Við hvaða sérstaka samsetningu saltpéturssýrustyrks og hitastigs þarf 1,2 millimetra 316 ryðfríu stáli slíður að draga úr lægri en 10 vöttum á fersentímetra til að koma í veg fyrir millikornaárás í dreifingartankaþjónustu?

Í málmfrágangi og fluggeimsframleiðslu nota ferliverkfræðingar venjulega saltpéturssýru sem miðil fyrir rafmagnsdýfingarhitara í ryðfríu stáli aðgerðargeyma. Aðgerðarlausnir, venjulega 20–40% saltpéturssýru, eru venjulega notaðar við 40–60 gráður til að útrýma fríu járni og til að búa til einsleita krómoxíðhúð á ryðfríu stáli hlutum . 316 ryðfríu stáli hefur góða tæringarþol við þessar aðstæður, þar sem saltpéturssýra er oxandi sýra sem viðheldur óvirku filmunni. Hins vegar, við hærra hitastig eða í návist klóríðs eða afoxandi efna, getur kyrningaárás átt sér stað, sérstaklega á soðnum eða næmum svæðum slíðrunnar. Passivation tank hitarar eru venjulega byggðir með veggþykkt 1,2 mm til að passa plássþörf og til að veita skjótan hitaflutning. Greinin gefur til kynna tiltekna samsetningu saltpéturssýrustyrks og hitastigs þar sem 1,2 mm 316 slíður verður að minnka fyrir wöttþéttleika < 10 W/cm2 til að forðast árás á milli korna.

Mechanism of interkornular attack in 316 útsett fyrir saltpéturssýru
The intergranular attack of 316 in nitric acid is caused by the loss of chromium at the grain boundaries due to sensitisation by welding or earlier heat exposure. Nitric acid preferentially attacks these chromium-depleted zones and causes grain boundary corrosion, which can lead to full disintegration of the metal. The vulnerability to intergranular attack in nitric acid is concentration and temperature dependent Significant intergranular assault is observed in 20% nitric acid only at 70°C. In 30% nitric acid the threshold falls to 60° C. attack at above 50°C in 40% nitric acid. Attack is performed in 50% nitric acid >40 gráður. Veiki bletturinn á 1,2 mm slíðri með soðnum flans eða festingu er suðuhitasvæðið -. Notaður wattaþéttleiki leiðir til yfirborðshita slíðunnar sem er venjulega 10–20 gráður hærri en magn sýruhitastigsins. Í 40% saltpéturssýru, við magn hitastig upp á 55 gráður, getur slíðuryfirborðið náð 70-75 gráður, sem er yfir 50 gráðu þröskuldinum fyrir millikorna árás. Lægri wattaþéttleiki lágmarkar hækkun yfirborðshita og getur haldið suðusvæðinu undir árásarþröskuldi.

Mikilvægar niðurfellingarþröskuldar fyrir 1,2 mm jakka
Eftirfarandi takmörkun á vattaþéttleika gilda fyrir 1,2 mm vegghlíf til að koma í veg fyrir árás á milli korna á hitaáhrifasvæðinu, byggt á dýfingarprófun á soðnum 316 sýnum í saltpéturssýru við hitastig og styrkleika sem skipta máli fyrir óvirka þjónustu. Gildin eru fyrir 15-20 gráðu hækkun yfirborðshita við 10 W/cm², skalast línulega með wattaþéttleika.

Magnsýruhitastig Hámarks slíður Yfirborðshiti til að forðast millikornaárás Saltpéturssýrustyrkur Hámarks leyfilegur wattaþéttleiki fyrir 1,2 mm slíður (15 gráðu hækkun við 10 W/cm2) Ráðlagður aðgerð 20% 40 gráður 70 gráður 20 W/cm2 Öruggar við hvaða hagnýta 20% þéttleika / 7050 gráður sem er 3 cm Mælt er með niðurfellingu yfir 13 W/cm2
20% 60°C 70°C 7 W/cm² Derating needed 20%>65 gráður 70 gráður < 5 W/cm² Notaðu 316L eða glært efni
30% 40 gráður 60 gráður 13 W/cm2 Öruggt við hóflega wattaþéttleika
30% 45 gráður 60 gráður 10 W/cm2 Jaðarlegir við 10 W/cm2
30% 50 gráður 60 gráður 7 W/cm² Hækkun þarf 30% > 55 gráður 60 gráður < 5 W/cm² Notaðu 316L eða álfelgur uppfærslu
40% 30°C 50°C 13 W/cm² Acceptable 40% 35°C 50°C 10 W/cm² Marginal 40% 40°C 50°C 7 W/cm² Derating needed 40%>45 gráður > 50 gráður < 5 W/cm² Notaðu 316L eða álfelgur uppfærslu
50% 25 gráður 40 gráður 10 W/cm2 Jaðar 50% 30 gráður 40 gráður 7 W/cm2 Niðurlægingar nauðsynlegar 50% Yfir 35 gráður 40 gráður undir 5 W/cm² 316 Ekki mælt með
Fyrir dæmigerðan 30% saltpéturssýrupassunartank með 50 gráðu magnhita verður að draga úr 1,2 mm 316 slíðri í um 7 W/cm2 til að halda yfirborði slíðunnar undir 60 gráðum. Slíðuryfirborðið er u.þ.b. 65 gráður C með því að nota venjulegan iðnaðarwattaþéttleika 10 W/cm2 . Millikornótt árás á suðuhitasvæðið-sem verður fyrir áhrifum á 3-12 mánuðum.

