316L हीटर शीथ टयूबिंग में प्राथमिक डेल्टा फेराइट का आयतन अंश 50 डिग्री पर अम्लीय क्लोराइड समाधान (पीएच 3, 1000 पीपीएम सीएल⁻) में पिटिंग के प्रसार दर को कैसे नियंत्रित करता है

अधिमान्य प्रसार पथ: फेराइट चरण

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% गड्ढे के प्रसार की दर 0.5-1.5 मिमी/वर्ष तक बढ़ जाती है, जो 1-3 वर्षों के बाद 1.5 मिमी की दीवार को छेदने के लिए पर्याप्त है। वर्तमान कार्य अम्लीय क्लोराइड समाधानों में डेल्टा फेराइट सामग्री और गड्ढे प्रसार दर के बीच संबंध का आकलन करता है।

फेराइट चयनात्मक विघटन का तंत्र

ऑस्टेनाइट पर निष्क्रिय फिल्म इसकी अधिक मोलिब्डेनम सामग्री और सतह केंद्रित घन (एफसीसी) संरचना के कारण अम्लीय क्लोराइड समाधान (पीएच 3, 1000 पीपीएम सीएल-) में अपेक्षाकृत स्थिर रहती है। डेल्टा फेराइट की बीसीसी संरचना कम स्थिर निष्क्रिय फिल्म की ओर ले जाती है, खासकर कम पीएच पर। इसके अलावा, फेराइट निष्क्रिय फिल्म में ऑस्टेनाइट की तुलना में मोलिब्डेनम का संवर्धन कम होता है। एक बार जब एक गड्ढा शुरू हो जाता है और एक स्थानीय अम्लीय वातावरण बन जाता है (पीएच आमतौर पर 1 -2 तक कम हो जाता है), तो फेराइट चरण आसपास के ऑस्टेनाइट की तुलना में 2-10 गुना तेजी से घुल जाता है। यदि फेराइट कण जुड़े हुए हैं (स्ट्रिंगर आकृति विज्ञान), तो गड्ढे इन पसंदीदा रास्तों पर तेजी से फैल सकते हैं। यदि फेराइट पृथक गोलाकार द्वीपों के रूप में मौजूद है, तो गड्ढे को फेराइट पैच के बीच ऑस्टेनाइट में फिर से शुरू किया जाना चाहिए, जिससे समग्र प्रसार धीमा हो जाएगा।

डेल्टा फेराइट मात्रा अंश और गड्ढे प्रसार दर के बीच मात्रात्मक संबंध

मानकीकृत दोषों पर बने कृत्रिम गड्ढों के साथ पीएच 3, 1,000 पीपीएम सीएल - समाधान में 50 डिग्री पर विभिन्न डेल्टा फेराइट सांद्रता (वैकल्पिक रसायन शास्त्र या गर्मी उपचार) के साथ 316 एल नमूनों के नियंत्रित इलेक्ट्रोकेमिकल परीक्षण ने निम्नलिखित गड्ढे प्रसार दर स्थापित की है।

डेल्टा फेराइट वॉल्यूम फ़्रैक्शन (%) फेराइट मॉर्फोलॉजी पिट प्रसार दर (मिमी/वर्ष) पीएच 3 पर, 1,000 पीपीएम सीएल -, 50 डिग्री प्रारंभ से 1.5 मिमी छिद्रण तक का समय (वर्ष) सापेक्ष प्रसार दर (फेराइट - मुफ़्त=1.0) एसिड क्लोराइड सेवा के लिए अनुशंसित<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 गोलाकार, विरल 0.20-0.40 3.8-7.5 2.0× स्वीकार्य
1.0-2.0 मिश्रित (गोलाकार + लघु स्ट्रिंगर) 0.30-0.60 2.5-5 3.0× सीमांत
2.0-3.0 छोटे स्ट्रिंगर 0.50-0.90 1.7-3 5.0× अनुशंसित नहीं
3.0-5.0 कनेक्टेड स्ट्रिंगर 0.80-1.40 1.1-1.9 8.0× संख्या
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× स्वीकार्य नहीं
अम्लीय पीएच पर फेराइट चयनात्मकता

कम पीएच फेराइट विघटन की चयनात्मकता को बढ़ाता है। बढ़े हुए pH पर फेराइट और ऑस्टेनाइट समान दर से घुलते हैं।

