316 हीटर शीथ टयूबिंग के सॉल्यूशन एनीलिंग के बाद डेल्टा फेराइट का आयतन अंश कैसे बरकरार रहता है, उच्च -क्लोराइड (5,000 पीपीएम) पानी में 60 डिग्री पर पिटिंग प्रतिरोध को नियंत्रित करता है

संक्षारण के कारक के रूप में दोहरे चरण की सूक्ष्म संरचना

ऑस्टेनाइट मैट्रिक्स में बरकरार डेल्टा फेराइट का आयतन अंश समुद्री जल हीटर (लगभग 20,000 पीपीएम सीएल⁻), खारे पानी सिस्टम (5,000{7}}10,000 पीपीएम सीएल⁻), या औद्योगिक ब्राइन हीटर सहित उच्च क्लोराइड वातावरण के लिए 316 स्टेनलेस स्टील के साथ पहने इलेक्ट्रिक हीटिंग ट्यूबों के पिटिंग प्रतिरोध में एक महत्वपूर्ण लेकिन अक्सर उपेक्षित कारक है। डेल्टा फेराइट (δ-फेराइट) एक शरीर केंद्रित घन (बीसीसी) चरण है जो जमने के दौरान बनता है और मिश्र धातु संरचना (विशेष रूप से क्रोमियम -से-निकल समकक्ष अनुपात) के आधार पर समाधान एनीलिंग के बाद भी बना रह सकता है। मध्यम डेल्टा फेराइट सामग्री (3-8%) वेल्ड हॉट क्रैकिंग प्रतिरोध के लिए अनुकूल है। डेल्टा फेराइट ऑस्टेनाइट की तुलना में क्लोराइड स्थितियों में गड्ढे के प्रति कम प्रतिरोधी है। 60 डिग्री सेल्सियस पर उच्च क्लोराइड पानी में 5-8% से अधिक डेल्टा फेराइट के स्तर के लिए, गड्ढे की क्षमता 100 - 200 mV तक कम हो जाती है और गड्ढे के प्रसार की दर 2 - 3. के कारक से बढ़ जाती है। यह पेपर उच्च क्लोराइड सेवा में डेल्टा फेराइट मात्रा प्रतिशत और गड्ढा प्रतिरोध के बीच संबंध का आकलन करता है।

चयनात्मक डेल्टा फेराइट हमले का तंत्र

316 स्टेनलेस स्टील में डेल्टा फेराइट की रासायनिक संरचना आसपास के ऑस्टेनाइट से अलग है। फेराइट क्रोमियम में प्रचुर मात्रा में है (ऑस्टेनाइट में 15/12% Ni की तुलना में फेराइट में लगभग 26% 28% Mo है) लेकिन निकेल में इसकी कमी है (ऑस्टेनाइट में 10-14% Ni की तुलना में फेराइट में 3-6% Ni है) और मोलिब्डेनम (फेराइट में 2.0-2.5% Mo की तुलना में फेराइट में लगभग 1.5-2.0% Mo है) ऑस्टेनाइट)। उच्च-क्लोराइड स्थितियों में, डेल्टा फेराइट में मोलिब्डेनम और निकल की सांद्रता कम होती है, और इसलिए यह ऑस्टेनाइट के सापेक्ष एनोडिक है। भिन्न क्रिस्टल संरचना (बीसीसी बनाम एफसीसी) के कारण फेराइट पर निष्क्रिय फिल्म ऑस्टेनाइट की तुलना में कम स्थिर है। गड्ढों की प्राथमिकता फेराइट-ऑस्टेनाइट चरण सीमा पर उत्पन्न होती है और फिर ऑस्टेनाइट को बरकरार रखते हुए फेराइट चरण के माध्यम से तेजी से यात्रा करती है। परिणामस्वरूप, एक विशिष्ट "स्पंजी" या "चयनात्मक लीचिंग" आकृति विज्ञान प्राप्त होता है जिसमें फेराइट को चयनात्मक रूप से समाप्त कर दिया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप परस्पर जुड़े छिद्रों का एक नेटवर्क बन जाता है जो दीवार की मोटाई में समान गड्ढे की तुलना में अधिक तेजी से फैल सकता है।