Öruggt rekstrarumslag fyrir 1,2 mm slíður í aðgerðarþjónustu
Hámarks ásættanlegt magn saltpéturssýruhitastigs fyrir 1,2 mm 316 slíður fyrir mismunandi wattaþéttleika er gefið upp í eftirfarandi töflu þar sem gert er ráð fyrir 316L bekk (kolefnislítið) eða glæðu suðusvæði til að lágmarka hættu á ofnæmi.

Saltpéturssýra Styrkur Wattþéttleiki 5 W/cm2 (8 gráðu hækkun) Wattþéttleiki 8 W/cm2 (12 gráðu hækkun) Wattþéttleiki 10 W/cm2 (15 gráðu hækkun) Wattþéttleiki 12 W/cm2 (18 gráðu hækkun)
20% Öruggt allt að 62 gráður Öruggt allt að 58 gráður Öruggt allt að 55 gráður Öruggt allt að 52 gráður
Öruggt í 57 gráður 25% Öruggt til 53 gráður Öruggt til 50 gráður Öruggt til 47 gráður
30% Öruggt allt að 52 gráður Öruggt allt að 48 gráður Öruggt allt að 45 gráður Öruggt allt að 42 gráður 35% Öruggt allt að 47 gráður Öruggt allt að 43 gráður Öruggt allt að 40 gráður Öruggt allt að 37 gráður
40% Allt að 42 gráður Allt að 38 gráður Allt að 35 gráður Allt að 32 gráður 45% Allt að 37 gráður Allt að 33 gráður Allt að 30 gráður Allt að 27 gráður
50% Öruggt til 32 gráður Öruggt til 28 gráður Öruggt til 25 gráður Ekki mælt með því
Fyrir passiveringstank með 35% saltpéturssýru og 45 gráðu magnhita myndi 1,2-mm 316 slíður við 10 W/cm² gefa yfirborðshita um 60 gráður, sem er yfir öryggismörkunum 47 gráður sem nefnd eru hér að ofan. Hitarinn væri næmur fyrir millikorna árás. Með því að lækka wattaþéttleikann í 5 W/cm2 er yfirborðshitastiginu haldið við 53 gráður, sem er undir öryggismörkum 57 gráður fyrir 25% sýru en yfir mörkin 47 gráður fyrir 35% sýru, sem gefur til kynna að sambland af niðurfellingu og styrkbreytingum sé krafist.

Hönnunarbreytingar til að forðast millikorna árás
Fjórar hönnunarstillingar eru fáanlegar til að koma í veg fyrir árás á milli korna ef aðgerðaraðstæður krefjast saltpéturssýrustyrks og hitastigs sem myndi fara yfir viðunandi mörk fyrir 1,2 mm þykkt 316 slíður. Hið fyrra er að tilgreina 316L (lágt kolefni), ekki venjulegt 316. Lægra kolefnisinnihaldið takmarkar krómkarbíðúrfellingu við suðu, þess vegna er hita-snerta svæðið ónæmt fyrir næmni jafnvel við hærra hitastig. 316L eykur millikorna árásarþröskuldinn 10{{9} yfir 10{{9} sekúndu 3. eftir-suðuglæðingu á flansfestingarsvæðinu. Staðbundin innleiðsluglæðing í 1050 gráður og slökkun leysir upp krómkarbíð og endurheimtir tæringarþol. Næsta breyting er að lækka magn sýruhita um 5–10 gráður. Lítil lækkun hitastigs getur aukið endingartímann til muna án þess að hafa áhrif á virkni aðgerðaleysis. Í fjórða lagi til að auka leið sýru yfir hitunaryfirborðið. Turbulent flæði dregur úr hækkun yfirborðshita slíðunnar úr 15 gráðum í 8-10 gráður við sama wattaþéttleika. Óróaflæðið dregur úr hitaranum með góðum árangri án þess að draga úr afl. Fyrir passiveringsgeyma sem vinna við hitastig yfir 45 gráður í 30–40% saltpéturssýru gætu verkfræðingar íhugað að uppfæra í ryðfrítt stál með háum kísilum eins og Durimet 20 eða títan ál. Þessi efni eru næstum ónæm fyrir millikorna árás í saltpéturssýru, óháð suðu eða hitauppstreymi. Þegar hitarar eru tilgreindir fyrir passiveringsþjónustu skal alltaf nefna réttan saltpéturssýrustyrk, magnhitastig og hvort hitarinn hafi soðið festingar eða ekki. Ef framleiðandi mælir með 316 fyrir 40% saltpéturssýru við 50C án þess að minnst sé á wattþéttleikarýrnun eða 316L einkunn, er það ekki fullkomin tæknileg ráðgjöf. Það er smám saman og hitaáhrifasvæðið í soðnu 1,2 mm slíðri þynnist út þar til flansinn losnar eða slíðurinn lekur í saltpéturssýru. Rétt suðuaðferð er mun skilvirkari fyrirbyggjandi aðgerð en skoðun þar sem árásin sést stundum ekki fyrr en mikið magn af efni hefur tapast úr suðusvæðinu.