347 हीटर शीथ टयूबिंग में प्राथमिक एनबी(सी,एन) कार्बोनाइट्राइड कणों का आयतन अंश 40 डिग्री पर उच्च -क्लोरीन (2 पीपीएम सीएल₂) समुद्री जल में पिटिंग आरंभ स्थल घनत्व को कैसे नियंत्रित करता है

ऑक्सीकरण स्थितियों में वैट पिट के प्रमुख न्यूक्लियेशन साइट के रूप में जटिल समावेशन

कॉम्प्लेक्स नाइओबियम कार्बोनाइट्राइड (Nb(C,N)) कण 40 डिग्री पर क्लोरीनयुक्त समुद्री जल (2 पीपीएम अवशिष्ट क्लोरीन, 20,000 पीपीएम सीएल−) में 347 स्टेनलेस स्टील (एनबी-स्थिर) शीथेड इलेक्ट्रिक हीटिंग ट्यूबों में पिटिंग शुरू करने के लिए प्रमुख स्थान हैं, जो तटीय बिजली संयंत्रों, अलवणीकरण प्रीहीटर्स या समुद्री हीट एक्सचेंजर्स की शीतलन प्रणालियों के लिए विशिष्ट हैं। MnS समावेशन (जो क्लोरीनयुक्त परिस्थितियों में घुल जाते हैं) या Al2O3 (जो निष्क्रिय हैं) के विपरीत, Nb(C,N) कण अर्धचालक होते हैं और 316L में TiN जैसे 347 मैट्रिक्स के लिए कैथोडिक हो सकते हैं। गड्ढे की शुरूआत का घनत्व एनबी (सी, एन) के आयतन अंश (नाइओबियम, कार्बन और नाइट्रोजन सामग्री द्वारा निर्धारित) के सीधे आनुपातिक है। एनबी(सी,एन) आयतन अंशों के लिए<0.02-0.05% (Nb:C+N ratio <8:1, excellent stabilisation) pit densities are low (<0.5 pits/cm2) and service life is >10 years. At Nb(C,N) >0.10-0.15% (excess niobium or excessive nitrogen) pit densities are >10-20 गड्ढे/सेमी2 और 2-3 वर्षों के भीतर वेध। इस आलेख में, 40 डिग्री पर क्लोरीनयुक्त समुद्री जल में एनबी (सी, एन) मात्रा अंश, गड्ढे आरंभ घनत्व और सेवा जीवन के बीच संबंध को निर्धारित किया गया है।

क्लोरीनयुक्त समुद्री जल में एनबी(सी,एन) के तंत्र को बढ़ावा दिया गया

नाइओबियम कार्बोनाइट्राइड (Nb(C,N)) एक फेस केंद्रित क्यूबिक (FCC) सामग्री है जिसमें उत्कृष्ट विद्युत चालकता और कैथोडिक से ऑस्टेनिटिक मैट्रिक्स है। क्लोरीनयुक्त खारे पानी (Cl2 के कारण उच्च ऑक्सीकरण क्षमता) में, कैथोडिक प्रतिक्रिया (ऑक्सीजन की कमी और क्लोरीन की कमी) Nb(C,N) सतहों पर कुशलता से होती है, जिससे एक गैल्वेनिक युगल बनता है जो पास के 347 मैट्रिक्स के एनोडिक विघटन का कारण बनता है। MnS के विपरीत, जो घुल जाता है, Nb(C,N) स्थिर है और गैल्वेनिक धारा को चलाता रहता है। गड्ढे की शुरूआत का घनत्व सीधे सतह पर एनबी(सी,एन) कणों की संख्या से संबंधित है।

एनबी(सी, एन) आयतन अंश और पिटिंग घनत्व के बीच मात्रात्मक सहसंबंध

5,000 घंटों के लिए 40 डिग्री पर क्लोरीनयुक्त सिंथेटिक समुद्री जल (2 पीपीएम सीएल 2, 20,000 पीपीएम सीएल -) में विभिन्न नाइओबियम सामग्री (एनबी (सी, एन) मात्रा अंश को बदलने के लिए) के साथ 347 टयूबिंग (0.08% सी, 0.06% एन) के नियंत्रित विसर्जन परीक्षण ने निम्नलिखित गड्ढे आरंभ घनत्व स्थापित किए हैं।

