Hvernig stjórnar rúmmálshlutfall frumkarbíða eftir 1.050 gráðu lausnarglæðingu á 316 hitaslíðurslöngum millikorna tæringarþol í sjóðandi saltpéturssýru

Karbíðupplausnarfæribreytan fyrir samræmi við ASTM A262 framkvæmd C

Fyrir rafhitunarrör sem eru hlífðar með 316 ryðfríu stáli sem notuð eru við oxandi sýruþjónustu (td saltpéturssýruhitara í efnavinnslu eða súrsunarbaði), er rúmmálshlutfall frumkarbíða (aðallega M23C6 og MC) sem eftir er í örbyggingunni fall af hitastigi lausnarinnar og tíma. Karbíðin er aðeins hægt að leysa upp að fullu með lausnarglæðingu við hitastig yfir 1.040 gráður og með hraðri kælingu. Jafnvægisrúmmálshlutfall frumkarbíða í staðli 316 (0,08%C) við 1050 gráður er um 0,3-0,5% fyrir stuttar bið (10-15 mín) og fer niður fyrir 0,1% eftir 60 mínútur. Hins vegar, að hluta niðurbrot karbíða framleiðir krómeyt svæði í kringum leifar af karbíðum sem eru viðkvæm fyrir millikornaárás (IGA) í sjóðandi saltpéturssýru. Hámarksrúmmálshlutfall frumkarbíða sem leyft er að standast ASTM A262 Practice C (65% sjóðandi saltpéturssýruprófið, eða Huey prófið) er um 0,2%. Í þessari grein er tengslin á milli breytum fyrir lausnarglæðingu, aðalkarbíðrúmmálshlutfalli og tæringarhraða milli kyrninga metin.

Mechanism of interkornular attack by carbidesleifar

Í 316 eru aðalkarbíðin króm-ríkir fasar (Cr₂₃C6 hefur um það bil 90% króm miðað við þyngd). Meðan á lausnarglæðingu stendur við 1.050 gráður leysast karbíð smám saman upp og losa króm til austenítfylkisins. Ef kólnun frá glæðingarhitastigi er ekki nægilega hröð, falla karbíðin út aftur við kornamörk við kælingu í gegnum næmingarsviðið (450-850 gráður). Hins vegar er Huey prófið sérstaklega hannað til að greina leifar af karbíðum sem hafa ekki leyst upp við lausnarglæðingu og hvers kyns karbíð sem hafa fallið út aftur. Á snertifleti afgangskarbíðs og austenítfylkis minnkar króminnihald (staðbundið undir 12% Cr) og galvanísk fruma myndast í saltpéturssýrunni sem er mjög oxandi. Austenítið í kring ræðst helst á karbíðið sem leysist upp og veldur því að karbíðið dettur út og skilur eftir gryfju eða skurð. Rúmmálshlutfall óuppleystra frumkarbíða er tengt massatapi í Huey prófinu.

Magnbundið samband á milli tæringarhraða Huey prófsins og karbíðrúmmálshlutans

Kerfisbundin prófun á 316 slöngum við 1.050 gráður með breytilegum glæðingartímabilum lausnar fylgt eftir með vatnsslökkvun og prófun samkvæmt ASTM A262 æfingu C (fimm 48 klst. lotur í sjóðandi 65% HNO₃) hefur sýnt eftirfarandi samband:

Lausn glæðingartími við 1050 gráður (mín.) Aðalkarbíð rúmmálshlutfall (%) Huey próf tæringarhraði (mm/ár, meðaltal 5 lotur) ASTM A262 Practice C Niðurstaða Mælt með fyrir sjóðandi saltpéturssýru þjónustu 5 (ófullnægjandi) 0.8-1.2 1.5-2.5 Misheppnuð (alvarleg IGA)-1 Misheppnuð (alvarleg IGA)-1 Nei (eðlileg IGA) (1) lágmark) 0.2-0.4 0.4-0.8 Jaðarstig (staðist/mistókur landamæri) Ekki mælt með 15-20 0.15-0.25 0.25-0.45 Pass (allt í lagi) Já 20-30 0.10-0.20 0.20-0.35 Pass (gott) Já 30-45 0.05-0.12 0.15-0.25 Pass (frábært)Best fyrir lengri líftíma Mælt með45-600.02-0.080.10-0.20Pass (gott)60<0.02 (grain growth) 0.08-0.15 Pass (but danger of grain coarsening) Acceptable with management of grain size
Áhrif kolefnisinnihalds á nauðsynlegan glæðingartíma

