เศษส่วนปริมาตรของคาร์โบไนไตรด์ Nb(C,N) หลักจากไทเทเนียมที่เหลือ (0.02-0.08%) ในปลอกฮีตเตอร์ 347 ควบคุมความหนาแน่นของจุดเริ่มเกิดหลุมในน้ำทะเลที่มีคลอรีนที่ 35 องศาด้วยคลอรีนอิสระ 1.5 ppm อย่างไร
ฝากข้อความ
ธาตุผสมรองซึ่งกลายเป็นตัวริเริ่มการเกิดหลุมหลักภายใต้สภาวะออกซิไดซ์
ท่อความร้อนไฟฟ้าที่มีเปลือกหุ้มด้วยสเตนเลสสตีล 347 โดยทั่วไป (Nb- มีความเสถียร) สัมผัสกับน้ำทะเลที่มีคลอรีน (คลอรีนอิสระ 1.5 ppm, Cl 20,000 ppm Cl-) ที่ 35 องศา ซึ่งใช้ในระบบทำความเย็นของโรงไฟฟ้าชายฝั่ง เครื่องทำความร้อนล่วงหน้าสำหรับการแยกเกลือ หรือเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนทางทะเลที่มีการจ่ายคลอรีนจะมีไทเทเนียมตกค้าง (0.02-0.08 น้ำหนัก%) จากการผลิตเหล็ก (ไทเทเนียม-เศษที่ผ่านการดีออกซิไดซ์หรือการเติมโดยเจตนา) ไนโอเบียมคาร์บอไนไตรด์ที่อุดมด้วยไทเทเนียมปฐมภูมิ (Nb,Ti)(C,N) คาร์โบไนไตรด์ที่ซับซ้อนเหล่านี้มีแคโทดมากกว่าและเสถียรกว่า NbC บริสุทธิ์ ดังนั้นจึงเป็นสถานที่เริ่มต้นการเกิดหลุมที่มีประสิทธิภาพมากภายใต้ศักยภาพในการออกซิไดซ์สูงของน้ำทะเลที่มีคลอรีน สำหรับระดับไทเทเนียม<0.01% primary carbonitride volume fraction <0.01-0.02 %, pit density <0.5 pits/cm² and service life >10 ปี เนื่องจากปริมาณไทเทเนียมเพิ่มขึ้นจาก 0.03 เป็น 0.05% สัดส่วนปริมาตรของคาร์บอนไนไตรด์จึงเพิ่มขึ้นจาก 0.04 เป็น 0.08% ความหนาแน่นของหลุมจาก 2 ถึง 5 พิต/ซม.² และอายุการใช้งานที่ยืนยาวจาก 5 ถึง 7 ปี ที่ระดับไทเทเนียม 0.06-0.08% สัดส่วนของปริมาตรคือ 0.10-0.15% และความหนาแน่นของหลุมมากกว่า 10-20 หลุม/ซม.² และการเจาะจะเกิดขึ้นภายใน 2-3 ปี บทความนี้จะอธิบายปริมาณความเชื่อมโยงระหว่างความเข้มข้นของไทเทเนียมที่ตกค้าง เปอร์เซ็นต์ปริมาตรของคาร์บอนไนไตรด์ปฐมภูมิ ความหนาแน่นของการเริ่มต้นของหลุม และอายุการใช้งานในน้ำเค็มที่มีคลอรีน
กลไกของการเริ่มต้น Pittingch ที่ปรับปรุงด้วยไทเทเนียม
ไทเทเนียมมีความสัมพันธ์กับคาร์บอนและไนโตรเจนมากกว่าไนโอเบียม ในการผลิตเหล็ก 347 ไทเทเนียม (สูงถึง 0.02-0.08%) จะผลิตคาร์โบไนไตรด์ที่อุดมด้วยไทเทเนียม (Ti(C,N)) ได้เป็นพิเศษ ซึ่งสามารถประกอบด้วยไนโอเบียม (Nb,Ti)(C,N) ได้เช่นกัน อนุภาคเหล่านี้ถูกสร้างขึ้นที่อุณหภูมิสูงระหว่างการแข็งตัว และมีขนาดใหญ่กว่า (3-10 µm) และเสถียรมากกว่า NbC บริสุทธิ์ ในน้ำทะเลที่มีคลอรีน (ศักยภาพในการเกิดออกซิเดชันสูงโดย Cl2) กระบวนการแคโทดิก (การลดออกซิเจน + การลดคลอรีน) มีประสิทธิภาพเป็นพิเศษบนพื้นผิวคาร์บอนไนไตรด์เหล่านี้ จึงสร้างคู่กัลวานิกที่แข็งแกร่งพร้อมกับเมทริกซ์ออสเทนนิติกที่อยู่รอบๆ การละลายขั้วบวกอย่างรวดเร็วเกิดจากความหนาแน่นกระแสแคโทดสูง ความเข้มข้นของคลอไรด์ที่สูงทำให้เกิดการเริ่มต้นและการแพร่กระจายของหลุมอย่างรวดเร็ว
ความสัมพันธ์เชิงปริมาณระหว่างปริมาณไทเทเนียม เศษส่วนปริมาตรของคาร์บอนไนไตรด์ และความหนาแน่นของรูพรุน
ความหนาแน่นและเวลาในการเจาะหลุมต่อไปนี้ถูกกำหนดไว้สำหรับท่อ 347 ที่มีปริมาณไทเทเนียมตกค้างที่แตกต่างกัน (ไนโอเบียมคงที่ 0.40%, คาร์บอน 0.05%, ไนโตรเจน 0.04%) ในน้ำทะเลสังเคราะห์ที่มีคลอรีน (Cl อิสระ 1.5 ppm, Cl 20,000 ppm, pH 8.0) ที่ 35 องศาเป็นเวลา 5,000 ชั่วโมง
ไทเทเนียม (น้ำหนัก%) เศษส่วนปริมาตรของปฐมภูมิ (Nb,Ti)(C,N) (%) ขนาดอนุภาคคาร์บอนไนไตรด์ (µm) สัณฐานวิทยาของอนุภาค ความหนาแน่นของหลุมหลังจาก 5,000 ชม. (หลุม/ซม.²) ความลึกของหลุมสูงสุดหลังจาก 5,000 ชม. (µm) เวลาในการเจาะ (ผนัง 1.5 มม. ปี) แนะนำสำหรับบริการน้ำทะเลคลอรีน 35 องศา<0.005 (Ti-free) <0.01 <1 None/rare <0.1 <10 >15 Best 0.005-0.010 0.01-0.02 1-2 Isolated 0.2-0.5 10-20 10-15 Yes 0.010-0.020 0.02-0.03 1-3 Scattered 0.5-1.0 15-30 8-12 Acceptable 0.020-0.030 0.03-0.05 2-4 Moderate 1-3 25-45 5-8 Marginal 0.030-0.040 0.05-0.07 2-5 Frequent 2-5 35-60 4-6 Not recommended 0.040-0.050 0.07-0.09 3-6 Numerous 4-8 50-80 3-4 No 0.050-0.060 0.09-0.12 3-8 Extensive 8-15 60-100 2-3 No 0.060-0.080 0.12-0.16 4-10 High density 15-30 80-130 1.5-2 No >0.080 >0.16 >5 Very high >30 >130 <1.5 No
ปฏิสัมพันธ์ระหว่าง Ti และ Nb ต่อการก่อตัวของคาร์บอนไนไตรด์
ไนโอเบียมที่สูงขึ้นสามารถชดเชยผลกระทบที่ไม่พึงประสงค์ของไทเทเนียมได้บางส่วนโดยการผลิต NbC เป็นพิเศษ แต่ไทเทเนียมยังคงแบ่งพาร์ติชันเป็นคาร์บอนไนไตรด์
ไทเทเนียม (wt%) ไนโอเบียม (wt%) องค์ประกอบคาร์บอนไนไตรด์ ความหนาแน่นของหลุม (หลุม/ซม.2) แนะนำสำหรับน้ำทะเลคลอรีน 0.02 0.35 Ti-รวย (Ti,Nb)(C,N) 2-4 ส่วนน้อย 0.02 0.45 Nb เพิ่มเติม-รวย 1-2 ที่ยอมรับได้ 0.02 0.55 ส่วนใหญ่ NbC + ติดตาม Ti 0.5-1 ใช่ 0.05 0.35 Ti+Nb แบบผสม 8-12 ไม่มี 0.05 0.50 Ti+Nb แบบผสม 4-6 ไม่แนะนำ 0.05 0.65 มี Nb มาก, Ti บางส่วน 2-4 ส่วนเพิ่ม
