তাপমাত্রা এবং pH এর কি সমন্বয়ের অধীনে 316 স্টেইনলেস স্টীল হিটার শীথ প্যাসিভ ফিল্মে মলিবডেনাম ক্ষয় তৈরি করে যা নিম্ন -ক্লোরাইডে পিটিং করে (<200 ppm) Water

একটি গোপন পিটিং প্রক্রিয়া হিসাবে প্যাসিভ ফিল্ম রচনার পরিবর্তন

316 স্টেইনলেস স্টিলের মোড়ানো বৈদ্যুতিক গরম করার টিউবের জন্য, কম ক্লোরাইড জলে (<200 ppm) where traditional pitting would not be expected, another failure mechanism can occur: molybdenum depletion from the passive film. Molybdenum is a critical alloying element in 316 (2.0-2.5 wt%) that is enriched in the passive film to 5-10% at the outer surface. However, in pH environments below 6.0 or above 9.0 at temperatures over 80°C, molybdenum will selectively dissolve from the passive film as molybdate ions (MoO4 2-) or as volatile MoO3. When the percentage of Mo in the passive film falls below about 1-2% the film is no longer resistant to chloride breakdown and pitting occurs at bulk chloride concentrations as low as 50-100 ppm. This mechanism is different from the bulk alloy molybdenum loss as it only affects the outer 1-5 nm of the passive layer . In this paper we quantify the pH-temperature requirements for molybdenum depletion and the corresponding pitting risk in low chloride water.

মলিবডেনামের নির্বাচনী দ্রবীভূতকরণের প্রক্রিয়া

316 স্টেইনলেস স্টিল একটি অভ্যন্তরীণ ক্রোমিয়াম-সমৃদ্ধ অক্সাইড (Cr2O3) এবং Mo(VI) প্রজাতি (MoO4 2- বা MoO3) হিসাবে মলিবডেনাম সহ একটি বাইরের আয়রন-সমৃদ্ধ একটি বাইলেয়ার প্যাসিভ ফিল্ম তৈরি করে। এটি স্থিতিশীল (ফিল্মকে সমৃদ্ধ করে এবং পিটিং প্রতিরোধের উন্নতি করে) নিরপেক্ষ pH (7.0-8.0) হালকা তাপমাত্রায় (<60o C). At pH <5.5 molybdenum is soluble as MoO4 2- and leaches out of the film under acidic circumstances. In alkaline settings (pH >9.0) molybdenum also becomes soluble as molybdate . The leaching rate increases exponentially at high temperature (>80 ডিগ্রি) মলিবডেনামের দ্রবীভূতকরণের জন্য সক্রিয়করণ শক্তি (~40-60 kJ/mol) এর কারণে। নিম্ন পৃষ্ঠের মলিবডেনাম ঘনত্বে (গুরুত্বপূর্ণ ঘনত্বের চেয়ে কম, প্রায় 1-2% এ), প্যাসিভ ফিল্মটি 304 স্টেইনলেস স্টিলের মতো আচরণ করে (কোনও মলিবডেনাম ছাড়াই) এবং 80-90 ডিগ্রিতে 50-100 পিপিএমের মতো কম ক্লোরাইড দ্রবণে পিট।

মলিবডেনাম হ্রাস এবং নিম্নলিখিত পিটিং এর জন্য পরিমাপকৃত সীমা

The electrochemical conditions that result in molybdenum depletion (>8-ফিল্মের বেসলাইন থেকে 50% হ্রাস পাওয়া গেছে।

pH তাপমাত্রা (ডিগ্রী) প্যাসিভ ফিল্মে 50% মলিবডেনাম হ্রাসের সময় (h) সারফেস মো অবক্ষয়ের পরে (এতে.% পিটিং সম্ভাব্য 100 পিপিএম Cl⁻ এ 80 ডিগ্রিতে (mV বনাম SCE) কম ক্লোরাইড জলে পিটিং ঝুঁকি (<200 ppm)
6.5-8.0 <60 >10,000 (no depletion) 8-10 >600 (প্যাসিভ) 6.5-8.0 60-80 5,000-10,000 6-8 500-600 খুব কম
6.5-8.0 80-95 2,000-5,000 4-6 400-500 নিম্ন 5.5-6.5 60-80 1,000-2,000 3-5 300-400 মাঝারি 5.5-6.5 80-95 500-1,000 2-3 200-300 উচ্চ 4.5-5.5 60-80 200-500 1-2 150-200 গুরুতর
4.5-5.5 80-95 100-200 <1 <150 Extremely severe
8.0-9.0 60-80 1,000-2,000 4-6 400-500 নিম্ন 8.0-9.0 80-95 500-1,000 2-4 250-400 মাঝারি 9.0-10.0 60-80 500-1,000 2-3 200-300 উচ্চ 9.0-10.0 80-95 200-500 1-2 150-250 গুরুতর<4.5 or >10 যেকোনো<100 <1 <150Very brutal
ক্ষয়প্রাপ্ত পৃষ্ঠের উপর ক্লোরাইডের সিনারজিস্টিক প্রভাব

