 5000 گھنٹے کی مزاحمت فراہم کرتا ہے جبکہ 0.8 ملی میٹر ناکام ہوجاتا ہے**
اہم عوامل زیادہ بقایا تناؤ اور پتلی دیواروں میں زیادہ شگاف کے پھیلاؤ کی شرح کا مجموعہ ہیں۔ 1.2 ملی میٹر دیوار کے لیے 80-110 MPa کے مقابلے میں 0.8 ملی میٹر کی دیوار میں موڑ ایکسٹراڈو پر 140–180 MPa بقایا تناؤ ہے۔ زیادہ تناؤ کریک شروع کرنے کا وقت کم کرتا ہے (500–800 گھنٹے بمقابلہ. 1,200–1,800 گھنٹے) اور شگاف کے پھیلاؤ کی شرح کو بڑھاتا ہے (0.15–0.28 ملی میٹر فی 1000 گھنٹے بمقابلہ . 0.06–0.12 ملی میٹر فی 1000 گھنٹے)۔ 0.8 ملی میٹر دیوار کے لیے، 650 گھنٹے پر شروع ہونے والا شگاف باقی دیوار کے ذریعے مزید 1,500 گھنٹوں میں پھیلتا ہے – کل زندگی 2,150 گھنٹے۔ 1.2 ملی میٹر دیوار کے لیے، 1,500 گھنٹے سے شروع ہونے والی شگاف کو موٹے حصے میں پھیلنے میں 3,000 گھنٹے لگتے ہیں - کل زندگی 4,500 گھنٹے۔ 1.2 ملی میٹر دیوار شگاف کے پھیلاؤ کو سست کرنے کے لیے زیادہ مواد فراہم کرتی ہے، لیکن بنیادی فائدہ کم دباؤ ہے جو شروع ہونے میں تاخیر کرتا ہے اور پھیلاؤ کو سست کر دیتا ہے۔
**منظرنامہ-بنیاد انتخاب گائیڈ: تھیوسلفیٹ گولڈ لیچنگ ہیٹر کے لیے دیوار کی موٹائی**
| آپریٹنگ حالت|Thiosulfate ارتکاز|درجہ حرارت|موڑ کا رداس (× ٹیوب OD)|تجویز کردہ دیوار کی موٹائی (ملی میٹر)|متوقع SCC-مفت زندگی (گھنٹے) |
|--------------------|--------------------------|-------------|------------------------|-------------------------------|-------------------------------|
| معیاری ای-کچرے کو نکالنا، 5000 گھنٹے کی مہم|20%|50 ڈگری|5× OD|1.2|3,700 - 5,800 |
| Extended campaign (>8000 گھنٹے)|20%|50 ڈگری|8× OD (بڑا رداس)|1.0 - 1.2|5,000 - 8,000 (بڑا رداس تناؤ کو کم کرتا ہے) |
| کم درجہ حرارت (40 ڈگری، سست سڑن)|20%|40 ڈگری|5× OD|1.0|4,000 - 6,000 |
| تھیو سلفیٹ کا زیادہ ارتکاز (25%، زیادہ جارحانہ)|25%|50 ڈگری|5× OD|1.5|4,000 - 6,000 |
| قلیل مدتی آپریشن ({0}}<2000 hours) | 20% | 50°C | 5× OD | 0.8 | 1,700 – 2,600 (acceptable) |
| تناؤ- موڑنے کے بعد دور ہوا (480 ڈگری، 2 گھنٹے)|20%|50 ڈگری|5× OD|0.8 - 0.9|5,000 - 8,000 (تناؤ سے نجات SCC کو ختم کرتی ہے) |
**کریکنگ کے خطرے کو کم کرنے کے لیے ڈیزائن میں تبدیلیاں**
thiosulfate سلوشنز میں دیوار کی موٹائی واحد متغیر کنٹرول کرنے والی SCC نہیں ہے۔ تین اضافی اقدامات کریکنگ کے خطرے کو کم کرتے ہیں اور دیواروں کو پتلی کرنے کی اجازت دیتے ہیں۔ سب سے پہلے، تناؤ-بننے کے بعد 2 گھنٹے تک 480 ڈگری پر جھکے ہوئے حصوں کو دور کریں۔ یہ 140-180 MPa سے نیچے 50 MPa تک موڑ ایکسٹراڈو پر بقایا تناؤ کو کم کرتا ہے، بنیادی طور پر 0.8 ملی میٹر کی دیواروں میں بھی SCC کو ختم کرتا ہے۔ دوسرا، موڑ کے رداس کو کم از کم 8× ٹیوب OD تک بڑھائیں۔ بڑا radii تناؤ اور بقایا تناؤ کو 40-50% تک کم کرتا ہے۔ تیسرا، لیچنگ محلول میں 0.1% سوڈیم سلفائٹ (Na₂SO₃) شامل کریں۔ سلفائٹ عنصری سلفر کو کھرچتا ہے، ٹائٹینیم کی سطح پر اس کے جمع ہونے کو روکتا ہے۔
**نتیجہ**
ٹائٹینیم شیتھوں کے لیے جو 20% سوڈیم تھیو سلفیٹ، 1% کاپر سلفیٹ گولڈ لیچنگ سلوشنز کو 50 ڈگری پر گرم کرتی ہے، 1.2 ملی میٹر کی دیوار کی موٹائی سلفر-ملے ہوئے حصوں پر 5,000 گھنٹے تک تناؤ کے سنکنرن کے خلاف مزاحمت کرتی ہے، جبکہ 0.8، 0.8،00 ملی میٹر کے اندر اندر۔ 1.2 ملی میٹر کی دیوار میں کم بقایا تناؤ ہے (80–110 MPa بمقابلہ. 140–180 MPa)، تاخیر سے شگاف شروع (1,200–1,800 گھنٹے بمقابلہ. 500–800 گھنٹے)، اور آہستہ کریک پھیلاؤ (0.06–0.12 ملی میٹر فی 1020 ملی میٹر بمقابلہ 1,200-1,800 گھنٹے) 1000 گھنٹے)۔ تھیو سلفیٹ گولڈ لیچنگ کے لیے ٹائٹینیم ہیٹر کی وضاحت کرنے والے انجینئرز کو معیاری موڑ کے لیے کم از کم دیوار کی موٹائی کے طور پر 1.2 ملی میٹر کا انتخاب کرنا چاہیے، یا مساوی SCC مزاحمت حاصل کرنے کے لیے پتلی دیواروں کے لیے دباؤ سے ریلیف گرمی کے علاج پر غور کریں۔ دیوار کی موٹائی کی یہ تصریح قبل از وقت کریکنگ کی ناکامی کو روکتی ہے - تھیوسلفیٹ لیچنگ سروس میں غالب ناکامی کا موڈ۔
