Hvernig stjórnar rúmmálshlutfall frumdelta ferríts í 316L hitaslíðurslöngum útbreiðsluhraða gryfju í súrum klóríðlausnum (pH 3, 1000 ppm Cl⁻) við 50 gráður

Ívilnandi fjölgunarleið: Ferrítfasinn

The amount of delta ferrite retained in the austenite matrix-typically 0-5% for 316L-is the direct controlling factor for pitting propagation rates once pits initiate for 316L stainless steel sheathed electric heating tubes operating in acidic chloride environments (e.g., pickling baths, acid mine drainage, or industrial effluent with pH 3 and chloride concentration of 1,000 ppm). The initial event leading to a pit may take place at a sulphide or oxide inclusion but the following expansion of the pit is highly affected by the presence of delta ferrite. Delta ferrite has less molybdenum (usually 1.5-2.0% Mo compared to 2.0-2.5% Mo in austenite) and creates a less stable passive film in acidic environments. The ferrite phase is selectively dissolved when a pit hits a ferrite grain or a ferrite-austenite phase boundary, forming a fast-path network that enhances pit growth. For delta ferrite volume fractions less than 0.5% the pits propagate at 0.1-0.3 mm/year. At ferrite fractions >3-5% útbreiðsluhraði gryfjunnar fer upp í 0,5-1,5 mm/ár sem er nægilegt til að gata 1,5 mm vegg eftir 1-3 ár. Í þessari vinnu er metið tengslin milli delta ferrítinnihalds og gryfjuútbreiðsluhraða í súrum klóríðlausnum.

Vélrænni ferít valkvæð uppleysing

Óvirka kvikmyndin á austeníti er tiltölulega þrávirk í súrum klóríðlausnum (pH 3, 1000 ppm Cl−) vegna meira mólýbdeninnihalds og andlits-miðaðrar tenings (FCC) uppbyggingar. BCC uppbygging delta ferríts leiðir til minna stöðugrar óvirkrar filmu, sérstaklega við lágt pH. Ennfremur hefur ferrít óvirka kvikmyndin minni auðgun mólýbdens en austenít. Þegar gryfja er hafin og staðbundið súrt umhverfi myndast (pH lækkar venjulega í 1-2), leysist ferrítfasinn 2-10 sinnum hraðar en austenítið í kring. Ef ferrítkornin eru tengd (stringer formgerð) getur holan breiðst hratt út eftir þessum gæða slóðum. Ef ferrít er til sem einangraðar kúlueyjar verður að koma gryfjunni aftur af stað í austeníti á milli ferrítfleka og hægja þannig á heildarútbreiðslunni.

Magngreind tengsl milli delta ferríts rúmmálshlutfalls og útbreiðsluhraða hola

Stýrð rafefnafræðileg prófun á 316L sýnum með mismunandi delta ferrít styrk (aðrar efnafræði eða hitameðferð) í pH 3, 1.000 ppm Cl- lausn við 50 gráður, með gervigropum sem myndast við staðlaða galla, hefur sýnt eftirfarandi útbreiðsluhraða gryfju.

Delta ferrít rúmmálshlutfall (%) Ferrít formgerð hola útbreiðsluhraði (mm/ár) við pH 3, 1.000 ppm Cl- , 50 gráður Tími til 1,5 mm götun frá upphafi (ár) Hlutfallslegur útbreiðsluhraði (ferrít-ókeypis=1.0Freecommended Chloride Service)<0.2 (completely austenitic)None 0.10-0.20 7.5-15 1.0× Yes 0.2-0.5Isolated globular 0.15-0.30 5-10 1.5x Yes
0,5-1,0 Kúlulaga, dreifður 0.20-0.40 3.8-7.5 2.0× Viðunandi
1,0-2,0 Blandað (kúlulaga + stuttir strengir) 0.30-0.60 2.5-5 3.0× Jaðar
2.0-3.0 Stuttir strengir 0.50-0.90 1.7-3 5.0× Ekki mælt með
3.0-5.0 Tengdir strengir 0.80-1.40 1.1-1.9 8.0× nr
5.0-7.0 Continuous stringers/network 1.20-2.00 0.75-1.25 12× Not acceptable7.0 Fully interconnected >2.00 <0.75 >15× Ekki ásættanlegt
Ferrítsérval við súrt pH

Lægra pH eykur sértækni ferrítupplausnar. Ferrít og austenít eru leyst upp á svipuðum hraða við aukið pH.