डेल्टा फेराइट और पिटिंग प्रतिरोध के बीच मात्रात्मक सहसंबंध

विभिन्न डेल्टा फेराइट सामग्री (नी समकक्ष को नियंत्रित करने के लिए छोटी संरचना विविधताओं द्वारा प्रबंधित) के साथ 316 ट्यूबिंग के पिटिंग प्रदर्शन का मूल्यांकन सिम्युलेटेड समुद्री जल (5,000 पीपीएम सीएल -, पीएच 7.5, 60 डिग्री) में 5,000 घंटे नियंत्रित विसर्जन परीक्षण द्वारा किया गया है।

डेल्टा फेराइट वॉल्यूम फ्रैक्शन (%) क्रिटिकल पिटिंग तापमान (डिग्री, 5,000 पीपीएम में पिटिंग क्षमता 60 डिग्री (एमवी बनाम एससीई, 5,000 पीपीएम सीएल -) 5,000 घंटे के बाद अधिकतम पिट गहराई (µm) छिद्रण का समय (1.5 मिमी दीवार) 5,000 पीपीएम सीएल⁻, 60 डिग्री सेवा के लिए अनुशंसित<1 (totally austenitic) 65-70 250-300 <20 >35 वर्ष हाँ
1-3 60-65 230-280 20-40 15-30 वर्षहां 3-5 55-60 200-250 40-70 8-15 वर्षस्वीकार्य 5-8 50-55 170-210 70-120 5-8 वर्षसीमांत 8-10 45-50 150-180 120-180 3-5 वर्षअनुशंसित नहीं
10-15 40-45 120-150 180-250 2-3 वर्ष स्वीकार्य नहीं
15-20 35-40 100-130 250-350 1.5-2 years Unacceptable >20 <35 <100 >350 <1.5 years Unacceptable 
डेल्टा फेराइट सहिष्णुता पर क्लोराइड एकाग्रता का प्रभाव

क्लोराइड सांद्रता बढ़ने से डेल्टा फेराइट का हानिकारक प्रभाव बढ़ जाता है। यदि आप क्लोराइड की मात्रा कम करते हैं तो आप अधिक फेराइट प्राप्त कर सकते हैं। नीचे दी गई तालिका विभिन्न क्लोराइड सांद्रता और 60 डिग्री पर 5 साल की सेवा के लिए अधिकतम अनुमत डेल्टा फेराइट को दर्शाती है।

क्लोराइड सांद्रता (पीपीएम) 5 साल के जीवन के लिए अधिकतम डेल्टा फेराइट (%) यदि फेराइट सीमा से अधिक है तो अनुशंसित मिश्र धातु विकल्प<1,000 <15 Standard 316None required 1,000-3,000 <8 316 with Ni adjustment 316L (similar) 3,000-5,000 <5 316L with regulated chemistry Duplex 2205 5,000-10,000 <3 316L (low ferrite grade) Duplex 2205 or 904L
10,000-20,000 <1 316 marginal Duplex 2205 or titanium >20,000 (समुद्री जल) 0 (केवल पूरी तरह से ऑस्टेनिटिक) 316 अनुशंसित नहीं टाइटेनियम या मिश्र धातु 625
रसायन विज्ञान को संशोधित करके डेल्टा फेराइट को नियंत्रित करना

316 की डेल्टा फेराइट सामग्री क्रोमियम और निकल समकक्षों द्वारा नियंत्रित की जाती है (शेफ़लर-डीलॉन्ग आरेख)। उच्च -क्लोराइड सेवा के लिए फेराइट को कम करने के लिए निम्नलिखित रसायन विज्ञान संशोधनों की सलाह दी जाती है:

नी बढ़ाएँ: लक्ष्य नी =11-13% (सामान्य सीमा 10-14%, उच्चतर अंत को प्राथमिकता)

कम क्रोमियम सामग्री: Cr=16-17% (बनाम सामान्य 16-18%, निम्न स्तर) का लक्ष्य

नाइट्रोजन सामग्री बढ़ाएँ नाइट्रोजन एक शक्तिशाली ऑस्टेनाइट स्टेबलाइज़र (0.05-0.10%) है, लक्ष्य 0.08-0.10% एन

फेराइट को बढ़ावा देने वाले तत्व: सिलिकॉन (0.5% से कम या उसके बराबर) मोलिब्डेनम (2.5% की तुलना में 2.2% से कम या उसके बराबर)