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%

40-60 डिग्री पर अम्लीय क्लोराइड वातावरण (पीएच 2 - 4, 500-2,000 पीपीएम सीएल-) में संचालित होने वाले 316 एल संलग्न हीटरों के लिए अनुशंसित डेल्टा फेराइट सीमा।

सेवा पर्यावरण पीएच रेंज क्लोराइड (पीपीएम) तापमान (डिग्री) अधिकतम स्वीकार्य डेल्टा फेराइट (%) स्टील बनाने का अभ्यास अनुशंसित
थोड़ा अम्लीय (उदाहरण के लिए कुछ ठंडा पानी) 4.5-5.5 500-1, 000 40 3% एओडी मानक
मध्यम अम्लीय (उदाहरण के लिए कुछ औद्योगिक अपशिष्ट) 3.5-4.5 500-1, 500 50 2% AOD रासायनिक नियंत्रण के साथ
आक्रामक अम्लीय (उदाहरण के लिए अचार बनाना) 2.5-3.5 1,000-2,000 50 1% 316L उच्च Ni (12-13%) के साथ
2.0-3.0 500-1,000 40 0.5% Fully austenitic 316L (Ni >12.5%, करोड़<17%) Severe acidic (e.g. acid mine drainage)
बहुत गंभीर (पीएच)<2) <2.0 Any Any 0% (316L not recommended) Upgrade to Alloy 20 or 825 
डेल्टा फेराइट सामग्री सत्यापन

यदि खरीदारों के लिए अम्लीय क्लोराइड सेवा के लिए कम फेराइट 316L की आवश्यकता है, तो तीन सत्यापन विधियाँ हैं:

गैर-विनाशकारी माप चुंबकीय प्रेरण विधि फेरिटस्कोप स्वीकृति:<2-3% moderate service, <1% aggressive service.

मेटलोग्राफिक क्रॉस सेक्शन, इत्यादि, उदाहरण के लिए बेराहा का अभिकर्मक, रंग फेराइट भूरा/नीला एएसटीएम ई562 छवि विश्लेषण स्वीकृति, आवश्यकतानुसार।

Chemical composition using DeLong diagram Calculate Cr and Ni equivalents For low ferrite aim for Ni eq >12.5, सीआर ईक्यू<19.

फेराइट द्वारा त्वरित पिटिंग: फ़ील्ड पहचान

जब 316L हीटर अम्लीय क्लोराइड सेवा में गड्ढा करके टूट जाता है, तो फेराइट गड्ढे को तेज कर देता है और परिणामस्वरूप गड्ढे माइक्रोस्कोप के नीचे असमान और शाखाओं वाले दिखाई देते हैं, आमतौर पर स्ट्रिंगर जैसे पैटर्न का अनुसरण करते हुए। मेटलोग्राफिक क्रॉस-सेक्शन पर गड्ढा गड्ढे की नोक से निकलने वाले डेल्टा फेराइट स्ट्रिंगर्स के अधिमान्य विघटन को प्रकट करेगा, जिससे "उंगली{4}जैसी" या "रूट-जैसी" आकृति विज्ञान बनेगा। गड्ढे की दीवार ईडीएस विश्लेषण विघटित क्षेत्रों में कम मोलिब्डेनम दिखाएगा (जैसा कि फेराइट विघटन के साथ अपेक्षित है)। भविष्य की खरीद के लिए समाधान कम {{8}फेराइट (लक्ष्य) निर्दिष्ट करना है<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.

निष्कर्ष: कम फेराइट विशिष्टता के साथ अम्लीय क्लोराइड सेवा

Delta ferrite volume fractions >50 डिग्री पर अम्लीय क्लोराइड समाधान (पीएच 3, 1,000 पीपीएम सीएल-) में 316एल स्टेनलेस स्टील से घिरे हीटरों के लिए 1{6}}3% गड्ढे के प्रसार की दर को 3{11}}8 गुना बढ़ा देता है, जिससे छिद्रण तक का समय 5-10 साल से घटकर 1-3 साल हो जाता है। एसिड मीडिया में, फेराइट चरण अधिक तेज़ी से घुल जाता है, जिससे गड्ढे निर्माण के लिए तेज़-पथ नेटवर्क का विकास होता है। अचार स्नान, एसिड खदान जल निकासी या औद्योगिक अम्लीय प्रवाह के लिए 316L शीथ निर्दिष्ट करने वाले इंजीनियरों को डेल्टा फेराइट को प्रतिबंधित करना चाहिए<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.