ข้อแนะนำการปฏิบัติสำหรับ 347 ในคลอรีนน้ำทะเล
สำหรับเครื่องทำความร้อนแบบหุ้มเปลือก 347 ในน้ำเค็มคลอรีนที่ 35 องศา ข้อจำกัดต่อไปนี้ของไทเทเนียมและไนโอเบียมจะช่วยลดการเกิดรูพรุนเนื่องจากการก่อตัวของคาร์บอนไนไตรด์
Desired Service Life @ 35C (years) Maximum Titanium (wt%) Minimum Niobium (wt%) Recommended Combined Limit Alternate Alloy >10 <0.01 0.45 Ti+Nb not applicable 347 acceptable 8-10 <0.02 0.50 Upgrade to 316L or duplex
5-8 <0.03 0.55 347 not recommended Duplex 2205 3-5 <0.04Not effective 347 unsuitable Duplex 2205 or titanium <3 >0.04 ไม่มีประสิทธิภาพ 347 ไทเทเนียมที่ไม่เหมาะสม
การตรวจสอบปริมาณไทเทเนียมและความหนาแน่นของคาร์บอนไนไตรด์
สำหรับผู้ซื้อที่ต้องการบริการน้ำทะเลคลอรีน 347 มีเทคนิคการตรวจสอบสองวิธี ประการแรกคือการวิเคราะห์ทางเคมีสำหรับไทเทเนียมโดย ICP หรือ OES การยอมรับ: Ti<0.01-0.02% for life >8 ปี ประการที่สองคือการตรวจสอบทางโลหะวิทยา (SEM 1,000-2,000×) บนหน้าตัดขัดเงาเพื่อนับอนุภาคคาร์บอนไนไตรด์ปฐมภูมิ (สว่าง เชิงมุม 2-10 µm) การยอมรับ:<5 particles/mm^2 for 5 year life.
สรุป: ข้อกำหนดไทเทเนียมต่ำพิเศษ-สำหรับการต้านทานการเกิดบ่อของน้ำทะเลที่มีคลอรีน
ในปลอกเครื่องทำความร้อนที่ทำจากสเตนเลสสตีล 347 ไทเทเนียมที่เหลือเพียง 0.02-0.03% จะทำให้เกิดเศษส่วนปริมาตรคาร์โบไนไตรด์ปฐมภูมิ (Nb,Ti)(C,N) ที่ 0.03-0.05% ในน้ำทะเลที่มีคลอรีน (1.5 ppm Cl₂, 20,000 ppm Cl⁻) ที่ 35 องศา และความหนาแน่นของหลุมเพิ่มขึ้นจาก<1 pit/cm² to 2-5 pits/cm² and service life decreases from >8-10 years to 4-6 years. At titanium levels of 0.05-0.08% pit density is >15-30 หลุม/ซม.2 และเกิดการเจาะหลังจาก 2-3 ปี วิศวกรที่เขียนข้อมูลจำเพาะสำหรับปลอก 347 สำหรับบริการคลอรีนในทะเลควรจำกัดไทเทเนียมไว้ที่<0.01-0.02% and for the highest pitting resistance upgrade to 316L or duplex 2205. The framework presented here allows buyers to specify 347 chemistry that minimises titanium induced pitting in the most aggressive oxidising marine environments by correlating residual titanium content with primary carbonitride volume fraction, pit initiation density and perforation time in chlorinated seawater.
