Kaip pirminių Nb(C,N) karbonitridų tūrinė dalis iš likutinio titano (0,02–0,08 %) 347 šildytuvo apvalkale kontroliuoja duobių atsiradimo vietos tankį chloruotame jūros vandenyje 35 laipsnių temperatūroje su 1,5 ppm laisvojo chloro

Mažasis legiravimo elementas, kuris oksiduojančiomis sąlygomis tampa pagrindiniu duobėjimo iniciatoriumi

Įprasti 347 nerūdijančio plieno (Nb-stabilizuoto) elektrinio šildymo vamzdžiai su apvalkalu, veikiami chloruoto jūros vandens (1,5 ppm laisvo chloro, 20 000 ppm Cl-) 35 laipsnių temperatūroje, naudojami pakrantės elektrinių aušinimo sistemose, gėlinimo pirminiuose šilumokaičiuose, kuriuose yra chloritano arba marino. (0,02-0,08 masės %) iš plieno gamybos (titano -deoksiduotas laužas arba tyčinis papildymas). Pirminiai titano turintys niobio karbonitridai (Nb,Ti)(C,N) susidaro. Šie sudėtingi karbonitridai yra katodiškesni ir stabilesni nei grynas NbC, todėl jie yra labai veiksmingos duobių inicijavimo vietos, kuriose yra didelis chlorinto jūros vandens oksidacijos potencialas. Titano lygiui<0.01% primary carbonitride volume fraction <0.01-0.02 %, pit density <0.5 pits/cm² and service life >10 metų. Titano kiekiui padidėjus nuo 0,03 iki 0,05%, karbonitrido tūrinė dalis padidėja nuo 0,04 iki 0,08%, duobės tankis nuo 2 iki 5 duobučių/cm² ir ilgaamžiškumas nuo 5 iki 7 metų. Esant 0,06-0,08% titano kiekiui, tūrinė dalis yra 0,10-0,15%, o duobės tankis yra didesnis nei 10-20 duobių/cm², o perforacija įvyksta per 2-3 metus. Šiame straipsnyje kiekybiškai įvertinamas ryšys tarp likutinio titano koncentracijos, pirminio karbonitrido tūrio procento, duobės inicijavimo tankio ir eksploatavimo trukmės chloruotame sūriame vandenyje.

Titanu sustiprinto Pittingch inicijavimo mechanizmas

Titanas turi didesnį afinitetą anglies ir azoto atžvilgiu nei niobis. Gaminant 347 plieną, titanas (iki 0,02-0,08 %) pirmiausia gamina titano turtingus karbonitridus (Ti(C,N)), kuriuose taip pat gali būti niobio (Nb,Ti)(C,N). Šios dalelės susidaro aukštoje temperatūroje kietėjimo metu ir yra didesnės (3-10 µm) ir stabilesnės nei grynas NbC. Chloruotame jūros vandenyje (didelis oksidacijos potencialas Cl2) katodinis procesas (deguonies redukcija + chloro redukcija) yra ypač efektyvus ant šių karbonitrido paviršių, todėl susidaro stipri galvaninė pora su aplinkine austenitine matrica. Greitą anodinį tirpimą sukelia didelis katodinės srovės tankis. Didelė chlorido koncentracija lemia greitą duobės atsiradimą ir plitimą.

Kiekybinis titano kiekio, karbonitrido tūrinės dalies ir įdubimų tankio santykis

347 vamzdeliams su skirtingu likutiniu titano kiekiu (nuolatinis niobis 0,40%, anglis 0,05%, azotas 0,04%) chloruotame sintetiniame jūros vandenyje (1,5 ppm laisvo Cl 2, 20,00 laipsnio pH 20,00) nustatyti šie duobės inicijavimo tankiai ir perforacijos laikai. 5000 valandų.

