Kaip Stringer{0}}tipo mangano sulfido (MnS) intarpų tūrio dalis 316 l šildytuvo apvalkalo vamzdeliuose reguliuoja duobės gylio-ir-pločio santykį chloruotame jūros vandenyje 35 laipsnių kampu

Įtraukimo formos įtaka duobės formai ir augimo greičiui

For 316L stainless steel sheathed electric heating tubes immersed in chlorinated seawater (residual chlorine 1-2 ppm, chloride 20,000 ppm) at 35°C-typical for marine cooling systems, coastal power plant intake heaters, or offshore platform service-the morphology of manganese sulphide (MnS) inclusions is the key factor controlling pit initiation, as well as the resulting pit geometry and propagation rate. Stringer-type MnS inclusions (elongated, aspect ratios >5:1, ilgis 20-100 µm, gaunamas vienkrypčiu kietėjimu ir stipriu šaltuoju tempimu), susidaro ilgos siauros duobės, kurių gylio ir pločio santykis yra nuo 5:1 iki 20:1, kurios greitai prasiskverbia per sienelės storį (0,5-1,5 mm per metus). Rutuliniai MnS intarpai (kraštinių santykis<2:1, size 2-10 μm) create equiaxed pits with depth:width ratios of 1:1 to 2:1, which propagate significantly more slowly (0.1-0.3 mm/year) since the expanding pit must continuously re-initiate at new inclusion sites. This paper quantifies the association between MnS inclusion morphology (stringer length and aspect ratio), pit depth-to-width ratio and time to perforation in chlorinated seawater at 35 °C.

Įtraukimo morfologija ir duobės geometrijos mechanizmo kontrolė

Kai MnS intarpas inicijuojamas 316 l chloruotame jūros vandenyje, intarpas pirmiausia ištirpsta (elektrochemiškai arba chemiškai), palikdamas tuštumą. Tuštuma yra maždaug sferinė, jei inkliuzas yra rutuliškas. Kai skylė sklinda į aplinkinę austenito matricą, sklidimo priekis lieka maždaug pusrutulio formos. Jei inkliuzas yra styga (pailginta išilgai vamzdžio ašies), pradinė tuštuma yra ilgas siauras kanalas. Šiame kanale palaikoma lokalizuota chemija (didelis chlorido kiekis, žemas pH), o duobė greitai plinta styginių kryptimi, dar ilgai prieš įvykstant reikšmingam šoniniam tirpimui. Gauta „kirmgrauža“ gali turėti didelį gylio ir pločio santykį ir gali prasiskverbti pro sienelės storį per dalį laiko, reikalingo rutulinio inkliuzo inicijuotai duobei.

Stringerio ilgis, duobės kraštinių santykis ir perforacijos laikas: kiekybinis ryšys

Kontroliuojamas 316 l vamzdžių, kuriuose yra įvairios morfologijos MnS inkliuzų morfologijos (dėl skirtingos plieno gamybos praktikos ir traukimo sumažinimo) poveikio chloruotame sintetiniame jūros vandenyje (1,5 ppm Cl₂, 20 000 ppm Cl⁻, pH 8,0), 35 ir 0 laipsnių geometrija buvo nustatyta 35,0 val. plitimo spartos.

Maks. MnS Stringer ilgis (µm) Vidutinis įtraukimo kraštinių santykis (ilgis: plotis) Duobės gylis-iki-Pločio santykis po 1 000 val. Duobės plitimo greitis (mm/metus) Laikas iki perforacijos (1,5 mm sienelė, valandos) Rekomenduojama naudoti 35 jūros vandens laipsniai<5 <2:1 (globular) 1:1 to 1.5:1 0.10-0.20 7,500-15,000 Yes 5-10 2:1 to 3:1 1.5:1 to 2:1 0.15-0.30 5,000-10,000 Acceptable 10-20 3:1 to 5:1 2:1 to 4:1 0.25-0.50 3,000-6,000 Marginal 20-30 5:1 to 8:1 4:1 to 6:1 0.40-0.80 1,900-3,800 Not recommended 30-50 8:1 to 12:1 6:1 to 10:1 0.60-1.20 1,250-2,500 Unacceptable 50-80 12:1 to 20:1 10:1 to 15:1 0.90-1.80 800-1,700 Unacceptable >80 >20:1 >15:1 >1.50 <1,000 Unacceptable
MnS morfologijos įtaka plieno gamybos praktikai

MnS inkliuzų formai daugiausia įtakos turi plieno gamybos procedūra ir vėlesnis šaltas darbas.

