316 हीटर शीथ टयूबिंग के 1,050 डिग्री समाधान एनीलिंग के बाद प्राथमिक कार्बाइड का आयतन अंश उबलते नाइट्रिक एसिड में अंतरग्रैनुलर संक्षारण प्रतिरोध को कैसे नियंत्रित करता है

एएसटीएम ए262 प्रैक्टिस सी के अनुरूपता के लिए कार्बाइड विघटन पैरामीटर

ऑक्सीडाइजिंग एसिड सेवा (उदाहरण के लिए, रासायनिक प्रसंस्करण या अचार स्नान अनुप्रयोगों में नाइट्रिक एसिड हीटर) में उपयोग किए जाने वाले 316 स्टेनलेस स्टील से बने इलेक्ट्रिक हीटिंग ट्यूबों के लिए, माइक्रोस्ट्रक्चर में शेष प्राथमिक कार्बाइड (मुख्य रूप से एम 23 सी 6 और एमसी) का मात्रा अंश तापमान और समय को नियंत्रित करने वाले समाधान का एक कार्य है। कार्बाइड को केवल 1,040 डिग्री से अधिक तापमान पर समाधान एनीलिंग उपचार और तेजी से ठंडा करके पूरी तरह से भंग किया जा सकता है। 1050 डिग्री पर मानक 316 (0.08%C) में प्राथमिक कार्बाइड का संतुलन मात्रा अंश शॉर्ट होल्ड (10-15 मिनट) के लिए लगभग 0.3 - 0.5% है और 60 मिनट के बाद 0.1% से नीचे चला जाता है। हालाँकि, कार्बाइड के आंशिक टूटने से अवशिष्ट कार्बाइड के आसपास क्रोमियम-क्षीण क्षेत्र उत्पन्न होते हैं, जो उबलते नाइट्रिक एसिड में इंटरग्रेनुलर हमले (आईजीए) के लिए प्रवण होते हैं। एएसटीएम ए262 प्रैक्टिस सी (65% उबलता नाइट्रिक एसिड परीक्षण, या ह्युई परीक्षण) पास करने के लिए प्राथमिक कार्बाइड का अधिकतम मात्रा अंश लगभग 0.2% है। इस पेपर में, समाधान एनीलिंग पैरामीटर, प्राथमिक कार्बाइड मात्रा अंश और इंटरग्रेन्युलर संक्षारण दर के बीच लिंक को निर्धारित किया गया है।

अवशिष्ट कार्बाइड द्वारा अंतरग्रहीय हमले का तंत्र

316 में, प्राथमिक कार्बाइड क्रोमियम -समृद्ध चरण होते हैं (Cr₂₃C₆ में वजन के अनुसार लगभग 90% क्रोमियम होता है)। 1,050 डिग्री पर समाधान एनीलिंग के दौरान, कार्बाइड धीरे-धीरे घुल जाते हैं और क्रोमियम को ऑस्टेनाइट मैट्रिक्स में छोड़ देते हैं। यदि एनीलिंग तापमान से शीतलन पर्याप्त रूप से तेज़ नहीं है, तो कार्बाइड संवेदीकरण सीमा (450-850 डिग्री) के माध्यम से ठंडा होने पर अनाज की सीमाओं पर पुनः अवक्षेपित हो जाते हैं। हालाँकि, ह्युई परीक्षण विशेष रूप से अवशिष्ट कार्बाइड का पता लगाने के लिए डिज़ाइन किया गया है जो समाधान एनीलिंग के दौरान भंग नहीं हुए हैं, और किसी भी कार्बाइड जो फिर से अवक्षेपित हो गए हैं। अवशेष कार्बाइड और ऑस्टेनाइट मैट्रिक्स के इंटरफेस पर, क्रोमियम सामग्री कम हो जाती है (स्थानीय रूप से 12% सीआर से नीचे) और दृढ़ता से ऑक्सीकरण करने वाले नाइट्रिक एसिड में एक गैल्वेनिक सेल बनता है। आस-पास का ऑस्टेनाइट मुख्य रूप से कार्बाइड पर हमला करता है जो घुल जाता है जिससे कार्बाइड एक गड्ढे या खाई से बाहर गिर जाता है। अघुलनशील प्राथमिक कार्बाइड का आयतन अंश ह्युई परीक्षण में बड़े पैमाने पर हानि से संबंधित है।

