เศษส่วนของปริมาตรของ MC คาร์ไบด์ปฐมภูมิ (NbC) ในปลอกฮีตเตอร์ 347 ที่เสถียรมากกว่า- (0.70-0.90% Nb) ควบคุมความหนาแน่นของจุดเริ่มหลุมและเวลาในการเจาะในการเดือดของกรดไฮโดรคลอริก 12% ที่ 108 องศาอย่างไร
ฝากข้อความ
สภาพแวดล้อมที่เป็นกรดที่รุนแรงสำหรับเหล็กกล้าไร้สนิมที่มีความเสถียร
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) เศษส่วนของปริมาตร MC หลักเพิ่มขึ้นเป็น 0.15-0.25 %, ความหนาแน่นของหลุมเพิ่มขึ้นเป็น 20-50 พิต/ซม.2 และเวลาการเจาะลดลงเป็น 20-50 ชั่วโมง ความสัมพันธ์ระหว่างไนโอเบียมส่วนเกิน เศษส่วนของปริมาตรคาร์ไบด์ MC หลัก ความหนาแน่นของหลุม และเวลาในการเจาะในการเดือดของ HCl 12% ได้รับการหาปริมาณในบทความนี้
กลไกของการเกิดรูพรุนที่เกิดจากคาร์ไบด์ MC หลักใน HCl
ฟิล์มพาสซีฟ 347 ในกรดไฮโดรคลอริกที่กำลังเดือดไม่เสถียร (HCl เป็นกรดรีดิวซ์) กลไกของการกัดกร่อนคือการละลายที่เกิดขึ้นโดยการโจมตีเฉพาะที่ที่การรวมตัวของแคโทด อนุภาค NbC หลักมีค่าสูงเมื่อเทียบกับเมทริกซ์และมีฤทธิ์ในปฏิกิริยาวิวัฒนาการของไฮโดรเจน (แคโทดิก) กระแสไฟฟ้ากัลวานิกระหว่าง NbC (แคโทด) และเมทริกซ์ข้างเคียง (แอโนด) ทำให้เกิดการแตกตัวอย่างรวดเร็วรอบๆ อนุภาคคาร์ไบด์แต่ละตัว ยิ่งปริมาตร MC หลักมากขึ้น % ความหนาแน่นของหลุมก็จะยิ่งสูงขึ้นและมีตำแหน่งที่เป็นแคโทดิกมากขึ้น ความก้าวร้าวสูงของ HCl ทำให้เกิดการแพร่กระจายของหลุมอย่างรวดเร็วโดยการละลายอย่างแข็งขันหลังจากการเริ่มต้น
ความสัมพันธ์เชิงปริมาณของปริมาณไนโอเบียม เศษส่วนปริมาตร MC และการเกิดรูพรุนในการเดือด 12% HCl
ความหนาแน่นของการเริ่มต้นหลุมและระยะเวลาการเจาะถูกกำหนดสำหรับการทดสอบการแช่แบบควบคุมของท่อ 347 ที่มีระดับไนโอเบียมต่างกัน (0.05% C,<0.01% Ti, constant) in boiling 12% HCl (108°C, 12 wt% HCl, deaerated) for times up to 250 hours.
