316 স্টেইনলেস স্টীল হিটার শীথগুলিতে টিউব অঙ্কন হ্রাস শতাংশ কীভাবে ক্লোরাইড সমাধানগুলিতে পিটিং প্রতিরোধের সমতুল্য সংখ্যাকে পরিবর্তন করে

প্যাসিভ ফিল্ম কেমিস্ট্রি এবং ইনক্লুশন ডিস্ট্রিবিউশনে যান্ত্রিক বিকৃতির প্রভাব

The manufacturing history of 316 stainless steel sheathed electric heating tubes, particularly the percentage reduction due to cold drawing to which the tubing is subjected prior to the final annealing, has a measurable, but often ignored, effect on the intrinsic pitting resistance of the material in chloride containing media. The pitting resistance equivalent number (PREN = weight percent Cr + 3.3×Mo + 16×N) is computed from bulk chemistry and is generally a constant material attribute for a specific alloy grade . But cold drawing redistributes non-metallic inclusions, refines the grain structure and may change the effective concentration of chromium and molybdenum at the tube surface by strain-induced diffusion. High reduction percentages (>40-50%) ব্যাপক ম্যাঙ্গানিজ সালফাইড অন্তর্ভুক্তির বিচ্ছেদের দিকে নিয়ে যেতে পারে, মাইক্রোক্রেভিস তৈরি করে যা পিটিং ইনিশিয়েশনের জন্য অনুকূল সাইট, বাল্ক PREN নির্বিশেষে। এই কাগজে, উষ্ণ ক্লোরাইড দ্রবণে 316 খাপের কার্যকর পিটিং প্রতিরোধের উপর টিউব অঙ্কন% এর প্রভাব পরিমাপ করা হয়েছে এবং জারা তীব্রতার উপর ভিত্তি করে অঙ্কন হ্রাস নির্বাচনের জন্য একটি স্পেসিফিকেশন কাঠামো বর্ণনা করা হয়েছে।

কোল্ড ওয়ার্ক এবং পিটিং সংবেদনশীলতার মধ্যে ধাতব সম্পর্ক

316 স্টেইনলেস স্টীল টিউব বাইরের ব্যাস এবং প্রাচীর বেধ কম করার জন্য ঠান্ডা টানা হলে প্লাস্টিকের বিকৃতি দ্বারা বাল্ক রাসায়নিক গঠন অপরিবর্তিত থাকে। তবে এটি তিনটি মাইক্রোস্ট্রাকচারাল বৈশিষ্ট্য পরিবর্তন করে যা স্থানীয় ক্ষয়কে প্রভাবিত করে। বিকৃতির প্রথম প্রভাব হল অ ধাতব অন্তর্ভুক্তির প্রসারণ, বেশিরভাগ MnS এবং অক্সাইড ক্লাস্টার, অঙ্কনের দিকে। প্রসারিত অন্তর্ভুক্তিগুলির আশেপাশের অস্টেনিটিক ম্যাট্রিক্সের সাথে একটি বৃহত্তর অবিচ্ছিন্ন ইন্টারফেস রয়েছে এবং তাই তারা পুনঃপাসিভ করার পরিবর্তে অন্তর্ভুক্তি-ম্যাট্রিক্স সীমানা বরাবর ছড়িয়ে পড়ার জন্য একটি অন্তর্ভুক্তিতে একটি গর্ত তৈরি হওয়ার সম্ভাবনা বাড়িয়ে তোলে। দ্বিতীয়ত, বৃহৎ MnS অন্তর্ভুক্তিগুলি ভারী ঠাণ্ডা পরিশ্রম (কমানোর > 40%) দ্বারা ভাঙ্গা হয় যাতে মাইক্রোক্র্যাক তৈরি হয় যা পরবর্তী অ্যানিলিং দ্বারা মেরামত করা হয় না যদি না তাপমাত্রা 1050 ডিগ্রির বেশি হয়। এই মাইক্রোক্র্যাকগুলি ক্লোরাইড আয়নগুলিকে ধরে রাখতে এবং স্থানীয়ভাবে আক্রমনাত্মক রসায়ন বজায় রাখার জন্য ফাটল হিসাবে কাজ করে, যার ফলে বাল্ক পিটিং সম্ভাবনার চেয়ে অনেক কম সম্ভাবনায় পিটিং শুরু হয়। তৃতীয়ত, কোল্ড ওয়ার্ক ডিসলোকেশনের ঘনত্বকে তিন থেকে চারটি ক্রম মাত্রার 10{sup 8} সেমি{sup -2} থেকে বাড়িয়ে দেয় 10{sup 11} থেকে 10{sup 12} সেমি{sup -2} 40% ঠান্ডা উপাদানে। স্থানচ্যুতি হল উচ্চ শক্তির ক্ষেত্র যেখানে প্যাসিভ ফিল্ম পাতলা এবং আরও ত্রুটিপূর্ণ এবং ক্লোরাইড-প্ররোচিত ভাঙ্গনের জন্য আরও সংবেদনশীল। নিট প্রভাব হল যে বাল্ক কেমিস্ট্রি থেকে সমান PREN সহ দুটি টিউবে 10-15 oC তাপমাত্রার বৈচিত্র্য থাকতে পারে শুধুমাত্র চূড়ান্ত অ্যানিলিংয়ের আগে প্রয়োগ করা ঠান্ডা অঙ্কন হ্রাস শতাংশের পার্থক্য থেকে।

