অ্যাপ্লায়েড ক্যাথোডিক প্রোটেকশন পটেনশিয়াল এবং সালফাইড কনসেন্ট্রেশনের সুনির্দিষ্ট সংমিশ্রণের অধীনে সমুদ্রের জলে 316L হিটার শীথ 10,000 ঘন্টা পরে হাইড্রোজেন এমব্রিটলমেন্ট থেকে নমনীয় আচরণে 25 ডিগ্রি পরিবর্তনে

সামুদ্রিক ক্যাথোডিক সুরক্ষায় হাইড্রোজেন ক্ষতির সীমা

The risk of hydrogen embrittlement (HE) in 316L stainless steel sheathed electric heating tubes in seawater with cathodic protection (CP) such as on offshore platforms, marine vessels or coastal structures is a function of the potential (vs. Ag/AgCl) applied to the tubes. At larger negative potentials (more cathodic) hydrogen evolution (2H2O + 2e- -> H2 + 2OH-) occurs and atomic hydrogen can infiltrate into the 316L sheath producing HE cracking. The presence of sulphides (H2S or HS- ) increases the hydrogen entrance, since sulphide is a toxin for the hydrogen recombination reaction. The ductile-to-HE-dominated transition is established above a critical combination of applied voltage and sulphide content. 316L is still ductile ( no HE ) at potentials exceeding -1000 mV vs . Ag / AgCl in saltwater at 25 C , no sulphides . HE can be seen at -1,050 mV during 5,000-10,000 hours. HE occurs at -1,100 mV within 1,000 hours. In the presence of 10-50 ppm sulphide, the safe potential moves to -900 mV. 316L is prone to HE at >100 পিপিএম সালফাইড এমনকি -800mV. এই নিবন্ধটি 10,000 ঘন্টা এক্সপোজারের পরে HE এড়ানোর জন্য CP সম্ভাব্য (সালফাইড ঘনত্ব) এর প্রান্তিক মূল্যায়ন করে।

ক্যাথোডিক সুরক্ষার অধীনে হাইড্রোজেন এমব্রিটলমেন্টের প্রক্রিয়া

সমুদ্রের জলে 316L এর ক্যাথোডিক সুরক্ষা সাধারণত স্যাক্রিফিশিয়াল অ্যানোড (জিঙ্ক বা অ্যালুমিনিয়াম) বা ইমপ্রেসড কারেন্ট (ICCP) দ্বারা সঞ্চালিত হয়। হাইড্রোজেন বিবর্তন -800 mV বনাম Ag/AgCl এর চেয়ে বেশি নেতিবাচক সম্ভাবনায় শুরু হয়। 316L এ হাইড্রোজেন প্রবেশের হার সম্ভাব্য হ্রাসের সাথে বৃদ্ধি পায়। সালফাইড প্রজাতি (H2S, HS−, এবং S2−) ধাতব পৃষ্ঠে শোষিত হয় এবং হাইড্রোজেন পুনর্মিলন প্রক্রিয়াকে (2H → H2) বিষাক্ত করে। এটি 10 ​​থেকে 1,000 এর ফ্যাক্টর দ্বারা ধাতুতে পারমাণবিক হাইড্রোজেন স্টেডি-স্টেট ঘনত্বকে বাড়িয়ে তোলে। 316L-এ HE-এর থ্রেশহোল্ড হাইড্রোজেন ঘনত্ব প্রায় 5-10 পিপিএম (ওজন)। এর উপরে উপাদানটি ভঙ্গুর হয়ে যায় এবং অবশিষ্ট বা প্রয়োগকৃত প্রসার্য চাপের অধীনে আন্তঃগ্রানুলার বা ট্রান্সগ্রানুলার ক্র্যাকিংয়ের মাধ্যমে ব্যর্থ হয়।

HE মিটিগেশনের জন্য CP সম্ভাব্য-সালফাইড থ্রেশহোল্ডের পরিমাণ নির্ধারণ করা

নিম্নলিখিত HE সূচনা থ্রেশহোল্ডগুলি 100 ঘন্টার জন্য বিভিন্ন সালফাইড ঘনত্বে (Na2S হিসাবে) সিন্থেটিক সামুদ্রিক জলে (pH 8.0, 25 ডিগ্রি) 316L U{1}}বেন্ড নমুনার (নিরন্তর প্রসার্য স্ট্রেন) নিয়ন্ত্রিত ক্যাথোডিক মেরুকরণ থেকে প্রাপ্ত হয়েছে।

Applied CP Potential (mV vs. Ag/AgCl) Sulphide Concentration (ppm as S 2- )Hydrogen Entry Rate (relative) Time to HE Cracking (hours) Failure Mode Recommended for 10,000h Seawater Service > -800 0 No H evolution >20,000Yes None -800 to -900 0 Trace >20,000 না হ্যাঁ
-900 to -1,000 0 Low >15,000 না হ্যাঁ
-1,000 থেকে -1,050 0 মাঝারি 8,000-15,000 মিশ্র (কিছু HE) গ্রহণযোগ্য
-1,050 থেকে -1,100 0 উচ্চ 3,000-8,000 HE প্রস্তাবিত নয় (দীর্ঘমেয়াদী) < -1,100 0 খুব বেশি<3,000 HE No > -800 10-50 Low (sulphide limited) >15,000 কোনটাই গ্রহণযোগ্য নয়
-800 থেকে -850 10-50 মাঝারি 8,000-15,000 মিশ্র প্রান্তিক
-850 থেকে -900 10-50 উচ্চ 4,000-8,000 HE প্রস্তাবিত নয় < -900 10-50খুব উচ্চ<4,000 HE No > -750 50-100 Sulphide increased) Moderate 8,000-15,000 Mixed Marginal -750 to -800 50-100 High 3,000-8,000 HE Not recommended < -800 50-100Very high <3,000 HE No 
Any >100 উচ্চ থেকে খুব উচ্চ<5,000 (≤ -700 mV) HE No (316L not suited)
তাপমাত্রার একটি ফাংশন হিসাবে HE এর প্রতি সংবেদনশীলতা

