प्राइमरी एमसी कार्बाइड्स (एनबीसी) का आयतन अंश किस प्रकार स्थिर 347 हीटर शीथ (0.70-0.90% एनबी) से अधिक में 12% हाइड्रोक्लोरिक एसिड को 108 डिग्री पर उबालने में गड्ढे आरंभ स्थल के घनत्व और छिद्रण समय को नियंत्रित करता है।

स्थिर स्टेनलेस स्टील्स के लिए आक्रामक एसिड वातावरण

In the case of 347 stainless steel (Nb-stabilized) sheathed electric heating tubes for aggressive hydrochloric acid service such as in pickling bath heaters for speciality metals, acid regeneration systems or chemical process heaters using HCl, excess niobium (beyond the stoichiometric requirement for carbon stabilisation) is present and results in the formation of primary MC carbides (NbC). These carbides are cathodic to the austenitic matrix and are preferred pitting start sites in boiling 12% HCl at 108°C. Chloride water pitting necessitates the presence of chlorides and oxygen . Hydrochloric acid actively corroded 347. Primary NbC particles increase localised assault. At 0.30-0.50% niobium levels (Nb:C ratio 6:1 to 10:1) primary MC volume percentage is 0.04-0.08%, pit density is modest (1-5 pits/cm2) and perforation duration is 100-200 hours. At over-stabilized values of 0.70-0.90 % Nb (Nb:C >15:1), प्राथमिक एमसी मात्रा अंश 0.15-0.25% तक बढ़ जाता है, गड्ढे का घनत्व 20-50 गड्ढे/सेमी2 तक बढ़ जाता है और वेध का समय कम होकर 20-50 घंटे हो जाता है। इस पेपर में अतिरिक्त नाइओबियम, प्राथमिक एमसी कार्बाइड मात्रा अंश, गड्ढे के घनत्व और 12% एचसीएल को उबालने में छिद्रण समय के बीच संबंध निर्धारित किया गया है।

एचसीएल में प्राथमिक एमसी कार्बाइड के कारण होने वाले गड्ढे का तंत्र

उबलते हाइड्रोक्लोरिक एसिड में 347 की निष्क्रिय फिल्म अस्थिर है (एचसीएल एक कम करने वाला एसिड है)। संक्षारण का तंत्र कैथोडिक समावेशन पर स्थानीय हमले के साथ एक सक्रिय विघटन है। प्राथमिक एनबीसी कण मैट्रिक्स के संबंध में उत्कृष्ट हैं और हाइड्रोजन विकास प्रतिक्रिया (कैथोडिक) में सक्रिय हैं। एनबीसी (कैथोड) और पड़ोसी मैट्रिक्स (एनोड) के बीच गैल्वेनिक धारा प्रत्येक कार्बाइड कण के आसपास तेजी से विघटन का कारण बनती है। प्राथमिक एमसी आयतन% जितना बड़ा होगा गड्ढे का घनत्व उतना ही अधिक होगा और कैथोडिक साइटें भी उतनी ही अधिक होंगी। एचसीएल की उच्च आक्रामकता उनके आरंभ के बाद सक्रिय विघटन द्वारा गड्ढों के त्वरित प्रसार का कारण बनती है।

नाइओबियम सामग्री, एमसी मात्रा अंश और 12% एचसीएल को उबालने में जमाव का मात्रात्मक संबंध

विभिन्न नाइओबियम स्तरों (0.05% C) के साथ 347 ट्यूबों के नियंत्रित विसर्जन परीक्षण के लिए गड्ढे की शुरुआत घनत्व और वेध अवधि निर्धारित की गई है।<0.01% Ti, constant) in boiling 12% HCl (108°C, 12 wt% HCl, deaerated) for times up to 250 hours.