विभिन्न 316 रसायन विज्ञानों के लिए विशिष्ट फेराइट प्रतिशत नीचे दी गई तालिका में दिखाए गए हैं।

ग्रेड का नाम विशिष्ट नी (%) विशिष्ट सीआर (%) विशिष्ट मो (%) विशिष्ट एन (%) डेल्टा फेराइट वॉल्यूम फ़्रैक्शन (%) 316 (निम्न नी) 10.0-10.5 17.5-18.0 2.0-2.2 0.04-0.06 8-15 316 (मानक) 10.5-11.0 17.0-17.5 2.1-2.3 0.06-0.08 5-10 316 (उच्च नी) 11.0-12.0 16.5-17.0 2.2-2.4 0.08-0.10 2-5 316एल (अतिरिक्त निम्न सी, उच्च नी) 11.5-13.0 16.0-17.0 2.2-2.5 0.08-0.12 0-3 316एल (प्रीमियम, पूरी तरह से ऑस्टेनिटिक) 12.0-13.0 16.0-16.5 2.3-2.5 0.10-0.12<1 Field Identification of Delta Ferrite-Selective Attack

यदि आप 316 हीटर को अद्वितीय पिटिंग आकारिकी के साथ 60 डिग्री पर उच्च {{1}क्लोराइड पानी (5000{4}}10,000 पीपीएम सीएल-) में काम करते हुए देखते हैं, तो डेल्टा फेराइट हमले का संदेह है। मेटलोग्राफिक जांच के दौरान (200 - 500 × पर ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप, बेराहा के अभिकर्मक या इलेक्ट्रोलाइटिक NaOH के साथ नक़्क़ाशीदार) फेराइट चरण हल्के ऑस्टेनाइट मैट्रिक्स में अंधेरे नक़्क़ाशी द्वीपों के रूप में उभरता है। संक्षारित नमूनों में, फेराइट द्वीप अधिमान्य विघटन दिखाएंगे और रिक्त स्थान या छिद्रपूर्ण क्षेत्र के रूप में दिखाई देंगे। एक्स-रे विवर्तन फेराइट (बीसीसी शिखर) के साथ-साथ ऑस्टेनाइट (एफसीसी शिखर) की उपस्थिति प्रदर्शित कर सकता है। उच्च-क्लोराइड सेवा के लिए, उत्तर 3-5% फेराइट के साथ टयूबिंग को निर्दिष्ट करना है, जो मिल से "कम फेराइट" या "पूरी तरह से ऑस्टेनिटिक" ग्रेड का अनुरोध करके किया जा सकता है, जिसे आम तौर पर "नियंत्रित फेराइट के साथ 316एल" के रूप में दर्शाया जाता है या ए (चरण) संरचना के साथ एएसटीएम ए262 अभ्यास ए को पूरा किया जा सकता है।

निष्कर्ष: उच्च क्लोराइड अनुप्रयोगों के लिए निम्न डेल्टा फेराइट निर्दिष्ट करना

For 316 stainless steel encased heaters in high-chloride water (5,000 ppm Cl-) at 60°C, delta ferrite volume fractions >गड्ढों के प्रतिरोध में 5-8% की कमी और गड्ढों के प्रसार की दर में वृद्धि, छिद्रण का समय 8-15 साल से घटकर 3-5 साल हो जाता है। 5,000 पीपीएम से ऊपर क्लोराइड के लिए, डेल्टा फेराइट को 3-5% से कम रखा जाना चाहिए; खारे पानी के लिए (20,000 पीपीएम सीएल⁻) पूरी तरह से ऑस्टेनिटिक (फेराइट)।<1%) is necessary, and even then 316 is minimal. When specifying 316 sheaths for high-chloride duty, engineers should seek a mill certificate with ferrite measurement (by ferritescope or image analysis) and specify maximum ferrite concentration (e.g., <5%). For critical applications, it is recommended to upgrade to duplex 2205 (which has a ferrite-austenite duplex structure-a distinct mechanism and is specifically developed for high-chloride duty) or titanium. The approach described here relating delta ferrite volume percentage to quantifiable pitting rates in high-chloride water allows buyers to specify 316 tubing with an optimised phase balance for hostile chloride environments.