ह्युई परीक्षण की संक्षारण दर और कार्बाइड मात्रा अंश के बीच मात्रात्मक संबंध

अलग-अलग समाधान एनीलिंग अवधि के साथ 1,050 डिग्री पर 316 टयूबिंग का व्यवस्थित परीक्षण, इसके बाद पानी का शमन और एएसटीएम ए 262 प्रैक्टिस सी का परीक्षण (65% एचएनओ₃ को उबालने में पांच 48 घंटे के चक्र) ने निम्नलिखित संबंध स्थापित किया है:

1050 डिग्री (न्यूनतम) पर समाधान एनीलिंग समय प्राथमिक कार्बाइड वॉल्यूम अंश (%) ह्यूई परीक्षण संक्षारण दर (मिमी/वर्ष, 5 चक्रों का औसत) एएसटीएम ए 262 अभ्यास सी परिणाम उबलते नाइट्रिक एसिड सेवा 5 के लिए अनुशंसित (अपूर्ण) 0.8-1.2 1.5-2.5 विफल (गंभीर आईजीए) संख्या 5-10 0.4-0.8 0.8-1.5 विफल (आईजीए) संख्या 10-15 (सामान्य न्यूनतम) 0.2-0.4 0.4-0.8 सीमांत (पास/असफल सीमा रेखा)अनुशंसित नहीं है 15-20 0.15-0.25 0.25-0.45 पास (ठीक) हां {{10%) पास (अच्छा) हां {{11%) पास (उत्कृष्ट)विस्तारित जीवन के लिए सर्वश्रेष्ठअनुशंसित45-600.02-0.080.10-0.20 पास (अच्छा)60<0.02 (grain growth) 0.08-0.15 Pass (but danger of grain coarsening) Acceptable with management of grain size
आवश्यक एनीलिंग समय पर कार्बन सामग्री का प्रभाव

मानक 316 (0.08% C अधिकतम) को कार्बाइड को घोलने के लिए 316L (0.03% C अधिकतम) की तुलना में अधिक लंबी एनीलिंग अवधि की आवश्यकता होती है। तालिका 2 विभिन्न कार्बन सामग्री के लिए 1050 डिग्री पर अनुशंसित न्यूनतम समाधान एनीलिंग अवधि

कार्बन सामग्री (wt%) कार्बाइड मात्रा अंश के लिए न्यूनतम एनीलिंग समय 1,050 डिग्री पर<0.2% (min)Recommended Time for Huey Test Pass (minutes) Water Quench?5 10 Yes
0.020-0.030(316L)10 15 हां 0.030-0.040 15 20 हां 0.040-0.050 20 25-30 हां 0.050-0.060 25 30-35 हां 0.060-0.080 (मानक 316) 30 40-50 हां
नाइट्रिक एसिड सेवा के लिए व्यावहारिक एनीलिंग विशिष्टताएँ

नाइट्रिक एसिड या अन्य गंभीर रूप से ऑक्सीकरण करने वाले एसिड को उबालने में ड्यूटी के लिए 316 शीथेड हीटरों के लिए अनुशंसित समाधान एनीलिंग पैरामीटर इस प्रकार हैं।

