Cum controlează fracțiunea de volum a carbonitrurilor primare de Nb(C,N) din titanul rezidual (0,02-0,08%) în mantaua încălzitorului 347 densitatea locului de inițiere a găurii în apă de mare clorurata la 35 de grade cu 1,5 ppm clor liber

Elementul de aliere minor care devine un inițiator major de pitting în condiții de oxidare

Tuburi de încălzire electrice învelite obișnuite din oțel inoxidabil 347 (stabilizate cu Nb-) expuse la apă de mare cu clor (1,5 ppm clor liber, 20.000 ppm Cl{-) la 35 de grade, așa cum sunt utilizate în sistemele de răcire a centralelor electrice de coastă, preîncălzitoare de desalinizare cu schimb de căldură reziduală sau preîncălzitoare maritime de dozare cu schimb de căldură cu clor. (0,02-0,08% în greutate) din fabricarea oțelului (deșeuri dezoxidate de titan-sau adăugare intenționată). Carbonitrude primare de niobiu bogate în titan (Nb,Ti)(C,N). Aceste carbonitruri complicate sunt mai catodice și mai stabile decât NbC pur, prin urmare sunt locuri foarte eficiente de inițiere a pittingului sub potențialul de oxidare ridicat al apei de mare clorurate. Pentru niveluri de titan<0.01% primary carbonitride volume fraction <0.01-0.02 %, pit density <0.5 pits/cm² and service life >10 ani. Pe măsură ce conținutul de titan crește de la 0,03 la 0,05%, fracția de volum a carbonitrurei crește de la 0,04 la 0,08%, densitatea gropii de la 2 la 5 bucăți/cm² și longevitatea de la 5 la 7 ani. La niveluri de titan de 0,06-0,08% fracția de volum este de 0,10-0,15% și densitatea gropii este de peste 10-20 gropi/cm² și perforarea are loc în 2-3 ani. Acest articol cuantifică legătura dintre concentrația reziduală de titan, procentul de volum de carbonitrură primară, densitatea de inițiere a gropii și durata de viață în apa sărată cu clor.

Mecanism de inițiere Pittingch îmbunătățită cu titan

Titanul are o afinitate mai mare pentru carbon și azot decât niobiul. În fabricarea oțelului 347, titanul (până la 0,02-0,08%) produce de preferință carbonitruri bogate în titan (Ti(C,N)) care pot conține și niobiu (Nb,Ti)(C,N). Aceste particule se formează la temperatură ridicată în timpul solidificării și sunt mai mari (3-10 µm) și mai stabile decât NbC pur. În apa de mare clorurată (potențial de oxidare ridicat de către Cl2) procesul catodic (reducerea oxigenului + reducerea clorului) este deosebit de eficient pe aceste suprafețe de carbonitrură, formând astfel un cuplu galvanic puternic cu matricea austenitică din jur. Dizolvarea anodică rapidă este indusă de o densitate mare a curentului catodic. Concentrația mare de clorură duce la inițierea și propagarea rapidă a gropii.

Relația cantitativă între conținutul de titan, fracția de volum a carbonitrurii și densitatea pitting

Următoarele densități de inițiere a gropii și timpi de perforare au fost stabilite pentru țevile 347 cu diferite conținuturi reziduale de titan (niobiu constant 0,40%, carbon 0,05%, azot 0,04%) în apă de mare sintetică clorurată (1,5 ppm Cl 2 liber, 20.000 ppm Cl 2 , 20.000 ppm Cl 2 , 20.000 ppm Cl 5, 8 500, pH 3,500, 500 ppm) ore.

Titan (gr.%) Fracție de volum din primar (Nb,Ti)(C,N) (%) Carbonitrură Dimensiunea particulelor (µm) Morfologia particulei Densitatea gropii după 5.000h (săpturi/cm²) Adâncimea maximă a gropii după 5.000h (µm) Timp până la perforare (1,5 mm perete, ani de service) Recomandată cu apă de mare Clor 35<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
Despre interacțiunea dintre Ti și Nb asupra formării carbonitrurei

Niobiul mai mare poate compensa parțial efectul advers al titanului prin producerea de preferință de NbC, dar titanul încă se despart în carbonitruri.

Titaniu (gr.%) Niobiu (gr.%) Carbonitrură Compoziție Densitatea gropii (sături/cm2) Recomandat pentru apă de mare clorurata 0.02 0.35 Ti-bogat (Ti,Nb)(C,N) 2-4 Marginal 0.02 0.45 Mai mult Nb-Bogat in Nb-Cel mai acceptabil {-C mai trasabil Ti- 0,5-1 Da 0.05 0.35 Ti+Nb amestecat 8-12 Nu 0.05 0.50 Ti+Nb amestecat 4-6 Nerecomandat 0.05 0.65 Mai mult bogat în Nb, ceva Ti 2-4 Marginal
Recomandări practice pentru 347 în clorul de apă de mare

Pentru încălzitoarele cu manta 347 în apă sărată cu clor la 35 de grade, următoarele limitări ale titanului și niobiului reduc la minimum sâmburele din cauza formării carbonitrurei.

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 Ineficient 347 Titan inadecvat
Verificarea cantității de titan și a densității carbonitrurei

Pentru cumpărătorii care au nevoie de 347 pentru serviciul de apă de mare cu clor, există două tehnici de verificare. Prima este o analiză chimică pentru titan, fie prin ICP, fie prin OES. Acceptare: Ti<0.01-0.02% for life >8 ani. Al doilea este investigația metalografică (SEM 1.000-2.000×) pe o secțiune transversală lustruită pentru a număra particulele primare de carbonitrură (luminoase, unghiulare, 2-10 µm). Acceptare:<5 particles/mm^2 for 5 year life.

Concluzie: specificație ultra-de titan pentru rezistența la stropirea apei de mare clorurate

În teaca de încălzire din oțel inoxidabil 347, titanul rezidual de până la 0,02-0,03% produce fracțiuni de volum de carbonitrură primară (Nb,Ti)(C,N) de 0,03-0,05% în apă de mare clorurată (1,5 ppm Cl₂, 20.000 grade Cl₂, 20.000 ppm și grade Cl₂) densitatea crește de la<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 gropi/cm2 iar perforarea apare după 2-3 ani. Inginerii care scriu specificații pentru 347 de teci pentru serviciul marin cu clor ar trebui să limiteze titanul la<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.