Sut Mae'r Ffracsiwn Cyfaint o Gynwysiadau Ocsid An-Metelaidd Ar ôl Ail-doddi Arc Gwactod o 316 o wresogyddion tiwbiau gwain Cychwyn Pwll Rheoli Dwysedd Safle mewn Uchel-Dŵr Purdeb ar 90 gradd

Cynhwysiant Poblogaeth fel yr Unig Fecanwaith Cychwyn Pwyso mewn-Amgylcheddau Clorid Isel

With 316 stainless steel clad electric heating tubes in high purity water applications such as pharmaceutical water systems, semiconductor rinse tanks or high pressure boiler feedwater when the chloride levels are under 10 ppm, conventional chloride-induced pitting is not expected. However the pitting does occur in these conditions and the beginning sites are virtually solely non-metallic oxide inclusions (mainly alumina, Al2O3 and spinels) rather than manganese sulphides. The oxide inclusion volume fraction of a normal electric-arc furnace (EAF) 316 is usually 0.01–0.05%. Vacuum arc remelting (VAR) or electroslag remelting (ESR) reduce the oxide inclusion volume percentage to less than 0.002% (a 10-25 fold reduction). A 316 sheath with an oxide inclusion volume fraction >Bydd 0.01% mewn dŵr purdeb uchel ar 90 gradd yn cynhyrchu 10-50 pwll / cm2 mewn 1,000 o oriau, ond bydd deunydd wedi'i drin â VAR gyda<0.002% inclusions is pit-free for >10,000 o oriau. Yn y papur hwn, ymchwiliwyd i ddylanwad bywyd gwasanaeth, dwysedd cychwyn pwll a ffracsiwn cyfaint cynhwysiant ocsid ar y dŵr purdeb uchel.

Ymddygiad tyllu dur a achosir gan fecanwaith cynhwysiant ocsid

Mewn cyferbyniad â chynhwysion sylffid manganîs sy'n weithgar yn electrocemegol ac sy'n achosi pylu trwy hydoddiant, mae cynhwysiant ocsid (Al₂O₃, MgO·Al₂O₃) yn ynysyddion anadweithiol. Maent yn chwarae rhan fecanyddol a geometrig wrth ddechrau tyllu. Mae'r rhyngwyneb rhwng y cynhwysiant ocsid a'r matrics austenitig yn wahanol o ran cyfernod ehangu thermol (CTE o Al2O 3=8 × 10−6 / gradd yn erbyn . 316 ≈ 17 × 10−6 / gradd). Mae'r diffyg cyfatebiaeth hwn o CTE yn achosi bwlch (hollt) rhwng y cynhwysiant a'r matrics wrth wresogi (hyd at 90 gradd) a chylchoedd oeri. Mae'r hollt hwn wedi'i lenwi â dŵr ac ïonau clorid (hyd yn oed yn<10 ppm) and constitutes the differential aeration cell that causes pitting. The pit then propagates by normal chloride driven mechanisms, but the bulk chloride is low. The number of pits is related to the number of oxide inclusions exposed at the surface.

Y berthynas rhwng ffracsiwn cyfaint cynhwysiant ocsid a meintioliad dwysedd pwll ar 90 gradd

Mae profion trochi rheoledig o diwbiau 316 o wahanol brosesau cynhyrchu dur (EAF, AOD, VAR) mewn dŵr purdeb uchel (8 ppm Cl⁻, dargludedd 15 µS/cm, pH 7.0) ar 90 gradd am 5,000 awr wedi sefydlu'r dwyseddau cychwyn pwll canlynol.

Ffracsiwn Cyfaint Cynhwysiant Ocsid Arferol (%) mewn Proses Gwneud DurMaint Ystod y Cynhwysiadau (µm) Pyllau / cm² ar ôl 5,000 awr ar 90 gradd Uchafswm dyfnder y pwll ar ôl 5,000 h (µm) Amser i'r pwll sefydlog cyntaf (h) Gwasanaeth a Argymhellir ar gyfer Dŵr Pur Uchel
VAR (arc gwactod wedi'i aildoddi)<0.002 1-5 <0.1 <10 >10,000 ESR Gorau (electroslag wedi'i aildoddi) 0.002-0.005 1-8 0.1-0.5 10-20 5,000-10,000 AOD Ardderchog (argon-ocsigen wedi'i ddatgarbwreiddio) 0.005-0.010 2-10 0.5-2 20-40 2,000-5,000 Derbyniol
Triniaeth AOD + calsiwm 0.008-0.015 3-15 2-5 30-60 1,000-3,000 Ymylol
EAF (ffwrnais arc trydan, safonol) 0.015-0.030 5-25 5-20 50-100 500-1, 500 Ddim yn ddoeth
EAF (ansawdd gwael) 0.030-0.050 10-50 20-50 80-150 200-500 Annerbyniol
Dylanwad Crynodiad Clorid ar Gynhwysiant-Trothwy Pitting Inducer

Mae dechrau tyllu ar gynhwysiant ocsid yn cael ei gyflymu gan bresenoldeb hyd yn oed ychydig iawn o gloridau. Mae'r tabl isod yn dangos y cant cyfaint cynhwysiant ocsid uchaf a ganiateir ar gyfer gwasanaeth 5 mlynedd fel swyddogaeth crynodiad clorid ar 90 gradd.