ไนโอเบียม (wt%)อัตราส่วน Nb:C เศษส่วนปริมาตร MC หลัก (%) ขนาดอนุภาค MC (µm) ความหนาแน่นของหลุมหลังจาก 50 ชั่วโมง (หลุม/ซม.²) ความลึกของหลุมสูงสุดหลังจาก 50 ชั่วโมง (µm) เวลาในการเจาะ (ผนัง 1.5 มม. ชั่วโมง) แนะนำสำหรับการต้ม บริการ HCl 12% 0.10 (ต่ำกว่า-เสถียร) 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 มีอัตราการกัดกร่อนโดยรวมโดยไม่มีรูพรุนในการเดือด 12% HCl ประมาณ 2 ถึง 5 มม. ต่อปี (150 ถึง 250 ชั่วโมงจนกระทั่งเกิดการเจาะ) การเจาะจะถูกเร่งด้วยปัจจัย 2-5X โดยมีคาร์ไบด์ MC หลักอยู่ด้วย (ลดเวลาลงเหลือ 20-80 ชั่วโมง)
สภาพ อัตราการกัดกร่อนทั่วไป (มม./ปี) โลหะผสมระยะเวลาถึงการเจาะ (1.5 มม.) โหมดความล้มเหลวหลัก 347, Nb ต่ำ (0.30%)3-4 120-200 ทั่วไป + รูพรุนบางส่วน 347, Nb สูง (0.80%) 5-8 60-120การเปรียบเทียบรูพรุนแบบเร่ง 316L 10-20 30-60 การกัดกร่อนทั่วไป
อัลลอย 20 (เปรียบเทียบ) 0.5-1 500-1,500 พาสซีฟ ไทเทเนียม < 0.1 > 10,000 พาสซีฟ
ข้อแนะนำการปฏิบัติสำหรับการต้ม HCl S
08 องศา , 347 ไม่แนะนำให้ใช้กับปริมาณไนโอเบียม อย่างไรก็ตาม หากต้องใช้ 347 (เช่น สำหรับความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูงในส่วนอื่นๆ ในระบบ) ข้อจำกัดของไนโอเบียมต่อไปนี้จะลดการเร่งของการเกิดหลุมให้เหลือน้อยที่สุด
เวลาบริการที่ต้องการ (ชม.) Nb สูงสุด (wt%) เศษส่วนปริมาตร MC หลักสูงสุด (% ) คำแนะนำสำหรับโลหะผสมทางเลือก
50 0.50 0.10 ไม่มี (เว้นแต่จะล้มเหลว)
100 0.40 0.06 317L or Alloy 20 suggested 200 Not possible N/A Alloy 20 or Alloy 825 >500เป็นไปไม่ได้ N/A ไทเทเนียมหรืออัลลอยด์ C-276
สรุป: 347 ในบริการ Boiling HCl
สำหรับปลอกเครื่องทำความร้อนสแตนเลส 347 ที่กำลังเดือด 12% HCl ที่ 108 องศา MC คาร์ไบด์หลัก (NbC) จากความเข้มข้นของไนโอเบียมต่ำถึง 0.40-0.50% ทำหน้าที่เป็นจุดเริ่มต้นของรูพรุน ซึ่งจะทำให้ระยะเวลาในการเจาะสั้นลงจาก 150-250 ชั่วโมง (การกัดกร่อนทั่วไป) เหลือ 40-80 ชั่วโมง ที่ระดับที่สูงขึ้นของไนโอเบียมที่มีความคงตัวมากเกินไป (0.70-0.90%) ความหนาแน่นของหลุมที่ 20-50 หลุม/ซม.2 จะทำให้เวลาในการเจาะสั้นลงอีกเป็น 15-35 ชั่วโมง. 347 ไม่ควรใช้สำหรับวิศวกรที่ระบุเครื่องทำความร้อนสำหรับบริการกรดไฮโดรคลอริกที่เดือด บริการที่ต้องการความต้านทานต่อ HCl ที่อุณหภูมิสูงต้องใช้อัลลอย 20 (ช่างไม้ 20), อัลลอย 825 (Incoloy 825) หรือไทเทเนียม งานนี้นำเสนอกระบวนทัศน์ในการหลีกเลี่ยง 347 ในการลดการตั้งค่ากรดอย่างรุนแรงโดยความสัมพันธ์ระหว่างไนโอเบียมส่วนเกินและเศษส่วนของปริมาตรคาร์ไบด์ MC หลักกับการเกิดรูพรุนอย่างรวดเร็วในการเดือด 12% HCl
