Hvordan kontrollerer volumfraksjonen av primære MC-karbider (NbC/TiC) fra overflødig niob (0,60-0,80 vekt%) i 347 varmekappe-rør tetthet og perforeringstid i 1000 ppm kloridvann ved 80 grader.

Chloride Service Over-Stabilization Penalty for Pitting Resistance

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 år. Primær MC-volumfraksjon øker til 0,12-0,20 % (overstabilisert (0,60-0,80 vekt% niob)) Groptetthet øker 5-10 ganger Perforeringstiden reduseres til 2-4 år. 1000 ppm Cl⁻ vann ved 80 grader.

Pitting-mekanismen drevet av primær MC-karbid

Under størkning av 347 rustfritt stål dannes primære MC-karbider (NbC, TiC). På grunn av deres høye elektriske ledningsevne og edle overflatekvaliteter er de katodisk for den austenittiske matrisen. Hvis niobinnholdet er over rundt 0,45-0,50 vekt% (normalt karboninnhold er 0,04-0,06%), resulterer eventuell ekstra niob utover mengden som trengs for full stabilisering i dannelsen av flere primærkarbider. Disse partiklene er ikke løselige under oppløsningsgløding (1050-1100 grader) og holdes tilbake i den endelige slangen. I kloridløsninger deltar disse karbidene fortrinnsvis i den katodiske oksygenreduksjonsreaksjonen og danner et galvanisk par som favoriserer anodisk oppløsning av den omgivende matriks. Tettheten av pitinitiering er proporsjonal med antallet av de primære MC-karbidpartiklene som er eksponert på overflaten.

Korrelasjon mellom overflødig niob, MC volumfraksjon og pitting ytelse

Kontrollerte nedsenkingstester med 347-rør med forskjellige niobnivåer (konstant karbon 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.

Niob (vekt%) Nb:C-forhold Karbon (vekt%) MC Primær volumetrisk fraksjon (%) MC-partikkelstørrelse (µm) Groptetthet etter 5000 timer (groper/cm2) Maksimal gropdybde etter 5000 timer (µm) Tid til perforering (1,5 mm vegg, år) Anbefalt 10,00 ppm. Cl- Service 0.20 4:1 0.05 0.02-0.03 1-2 0.2-0.5 15-25 10-15 Akseptabelt (under-stabilisert, fare for sensibilisering)
0.30 6:1 0.05 0.03-0.04 1-2 0.3-0.6 18-28 9-12 Akseptabelt 0.35 7:1 0.05 0.04-0.05 1-2 0.5-1.0 20-35 8-11 Akseptabelt 0.40 8:1 0.05 0.05-0.06 1-3 0.8-1.5 25-40 6-9 Akseptabelt (optimal saldo) 0.45 9:1 0.05 0.06-0.08 2-4 1-2 30-50 5-7 Marginal 0.50 10:1 0.05 0.08-0.10 2-5 2-3 40-60 4-5 Anbefales ikke 0.60 12:1 0.05 0.12-0.15 3-6 4-8 50-80 2.5-4 Nei 1 0.05 0.15-0.18 4-8 8-15 60-100 1.5-2.5}} Nei 1 0.05 0.15-0.18 4-8 8-15 60-100 1.5-2.5} Nei 1 0.05 0.15-0.18 4-8 8-15 60-100 1.5-2.5}: 1.00 20:1 0.05 0.25-0.30 6-12 25-40 100-150 0.8-1.2 Nei
Påvirkning av løsningens glødingstemperatur på primær MC-oppløsning

De høyere oppløsningsglødingstemperaturene kan delvis løse opp de primære MC-karbidene, men det er en risiko for kornforgrovning og ferrittdannelse over 1150 grader.

Løsning Utglødningstemperatur ( grad ) Primær MC volumfraksjon ved 0,60 % Nb (%) MC partikkelstørrelse (µm) Groptetthet (groper/cm2) Anbefalt 1,050 0.12-0.15 3-6 4-8 No 1,080 0.10-0.12 3-5 3-6 No 1,100 0.08-0.10 3-4 2-4 Marginal 1,120 0.06-0.08 2-4 1-3 Akseptabel (men kornvekstfare)
1,150 0.05-0.07 2-3 1-2 Akseptabelt (kornforgrovning → lavere krypestyrke)
347 Praktiske anbefalinger for kloridservice

Ønsket levetid (år) Maksimum Niob (vekt%) Minimum Løsningsglødingstemperatur (oC) Maksimal Primær MC Vol. Fraksjon (%)Stabilisering foreslått10 0.40 1,050 0.06 Ingen (oppløsningsgløding)
8-10 0.42 1,060 0.07 Ingen 5-8 0.45 1,080 0.08 Ingen (Unngå stabilisering)
3-5 0.50 1,100 (med kornstørrelsesjustering) 0,10 Marginal<3 >0.50Not recommended >0.10 Oppgrader til 316L eller dupleks 2205 Primær MC Carbide Content Verification

For forbrukere som krever noe gropmotstand er det to måter å verifisere. Den første er SEM metallografisk inspeksjon av et polert og lett etset tverrsnitt. Tell primære MC-karbider (kantede, 2–10 µm) ved 1000× aksept:<5 particles/mm2 for >8 års levetid