नाइओबियम (wt%)Nb:C अनुपात प्राथमिक MC आयतन अंश (%)MC कण आकार (µm) 50 घंटों के बाद गड्ढे का घनत्व (गड्ढे/सेमी²) 50 घंटों के बाद अधिकतम गड्ढे की गहराई (µm) छिद्रण का समय (1.5 मिमी दीवार, घंटे) उबलने के लिए अनुशंसित 12% HCl सेवा 0.10 (अंडर{5}} स्थिर) 2:1<0.01 <1 0.5-1 50-100 80-150 No (sensitisation risk) 0.30 6:1 0.03-0.04 1-2 1-2 80-120 70-120 No 0.40 8:1 0.05-0.06 1-3 1-3 100-150 60-100 No 0.50 10:1 0.08-0.10 2-4 3-5 120-200 40-80 No (marginal) 0.60 12:1 0.12-0.15 3-5 8-15 150-250 30-50 No 0.70 14:1 0.15-0.18 4-6 15-25 200-350 20-35 No 0.80 16:1 0.18-0.22 4-8 25-40 250-450 15-25 No 0.90 18:1 0.22-0.28 5-10 40-60 300-500 10-20 No 1.00 20:1 0.25-0.30 6-12 50-80 350-600 8-15 No General Corrosion Rate Comparison (Without Pitting Acceleration)

347 में प्रति वर्ष लगभग 2 से 5 मिमी (वेध होने तक 150 से 250 घंटे) 12% एचसीएल को उबालने पर, बिना किसी गड्ढे के समग्र संक्षारण दर होती है। प्राथमिक एमसी कार्बाइड की उपस्थिति से छिद्रण 2-5X गुना तेज हो जाता है (समय घटकर 20-80 घंटे हो जाता है)।

स्थिति सामान्य संक्षारण दर (मिमी/वर्ष) मिश्रधातु छिद्रण का समय (1.5 मिमी) प्रमुख विफलता मोड 347, निम्न एनबी (0.30%)3-4 120-200 सामान्य + कुछ गड्ढा 347, उच्च एनबी (0.80%) 5-8 60-120तुलना त्वरित छिद्रण 316एल 10-20 30-60 सामान्य संक्षारण
मिश्र धातु 20 (तुलना) 0.5-1 500-1,500 निष्क्रिय टाइटेनियम <0.1 > 10,000 निष्क्रिय
एचसीएल एस को उबालने के लिए व्यावहारिक सिफारिशें

किसी भी नाइओबियम सामग्री के लिए 08 डिग्री, 347 की सलाह नहीं दी जाती है। हालाँकि, यदि 347 का उपयोग किया जाना चाहिए (उदाहरण के लिए, सिस्टम में कहीं और उच्च तापमान शक्ति के लिए), तो निम्नलिखित नाइओबियम सीमाएँ पिटिंग त्वरण को कम करती हैं।

वांछित सेवा समय (घंटे) अधिकतम एनबी (डब्ल्यूटी%) अधिकतम प्राथमिक एमसी वॉल्यूम अंश (%) वैकल्पिक मिश्र धातु के लिए सिफारिश
50 0.50 0.10 कोई नहीं (विफलता को छोड़कर)
100 0.40 0.06 317L or Alloy 20 suggested 200 Not possible N/A Alloy 20 or Alloy 825 >500संभव नहीं एन/ए टाइटेनियम या मिश्र धातु सी-276
निष्कर्ष: उबलती एचसीएल सेवा में 347

108 डिग्री पर 12% एचसीएल को उबालने वाले 347 स्टेनलेस स्टील हीटर शीथ के लिए, 0.40{7}}0.50% से कम नाइओबियम सांद्रता से प्राथमिक एमसी कार्बाइड (एनबीसी) गड्ढे शुरू करने वाली जगहों के रूप में कार्य करते हैं, जो छिद्रण समय को 150-250 घंटे (सामान्य संक्षारण) से घटाकर 40-80 घंटे कर देते हैं। अति-स्थिर नाइओबियम (0.70-0.90%) के उच्च स्तर पर 20-50 गड्ढे/सेमी 2 के गड्ढे का घनत्व छिद्रण के समय को 15-35 घंटे तक कम कर देता है . 347 का उपयोग हाइड्रोक्लोरिक एसिड को उबालने के लिए हीटर निर्दिष्ट करने वाले इंजीनियरों के लिए नहीं किया जाना चाहिए। ऊंचे तापमान पर एचसीएल के प्रतिरोध की आवश्यकता वाली सेवा के लिए मिश्र धातु 20 (बढ़ई 20), मिश्र धातु 825 (इंकोलॉय 825) या टाइटेनियम की आवश्यकता होती है। यह कार्य अतिरिक्त नाइओबियम और प्राथमिक एमसी कार्बाइड मात्रा अंश के बीच सहसंबंध और 12% एचसीएल को उबालने में तेजी से होने वाले एसिड सेटिंग में 347 से बचने के लिए एक प्रतिमान प्रदान करता है।