Hvernig stjórnar rúmmálshlutfall frum-Nb(C,N) karbónitríð agna í 347 hitaslíðurslöngum þéttleika gryfjunarstöðvar í háum-klór (2 ppm Cl₂) sjó við 40 gráður

Hin flókna innlimun sem helsti kjarnamyndunarstaður kerahola við oxandi aðstæður

Flóknar níóbíumkarbónítríð (Nb(C,N)) agnir eru helstu staðirnir til að hefja gryfju í 347 ryðfríu stáli (Nb-stöðugleikar) hlífðar rafhitunarrör í klórsjó (2 ppm afgangsklór, 20.000 ppm Cl−) við 40 gráðu kælikerfi, í 40 gráðu kælikerfi, forhitara, eða sjóvarmaskipta. Ólíkt MnS innfellingum (sem leysast upp við klóraðstæður) eða Al2O3 (sem eru óvirkar), eru Nb(C,N) agnir hálf-leiðandi og geta verið kaþódískar við 347 fylkið eins og TiN í 316L. Upphafsþéttleiki holunnar er í réttu hlutfalli við rúmmálshlutfall Nb(C,N) (ákvarðað af nióbíum, kolefni og niturinnihaldi). Fyrir Nb(C,N) rúmmálsbrot<0.02-0.05% (Nb:C+N ratio <8:1, excellent stabilisation) pit densities are low (<0.5 pits/cm2) and service life is >10 years. At Nb(C,N) >0.10-0.15% (excess niobium or excessive nitrogen) pit densities are >10-20 gryfjur/cm2 og götun innan 2-3 ára. Í þessari grein eru tengslin milli Nb(C,N) rúmmálshlutfalls, þéttleika gryfjunnar og endingartíma í klórsjó við 40 gráður magngreindur.

Verkunarháttur Nb(C,N)-Stuðla að gryfju í klórsjó

Níóbínkarbónítríð (Nb(C,N)) er andlitsmiðað kúbít (FCC) efni með framúrskarandi rafleiðni og kaþódískt til austenítískt fylki. Í klóruðu saltvatni (hár oxunarmöguleiki vegna Cl2) eiga sér stað kaþódísk viðbrögð (súrefnisskerðing og klórminnkun) á skilvirkan hátt á Nb(C,N) yfirborði, sem myndar galvanískt par sem veldur upplausn anodisks á nærliggjandi 347 fylki. Öfugt við MnS sem leysist upp er Nb(C,N) stöðugt og heldur áfram að knýja galvanískan straum. Upphafsþéttleiki holunnar er í beinum tengslum við fjölda Nb(C,N) agna á yfirborðinu.

Magnbundin fylgni milli Nb(C, N) rúmmálshlutfalls og gryfjuþéttleika

Stýrð niðurdýfingarprófun á 347 slöngum (0,08% C, 0,06% N) með mismunandi nióbíuminnihaldi (til að breyta Nb(C,N) rúmmálshlutfalli) í klóruðum gervi sjó (2 ppm Cl 2, 20.000 ppm Cl-) við 40 gráður í 5,00 klst.

Níóbíninnihald (wt%) Kolefni (wt%) Nitur (wt%) Nb(C,N) Rúmmálshlutfall (%) Nb(C,N) Kornastærð (µm) Holaþéttleiki eftir 5.000 klst. (pits/cm2) Hámarks hola dýpt (µm) Tími til götunar (1,5 mm í vegg, ár) Ráðlagt sjóklór.<0.05 (No Nb) 0.08 0.06 <0.01 <1 <0.1 <10 >15 Já (en ekki stöðugt)
0.20 0.06 0.05 0.02-0.04 1-2 0.2-0.5 10-20 10-15 Yes 0.30 0.06 0.06 0.04-0.06 1-3 0.5-1 15-30 8-12 Acceptable 0.40 0.06 0.06 0.06-0.08 2-4 1-2 25-40 5-8 Marginal 0.50 0.06 0.06 0.08-0.12 2-5 2-5 40-60 3-5 Not recommended 0.60 0.06 0.06 0.12-0.15 3-6 5-10 50-80 2-3 No 0.80 0.06 0.06 0.15-0.20 4-8 10-20 70-100 1.5-2 No >1.00 >0.06 >0.06 >0.20 >5 >20 >100 <1.5 No
Formgerð Nb(C,N) undir áhrifum stöðugleikahitameðferðar

Stöðugleikaglæðing (850-900 gráður) veldur útfellingu á fínni, tíðari Nb(C,N) ögnum, sem gæti aukið holaþéttleika ef níóbíum er of mikið.

Hitameðferð Nb(C,N) Kornastærð (nm) Nb(C,N) Rúmmálshlutfall (%) Gryfjaþéttleiki (pits/cm2, 0,50% Nb) Mælt með fyrir klórað sjóvatn
Einungis glæðing í lausn (1.050 gráður, WQ) 500-2.000 nm 0.08-0.12 2-5 Viðunandi stöðugleiki 850 gráður, 2 klst. 50-200 nm 0.10-0.15 5-10Ekki ráðlagt (meiri holar, fínni agnir)
Stöðugleiki 900 gráður, 4 klst. 100-300 nm 0.10-0.15 3-8 Ekki mælt með (meiri holur)
Eins og-teiknað, engin stöðugleiki 500-3.000 nm 0.06-0.10 1-3 ásættanlegt
Hagnýtar ráðleggingar fyrir 347 í sjó, klórað

Fyrir 347 hlífðar hitara í klóruðu saltvatni við 40 gráður lágmarka eftirfarandi níóbíum- og stöðugleikabreytur Nb(C,N) framkallaða gryfju:

Æskilegur endingartími (ár) Hámarks Nb(C,N) Rúmmálshlutfall (%) Hámark. Níóbín (wt%) Lágmarks kolefni og köfnunarefni (% wt) Stöðugleiki mælt með10<0.04 0.30 0.10 None (solution anneal only) 
5-10 <0.06 0.40 0.12 None 3-5 <0.08 0.45 0.12 None (avoid stabilisers)
2-3 Not acceptable >0,50 Hvaða uppfærsla í tvíhliða eða 316L
Ályktun: Stýring á Nb(C,N) fyrir gryfjuþol

We have identified the initiation sites for pitting of 347 stainless steel heater sheaths exposed to chlorinated seawater (2 ppm Cl2, 20,000 ppm Cl-) at 40°C as particles of niobium carbonitride (Nb(C,N)). Volume fractions exceeding 0.06-0.08% (Nb >0.40-0.45%) result in pit densities >2-5 gryfjur/cm 2 og minnka endingartímann í 3-5 ár. Verkfræðingar sem tilgreina 347 slíður fyrir sjávarklórþjónustu verða að takmarka níóbín við 0,30-0,40% og koma í veg fyrir stöðugleikaglæðingu (sem fellur út fínt Nb(C,N)). Hæsta gryfjuþol í klóruðum sjó er 316L eða tvíhliða 2205 frekar en 347. Aðferðafræðin sem hér er lögð til tengir Nb(C,N) rúmmálshlutfall við holaþéttleika og götunartíma. Kaupendur geta tilgreint 347 efnafræði sem lágmarkar gryfju af völdum innlimunar í oxandi sjávarumhverfi.