Kako volumni udio primarnih MC karbida (NbC/TiC) iz viška niobija (0,60-0,80 tež.%) u cijevi plašta grijača 347 kontrolira gustoću mjesta inicijacije jama i vrijeme perforacije u kloridnoj vodi od 1000 ppm na 80 stupnjeva

Usluga klorida preko-stabilizacijske kazne za otpornost na piting

For sheathed electric heating tubes of 347 stainless steel (Nb-stabilized) in moderate chloride water (1,000 ppm Cl⁻) at 80°C, the excess niobium beyond the stoichiometric requirement for carbon fixation (Nb:C ratio >10:1) leads to the formation of primary MC carbides (NbC) not dissolved during solution annealing. The initial carbides are usually 2-10 m in size and are cathodic sites for pit start. At 0.30-0.40 wt % niobium (Nb:C = 8:1 to 10:1) principal MC volume percentage is 0.04-0.06% and service life >10 godina. Primarni MC volumni udio povećava se na 0,12-0,20% (pretjerano stabiliziran (0,60-0,80 wt% niobija)) Pit gustoća se povećava 5-10 puta Vrijeme perforacije smanjuje se na 2-4 godine Ovaj rad ocjenjuje vezu između viška Nb, primarnog MC karbidnog udjela volumena, gustoće inicijacije pit-a i vremena perforacije u 1000 ppm Cl⁻ vode na 80 stupnjeva.

Mehanizam udubljenja izazvan primarnim MC karbidom

Tijekom skrućivanja nehrđajućeg čelika 347 nastaju primarni MC karbidi (NbC, TiC). Zbog svoje visoke električne vodljivosti i plemenite površinske kvalitete oni su katodni u odnosu na austenitnu matricu. Ako je sadržaj niobija iznad oko 0,45-0,50 tež.% (normalni sadržaj ugljika je 0,04-0,06%), tada svaki dodatni niobij iznad količine potrebne za potpunu stabilizaciju rezultira stvaranjem više primarnih karbida. Ove čestice nisu topive tijekom žarenja u otopini (1050-1100 stupnjeva) i zadržavaju se u konačnoj cijevi. U otopinama klorida ovi karbidi poželjno sudjeluju u reakciji katodne redukcije kisika i tvore galvanski par koji pogoduje anodnom otapanju okolne matrice. Gustoća inicijacije jamica proporcionalna je broju primarnih čestica MC karbida izloženih na površini.

Korelacija između viška niobija, MC volumnog udjela i učinka pitinga

Testovi kontroliranog uranjanja s cijevima 347 s različitim razinama niobija (konstantni ugljik 0,05-0,06%, titan<0.01%) in 1,000 ppm Cl- water (pH 7.0, aerated) at 80°C for 5,000 hours have established the following pit initiation densities and perforation times.

Niobij (težinski%) Omjer Nb:C Ugljik (težinski%) MC Primarna volumetrijska frakcija (%)MC Veličina čestice (µm) Gustoća udubljenja nakon 5000 h (udubljenja/cm2) Maksimalna dubina udubljenja nakon 5000 h (µm) Vrijeme do perforacije (stjenka od 1,5 mm, godine) Preporučeno za 80 stupnjeva, 1000 ppm Kla- Usluga 0.20 4:1 0.05 0.02-0.03 1-2 0.2-0.5 15-25 10-15 Prihvatljivo (pod-stabilizirano, opasnost od senzibilizacije)
0.30 6:1 0.05 0.03-0.04 1-2 0.3-0.6 18-28 9-12 Prihvatljivo 0.35 7:1 0.05 0.04-0.05 1-2 0.5-1.0 20-35 8-11 Prihvatljivo 0.40 8:1 0.05 0.05-0.06 1-3 0.8-1.5 25-40 6-9 Prihvatljivo (optimalna ravnoteža) 0.45 9:1 0.05 0.06-0.08 2-4 1-2 30-50 5-7 Marginalno 0.50 10:1 0.05 0.08-0.10 2-5 2-3 40-60 4-5 Ne preporučuje se 0.60 12:1 0.05 0.12-0.15 3-6 4-8 50-80 2.5-4 Ne 0.70 14:1 0.05 0.15-0.18 4-8 8-15 60-100 1.5-2.5 Ne 0.80 16:1 0.05 0.18-0.22 5-10 15-25 80-120 1.2-2 Ne 1.00 20:1 0.05 0.25-0.30 6-12 25-40 100-150 0.8-1.2 Ne
Utjecaj temperature žarenja otopine na primarno otapanje MC

Više temperature žarenja u otopini mogu djelomično otopiti primarne MC karbide, međutim postoji rizik od grubljanja zrna i stvaranja ferita iznad 1150 stupnjeva.

Temperatura žarenja otopine (stupnjevi) Primarni MC volumni udio na 0,60% Nb (%) MC Veličina čestice (µm) Gustoća jame (pits/cm2) Preporučeno 1,050 0.12-0.15 3-6 4-8 Ne 1,080 0.10-0.12 3-5 3-6 Ne 1,100 0.08-0.10 3-4 2-4 Marginalno 1,120 0.06-0.08 2-4 1-3 Prihvatljivo (ali opasnost od rasta zrna)
1,150 0.05-0.07 2-3 1-2 Prihvatljivo (ogrubljenje zrna → manja otpornost na puzanje)
347 Praktične preporuke za uslugu klorida

Željeni vijek trajanja (godine) Maksimalni niobij (tež.%) Minimalna temperatura žarenja otopine (oC) Maksimalni primarni MC Vol. Frakcija (%) Predložena stabilizacija10 0.40 1,050 0.06 Ništa (žarenje otopine)
8-10 0.42 1,060 0.07 Ništa 5-8 0.45 1,080 0.08 Ništa (Izbjegavajte stabilizaciju)
3-5 0.50 1,100 (s podešavanjem veličine zrna) 0,10 Marginalno<3 >0.50Not recommended >0,10 Nadogradnja na 316L ili duplex 2205 primarnu provjeru sadržaja MC karbida

Za potrošače kojima je potrebna određena otpornost na piting, postoje dva načina provjere. Prvi je SEM metalografski pregled poliranog i blago jetkanog presjeka. Izbrojite primarne MC karbide (kutne, 2–10 µm) pri 1000× prihvatljivosti:<5 particles/mm2 for >8-godišnji život