316 हीटर शीथ टयूबिंग के वेल्डेड जोड़ों पर समतुल्य क्रोमियम सामग्री की कमी की गहराई कैसे उबलते नाइट्रिक एसिड में इंटरग्रेनुलर संक्षारण संवेदनशीलता को नियंत्रित करती है

संक्षारण पैरामीटर के रूप में वेल्ड हीट - प्रभावित क्षेत्र (HAZ) में माइक्रोस्ट्रक्चरल ग्रेडिएंट

ऑक्सीकारक एसिड वातावरण में, वेल्ड फ़्यूज़न लाइन से सटे ताप {0}प्रभावित क्षेत्र (HAZ) 316 स्टेनलेस स्टील शीथेड इलेक्ट्रिक हीटिंग ट्यूबों के मामले में इंटरग्रेनुलर जंग (IGC) के लिए सबसे संवेदनशील क्षेत्र है, जिसमें वेल्डेड एंड कैप या फ़्लैंज की आवश्यकता होती है, जैसे कि दबावयुक्त हीटर, उच्च तापमान प्रविष्टि हीटर या थर्मोवेल्स के साथ असेंबली। वेल्डिंग के दौरान, HAZ एक ताप चक्र का अनुभव करता है जो मौजूदा कार्बाइड को आंशिक रूप से भंग कर सकता है और ठंडा होने पर अनाज की सीमाओं पर क्रोमियम कार्बाइड को पुनः जमा कर सकता है। आगामी क्रोमियम कमी अनाज सीमा से कुछ गहराई तक फैली हुई है और इसे समतुल्य क्रोमियम सामग्री कमी गहराई (आमतौर पर 50-500 एनएम) के रूप में निर्धारित किया जाता है। 65% नाइट्रिक एसिड (एएसटीएम ए262 प्रैक्टिस सी) को उबालने में क्रोमियम की कमी की गहराई 200 एनएम से अधिक है और अनाज सीमा पर क्रोमियम की सांद्रता 12% से कम है। अंतरग्रहीय हमला तेजी से 0.5-2 मिमी/वर्ष का वजन घटाता है। यह पेपर वेल्डेड 316 शीथ में क्रोमियम कमी गहराई, अनाज सीमा क्रोमियम एकाग्रता और आईजीसी दर के बीच लिंक को मापता है।

वेल्डिंग द्वारा क्रोमियम रिक्तीकरण का तंत्र

316 स्टेनलेस स्टील की वेल्डिंग के दौरान ताप प्रभावित क्षेत्र (HAZ) को 600 डिग्री और 1,300 डिग्री के बीच तापमान तक गर्म किया जाता है। लगभग 1,050 डिग्री से ऊपर गर्म क्षेत्र में मौजूदा कार्बाइड पूरी तरह से घुल जाते हैं और क्रोमियम और कार्बन ठोस घोल में होते हैं। घटते तापमान के साथ HAZ एक गति से संवेदीकरण सीमा (450 {10 }}850 डिग्री) से गुजरता है जो दीवार की मोटाई, पहले से गरम होने और परिवेश की परिस्थितियों पर निर्भर करता है। पतली दीवार हीटर शीथ (1.5-2.0 मिमी) काफी तेजी से ठंडी होती है (संवेदन सीमा के माध्यम से 10-30 सेकंड) अक्सर किसी भी महत्वपूर्ण कार्बाइड पुनर्क्षेपण को रोकती है। हालाँकि, जब कई वेल्ड पास बनाए जाते हैं, या जब म्यान को एक मोटी निकला हुआ किनारा (जो हीट सिंक के रूप में कार्य करता है) में वेल्ड किया जाता है, तो शीतलन दर धीमी होती है और क्रोमियम कार्बाइड अनाज की सीमाओं पर अवक्षेपित हो सकते हैं, जिससे 50-500 एनएम चौड़ा क्रोमियम-रहित क्षेत्र बनता है जिसमें स्थानीय क्रोमियम सामग्री 5-10% (बनाम 17-19% थोक) से कम होती है। संबंधित क्रोमियम सामग्री की कमी की गहराई उस क्षेत्र की चौड़ाई है जहां क्रोमियम 12% के महत्वपूर्ण मूल्य से कम है।

अंतर कणीय संक्षारण में कमी की गहराई और संक्षारण दर के बीच परिमाणित संबंध।

संबंध अलग-अलग ताप इनपुट (0.5-3.0 केजे/मिमी) और शीतलन दरों के साथ 316 ट्यूबिंग (1.5 मिमी दीवार) की नियंत्रित वेल्डिंग द्वारा स्थापित किया गया था, जिसके बाद ऑगर इलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी (एईएस) और आईजीसी परीक्षण द्वारा 65% एचएनओ₃ (5 चक्र, 48 घंटे प्रत्येक) को उबालकर क्रोमियम की कमी की गहराई को मापा गया।

Weld Heat Input (kJ/mm) HAZ Cooling Rate (450-850°C, °C/s) Chromium Depletion Depth (nm) Minimum Grain Boundary Chromium (wt%) IGC Rate in Boiling 65% HNO3 (mm/year)Acceptable with monitoring 1.5-2.0 15-30 100-200 10-12 0.40-1.00 Fail (moderate IGA) Not recommended 2.0-2.5 10-15 200-350 8-10 1.00-2.00 Fail (severe IGA) No 2.5-3.0 5-10 350-500 6-8 2.00-3.50 Fail (very severe) No >3.0 (कई पास)<5 >500 <6 >3.50 विफलता (विघटन) अस्वीकार्य
कमी की गहराई पर कार्बन सामग्री का प्रभाव

समान शीतलन दर के लिए, मानक 316 (0.08% सी) 316एल (0.03% सी) की तुलना में गहरे क्षय क्षेत्र उत्पन्न करता है क्योंकि कार्बाइड बनाने के लिए अधिक कार्बन होता है।

शीतलन दर (डिग्री /एस) (450-850 डिग्री) कमी गहराई 316 (0.08% सी) (एनएम) कमी गहराई 316एल (0.03% सी) (एनएम)316 आईजीसी दर (मिमी/वर्ष)316एल आईजीसी दर (मिमी/वर्ष) एसिड100 में वेल्डेड सेवा के लिए अनुशंसित ग्रेड<30 <10 <.05 <.05 316 acceptable 50-100 30-80 10-30 .10-.30 <.10 316L preferred 30-50 80-150 30-60 .30-.80 .10-.25 316L required 15-30 150-300 60-150 .80-1.50 .25-.60 316L with post-weld anneal <15 >300 >150 >1.50 > .60 पोस्ट-वेल्ड एनील दोनों में से किसी एक के लिए आवश्यक है
नाइट्रिक एसिड सेवा व्यावहारिक वेल्डिंग विशिष्टताएँ

नाइट्रिक एसिड या अन्य ऑक्सीकरण एसिड को उबालने में उपयोग के लिए 316 शीथेड हीटरों के लिए, निम्नलिखित वेल्डिंग आवश्यकताएं क्रोमियम की कमी की गहराई को कम करेंगी और आईजीसी प्रतिरोध प्रदान करेंगी।

सेवा शर्त अधिकतम स्वीकार्य आईजीसी दर (मिमी/वर्ष) सुझाई गई वेल्डिंग प्रक्रिया अधिकतम हीट इनपुट (केजे/मिमी) पोस्ट वेल्ड उपचार स्वीकृति परीक्षण
आंतरायिक, तनु (20% HNO3) 0.3 GTAW, एकल पास 1.5 कोई नहीं (यदि 316L) ASTM A262 अभ्यास A