ভ্যাকুয়ামে প্রাথমিক টিআইএন অন্তর্ভুক্তির ভলিউম ভগ্নাংশ কীভাবে-আর্ক-রিমেল্টেড (VAR) 316L হিটার শিথ টিউবিং অক্সিজেনযুক্ত উচ্চে পিট ইনিশিয়েশন সময় নিয়ন্ত্রণ করে-90 ডিগ্রিতে বিশুদ্ধতা জল
একটি বার্তা রেখে যান
দৃঢ়ভাবে অক্সিডাইজিং অবস্থার অন্তর্ভুক্তি স্থায়িত্ব
The pitting resistance of 316L stainless steel sheathed electric heating tubes used in oxygenated high-purity water systems like auxiliary cooling systems of nuclear power plants, pharmaceutical water-for-injection (WFI) heaters or semiconductor ultrapure water (UPW) heaters containing dissolved oxygen of 2-8 ppm is controlled by titanium nitride (TiN) inclusions rather than manganese sulphide (MnS) or aluminium oxide (Al2O3). Under very oxidising conditions, the MnS inclusions are quickly oxidised and dissolved at a high oxygen potential and are thus harmless. Al₂O₃ inclusions are inert. TiN inclusions are semi-conducting however and galvanically cathodic to the 316L matrix. The cathodic reaction (reduction of oxygen) is effective on the TiN surface in oxygenated water generating a galvanic couple that causes the anodic dissolution of the surrounding matrix and therefore the pitting initiation. Even in VAR grade 316L (vacuum arc remelted, very low inclusion content), TiN volume fractions as low as 0.0005-0.001% (5-10 ppm Ti) can lead to pits after 5,000-10,000 hours at 90°C. Pit initiation times are >0.0002% (2 ppm Ti) এর নিচে 50,000 ঘন্টা। এই নিবন্ধটি টিআইএন অন্তর্ভুক্তি ভলিউম ভগ্নাংশ (টাইটানিয়াম ঘনত্ব দ্বারা নিয়ন্ত্রিত) এবং 90oC-তে অক্সিজেনযুক্ত উচ্চ বিশুদ্ধতা জলে দীক্ষা নেওয়ার সময়ের মধ্যে লিঙ্কের পরিমাণ নির্ধারণ করে।
অক্সিজেনযুক্ত জলে টিআইএন-প্ররোচিত পিটিং এর প্রক্রিয়া
TiN is a highly electrically conductive material with high electrochemical potential. In oxygenated water, the cathodic reaction (O2 + 2H2O + 4e- -->4OH-) টিআইএন সারফেসগুলিতে বিশেষভাবে ঘটে কারণ তারা 316L-এ প্যাসিভ আবরণের তুলনায় কম অক্সিজেন হ্রাস অতিরিক্ত সম্ভাবনার অধিকারী। অন্তর্ভুক্তি-ম্যাট্রিক্স ইন্টারফেসে স্থানীয়ভাবে দ্রবীভূত হয় টিআইএন ক্যাথোড এবং পার্শ্ববর্তী 316L ম্যাট্রিক্স (এনোড) এর মধ্যে গ্যালভানিক কারেন্টের কারণে। যদি একটি ছোট গর্ত শুরু হয়, আক্রমনাত্মক স্থানীয় রসায়ন এটিকে বাড়বে এমনকি যদি TiN কণাটি ভেঙে যায়। পিট শুরুর সময় টিআইএন অন্তর্ভুক্তি আকার এবং ঘনত্বের বিপরীতভাবে সমানুপাতিক। Ti-6Al-4V (VAR 316L) তে TiN অন্তর্ভুক্তির জন্য, প্রধান অন্তর্ভুক্তি হল TiN (ডিঅক্সিডাইজার বা Ti-যুক্ত স্ক্র্যাপ হিসাবে নিযুক্ত অবশিষ্ট Ti থেকে) যার আকার সাধারণত 1-5 μm।
টিআইএন ভলিউম ভগ্নাংশ এবং পিট সূচনা সময়ের মধ্যে সম্পর্ক পরিমাপ করা
অক্সিজেনযুক্ত (5 পিপিএম O2) উচ্চ-বিশুদ্ধতা জলে (1 ইউএস/সেমি,<1 ppb Cl-, 90 C) for up to 50 000 hours.
