Jak objemová frakce primárních karbidů MC (NbC/TiC) z přebytku niobu (0,60-0,80 % hmotn.) v hadičce ohřívače 347 řídí hustotu místa iniciace jamky a dobu perforace v 1 000 ppm chloridové vody při 80 stupních

Pokuta za překročení{0}}stabilizační služby pro chloridy za odolnost proti důlkové korozi

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 let. Primární objemová frakce MC se zvýší na 0,12-0,20 % (přestabilizována (0,60-0,80 % hm. niobu)) Hustota důlků se zvyšuje 5-10krát Čas perforace se snižuje na 2-4 roky Tento článek hodnotí souvislost mezi nadbytečným Nb, primárním objemovým podílem karbidu MC, hustotou iniciace důlku 1008 ve vodě v Cl⁻ stupně .

Mechanismus důlkové koroze poháněný primárním karbidem MC

Při tuhnutí nerezové oceli 347 vznikají primární karbidy MC (NbC, TiC). Díky své vysoké elektrické vodivosti a ušlechtilým povrchovým vlastnostem jsou katodické k austenitické matrici. Pokud je obsah niobu vyšší než přibližně 0,45-0,50 % hmotn. (normální obsah uhlíku je 0,04-0,06 %), pak jakýkoli další niob nad množství potřebné pro úplnou stabilizaci vede k tvorbě více primárních karbidů. Tyto částice nejsou rozpustné během rozpouštěcího žíhání (1 050-1 100 stupňů) a jsou zadržovány v konečné trubici. V chloridových roztocích se tyto karbidy s výhodou účastní katodické reakce redukce kyslíku a tvoří galvanický pár, který podporuje anodické rozpouštění okolní matrice. Hustota iniciace důlků je úměrná počtu primárních částic karbidu MC exponovaných na povrchu.

Korelace mezi přebytkem niobu, objemovým zlomkem MC a pittingovým výkonem

Kontrolované ponorné testy s 347 hadičkami s různými úrovněmi niobu (konstantní uhlík 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.

Poměr niobu (hmot. %) Nb:C uhlík (hmot. %) MC Primární objemová frakce (%) MC Velikost částic (µm) Hustota důlků po 5 000 h ( důlky/cm2) Maximální hloubka důlku po 5 000 h (µm) Doba do perforace (1,5 mm stěna, roky) Doporučeno pro 80,00 stupňů , 90 pp , 0.20 4:1 0.05 0.02-0.03 1-2 0.2-0.5 15-25 10-15 Přijatelné (pod-stabilizováno, nebezpečí senzibilizace)
0.30 6:1 0.05 0.03-0.04 1-2 0.3-0.6 18-28 9-12 Přijatelné 0.35 7:1 0.05 0.04-0.05 1-2 0.5-1.0 20-35 8-11 Přijatelné 0.40 8:1 0.05 0.05-0.06 1-3 0.8-1.5 25-40 6-9 Přijatelné (optimální zůstatek) 0.45 9:1 0.05 0.06-0.08 2-4 1-2 30-50 5-7 Mezní 0.50 10:1 0.05 0.08-0.10 2-5 2-3 40-60 4-5 Nedoporučeno 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 0.18-0.22 5-10 15-25 80-120 1.2-2 Ne:1 0.05 0.18-0.22 5-10 15-25 80-120 1.2-2 Ne: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
Vliv teploty rozpouštěcího žíhání na primární rozpouštění MC

Vyšší teploty rozpouštěcího žíhání mohou částečně rozpustit primární karbidy MC, ale nad 1150 stupňů hrozí hrubnutí zrna a tvorba feritu.

Teplota rozpouštěcího žíhání ( stupeň ) Primární MC Objemová frakce při 0,60 % Nb (%) MC Velikost částic (µm) Hustota důlků (dámky/cm2) Doporučeno 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 Mezní 1,120 0.06-0.08 2-4 1-3 Přijatelné (ale nebezpečí růstu zrn)
1,150 0.05-0.07 2-3 1-2 Přijatelné (zhrubnutí zrna → nižší pevnost při tečení)
347 Praktická doporučení pro servis s chloridy

Požadovaná životnost (roky) Maximální niob (hmot. %) Minimální teplota žíhání roztoku (oC) Maximální primární MC Vol. Frakce (%) Doporučená stabilizace10 0.40 1,050 0.06 Žádná (roztokové žíhání)
8-10 0.42 1,060 0.07 Žádné 5-8 0.45 1,080 0.08 Žádné (vyhnout se stabilizaci)
3-5 0.50 1,100 (s úpravou velikosti zrna) 0,10 Marginal<3 >0.50Not recommended >0,10 Upgrade na 316L nebo duplex 2205 Primary MC Carbide Content Verification

Pro spotřebitele, kteří vyžadují určitou odolnost proti důlkové korozi, existují dva způsoby ověření. První je SEM metalografická kontrola leštěného a lehce leptaného průřezu. Počítejte primární karbidy MC (úhlové, 2–10 µm) při 1 000× Akceptace:<5 particles/mm2 for >8 let života