Standard 316 (0,08% C max) krefst lengri glæðingartíma til að leysa upp karbíð en 316L (0,03% C max). Tafla 2 Ráðlagður lágmarksglæðingartími lausnar við 1.050 gráður fyrir mismunandi kolefnisinnihald

Kolefnisinnihald (wt%) Lágmarksglæðingartími við 1.050 gráður fyrir rúmmálshlutfall karbíðs<0.2% (min)Recommended Time for Huey Test Pass (minutes) Water Quench?5 10 Yes
0,020-0,030(316L)10 15 Já 0.030-0.040 15 20 Já 0.040-0.050 20 25-30 Já 0.050-0.060 25 30-35 Já 0,060-0,080 (venjulegt 316) 30 40-50 Já
Hagnýtar glæðingarforskriftir fyrir saltpéturssýruþjónustu

Ráðlagðar breytur fyrir glæðingu lausnar fyrir 316 hlífðar hitara til notkunar við sjóðandi saltpéturssýru eða aðrar mjög oxandi sýrur eru sem hér segir.

Þjónusta Alvarleiki Mælt með málmblöndu Lágmarkslausn Hreinsunarhitastig (gráður) Lágmarksglæðingartími (mínútur) Kæliaðferð Samþykkispróf
Með hléum, þynnt HNO₃ (<20%) 316L 1040 15 Water quench ASTM A262 Practice A (step structure)
Stöðugt 20-50% HNO3 316L 1,050 20-30 Vatnsslökkvi ASTM A262 Practice C (0,5 mm/ári)
Stöðugt, 50-65% HNO₃ 316L (kolefnislítið) 1.050-1,060 30-45 Vatnsslökkva ASTM A262 Practice C (<0.3 mm/year)
65% HNO₃ (Huey prófunarumhverfi) Sjóðandi 304L eða 316L extra lágkolefni 1,060 45-60 Vatnsslökkva ASTM A262 Practice C (<0.2 mm/year)
Carbide Dissolution og IGA Resistance Field Validation

Málmfræðileg rannsókn eftir ætingu með rafgreiningaroxalsýru (ASTM A262 Practice A) sýnir örbyggingu hitara sem hafa mistekist í saltpéturssýruþjónustu. "Skrefa" uppbyggingin (slétt kornamörk, engir skurðir) bendir til þess að karbíðupplausnin og IGA viðnám séu fullnægjandi. Uppbygging „skurðar“ (ætingargryfjur við kornmörk) bendir til næmingar eða leifar af karbíðum og spáir fyrir um bilun í Huey prófinu. ASTM A262 Practice E (kopar-koparsúlfat-brennisteinssýrupróf) er einfalt skimunarpróf til að sannprófa komandi slöngur. Það er næmari fyrir næmingu en fyrir frumkarbíðum, en er samt gagnlegt. Afgerandi prófið er hið raunverulega Huey próf (æfing C). Hins vegar tekur það 10-15 daga að klára.

Niðurstaða: Skilgreining á fullkominni karbíðupplausn fyrir saltpéturssýruþjónustu

Fyrir 316 ryðfríu stáli umlukta hitara í sjóðandi saltpéturssýruþjónustu, verður rúmmálshlutfall frumkarbíða sem eftir er eftir lausnarglæðingu að vera minna en 0,2% til að uppfylla ASTM A262 Practice C og veita fullnægjandi millikorna tæringarþol. að gera þetta. Venjulegur 316 (0,08% C) krefst glæðingar við 1050 gráður í 40 til 50 mínútur og vatnsslökkvun . 316L (0,03% C) tekur 15-20 mínútur. Verkfræðingar sem tilgreina 316 slíður fyrir oxandi sýruálag ættu að þurfa staðfestingu á breytum lausnarglæðingar (hitastig, tímalengd, slökkviaðferð) og, fyrir mikilvæg notkun, ASTM A262 Practice C prófunarniðurstöður með hámarks tæringarhraða tilgreint (td 0,3 mm/ári). Ramminn sem þróaður er hér tengir aðalkarbíð rúmmálshlutfall við mælanlegt Huey próf tæringarhraða, sem gerir kaupendum kleift að tilgreina lausnarglæðingaraðferðir sem þróa karbíðfríar örbyggingar sem eru ónæmar fyrir millikornaárás í árásargjarnasta saltpéturssýruumhverfi.