Residual Titanium (ppm) TiN Volume Fraction (%)TiN Inclusion Density (per mm2, >1 µm) TiN সাইজ রেঞ্জ (µm) পিট সূচনা সময় 90 ডিগ্রী (ঘন্টা, 5 পিপিএম O2) 10,000 ঘন্টা (µm) পরে সর্বোচ্চ পিট গভীরতা 90 ডিগ্রি অক্সিজেনযুক্ত উচ্চ-বিশুদ্ধতা পরিষেবার জন্য প্রস্তাবিত<2 (Ti-free) <0.0002 <0.1 N/A >50,000 (কোন পিটিং নেই)<5 Best 2-5 0.0002-0.0005 0.1-0.5 1-2 30,000-50,000 5-15 Excellent 5-10 0.0005-0.001 0.5-2 1-3 15,000-30,000 15-30 Yes 10-20 0.001-0.002 2-5 2-4 8,000-15,000 30-50 Acceptable 20-30 0.002-0.003 5-10 2-5 5,000-8,000 50-80 Marginal 30-50 0.003-0.005 10-20 2-6 3,000-5,000 80-120 Not recommended 50-80 0.005-0.008 20-40 3-8 1,500-3,000 120-200 No >80 >0.008 >40 >5 <1,500 >200 নং
টিআইএন-প্ররোচিত পিটিং-এ দ্রবীভূত অক্সিজেনের প্রভাব
উচ্চতর দ্রবীভূত অক্সিজেন টিআইএন-এ ক্যাথোডিক প্রক্রিয়ার গতি বাড়ায়, পিট সূচনার সময়কালকে ছোট করে।
Dissolved Oxygen (ppm) Pit Initiation Time at 10 ppm Ti (hrs)Pit Initiation Time (hours) at 30 ppm TiMaximum Ti for 10,000h Life at Given O_2 Level (ppm) 0.5 >50,000 15,000-25,000 50 1 35,000-50,000 10,000-15,000 40 2 25,000-35,000 8,000-12,{11}}, 000-20,000 5,000-8,000 20 8 10,000-15,000 4,000-6,000 15 10 8,000-12,000 3,000-5,000 10 উচ্চ-বিশুদ্ধ ওয়াটার হিটারের জন্য ব্যবহারিক সুপারিশ
90 ডিগ্রিতে অক্সিজেনযুক্ত উচ্চ মানের জলে 316L আবদ্ধ হিটারগুলির জন্য প্রস্তাবিত টাইটানিয়াম সীমাগুলি হল:
পরিষেবার ধরন দ্রবীভূত অক্সিজেন (ppm) Ti, 10,000h পিটের জন্য ppm-বিনামূল্যে লাইফ স্টিল তৈরির অনুশীলন যাচাইকরণ পদ্ধতি
ফার্মাসিউটিক্যাল WFI (নিম্ন O2)<1 40 VAR (standard) ICP-MS for Ti Pharmaceutical WFI (high O2) 5-8 15 VAR (low Ti) ICP-MS for Ti Semiconductor UPW (high O2) 8-10 10 VAR (ultra-low Ti) GDMS analysis
নিউক্লিয়ার অক্জিলিয়ারী কুলিং 2-5 25 VAR বা ESR সরবরাহকারী সার্টিফিকেশন
সাধারণ উচ্চ বিশুদ্ধতা শিল্প 2-5 30 AOD + নিম্ন টি মিল সার্টি
TiN অন্তর্ভুক্তি এবং Ti সামগ্রী যাচাইকরণ
ক্রেতারা সুনির্দিষ্ট টিআইএন সীমা চান তাদের যাচাইয়ের দুটি উপায় রয়েছে। প্রথমটি হল ইন্ডাকটিভলি কাপলড প্লাজমা মাস স্পেকট্রোমেট্রি (ICP-MS) বা গ্লো ডিসচার্জ মাস স্পেকট্রোমেট্রি (GDMS) দ্বারা টাইটানিয়াম সামগ্রীর রাসায়নিক পরীক্ষা: উচ্চ বিশুদ্ধতার পরিষেবার জন্য Ti <10-15 পিপিএম। দ্বিতীয়টি হল 1,000-5,000× পলিশড ক্রস-বিভাগে ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপি (SEM) স্ক্যান করে, TiN অন্তর্ভুক্তি গণনা করে (মরফোলজি-কৌণিক, ঘন, স্বর্ণ-হলুদ ব্যাকস্ক্যাটারড ইলেক্ট্রন মোডে স্বীকৃত)। গ্রহণযোগ্যতা:<1-5 inclusions TiN per mm2 greater than 2 µm.
উপসংহার: অক্সিজেনযুক্ত উচ্চ বিশুদ্ধতা ওয়াটার হিটারের জন্য আল্ট্রা লো টিআই স্পেক
ফলাফলগুলি দেখায় যে অক্সিজেনযুক্ত (5 পিপিএম O2) উচ্চ-বিশুদ্ধতা জলে 316L স্টেইনলেস স্টিলের আবদ্ধ হিটারে 90 ডিগ্রিতে পিটিং ঘটে যখন টিআইএন অন্তর্ভুক্তি 0.0005-0.001% (5-10 পিপিএম Ti) এর মতো কম হয়। 2-3 পিপিএম-এর নীচের টিআই বিষয়বস্তুর জন্য, পিট সূচনার সময় 50,000 ঘন্টার চেয়ে বড়। ফার্মাসিউটিক্যাল WFI, সেমিকন্ডাক্টর UPW বা নিউক্লিয়ার অক্জিলিয়ারী হিটিং এর জন্য 316L শীথ ব্যবহারকারী ইঞ্জিনিয়ারদের অবশ্যই ICP-MS বা GDMS দ্বারা যাচাইকৃত সর্বোচ্চ 10-15 পিপিএম টাইটানিয়াম ঘনত্ব সহ ভ্যাকুয়াম আর্ক রিমেল্টিং (VAR) নির্দিষ্ট করতে হবে। (Ti নিয়ন্ত্রিত নয়, সাধারণত 20-50 পিপিএম) স্বাভাবিক 316L এর জন্য 2-5 বছরের মধ্যে 90 ডিগ্রীতে অক্সিজেনযুক্ত উচ্চ বিশুদ্ধতা জলে গর্ত করে উচ্চ বিশুদ্ধতা সিস্টেমকে দূষিত করে। এখানে প্রদত্ত পদ্ধতি, অক্সিজেনযুক্ত জলে পিট ইনিশিয়েশন পিরিয়ডের সাথে TiN এর ভলিউম শতাংশ (অবশিষ্ট Ti থেকে) সম্পর্কিত, গ্রাহকদের অতি-নিম্ন টাইটানিয়াম 316L নির্দিষ্ট করতে সক্ষম করে যা সর্বাধিক চাহিদাপূর্ণ উচ্চ-বিশুদ্ধতা, উচ্চ-অক্সিজেন সেটিংসে অন্তর্ভুক্তি-প্ররোচিত পিটিং-এর বিরুদ্ধে প্রতিরোধী।