Sieros kiekis (masės %) Plieno gamybos praktika Tipinis MnS Stringer ilgis (µm) Deguonies kiekis (ppm) Įtraukimo formos kontrolė Siūloma chloruotam jūros vandeniui
EAF (elektrinė lankinė krosnis) 0.010-0.025 30-80 50-150 Stringer, nekontroliuojamas Nr
EAF + AOD (argonas-deguonies pašalinimas) 0.005-0.015 10-40 30-80 Mišrus (rutulinis + stringer) Ribinis
Ca-Si (AOD su kalciu) 0.003-0.008 5-15 15-30 Rutulinis Priimtinas
AOD + Ca + mažas S 0.001-0.005 2-8 10-20 Rutulinis, smulkus Taip VAR (vakuuminis lankas perlydytas) 0.003 5 10 Labai smulkus rutulinis Geriausias ESR (perlydytas elektros šlakas) 0.005 8 15 Smulkus rutulinis Puikios praktinės rekomendacijos dėl chloruoto jūros vandens šildytuvų

Siūlomi šie įtraukimo morfologiniai parametrai 316L šildytuvams su apvalkalu, naudojant chloruotą jūros vandenį (1-2 ppm Cl 2, 35 laipsnių).

$ast$ Pageidaujamas tarnavimo laikas (metai) Maksimalus MnS stygos ilgis ($ mu$m) Didžiausias sieros kiekis (masės %) Reikalingas plieno gamybos praktikos patikrinimo metodas 3 Netaikomas (lydinys netinkamas) Bet koks naujovinimas į dvipusį 2205 3-5 15 0.008 AOD + apdorojimas kalciu ASTM E45, tipas A, žemas AOD tipas +{4}} sunkumo laipsnis 1.0 8-12 8 0.003 VAR arba ESR ASTM E45, A tipas, 12 sunkumo laipsnis<5 <0.002 VAR (premium) + electropolish SEM/EDS inclusion count (<1/mm2 >5 μm)
MnS morfologijos patvirtinimas

If purchasers need to provide certain morphology, there are three ways to check. First, ASTM E45 (Standard Test Methods for Determining the Inclusion Content of Steel), Method A (worst field) for Type A (sulphide) inclusions: severity 1.5 for moderate service, 1.0 for aggressive service, 0.5 for severe service. The second is scanning electron microscopy (SEM) with image analysis. Measure stringer length and aspect ratio on polished longitudinal cross section. The third test is a simple immersion test. It consists of exposure to chlorinated seawater for 500 hours. Pits with a depth/width ratio >5:1 reiškia, kad inicijavimą valdo styginiai.

Ilgas gyvenimas chloruotame jūros vandenyje; Išvada: rutulinių intarpų nustatymas

Manganese sulphide inclusion morphology determines pit shape and propagation rate for 316L stainless steel heater sheaths in chlorinated saltwater at 35 °C Stringer type inclusions (length >15-30 microns, aspect ratio >5:1) cause high aspect ratio pits (depth:width >6:1), kurie prasiskverbia į sieną 0,6-1,2 mm per metus, sukeldami perforaciją per 1-3 metus. Išlygintos duobės auga 0,1–0,3 mm per metus ir tarnauja 5–15 metų. Tokios duobės susidaro iš rutulinių inkliuzų (ilgis<5-10 µm, aspect ratio <3:1). Engineers specifying 316L sheaths for marine chlorinated seawater service must demand low sulphur content (<0.005-0.008%), calcium-treated steelmaking to globularize inclusions and ASTM E45 Type A inclusion severity <1.0. VAR or ESR remelting, with sulphur <0.003% for best dependability Stringer free, fine spherical inclusions. The system described herein permits customers to define inclusion morphology control to avoid quick wormhole pitting in chlorinated seawater by relating MnS stringer length and aspect ratio to pit depth-to-width ratio and perforation time.