একটি জটিল পুনরুদ্ধারমূলক পদক্ষেপ হিসাবে অঙ্কন করার পরে অ্যানিলিং

ঠান্ডা কাজের কারণে পিটিং প্রতিরোধের ক্ষতি স্থায়ী হয় না। 1040-1100 ডিগ্রীতে সম্পূর্ণ দ্রবণ অ্যানিলিং এবং দ্রুত জল নিভানোর ফলে শস্যের কাঠামোর পুনঃক্রিস্টালাইজেশন, স্থানচ্যুতি অপসারণ এবং প্রসারিত অন্তর্ভুক্তির গোলককরণ। অ্যানিলিং একই বাল্ক কেমিস্ট্রির হালকা টানা টিউবের মতো একটি অত্যন্ত ঠান্ডা- টানা টিউবের পিটিং প্রতিরোধ ক্ষমতা পুনরুদ্ধার করে। কিন্তু হিটার শীথ তৈরির শিল্প অনুশীলন ব্যাপকভাবে ভিন্ন। কিছু নির্মাতারা টিউবিংকে চূড়ান্ত মাত্রায় টেনে আনে, প্রাথমিক ফাঁপা বিলেটকে 60-70% কমিয়ে দেয়, তারপর দৈর্ঘ্যে কাটা এবং বাঁকানোর আগে অ্যানিল করে। অন্যরা অর্ধেক-কঠিন বা ত্রৈমাসিক-কঠিন অবস্থায় (10-25% ঠান্ডা কাজ) একটি চূড়ান্ত পূর্ণ অ্যানিল ছাড়াই নলটিকে রেখে মধ্যবর্তী অ্যানিল দিয়ে বেশ কয়েকবার আঁকেন, ভবিষ্যতের ঢালাইয়ের তাপের উপর নির্ভর করে এবং আংশিকভাবে উত্তেজনা মুক্ত করার জন্য বাঁকানো হয়। পরবর্তী কৌশলের জন্য, অবশিষ্ট ঠান্ডা কাজ (সাধারণত 10-25%) কার্যকর পিটিং প্রতিরোধের সমতুল্য মানকে 2-4 পয়েন্ট কমিয়ে দেয়। অনুশীলনে, বাল্ক PREN=25 (যেমন. 17%Cr, 2.2%Mo, 0.06%N) সহ টিউব ঠান্ডা-কাজ করা অবস্থায় PREN=22-23 হিসাবে আচরণ করে, যা 8-12 ডিগ্রির গুরুতর পিটিং তাপমাত্রার হ্রাস ঘটায়। 80 ডিগ্রী এবং একই ক্লোরাইড ঘনত্বে, কোল্ড-ওয়ার্কড টিউবটিতে পিটিং ঘটবে, যেখানে সম্পূর্ণ অ্যানিলড টিউবটি প্যাসিভ হবে।

