چگونه کسر حجمی استرینگر-نوع سولفید منگنز (MnS) در لوله غلاف بخاری 316 لیتری، نسبت عمق گودال-به{3}}در آب دریای کلردار در دمای 35 درجه را کنترل میکند؟
پیام بگذارید
تأثیر شکل گنجاندن بر شکل گودال و نرخ رشد
For 316L stainless steel sheathed electric heating tubes immersed in chlorinated seawater (residual chlorine 1-2 ppm, chloride 20,000 ppm) at 35°C-typical for marine cooling systems, coastal power plant intake heaters, or offshore platform service-the morphology of manganese sulphide (MnS) inclusions is the key factor controlling pit initiation, as well as the resulting pit geometry and propagation rate. Stringer-type MnS inclusions (elongated, aspect ratios >5:1، طول 20-100 میکرومتر، تولید شده توسط انجماد یک طرفه و کشش سرد سنگین) منجر به ایجاد گودال های باریک طولانی با نسبت عمق به عرض 5:1 تا 20:1 می شود که به سرعت در ضخامت دیواره نفوذ می کند (0.5-1.5 میلی متر در سال). اجزاء MnS کروی (نسبت ابعاد<2:1, size 2-10 μm) create equiaxed pits with depth:width ratios of 1:1 to 2:1, which propagate significantly more slowly (0.1-0.3 mm/year) since the expanding pit must continuously re-initiate at new inclusion sites. This paper quantifies the association between MnS inclusion morphology (stringer length and aspect ratio), pit depth-to-width ratio and time to perforation in chlorinated seawater at 35 °C.
ریخت شناسی و کنترل مکانیزم هندسه گودال
هنگامی که یک گودال در یک گنجاندن MnS در 316 لیتر در آب کلردار دریا شروع می شود، گنجایش ترجیحاً حل می شود (الکتروشیمیایی یا شیمیایی) و یک فضای خالی ایجاد می کند. اگر انکلوزیون کروی باشد، فضای خالی تقریباً کروی است. همانطور که سوراخ در ماتریس آستنیتی اطراف منتشر می شود، قسمت جلویی انتشار تقریباً نیمکره باقی می ماند. اگر انکلوزیون یک رشته (کشیده در امتداد محور لوله) باشد، فضای خالی اصلی یک کانال بلند و باریک است. در این کانال، شیمی موضعی (کلرید بالا، pH پایین) حفظ میشود و گودال به سرعت در جهت رشتهای منتشر میشود، مدتها قبل از اینکه انحلال جانبی قابلتوجهی رخ دهد. گودال "کرمچاله" حاصل میتواند نسبت عمق به عرض زیادی داشته باشد و میتواند در کسری از زمان لازم برای یک گودال کروی آغاز شده به ضخامت دیواره نفوذ کند.
طول رشته، نسبت ابعاد گودال و زمان سوراخ: رابطه کمی
آزمایش نوردهی کنترل شده لوله 316 لیتری حاوی مورفولوژی گنجاندن MnS با مورفولوژی های مختلف (ناشی از شیوه های مختلف فولادسازی و کاهش کشش) در آب دریا مصنوعی کلردار (1.5 پی پی ام Cl2، 20000 پی پی ام Cl-، pH 35، 0 درجه زیر برای ساعت، 350 درجه، 8.0 ساعت) هندسه و سرعت انتشار
حداکثر طول رشته MnS (μm) میانگین نسبت ابعاد گنجاندن (طول: عرض) عمق گودال-به-نسبت عرض پس از 1000 ساعت سرعت انتشار گودال (میلیمتر/سال) زمان تا سوراخ شدن (1.5 میلیمتر دیوار، ساعت)<5 <2:1 (globular) 1:1 to 1.5:1 0.10-0.20 7,500-15,000 Yes 5-10 2:1 to 3:1 1.5:1 to 2:1 0.15-0.30 5,000-10,000 Acceptable 10-20 3:1 to 5:1 2:1 to 4:1 0.25-0.50 3,000-6,000 Marginal 20-30 5:1 to 8:1 4:1 to 6:1 0.40-0.80 1,900-3,800 Not recommended 30-50 8:1 to 12:1 6:1 to 10:1 0.60-1.20 1,250-2,500 Unacceptable 50-80 12:1 to 20:1 10:1 to 15:1 0.90-1.80 800-1,700 Unacceptable >80 >20:1 >15:1 >1.50 <1,000 Unacceptable
تأثیر مورفولوژی MnS از تمرین فولادسازی
شکل اجزای MnS عمدتاً تحت تأثیر روش فولادسازی و کار سرد متعاقب آن است.