नाइओबियम सामग्री (wt%) कार्बन (wt%) नाइट्रोजन (wt%) Nb(C,N) आयतन अंश (%) Nb(C,N) कण आकार (µm) 5,000 घंटे के बाद गड्ढे का घनत्व (गड्ढे/सेमी2) अधिकतम गड्ढे की गहराई (µm) छिद्रण का समय (1.5 मिमी दीवार, वर्ष) 40 डिग्री क्लोरीनयुक्त समुद्री जल सेवा के लिए अनुशंसित<0.05 (No Nb) 0.08 0.06 <0.01 <1 <0.1 <10 >15 हाँ (लेकिन स्थिर नहीं)
0.20 0.06 0.05 0.02-0.04 1-2 0.2-0.5 10-20 10-15 Yes 0.30 0.06 0.06 0.04-0.06 1-3 0.5-1 15-30 8-12 Acceptable 0.40 0.06 0.06 0.06-0.08 2-4 1-2 25-40 5-8 Marginal 0.50 0.06 0.06 0.08-0.12 2-5 2-5 40-60 3-5 Not recommended 0.60 0.06 0.06 0.12-0.15 3-6 5-10 50-80 2-3 No 0.80 0.06 0.06 0.15-0.20 4-8 10-20 70-100 1.5-2 No >1.00 >0.06 >0.06 >0.20 >5 >20 >100 <1.5 No
स्थिरीकरण ताप उपचार से प्रभावित एनबी(सी,एन) की आकृति विज्ञान

एक स्थिरीकरण एनील (850-900 डिग्री) के कारण महीन, अधिक लगातार एनबी(सी,एन) कणों का अवक्षेपण होता है, जो नाइओबियम अधिक होने पर गड्ढे के घनत्व को बढ़ा सकता है।

हीट ट्रीटमेंट एनबी(सी,एन) कण आकार (एनएम) एनबी(सी,एन) आयतन अंश (%) गड्ढे का घनत्व (गड्ढे/सेमी2, 0.50% एनबी) क्लोरीनयुक्त समुद्री जल के लिए अनुशंसित
समाधान केवल एनील (1,050 डिग्री, डब्ल्यूक्यू) 500-2,000 एनएम 0.08-0.12 2-5 स्वीकार्य स्थिरीकरण 850 डिग्री, 2 घंटे 50-200 एनएम 0.10-0.15 5-10सलाह नहीं दी गई है (अधिक गड्ढे, महीन कण)
स्थिरीकरण 900 डिग्री, 4 घंटे 100-300 एनएम 0.10-0.15 3-8 अनुशंसित नहीं (अधिक गड्ढे)
जैसा कि {{0}तैयार किया गया है, कोई स्थिरीकरण नहीं 500-3,000 एनएम 0.06-0.10 1-3 स्वीकार्य
समुद्री जल, क्लोरीनयुक्त में 347 के लिए व्यावहारिक सिफ़ारिशें

40 डिग्री पर क्लोरीनयुक्त खारे पानी में 347 शीथेड हीटरों के लिए, निम्नलिखित नाइओबियम और स्थिरीकरण पैरामीटर एनबी (सी, एन) प्रेरित गड्ढे को कम करते हैं:

वांछित सेवा जीवन (वर्ष) अधिकतम एनबी(सी,एन) आयतन अंश (%) अधिकतम। नाइओबियम (wt%)न्यूनतम कार्बन और नाइट्रोजन (% wt)स्थिरीकरण अनुशंसित10<0.04 0.30 0.10 None (solution anneal only) 
5-10 <0.06 0.40 0.12 None 3-5 <0.08 0.45 0.12 None (avoid stabilisers)
2-3 Not acceptable >0.50 डुप्लेक्स या 316एल में कोई भी अपग्रेड
निष्कर्ष: पिटिंग प्रतिरोध के लिए एनबी(सी,एन) का नियंत्रण

We have identified the initiation sites for pitting of 347 stainless steel heater sheaths exposed to chlorinated seawater (2 ppm Cl2, 20,000 ppm Cl-) at 40°C as particles of niobium carbonitride (Nb(C,N)). Volume fractions exceeding 0.06-0.08% (Nb >0.40-0.45%) result in pit densities >2-5 गड्ढे/सेमी 2 और सेवा जीवन को 3-5 साल तक कम करें। जो इंजीनियर समुद्री क्लोरीनयुक्त सेवा के लिए 347 शीथ निर्दिष्ट करते हैं, उन्हें नाइओबियम को 0.30-0.40% तक सीमित करना चाहिए और स्थिरीकरण एनीलिंग (जो ठीक एनबी (सी, एन) को अवक्षेपित करता है) को रोकना चाहिए। क्लोरीनयुक्त समुद्री जल में उच्चतम गड्ढा प्रतिरोध 347 के बजाय 316L या डुप्लेक्स 2205 है। यहां प्रस्तावित पद्धति Nb(C,N) मात्रा प्रतिशत को गड्ढे के घनत्व और वेध समय से जोड़ती है। खरीदार 347 रसायन निर्दिष्ट कर सकते हैं जो ऑक्सीकरण वाले समुद्री वातावरण में समावेश-प्रेरित गड्ढे को कम करता है।