পিটিং তাপমাত্রা এবং আনয়ন সময়ের উপর অঙ্কন হ্রাসের প্রভাবের পরিমাপ

80 ডিগ্রিতে 1 M NaCl-এ নিয়ন্ত্রিত অঙ্কন হ্রাস এবং পরবর্তী পিটিং সম্ভাব্য পরিমাপ সহ 316টি স্টেইনলেস স্টীল টিউবিংয়ের পরীক্ষাগার পরীক্ষা থেকে পরিমাণগত সংযোগ স্থাপন করা হয়েছে। সম্পূর্ণরূপে অ্যানিলড উপাদানের জন্য (0-5% ঠান্ডা কাজ) সমালোচনামূলক পিটিং সম্ভাবনা সাধারণত 300-350 mV বনাম SCE এবং 1 M NaCl-এ ক্রিটিকাল পিটিং তাপমাত্রা (CPT) হল 55-65 ডিগ্রি। 15% ঠান্ডা কাজ (চতুর্থাংশ-কঠিন) সহ উপকরণগুলির জন্য CPT 48-55 ডিগ্রীতে হ্রাস পায়। 25% ঠাণ্ডা কাজের জন্য (অর্ধ-কঠিন) এটি 40-48 ডিগ্রী পর্যন্ত নিচে নেমে যায়। 40% ঠান্ডা কাজের জন্য (পূর্ণ-কঠিন) CPT 30-38 ডিগ্রী কমে যায়। পরিষেবার জন্য, 90 ডিগ্রিতে 2000 পিপিএম ক্লোরাইড জলে একটি সঠিকভাবে অ্যানিল করা 316 খাপ 5-8 বছরের জন্য কোনও পিটিং প্রদর্শন করবে না। একই বাল্ক কেমিস্ট্রি এবং 25% অবশিষ্ট ঠান্ডা কাজের সাথে, একই তরল পরিস্থিতিতে 12-24 মাসের মধ্যে পিটিং শুরু হবে। পিটিং শুরু করার জন্য আনয়ন সময় ঠান্ডা কাজের শতাংশের সাথে সূচকীয়। ঠান্ডা কাজের প্রতি 5% বৃদ্ধি একটি নির্দিষ্ট ক্লোরাইড-তাপমাত্রা পরিবেশে প্রথম পিট করার সময়কে অর্ধেক করে। নীচের সারণীটি বিভিন্ন ধরণের ক্লোরাইড ঘনত্ব এবং অপারেটিং তাপমাত্রার জন্য একটি সাধারণ 316 রসায়নের (PREN=25) জন্য এই সম্পর্কগুলি দেখায়।

Residual Cold Work after Drawing (%) Heat Treatment after Drawing Effective PREN (calculated) Critical Pitting Temperature in 2000 ppm Cl⁻ (°C) Time to Pit Initiation at 90 °C, 500 ppm Cl⁻ Recommended Service Environment 0-5 (completely annealed) Full solution anneal 1040 °C + quench 25 58 >8 বছর 3000 পিপিএম পর্যন্ত সমস্ত ক্লোরাইড পরিষেবা, 90 ডিগ্রি 5-10 আংশিক স্ট্রেস রিলিফ শুধুমাত্র 24-25 53-58 5-8 বছর মাঝারি ক্লোরাইডের জন্য গ্রহণযোগ্য (<1500 ppm) 
10-15 কোনো অ্যানিল নেই; টানা কোয়ার্টার-হার্ড 23-24 48-533-5 বছরের ক্লোরাইড পরিষেবা (<800ppm)
15-20 কোনো অ্যানিল নেই, টানা অর্ধ-কঠিন 22-23 44-48 2-3 বছর প্রান্তিক, কম ক্লোরাইড শুধুমাত্র (<400 ppm)
20-25 কোনো অ্যানিল নয়, কঠোরভাবে আঁকা21-22 40-44 12-24 মাস ক্লোরিন পরিষেবার জন্য উপযুক্ত নয়
25-35 কোনো অ্যানিল নেই; পূর্ণ-হার্ড 19-21 34-40 6-12 মাস যেকোনো আর্দ্র ক্লোরাইড পরিবেশের জন্য অগ্রহণযোগ্য
Any , post anneal Full solution anneal after all drawing Full PREN restored 55-65 (depends on bulk chemistry) >8 বছর (বাল্ক PREN নির্ভর) সমস্ত ক্ষয়কারী পরিষেবার জন্য পছন্দের মান
কোল্ড ওয়ার্ক এবং অ্যানিলিংয়ের পর্যাপ্ততার রাজ্যের ব্যবহারিক যাচাইকরণ

