Sut Mae Ffracsiwn Cyfaint Fferit Delta Cynradd mewn Tiwbiau Gwain Gwresogydd 316L yn Rheoli'r Gyfradd Lluosogi Pyllau mewn Atebion Clorid Asidig (pH 3, 1000 ppm Cl⁻) ar 50 gradd

Llwybr Lluosogi Ffafriol: Y Cyfnod Ferrite

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-Cyfraddau lluosogi pydew 5% yn dringo i 0.5-1.5 mm/blwyddyn-ddigonol i dyllu wal 1.5mm ar ôl 1-3 blynedd. Mae'r gwaith presennol yn asesu'r cysylltiad rhwng cynnwys delta ferrite a chyfradd lluosogi pyllau mewn hydoddiannau asidig clorid.

Mecanwaith Diddymu Dewisol Ferrite

Mae'r ffilm goddefol ar austenit yn gymharol barhaus mewn hydoddiannau clorid asidig (pH 3, 1000 ppm Cl−) oherwydd ei gynnwys mwy o folybdenwm a'i strwythur wyneb-ciwbig-ganolog (FCC). Mae strwythur BCC delta ferrite yn arwain at ffilm goddefol llai sefydlog, yn enwedig ar pH isel. Ar ben hynny, mae gan y ffilm goddefol ferrite lai o gyfoethogi molybdenwm nag austenite. Unwaith y bydd pwll wedi'i gychwyn a bod amgylchedd asidig lleol yn cael ei greu (mae pH yn aml yn gostwng i 1-2), mae'r cyfnod ferrite yn hydoddi 2-10 gwaith yn gyflymach na'r austenite o'i amgylch. Os yw'r grawn ferrite yn gysylltiedig (morffoleg llinynnol), gall y pwll ledaenu'n gyflym ar hyd y llwybrau ffafriedig hyn. Os yw ferrite yn bodoli fel ynysoedd globular ynysig, rhaid ail-gychwyn y pwll mewn austenite rhwng clytiau ferrite, gan arafu lledaeniad cyffredinol.

Perthynas feintiol rhwng ffracsiwn cyfaint delta ferrite a chyfradd lluosogi pyllau

Mae profion electrocemegol rheoledig o sbesimenau 316L gyda chrynodiadau delta ferrite amrywiol (cemegau amgen neu driniaethau gwres) mewn hydoddiant pH 3, 1,000 ppm Cl- ar 50 gradd, gyda phyllau artiffisial wedi'u ffurfio ar ddiffygion safonol, wedi sefydlu'r cyfraddau lluosogi pyllau canlynol.

Ffracsiwn Cyfaint Delta Ferrite (%) Cyfradd Lluosogi Pwll Morffoleg Ferrite (mm/blwyddyn) ar pH 3, 1,000 ppm Cl- , 50 gradd Amser i 1.5 mm Trydylliad o'r Cychwyn (blynyddoedd) Cyfradd Lluosogi Cymharol (Ferrite-Am Ddim=1.0) Gwasanaeth Clorid Am Ddim=1.0)<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 Globular, tenau 0.20-0.40 3.8-7.5 2.0 × Derbyniol
1.0-2.0 Cymysg (globular + stringers byr) 0.30-0.60 2.5-5 3.0 × Ymylol
2.0-3.0 Llinynnau byr 0.50-0.90 1.7-3 5.0 × Heb ei argymell
3.0-5.0 Llinynnau cysylltiedig 0.80-1.40 1.1-1.9 8.0 × Nac oes
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 × Ddim yn dderbyniol
Dewisoldeb Ferrite ar pH Asidig

Mae pH is yn cynyddu detholedd hydoddiad ferrite. Mae ferrit ac austenit yn cael eu diddymu ar gyfraddau tebyg ar gynnydd mewn pH.

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%

Terfynau ferrite delta a argymhellir ar gyfer gwresogyddion caeedig 316L sy'n gweithredu mewn amgylcheddau clorid asidig (pH 2-4, 500-2,000 ppm Cl-) ar 40-60 gradd .

Amgylchedd Gwasanaeth pH Amrediad Clorid (ppm) Tymheredd ( gradd ) Uchafswm a Ganiateir Delta Ferrite (%) Arfer Gwneud Dur a Argymhellir
Ychydig yn asidig (ee rhywfaint o ddŵr oeri)4.5-5.5 500-1,000 40 3% safon AOD
Cymedrol asidig (ee rhywfaint o elifiant diwydiannol) 3.5-4.5 500-1,500 50 2% AOD gyda rheolaeth gemegol
Asidaidd ymosodol (ee rinsio piclo) 2.5-3.5 1,000-2,000 50 1% 316L gyda Ni uchel (12-13%)
2.0-3.0 500-1,000 40 0.5% Fully austenitic 316L (Ni >12.5%, Cr<17%) Severe acidic (e.g. acid mine drainage)
Difrifol iawn (pH<2) <2.0 Any Any 0% (316L not recommended) Upgrade to Alloy 20 or 825 
Gwiriad Cynnwys Delta Ferrite

Os oes angen ferrite 316L isel ar gyfer gwasanaeth clorid asidig i brynwyr, mae yna dri dull dilysu:

Mesuriad nad yw'n ddinistriol Dull anwytho magnetig Derbyn Ferritescope:<2-3% moderate service, <1% aggressive service.

Trawstoriad metallograffig, ysgythriad, ee adweithydd Beraha, lliwiau ferrite brown/glas ASTM E562 Dadansoddiad delwedd Derbyn, yn ôl yr angen.

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

Tyllu carlam gan ferrite: Adnabod maes

Pan fydd gwresogydd 316L yn torri trwy bytio mewn gwasanaeth clorid asidig, mae'r ferrite yn cyflymu'r tyllu ac mae'r pyllau canlyniadol yn ymddangos yn anwastad ac yn canghennog o dan y microsgop, yn nodweddiadol yn dilyn patrymau tebyg i linynwyr. Ar draws-adran fetelegol bydd y pydew yn datgelu hydoddiant ffafriol llinynnau delta ferrite sy'n deillio o flaen y pwll gan arwain at forffoleg "bys-like" neu "root{5}}like". Bydd dadansoddiad EDS wal y pwll yn dangos llai o folybdenwm mewn ardaloedd toddedig (yn ôl y disgwyl gyda diddymu ferrite). Yr ateb ar gyfer pryniannau yn y dyfodol yw nodi -ferrite isel (nod<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.

Casgliad: Gwasanaeth Clorid Asidig gyda Manyleb Ferrite Isel

Delta ferrite volume fractions >1-Mae 3% yn gwella cyfraddau lluosogi pyllau gan ffactor o 3-8 ar gyfer gwresogyddion gorchuddio dur gwrthstaen 316L mewn hydoddiannau clorid asidig (pH 3, 1,000 ppm Cl-) ar 50 gradd , gan fyrhau'r amser tan y trydylliad o 5-10 mlynedd i 1-3 blynedd. Mewn cyfryngau asid, mae'r cyfnod ferrite yn hydoddi'n gyflymach, gan arwain at ddatblygu rhwydweithiau llwybr cyflym ar gyfer ffurfio pyllau. Rhaid i beirianwyr sy'n pennu gwain 316L ar gyfer baddonau piclo, draeniad mwyngloddiau asid neu elifiant asidig diwydiannol gyfyngu ar delta ferrite i<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.