Crynodiad Clorid (ppm) Uchafswm Cynhwysiant Ocsid Ocsid Ffracsiwn Cyfaint (%) Llwybr Gwneud Dur Arfaethedig Am yn ail os yw'n gorredeg<1 0.020 AOD or betterNone 1-5 0.010 AOD + calcium therapyNone 5-10 0.005 AOD (premium) or ESR None 10-20 0.003 ESR or VAR 316L with electropolishing 
20-50 0.002 VARUUpgrade i 316L, passivation50<0.001 VAR + surface removal 316 not recommended for long life
316 Cynhwysiant{{1}Manyleb Rheoledig ar gyfer Gwasanaeth Dŵr Purdeb Uchel

Dylai manylebau ar gyfer 316 o wresogyddion gwain ar gyfer cymwysiadau dŵr purdeb uchel mewn dogfennau caffael gynnwys y canlynol:

Cymhwyso Uchafswm clorid (ppm) Proses gwneud dur sy'n ofynnol Cynhwysiant ocsid mwyaf ffracsiwn cyfaint Dull dilysu
WFI fferyllol (dŵr i'w chwistrellu)<3 VAR or ESR <0.003% (30 ppm) ASTM E45 + SEM/EDS
rinsiad lled-ddargludyddion (ultrapure)<1 VAR <0.002% (20 ppm) SEM/EDS of 10 fields 
-dŵr porthiant boeler pwysedd uchel<5 ESR or AOD premium <0.005% (50 ppm) ASTM E45 Method A General high purity industrial <10 AOD with calcium treatment <0.010% (100 ppm) ASTM E45

Mae gan brynwyr sydd angen cynhwysiant a reolir 316 dair techneg ddilysu. Y cyntaf yw ASTM E45 (Dulliau Prawf Safonol ar gyfer Pennu Cynhwysiad Cynnwys Dur), naill ai Dull A (maes gwaethaf) neu Ddull D (dadansoddiad delwedd). Ar gyfer cymwysiadau purdeb uchel pennir uchafswm difrifoldeb o 0.5 ar gyfer cynhwysiant math B (alwmina). Yr ail yw sganio microsgopeg electron (SEM) gyda sbectrosgopeg pelydr-X (EDS) gwasgaredig egni ar draws-adran sgleinio (500-1,000×) yn cyfrif cynhwysiadau mewn 10 maes gweld. Mae'r trothwy derbyn yn llai na 10 cynhwysiad fesul mm 2 yn fwy na 2 µm. Mae'r trydydd prawf yn brawf trochi wedi'i symleiddio lle mae sampl o diwb yn cael ei drochi mewn dŵr purdeb uchel (10 ppm Cl⁻) ar 90 gradd am 1,000 o oriau. Os yw pyllau yn weladwy, mae cynnwys cynhwysiant yn rhy uchel.

Maes Adnabod Pyllau o Gynhwysiadau Ocsid

Cynhwysiant ocsid yw'r achos tebygol o osod gwresogydd 316 mewn dŵr o ansawdd uchel lle mae cloridau yn llai na 10-20 ppm. Yn ficrosgopig (200-500 ×) bydd safle'r pwll yn datgelu cynhwysiad Al 2 O 3 neu asgwrn cefn yng nghanol y pwll, gyda'r cynhwysiant yn aml yn cael ei ddadleoli'n rhannol. Mae'r pyllau yn fach iawn (diamedr 10–100 µm), yn niferus ac wedi'u dosbarthu'n gyfartal. Mae archwiliad EDS o ganolfan y pwll yn gwirio O ac Al. Yr ateb ar gyfer y materion hyn yw pennu gradd VAR neu ESR 316 ar gyfer pryniannau yn y dyfodol. Nid oes modd trwsio'r gwresogydd a rhaid gosod tiwbiau a reolir gan gynhwysiant yn ei le.

Casgliad: Dynodiad VAR/ESR 316 ar gyfer Gwasanaeth Dŵr Purdeb Uchel

Ar gyfer 316 o wresogyddion dur di-staen wedi'u lapio mewn dŵr purdeb uchel (cloridau<10 ppm) at 90°C, the dominant pitting initiation mechanism is galvanic crevice attack at non-metallic oxide inclusions. Standard EAF steel with 0.015-0.03% oxide inclusion volume fractions produces 5-20 pits/cm2 and perforation in 2-5 years in 5,000 hours. VAR or ESR processing decreases the oxide inclusion volume percentage to <0.002-0.005% and increases the pit-free life to >10,000 o oriau. Os yw 316 o weinau yn cael eu pennu i'w defnyddio mewn cymwysiadau gwresogi dŵr pur fferyllol, lled-ddargludol neu uwch, yna mae'n rhaid i beirianwyr fod angen deunydd gradd VAR neu ESR a phrofi am gynnwys cynnwys i ASTM E45 gyda chyfyngiadau difrifoldeb.<0.5 for Type B inclusions. The framework described correlates oxide inclusion volume percentage with measurable pit initiation density and service life. Buyers may now select 316 tubing that resists pitting even in the most aggressive high purity water situations.