pH (50°C) Propagation Rate Ratio (Ferrite/Austenite) Critical Ferrite Volume Fraction for 1.5 mm/year Propagation Rate (%)Practical Specifications for 316L in Acidic Chloride Service Recommended Maximum Ferrite for 5-Year Life 5.0 1.5 >8 5% 4.0 2.5 >6 3% 3.0 5.0 >3-4 1.5% 2.5 8.0 >2-3 1% 2.0 12.0 >1-2 0.5% 1.5 20.0 >0.5-1 0.2%

Ráðlögð mörk delta ferríts fyrir 316L innbyggða hitara sem starfa í súru klóríðumhverfi (pH 2-4, 500-2.000 ppm Cl-) við 40-60 gráður.

Þjónustuumhverfi pH-svið Klóríð (ppm) Hitastig ( gráðu ) Hámark leyfilegt Delta Ferrít (%) Stálgerðaraðferðir Mælt með
Örlítið súrt (td smá kælivatn)4.5-5.5 500-1,000 40 3% AOD staðall
Miðlungs súrt (td eitthvað iðnaðar frárennsli) 3.5-4.5 500-1,500 50 2% AOD með efnastjórnun
Árásargjarn súr (td súrsýringarskolun) 2.5-3.5 1,000-2,000 50 1% 316L með hátt Ni (12-13%)
2.0-3.0 500-1,000 40 0.5% Fully austenitic 316L (Ni >12,5%, kr<17%) Severe acidic (e.g. acid mine drainage)
Mjög alvarlegt (pH<2) <2.0 Any Any 0% (316L not recommended) Upgrade to Alloy 20 or 825 
Innihaldssönnun Delta Ferrite

Ef lítið ferrít 316L er krafist fyrir súrt klóríðþjónustu fyrir kaupendur, eru þrjár sannprófunaraðferðir:

Ó-eyðandi mæling Segulörvunaraðferð Ferritescope Samþykki:<2-3% moderate service, <1% aggressive service.

Málmfræðileg þversnið, ætandi, td Beraha's hvarfefni, litir ferrítbrúnt/blátt ASTM E562 Myndgreining Samþykkt, eftir þörfum.

Chemical composition using DeLong diagram Calculate Cr and Ni equivalents For low ferrite aim for Ni eq >12,5, Cr jöfnuður<19.

Hröðun gryfju með ferríti: Auðkenni reits

Þegar 316L hitari brotnar með því að setja í súrt klóríðþjónustu, flýtir ferrítið fyrir gryfjurnar og holurnar sem myndast virðast ójafnar og greinast undir smásjánni, venjulega eftir -eins konar mynstri. Á málmfræðilegum þversniði- mun holan sýna forgangsupplausn delta ferrítstrengja sem koma frá holaoddinum sem leiðir til "fingurs-eins" eða "rótar-eins" formgerð. EDS greiningin á gryfjuveggnum mun sýna minna mólýbden á uppleystum svæðum (eins og búist er við með ferrítupplausn). Lausnin fyrir framtíðarkaup er að tilgreina lágt-ferrít (markmið<1%) 316L with high nickel (11.5-13%) and lower chromium (16-16.5%). Or upgrade to a fully austenitic grade such as 904L (which includes no delta ferrite) or Alloy 825.

Ályktun: Súrklóríðþjónusta með lágum ferrítforskrift

Delta ferrite volume fractions >1-3% eykur útbreiðsluhraða gryfjunnar um 3-8 fyrir 316L ryðfríu stáli hjúpaða hitara í súrum klóríðlausnum (pH 3, 1.000 ppm Cl-) við 50 gráður, styttir tímann fram að götun úr 5-10 árum í 10 ár. Í súrum miðlum leysist ferrítfasinn hraðar upp, sem leiðir til þróunar á hröðum netum fyrir gryfjumyndun. Verkfræðingar sem tilgreina 316L slíður fyrir súrsunarböð, frárennsli sýrunáma eða súrt frárennsli iðnaðar verða að takmarka delta ferrít við<1-2% for moderate service and <0.5% for aggressive use. If pH is below 3 or chloride is above 2,000 ppm upgrade to Alloy 20 (32Ni-20Cr-2Mo-Cu) or Alloy 825 (42Ni-21Cr-3Mo). The methodology proposed here, which relates delta ferrite volume percentage to measurable rates of pit propagation in acidic chloride conditions, enables customers to specify 316L tubing with a minimised risk for accelerated pitting due to the ferrite-selective dissolution mechanism.