ক্লোরাইড ব্যবহারের জন্য 316টি এনকেসড হিটারের ক্রেতাদের জন্য তিনটি ব্যবহারিক উপায় রয়েছে যাতে টিউবটি সম্পূর্ণরূপে অ্যানিল করা হয়েছে এবং ন্যূনতম অবশিষ্ট ঠান্ডা কাজ রয়েছে। প্রথমটি হল ফেরিটস্কোপ ব্যবহার করে চৌম্বকীয় ব্যাপ্তিযোগ্যতা পরিমাপ করা। সম্পূর্ণরূপে annealed 316 austenitic স্টেইনলেস স্টীল অ-চৌম্বকীয় যার আপেক্ষিক ব্যাপ্তিযোগ্যতা (μr) 1.02 এর কম। স্ট্রেন-প্রেরিত মার্টেনসাইট, যা ফেরোম্যাগনেটিক, ঠান্ডা তৈরি হয় 316। 1.05-এর উপরে একটি রিডিং কমপক্ষে 10-15% ঠান্ডা কাজের পরামর্শ দেয়, যেখানে 1.10 20-25% ঠান্ডা কাজের পরামর্শ দেয়৷ দ্বিতীয় পদ্ধতিটি টিউবের প্রাচীরের একটি অংশে মাইক্রোহার্ডনেস টেস্টিং। অ্যানিলেড 316 এর ভিকারস কঠোরতা 150-180 HV। কোয়ার্টার-হার্ড উপাদান হল 200-240 HV। হাফ-হার্ড হল 250-300 HV। ফুল-হার্ড হল 320 HV এবং তার পরেও। তৃতীয় পরীক্ষাটি হল একটি ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল পোটেনটিওকাইনেটিক রিঅ্যাক্টিভেশন (ইপিআর) পরীক্ষা যা সংবেদনশীলতা এবং ঠান্ডা কাজের ক্ষতির মাত্রা পরিমাপ করে। ইপিআর মান 0.5 সি/সেমি 2 এর চেয়ে কম পুঙ্খানুপুঙ্খভাবে অ্যানিল করা উপাদান নির্দেশ করে, যখন 2.0 সি/সেমি 2 এর বেশি মান উল্লেখযোগ্য অবশিষ্টাংশ বিকৃতির পরামর্শ দেয়। ক্রয়ের স্পেসিফিকেশনে সর্বোচ্চ 1.05 এর চৌম্বক ব্যাপ্তিযোগ্যতার সাথে সম্পূর্ণ সমাধান অ্যানিলিং (তাপমাত্রা, সময় এবং নিভানোর পদ্ধতি) একটি শংসাপত্রের স্পেসিফিকেশন একটি প্রয়োগযোগ্য মানের নিশ্চয়তা প্রদান করে।