Titano (masės proc.) Pirminės (Nb,Ti) (C,N) tūrio dalis (%) Karbonitrido dalelių dydis (µm) Dalelių morfologija Duobės tankis po 5 000 val. (duobės/cm²) Didžiausias duobės gylis po 5 000 val. Chlorinto jūros vandens tarnyba<0.005 (Ti-free) <0.01 <1 None/rare <0.1 <10 >15 Best 0.005-0.010 0.01-0.02 1-2 Isolated 0.2-0.5 10-20 10-15 Yes 0.010-0.020 0.02-0.03 1-3 Scattered 0.5-1.0 15-30 8-12 Acceptable 0.020-0.030 0.03-0.05 2-4 Moderate 1-3 25-45 5-8 Marginal 0.030-0.040 0.05-0.07 2-5 Frequent 2-5 35-60 4-6 Not recommended 0.040-0.050 0.07-0.09 3-6 Numerous 4-8 50-80 3-4 No 0.050-0.060 0.09-0.12 3-8 Extensive 8-15 60-100 2-3 No 0.060-0.080 0.12-0.16 4-10 High density 15-30 80-130 1.5-2 No >0.080 >0.16 >5 Very high >30 >130 <1.5 No
Apie Ti ir Nb sąveiką dėl karbonitrido susidarymo

Didesnis niobio kiekis gali iš dalies kompensuoti neigiamą titano poveikį, pirmiausia gamindamas NbC, tačiau titanas vis tiek pasiskirsto į karbonitridus.

Titano (masės %) Niobio (masės %) Karbonitrido sudėtis Duobės tankis (duobės/cm2) Rekomenduojamas chloruotam jūros vandeniui 0.02 0.35 Ti-turtingas (Ti,Nb)(C,N) 2-4 Ribinis 0.02 0.45 Nb{17}}Priimtinas 1-1 0,5-1 Taip 0.05 0.35 Ti+Nb mišrus 8-12 Ne 0.05 0.50 Ti+Nb mišrus 4-6 Nerekomenduojama 0.05 0.65 Daugiau Nb, šiek tiek Ti 2-4 Ribinis
Praktinės rekomendacijos 347 jūros vandens chlorui

347 šildytuvams su apvalkalu chloruotame sūriame vandenyje 35 laipsnių temperatūroje toliau nurodyti titano ir niobio apribojimai sumažina duobių susidarymą dėl karbonitrido susidarymo.

Desired Service Life @ 35C (years) Maximum Titanium (wt%) Minimum Niobium (wt%) Recommended Combined Limit Alternate Alloy >10 <0.01 0.45 Ti+Nb not applicable 347 acceptable 8-10 <0.02 0.50 Upgrade to 316L or duplex
5-8 <0.03 0.55 347 not recommended Duplex 2205 3-5 <0.04Not effective 347 unsuitable Duplex 2205 or titanium <3 >0,04 Neefektyvus 347 netinkamas Titanas
Titano kiekio ir karbonitrido tankio patikrinimas

Pirkėjams, kuriems reikia 347 už chloruoto jūros vandens paslaugą, yra du tikrinimo būdai. Pirmasis yra cheminė titano analizė, atliekama ICP arba OES. Priėmimas: Ti<0.01-0.02% for life >8 m. Antrasis – metalografinis (SEM 1000-2000×) poliruoto skerspjūvio tyrimas, skirtas suskaičiuoti pirmines karbonitrido daleles (ryškios, kampinės, 2–10 µm). Priėmimas:<5 particles/mm^2 for 5 year life.

Išvada: itin{0}}mažo titano chloruoto jūros vandens atsparumo įdubimams specifikacija

347 nerūdijančio plieno šildytuvo apvalkaluose 0,02–0,03 % likutinio titano susidaro 0,03–0,05 % pirminės (Nb,Ti)(C,N) karbonitrido tūrio frakcijos chloruotame jūros vandenyje (1,5 ppm Cl₂, 20,000°C, 0,00 ppm). duobės tankis didėja nuo<1 pit/cm² to 2-5 pits/cm² and service life decreases from >8-10 years to 4-6 years. At titanium levels of 0.05-0.08% pit density is >15-30 duobučių/cm2 ir perforacija atsiranda po 2-3 metų. Inžinieriai, rašantys specifikacijas 347 apvalkalams jūriniam chloravimui, turėtų apriboti titano kiekį iki<0.01-0.02% and for the highest pitting resistance upgrade to 316L or duplex 2205. The framework presented here allows buyers to specify 347 chemistry that minimises titanium induced pitting in the most aggressive oxidising marine environments by correlating residual titanium content with primary carbonitride volume fraction, pit initiation density and perforation time in chlorinated seawater.