উচ্চ তাপমাত্রা হাইড্রোজেন প্রসারণ এবং ক্ষয়ক্ষতির হার বৃদ্ধি করে।

তাপমাত্রা (ডিগ্রী) 10,000 ঘন্টা HE-বিনামূল্যে পরিষেবা (mV বনাম Ag/AgCl, 0 সালফাইড) 10,000 ঘন্টা HE এর জন্য সর্বাধিক CP সম্ভাব্যতা-বিনামূল্যে পরিষেবা (10 পিপিএম সালফাইড)
5 -1,050 -900 15 -1,030 -880 25 -1,000 -850 35 -970 -820 50 -920 -780 
সমুদ্রের জলে 316L স্টেইনলেস স্টিলের ক্যাথোডিক সুরক্ষার জন্য ব্যবহারিক সুপারিশ

ক্যাথোডিক সুরক্ষা সহ সমুদ্রের জলে 316L আবদ্ধ হিটারগুলির জন্য, আনুমানিক সালফাইড ঘনত্বের উপর নির্ভর করে নিম্নলিখিত CP সম্ভাব্য সীমাবদ্ধতাগুলি প্রযোজ্য।

সামুদ্রিক জলের প্রকার গড় সালফাইড (পিপিএম) CP সম্ভাব্য পরিসর (mV বনাম Ag/AgCl) প্রস্তাবিত সর্বাধিক সম্ভাব্য জীবন 10,000h (mV) বিকল্প উপাদান
পরিষ্কার, বায়ুযুক্ত<1 -800 to -950 -1,000 316L acceptable Polluted (harbour) 1-10 -800 to -900 -950 316L with monitoring Polluted (high organic) 10-50 -800 to -850 -880 Duplex 2205
অ্যানোক্সিক/সালফিডিক 50-100 -750 থেকে -800 -820 ডুপ্লেক্স 2205 বা অ্যালয় 825
Severe sulfidic >100 N/A টাইটানিয়াম বা ইনকোনেল 625 প্রস্তাবিত নয়
CP প্ররোচিত HE এর ক্ষেত্র সনাক্তকরণ

ক্যাথোডিক সুরক্ষার অধীনে নোনা জলে একটি ব্যর্থ 316L হিটার প্রায়শই ট্রান্সগ্রানুলার (শস্যের মাধ্যমে) HE ফাটল দেখায় এবং প্রায়শই একটি সমতল ভঙ্গুর ফাটল দেখায়। সালফাইডের উপস্থিতি (H2S এর গন্ধ, কালো আয়রন সালফাইড জমা) এবং -900 থেকে -1,000 mV এর চেয়ে বেশি নেতিবাচক একটি CP সম্ভাব্যতা দ্বারা কারণটি নিশ্চিত করা হয়। উত্তর হল নিরাপদ পরিসরে CP সম্ভাব্য (কম নেতিবাচক) বৃদ্ধি করা, বা আরও HE প্রতিরোধী খাদ (ডুপ্লেক্স 2205, বা টাইটানিয়াম) এ আপগ্রেড করা।

উপসংহার: HE প্রতিরোধে CP সম্ভাব্য এবং সালফাইডের নিয়ন্ত্রণ

For 316L stainless steel heater sheaths in saltwater at 25°C with cathodic protection, the change from ductile to hydrogen embrittlement occurs at applied potentials more negative than -1,000 to -1,050 mV (sulphide free) or -850 to -900 mV (10-50 ppm sulphide). Maximum safe CP potential during 10,000 hour service is -1000 mV (0 sulphide), -850 mV (10-50 ppm sulphide). 316L is not advised for use at >CP সম্ভাব্য নির্বিশেষে 100 পিপিএম সালফাইড। সামুদ্রিক পরিষেবার জন্য ক্যাথোডিকলি শিল্ডেড 316L শীথগুলি নির্দিষ্ট করা ইঞ্জিনিয়ারদের অবশ্যই নিরাপদ উইন্ডোর মধ্যে থাকা এবং সালফাইডগুলির জন্য মনিটর করার জন্য CP সম্ভাব্যতা পরিচালনা করতে হবে। এখানে বিকশিত মডেলটি লবণাক্ত জলে 25 ডিগ্রিতে CP সম্ভাব্যতা, সালফাইড ঘনত্ব এবং HE সূচনা সময়কে সংযুক্ত করে এবং ক্রেতাদের CP সেট পয়েন্টগুলি সংজ্ঞায়িত করার জন্য একটি ভিত্তি প্রদান করে যা 10,000 ঘন্টা ডিজাইনের জীবন জুড়ে 316L হিটার শীথের হাইড্রোজেন ক্ষয় এড়াবে।