Kā delta ferīta tilpuma daļa saglabājas pēc 316 sildītāja apvalka caurules atkvēlināšanas ar šķīdumu, kas kontrolē pretestību pret urbumiem augsta-hlorīda (5000 ppm) ūdenī 60 grādu temperatūrā

Divfāzu mikrostruktūra kā korozijas faktors

Austenīta matricā saglabātā delta ferīta tilpuma daļa ir svarīgs, bet bieži novārtā faktors elektrisko sildīšanas cauruļu, kas plaķētas ar 316 nerūsējošo tēraudu vidēs ar augstu hlorīda saturu, piemēram, jūras ūdens sildītājiem (aptuveni 20 000 ppm Cl⁻), iesāļa ūdens sistēmām ({0}000 ppm), {0}000 ppm ({0}000 ppm) vai rūpnieciskie sālsūdens sildītāji. Delta ferīts (δ-ferīts) ir uz ķermeni vērsta kubiskā (BCC) fāze, kas veidojas sacietēšanas laikā un var palikt pēc atkausēšanas šķīdumā atkarībā no sakausējuma sastāva (jo īpaši hroma - un niķeļa ekvivalenta attiecības). Mērens delta ferīta saturs (3-8%) ir labvēlīgs metinājuma karstās plaisāšanas izturībai. Delta ferīts ir mazāk izturīgs pret dubļu veidošanos hlorīda apstākļos nekā austenīts. Ja delta ferīta līmenis ir > 5–8 % ūdenī ar augstu hlorīda saturu 60 ° C temperatūrā, bedrīšu veidošanās potenciāls tiek samazināts par 100 - 200 mV un bedres izplatīšanās ātrums tiek palielināts par koeficientu 2 - 3.. Šajā rakstā ir novērtēta saikne starp delta ferīta tilpuma procentuālo daļu un pretestību punktveida izsitumiem augsta hlorīda daudzuma gadījumā.

Selektīva delta ferīta uzbrukuma mehānisms

Delta ferīta ķīmiskais sastāvs 316 nerūsējošā tērauda sastāvā atšķiras no apkārtējā austenīta. Ferīts satur daudz hroma (apmēram 26-28% Cr ferītā salīdzinājumā ar 15-18% Cr austenītā), bet tajā ir maz niķeļa (3-6% Ni ferītā salīdzinājumā ar 10-14% Ni austenītā) un molibdēnu (apmēram 1,5-2.0% molibdēna, salīdzinot ar 2,5-2.-0% molibdēnu). austenīts). Augsta hlorīda apstākļos delta ferītam ir zemāka molibdēna un niķeļa koncentrācija, un tāpēc tas ir anodisks salīdzinājumā ar austenītu. Pasīvā plēve uz ferīta ir arī mazāk stabila nekā uz austenīta atšķirīgās kristāla struktūras dēļ (BCC pret FCC). Dodiet priekšroku bedrēm, kuru izcelsme ir pie ferīta-austenīta fāzes robežas un pēc tam ātri pārvietojas cauri ferīta fāzei, atstājot austenītu neskartu. Rezultātā tiek iegūta raksturīga "sūkļveida" vai "selektīvas izskalošanās" morfoloģija, kurā ferīts tiek selektīvi izvadīts, kā rezultātā veidojas savstarpēji savienotu poru tīkls, kas var izplatīties pāri sieniņu biezumam ātrāk nekā vienmērīga bedrīšu veidošanās.

Kvantitatīvā korelācija starp delta ferītu un pretestību punktos

316 cauruļu ar dažādu delta ferīta saturu (ko pārvalda ar nelielām sastāva izmaiņām, lai kontrolētu Ni ekvivalentu) veiktspēja tika novērtēta, veicot 5000 stundu kontrolētu iegremdēšanas testu imitētā jūras ūdenī (5000 ppm Cl-, pH 7,5, 60 grādi).

Delta ferīta tilpuma frakcija (%) Kritiskā punktveida temperatūra ( grāds , 5000 ppm Punktu veidošanās potenciāls 60 grādi (mV pret SCE, 5000 ppm Cl-) Maksimālais bedres dziļums pēc 5000 stundām (µm) Laiks līdz perforācijai 0 mm 5 mm. Cl⁻, 60 grādu apkalpošana<1 (totally austenitic) 65-70 250-300 <20 >35 gadi Jā
1-3 60-65 230-280 20-40 15-30 gadiJā 3-5 55-60 200-250 40-70 8-15 gadi Pieņemami 5-8 50-55 170-210 70-120 5-8 gadi Margināls 8-10 45-50 150-180 120-180 3-5 gadiNav ieteicams
10-15 40-45 120-150 180-250 2-3 gadi Nav pieņemams
15-20 35-40 100-130 250-350 1.5-2 years Unacceptable >20 <35 <100 >350 <1.5 years Unacceptable 
Hlorīda koncentrācijas ietekme uz delta ferīta toleranci

Palielinot hlorīda koncentrāciju, palielinās delta ferīta kaitīgā ietekme. Jūs varat iegūt vairāk ferīta, ja samazina hlorīda saturu. Tālāk esošajā tabulā ir norādīts maksimāli pieļaujamais delta ferīts 5 gadu kalpošanai dažādās hlorīda koncentrācijās un 60 grādu temperatūrā.