ঠান্ডা কাজ, ঢালাই এবং চূড়ান্ত annealing সম্ভাবনার সম্পর্ক

একটি সাধারণ উত্পাদন সীমাবদ্ধতা হল যে একটি সম্পূর্ণ সমাধান অ্যানিলিং বাঁকানো এবং ঢালাই করার পরে সবসময় সম্ভব হয় না। লম্বা U{1}}টিউব হিটার, বিশেষ করে যেগুলি সংযুক্ত ফ্ল্যাঞ্জ এবং থার্মওয়েল সহ, ব্যবহারিকভাবে অ্যানিল করা যায় না, যেহেতু উচ্চ তাপমাত্রা সমাবেশকে বিকৃত করে, অভ্যন্তরীণ MgO কে অক্সিডাইজ করে বা অ-ধাতব উপাদানের ক্ষতি করে। এই ক্ষেত্রে চূড়ান্ত জারা প্রতিরোধের জন্য সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ ফ্যাক্টর হল আকৃতি দেওয়ার আগে কাঁচা টিউবিংয়ের ঠান্ডা কাজের অবস্থা। যদি নলটি বাঁকানোর আগে সম্পূর্ণ অ্যানিল অবস্থায় (0 থেকে 5 শতাংশ ঠান্ডা কাজ) সরবরাহ করতে হয়, তবে বাঁকানোর অপারেশন থেকে 10 থেকে 15 শতাংশ ঠান্ডা কাজ যোগ করলেও, চূড়ান্ত অবশিষ্ট স্ট্রেন 20 শতাংশের কম হবে। যে হিটারগুলিকে চূড়ান্ত অ্যানিল ছাড়াই বাঁকানো অবস্থায় ব্যবহার করতে হবে, উচ্চতর মলিবডেনাম কন্টেন্ট (যেমন. 316L সহ 2.5-2.7% Mo এর পরিবর্তে ন্যূনতম 2.0%) সহ টিউবিং বাল্ক PREN-এর একটি ক্ষতিপূরণ বৃদ্ধির প্রস্তাব দেয়। বাল্ক PREN=27 এবং 15% অবশিষ্ট কোল্ড ওয়ার্ক সহ একটি টিউবের একটি কার্যকর PREN ≈ 25 আছে, একটি সম্পূর্ণ অ্যানিলড স্ট্যান্ডার্ড 316 এর মতোই৷ উত্পাদন বিধিনিষেধের জন্য ক্ষতিপূরণ দেওয়ার জন্য প্রিমিয়াম রসায়ন ব্যবহার করার এই পদ্ধতিটি বড়, জটিল হিটারের জন্য সাধারণ যেখানে ফ্যাব্রিক অ্যাসেম্বল করার বিকল্প নেই৷

উপসংহার - ক্ষয়কারী পরিষেবার জন্য রসায়নের সাথে অ্যানিলিং অবস্থার সংজ্ঞা

ক্লোরাইড দ্রবণে 316 স্টেইনলেস স্টীল চাদরযুক্ত হিটারের পিটিং প্রতিরোধ শুধুমাত্র মিল সার্টিফিকেটে রিপোর্ট করা বাল্ক PREN-এর কাজ নয়। টিউব তৈরির সময় ব্যবহৃত কোল্ড ড্রয়িং রিডাকশন এবং টিউবটিকে পূর্ণ দ্রবণ অ্যানিল দেওয়া হয়েছে কিনা তা সমস্ত গঠন অপারেশনের পরে কার্যকর পিটিং তাপমাত্রাকে 10-20 ডিগ্রি পরিবর্তন করতে পারে এবং 5-10 ফ্যাক্টর দ্বারা পিট শুরু হওয়ার সময় পরিবর্তন করতে পারে। 500 পিপিএম বা 80 ডিগ্রির বেশি তাপমাত্রায় ক্লোরাইডে ক্রমাগত সার্ভিস হিটারের জন্য, ক্রেতাকে সার্টিফিকেশন চাইতে হবে যে সম্পূর্ণ খাপ (বাঁক এবং ঢালাই সহ) সম্পূর্ণরূপে সমাধান করা হয়েছে। যখন পোস্ট-ফেব্রিকেশন অ্যানিলিং ব্যবহারযোগ্য হয় না, তখন প্রিমিয়াম কেমিস্ট্রি ব্যবহার করা (316L PREN এর সাথে 26 এর চেয়ে বড় বা সমান) এবং প্রবেশের টিউব অ্যানিলড অবস্থার প্রয়োজন (কঠোরতা <180 HV, ব্যাপ্তিযোগ্যতা 1.02 এর চেয়ে কম বা সমান) একটি যুক্তিসঙ্গত বিকল্প। এই কাগজে তৈরি একটি দৃষ্টান্ত টিউব অঙ্কন হ্রাস % এবং অ্যানিলিং ইতিহাসকে পর্যবেক্ষণযোগ্য পিটিং প্রতিরোধের সাথে সম্পর্কযুক্ত করে। এটি ইঞ্জিনিয়ারদের 316টি চাদরযুক্ত হিটার বেছে নিতে সক্ষম করে যা শুধুমাত্র বাল্ক কেমিস্ট্রির উপর নির্ভর না করে অনুমানযোগ্য ক্ষয় কার্যক্ষমতা দেবে।