মলিবডেনামের নিষ্ক্রিয় ফিল্ম ক্ষয় হলে পিটিংয়ের জন্য ক্লোরাইডের সমালোচনামূলক ঘনত্ব মারাত্মকভাবে হ্রাস পায়। 80 ডিগ্রীতে ক্ষয়প্রাপ্ত বনাম নন- ক্ষয়প্রাপ্ত পৃষ্ঠগুলিতে পিট করার জন্য ক্লোরাইড থ্রেশহোল্ড নীচের সারণীতে সংক্ষিপ্ত করা হয়েছে৷

সারফেস কন্ডিশন সারফেস মো কন্টেন্ট (% এ) 80 ডিগ্রী (পিপিএম) 100 পিপিএম ক্ল⁻ পিটিং করার সময় প্রস্তাবিত অ্যাকশনে পিট করার জন্য জটিল ক্লোরাইড
As-passivated (fresh) 8-10 >2,000 >10,000 ঘন্টা নং
সামান্য ক্ষয়প্রাপ্ত 4-6 500-1,000 5,000-10,000 ঘন্টা যাচাই করুন
মাঝারিভাবে ক্ষয়প্রাপ্ত 2-4 150-300 1000-5000 ঘণ্টা কম পিএইচ বা তাপমাত্রা হ্রাস করুন
গুরুতরভাবে ক্লান্ত 1-2 50-100 200 থেকে 1,000 ঘন্টা অবিলম্বে সংশোধনমূলক পদক্ষেপ
সম্পূর্ণ ক্ষয়প্রাপ্ত<1 <50 <200 hours Change heater, fix chemical
লো-ক্লোরাইড সিস্টেমের জন্য ব্যবহারিক জল রসায়ন স্পেসিফিকেশন

কম-ক্লোরাইড জলে মলিবডেনামের ক্ষয় হল 316টি চাদরযুক্ত হিটারের প্রধান বিপদ (<200 ppm). The following pH and temperature limitations are recommended:

Maximum Operating Temperature (°C) pH Range for >10,000-hr Passivity StabilitypH Range for >5,000-ঘন্টা অনুমোদিত পরিষেবা প্রস্তাবিত পদক্ষেপ যদি pH পরিসীমা অতিক্রম করে 60 5.0-9.5 4.5-10.0 অ্যাসিড বা বেস দিয়ে pH সামঞ্জস্য করুন 70 5.5-9.0 5.0-9.5 pH নিয়ন্ত্রণ প্রস্তাবিত 80 6.0-8.5 5.5-9.0 pH নিয়ন্ত্রণ প্রয়োজন
90 6.5-8.0 6.0-8.5 সক্রিয় pH নিয়ন্ত্রণ প্রয়োজনীয় 100 7.0-7.5 6.5-8.0 316 প্রস্তাবিত নয়; আপগ্রেড খাদ
মলিবডেনাম হ্রাসের কারণে পিটিং এর ক্ষেত্র সনাক্তকরণ

যদি একটি 316 হিটার কম ক্লোরাইড জলে (50-150 পিপিএম Cl-) 80-90 ডিগ্রীতে গর্ত করে, যদি বাল্ক কেমিস্ট্রি সঠিক হয় (EDS বা ICP দ্বারা 2.0-2.5% Mo), প্যাসিভ ফিল্মের মলিবডেনাম হ্রাস তদন্ত করা যেতে পারে। ব্যর্থ খাপ থেকে নেওয়া একটি নমুনার XPS বিশ্লেষণে 2-3% (সাধারণত 8-10%) এর কম পৃষ্ঠের মলিবডেনামের ঘনত্ব দেখাবে। Auger ইলেক্ট্রন স্পেকট্রোস্কোপি দেখাবে যে ক্ষয়টি সবচেয়ে বাইরের 2-5 এনএমে স্থানীয়করণ করা হয়েছে। গর্তগুলি সাধারণত ছোট, ঘন ঘন, অগভীর এবং তাজা পৃষ্ঠে ক্লোরাইড-প্ররোচিত গর্তের বড়, গভীর গর্ত থেকে আলাদা। ব্যর্থতার সময় সমাধান রসায়ন 6.5-8.0 সীমার বাইরে pH ভ্রমণের জন্য পরীক্ষা করা উচিত, বিশেষত যদি হিটারটি pH <5.5 বা > 9.0 এ দীর্ঘ সময়ের জন্য পরিচালিত হয়।

উপসংহার: প্যাসিভ ফিল্মে pH এবং তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণ মলিবডেনাম

কম ক্লোরাইড জলে 316টি স্টেইনলেস স্টিলের আবদ্ধ হিটারে পিটিং ঘটতে পারে (<200 ppm) at chloride levels which would ordinarily be safe, if the passive layer gets molybdenum depleted. Depletion happens at temperatures more than 80°C and pH less than 5.5 or greater than 9.0 where molybdenum is dissolved from the outer film layer. Once depleted, the surface behaves like a 304 without molybdenum and pits in 50-150 ppm chloride. For low-chloride high-temperature use, engineers designing 316 sheaths must control pH between 6.5 and 8.0, especially above 80°C. If pH control is not possible, upgrading to 316L (same Mo content but lower carbon) may not prevent depletion; a higher molybdenum alloy such as 317L (3.5% Mo) or 904L (4.5% Mo) may be necessary. The architecture proposed here connects pH, temperature and molybdenum depletion to the pitting danger in low-chloride water, and allows the customers to set restrictions on water chemistry that preserve the protective qualities of the passive layer.