Hlorīda koncentrācija (ppm) Maksimālā delta ferīta 5 gadu kalpošanas laiks (%) Ieteicamā sakausējuma alternatīva, ja ferīts pārsniedz ierobežojumu<1,000 <15 Standard 316None required 1,000-3,000 <8 316 with Ni adjustment 316L (similar) 3,000-5,000 <5 316L with regulated chemistry Duplex 2205 5,000-10,000 <3 316L (low ferrite grade) Duplex 2205 or 904L
10,000-20,000 <1 316 marginal Duplex 2205 or titanium >20 000 (jūras ūdens) 0 (tikai pilnībā austenīts) 316 nav ieteicams Titāns vai sakausējums 625
Delta ferīta kontrole, modificējot ķīmiju

Delta ferīta saturu 316 kontrolē ar hroma un niķeļa ekvivalentiem (Šeflera-DeLong diagramma). Lai samazinātu ferīta saturu augsta-hlorīda saturam, ieteicams veikt šādas ķīmiskās modifikācijas:

Palielināt Ni: mērķa Ni=11-13% (normāls diapazons 10–14%, vēlams augstākam līmenim)

Mazāks hroma saturs: mērķējiet uz Cr=16-17% (salīdzinājumā ar parasto 16–18%, zemā līmeņa)

Palielināt slāpekļa saturu Slāpeklis ir spēcīgs austenīta stabilizators (0,05-0,10%), mērķis 0,08-0,10% N

Ferītu veicinošie elementi: silīcijs (mazāks vai vienāds ar 0,5%) molibdēns (mazāks vai vienāds ar 2,2% salīdzinājumā ar 2,5%)

Tipiski ferīta procenti dažādām 316 ķīmiskajām vielām ir parādīti tabulā zemāk.

Klases nosaukums Tipisks Ni (%) Tipisks Cr (%) Tipisks Mo (%) Tipisks N (%) Delta ferīta tilpuma frakcija (%) 316 (zems Ni) 10.0-10.5 17.5-18.0 2.0-2.2 0.04-0.06 8-15 316 (standarta) 10.5-11.0 17.0-17.5 2.1-2.3 0.06-0.08 5-10 316 (augsts Ni) 11.0-12.0 16.5-17.0 2.2-2.4 0.08-0.10 2-5 316L (īpaši zems C, augsts Ni) 11.5-13.0 16.0-17.0 2.2-2.5 0.08-0.12 0-3 316L (augstākā 12.0-13.0 16.0-16.5 2.3-2.5 0.10-0.12})<1 Field Identification of Delta Ferrite-Selective Attack

Ja redzat 316 sildītāju, kas darbojas ūdenī ar augstu -hlorīda saturu (5000-10 000 ppm Cl-) 60 grādos un ar unikālu morfoloģiju, kurā ir izveidots delta ferīts. Metalogrāfiskās izmeklēšanas laikā (optiskais mikroskops pie 200-500×, iegravēts ar Beraha reaģentu vai elektrolītisko NaOH) ferīta fāze parādās kā tumšas kodināšanas salas gaišākā austenīta matricā. Korodētajos paraugos ferīta salas izšķīst un parādīsies kā tukšumi vai porainas zonas. Rentgenstaru difrakcija var parādīt ferīta (BCC virsotnes), kā arī austenīta (FCC pīķu) klātbūtni. Pakalpojumam ar augstu hlorīda saturu atbilde ir norādīt caurules ar 3–5 % ferītu, ko var izdarīt, pieprasot dzirnavām “zemu ferīta” vai “pilnīgi austenīta” klasi, kas parasti tiek apzīmēta kā “316L ar kontrolētu ferītu” vai atbilst ASTM A262 praksei A ar A (pakāpju) struktūru.

Secinājums: zema delta ferīta noteikšana izmantošanai ar augstu hlorīda saturu

For 316 stainless steel encased heaters in high-chloride water (5,000 ppm Cl-) at 60°C, delta ferrite volume fractions >Par 5-8% samazinās izturība pret bedrēm un palielinās bedres izplatīšanās ātrums, samazinot laiku līdz perforācijai no 8-15 gadiem līdz 3-5 gadiem. Hlorīdiem, kas pārsniedz 5000 ppm, delta ferīts jāsaglabā līdz 3–5%; sālsūdenim (20 000 ppm Cl⁻) pilnībā austenīts (ferīts<1%) is necessary, and even then 316 is minimal. When specifying 316 sheaths for high-chloride duty, engineers should seek a mill certificate with ferrite measurement (by ferritescope or image analysis) and specify maximum ferrite concentration (e.g., <5%). For critical applications, it is recommended to upgrade to duplex 2205 (which has a ferrite-austenite duplex structure-a distinct mechanism and is specifically developed for high-chloride duty) or titanium. The approach described here relating delta ferrite volume percentage to quantifiable pitting rates in high-chloride water allows buyers to specify 316 tubing with an optimised phase balance for hostile chloride environments.