सेवा गंभीरता अनुशंसित मिश्र धातु न्यूनतम समाधान एनीलिंग तापमान (डिग्री) न्यूनतम एनीलिंग समय (मिनट) शीतलन विधि स्वीकृति परीक्षण
रुक-रुक कर, पतला HNO₃ (<20%) 316L 1040 15 Water quench ASTM A262 Practice A (step structure)
सतत 20-50% एचएनओ 3 316 एल 1, 050 20-30 जल शमन एएसटीएम ए 262 अभ्यास सी (0.5 मिमी/वर्ष)
लगातार, 50-65% HNO₃ 316L (कम कार्बन) 1,050-1,060 30-45 जल शमन ASTM A262 अभ्यास C (<0.3 mm/year)
65% HNO₃ (ह्यूई परीक्षण वातावरण) 304L या 316L अतिरिक्त निम्न कार्बन उबालना 1, 060 45-60 पानी बुझाना ASTM A262 अभ्यास C (<0.2 mm/year)
कार्बाइड विघटन और आईजीए प्रतिरोध क्षेत्र सत्यापन

इलेक्ट्रोलाइटिक ऑक्सालिक एसिड (एएसटीएम ए262 प्रैक्टिस ए) के साथ नक़्क़ाशी के बाद मेटलोग्राफिक अध्ययन उन हीटरों की सूक्ष्म संरचना को दर्शाता है जो नाइट्रिक एसिड सेवा में विफल रहे हैं। "चरण" संरचना (चिकनी अनाज सीमाएँ, कोई खाइयाँ नहीं) से पता चलता है कि कार्बाइड विघटन और आईजीए प्रतिरोध संतोषजनक है। एक 'खाई' संरचना (अनाज की सीमाओं पर गड्ढे खोदना) संवेदीकरण या अवशिष्ट कार्बाइड का सुझाव देती है और ह्युई परीक्षण में विफलता की भविष्यवाणी करती है। एएसटीएम ए262 प्रैक्टिस ई (कॉपर{5}}कॉपर सल्फेट-सल्फ्यूरिक एसिड टेस्ट) इनकमिंग ट्यूबिंग के सत्यापन के लिए एक सरल स्क्रीनिंग टेस्ट है। यह प्राथमिक कार्बाइड की तुलना में संवेदीकरण के प्रति अधिक संवेदनशील है, लेकिन फिर भी सहायक है। निर्णायक परीक्षण वास्तविक ह्युई परीक्षण (अभ्यास सी) है। हालाँकि, इसे ख़त्म होने में 10-15 दिन लगते हैं।

निष्कर्ष: नाइट्रिक एसिड सेवा के लिए पूर्ण कार्बाइड विघटन की परिभाषा

उबलते नाइट्रिक एसिड सेवा में 316 स्टेनलेस स्टील से घिरे हीटरों के लिए, एएसटीएम ए262 प्रैक्टिस सी को पूरा करने और पर्याप्त इंटरग्रेनुलर संक्षारण प्रतिरोध प्रदान करने के लिए समाधान एनीलिंग के बाद शेष प्राथमिक कार्बाइड का मात्रा अंश 0.2% से कम होना चाहिए। यह करने के लिए। नियमित 316 (0.08% सी) को 1050 डिग्री पर 40 से 50 मिनट के लिए एनीलिंग की आवश्यकता होती है और पानी को बुझाने में . 316एल (0.03% सी) में 15-20 मिनट लगते हैं। ऑक्सीडाइजिंग एसिड ड्यूटी के लिए 316 शीथ निर्दिष्ट करने वाले इंजीनियरों को समाधान एनीलिंग पैरामीटर (तापमान, अवधि, शमन विधि) की पुष्टि की आवश्यकता होनी चाहिए और, महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों के लिए, अधिकतम संक्षारण दर (उदाहरण के लिए, 0.3 मिमी / वर्ष) के साथ एएसटीएम ए 262 अभ्यास सी परीक्षण परिणाम की आवश्यकता होनी चाहिए। यहां विकसित ढांचा प्राथमिक कार्बाइड मात्रा अंश को मापने योग्य ह्युई परीक्षण संक्षारण दर से जोड़ता है, जिससे खरीदारों को समाधान एनीलिंग प्रथाओं को निर्दिष्ट करने की इजाजत मिलती है जो कार्बाइड मुक्त माइक्रोस्ट्रक्चर विकसित करते हैं जो सबसे आक्रामक नाइट्रिक एसिड वातावरण में इंटरग्रेन्युलर हमले के प्रतिरोधी होते हैं।