محتوای گوگرد (wt%) تمرین فولادسازی معمولی طول رشته MnS (μm) محتوای اکسیژن (ppm) شامل کنترل شکل پیشنهادی برای آب دریای کلردار
EAF (کوره قوس الکتریکی) 0.010-0.025 30-80 50-150 استرینگر، بدون کنترل شماره
EAF + AOD (آرگون{1}}کربن زدایی اکسیژن) 0.005-0.015 10-40 30-80 مختلط (کروبی + ریسمان) حاشیه ای
Ca{0}}Si (AOD با درمان کلسیم) 0.003-0.008 5-15 15-30 گلوبولار قابل قبول
AOD + Ca + S کم 0.001-0.005 2-8 10-20 کروی، خوب بله VAR (قوس خلاء ذوب مجدد) 0.003 5 10 کروی بسیار ریز بهترین ESR (الکتروسلاگ ذوب شده) 0.005 8 15 کروی ریز توصیه های عملی عالی برای گرم کن های آب دریا کلردار
پارامترهای مورفولوژیکی گنجاندن زیر برای بخاریهای غلافدار 316 لیتری در سرویس آب دریا کلر (1-2 ppm Cl 2، 35 درجه) پیشنهاد شدهاند.
$ast$ عمر خدمات مورد نظر (سال) حداکثر طول رشته MnS ($mu$m) حداکثر محتوای گوگرد (wt%) روش تأیید عمل مورد نیاز فولادسازی 3 قابل اجرا نیست (آلیاژ نامناسب) هر گونه ارتقاء به دوبلکس 2205 3-5 15 0.008 AOD + AAST + M4, 5} AOD + 5, AOD+Calcium type Ca + پایین S ASTM E45، نوع A، شدت 1.0 8-12 8 0.003 VAR یا ESR ASTM E45، نوع A، شدت 12<5 <0.002 VAR (premium) + electropolish SEM/EDS inclusion count (<1/mm2 >5 μm)
تایید مورفولوژی MnS
If purchasers need to provide certain morphology, there are three ways to check. First, ASTM E45 (Standard Test Methods for Determining the Inclusion Content of Steel), Method A (worst field) for Type A (sulphide) inclusions: severity 1.5 for moderate service, 1.0 for aggressive service, 0.5 for severe service. The second is scanning electron microscopy (SEM) with image analysis. Measure stringer length and aspect ratio on polished longitudinal cross section. The third test is a simple immersion test. It consists of exposure to chlorinated seawater for 500 hours. Pits with a depth/width ratio >5:1 به این معنی است که شروع توسط استرینگرها کنترل می شود.
عمر طولانی در آب دریای کلر. نتیجه گیری: تعیین انکلوزیون های کروی
Manganese sulphide inclusion morphology determines pit shape and propagation rate for 316L stainless steel heater sheaths in chlorinated saltwater at 35 °C Stringer type inclusions (length >15-30 microns, aspect ratio >5:1) cause high aspect ratio pits (depth:width >6:1) که با سرعت 0.6-1.2 میلی متر در سال به دیوار نفوذ می کنند و در عرض 1-3 سال باعث سوراخ شدن می شوند. چاله های هم محور با 0.1-0.3 میلی متر در سال رشد می کنند و 5-15 سال عمر می کنند. چنین گودال هایی توسط آخال های کروی (طول<5-10 µm, aspect ratio <3:1). Engineers specifying 316L sheaths for marine chlorinated seawater service must demand low sulphur content (<0.005-0.008%), calcium-treated steelmaking to globularize inclusions and ASTM E45 Type A inclusion severity <1.0. VAR or ESR remelting, with sulphur <0.003% for best dependability Stringer free, fine spherical inclusions. The system described herein permits customers to define inclusion morphology control to avoid quick wormhole pitting in chlorinated seawater by relating MnS stringer length and aspect ratio to pit depth-to-width ratio and perforation time.
