كيف يتحكم الجزء الحجمي من نوع سترينجر -نوع كبريتيد المنغنيز (MnS) في أنابيب غلاف السخان 316L في نسبة عمق الحفرة-إلى-العرض في مياه البحر المكلورة عند 35 درجة

تأثير شكل الشمول على شكل الحفرة ومعدل النمو

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، الطول 20-100 ميكرومتر، الناتج عن التصلب أحادي الاتجاه والسحب البارد الثقيل) يؤدي إلى حفر ضيقة طويلة مع نسب العمق إلى العرض من 5:1 إلى 20:1، والتي تخترق سمك الجدار بسرعة (0.5-1.5 مم / سنة). شوائب MnS الكروية (نسبة العرض إلى الارتفاع<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.

مورفولوجيا الدمج والتحكم في آلية هندسة الحفرة

عند بدء الحفرة عند تضمين MnS في 316L في مياه البحر المكلورة، يذوب المحتوي بشكل تفضيلي (كهروكيميائي أو كيميائي) مما يترك فراغًا. يكون الفراغ كرويًا تقريبًا إذا كان التضمين كرويًا. عندما ينتشر الثقب في المصفوفة الأوستنيتية المحيطة، تظل مقدمة الانتشار نصف كروية تقريبًا. إذا كان التضمين عبارة عن سترينجر (ممدود على طول محور الأنبوب)، فإن الفراغ الأصلي يكون عبارة عن قناة طويلة وضيقة. في هذه القناة يتم الحفاظ على الكيمياء الموضعية (الكلوريد العالي، الرقم الهيدروجيني المنخفض) وتنتشر الحفرة بسرعة في الاتجاه الأقوى، قبل وقت طويل من حدوث انحلال جانبي كبير. يمكن أن يكون لحفرة "الثقب الدودي" الناتجة نسبة عمق كبيرة إلى العرض ويمكن أن تخترق سمك الجدار في جزء صغير من الوقت اللازم لبدء الحفرة الكروية.

طول السترينجر ونسبة أبعاد الحفرة وزمن الثقب: علاقة كمية

اختبار التعرض الخاضع للرقابة لأنابيب 316 لتر تحتوي على أشكال مورفولوجية تتضمن MnS ذات أشكال مختلفة (ناتجة عن ممارسات صناعة الصلب المختلفة وتخفيضات السحب) في مياه البحر الاصطناعية المكلورة (1.5 جزء في المليون Cl₂، 20.000 جزء في المليون Cl⁻، درجة الحموضة 8.0، 35 درجة) لمدة 5000 ساعة قد حددت هندسة الحفرة التالية ومعدلات الانتشار.

الأعلى. طول سترينجر MnS (ميكرومتر) متوسط ​​نسبة العرض إلى الارتفاع (الطول: العرض) عمق الحفرة - إلى - نسبة العرض بعد 1000 ساعة معدل انتشار الحفرة (مم / سنة) الوقت حتى التثقيب (جدار 1.5 مم، ساعات) يوصى به لخدمة مياه البحر المكلورة بدرجة 35<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
تأثير مورفولوجيا MnS على ممارسة صناعة الصلب

يتأثر شكل شوائب MnS بشكل أساسي بإجراءات صناعة الفولاذ والعمل البارد اللاحق.

محتوى الكبريت (٪ بالوزن) ممارسات صناعة الصلب طول سترينجر MnS النموذجي (ميكرومتر) محتوى الأكسجين (جزء في المليون) تضمين التحكم في الشكل مقترح لمياه البحر المكلورة
EAF (فرن القوس الكهربائي) 0.010-0.025 30-80 50-150 سترينجر، رقم غير متحكم فيه
EAF + AOD (إزالة الكربنة من الأكسجين -الأرجون) 0.005-0.015 10-40 30-80 مختلط (كروي + سترينجر) هامشي
Ca-Si (AOD مع معالجة الكالسيوم) 0.003-0.008 5-15 15-30 كروي مقبول
AOD + Ca + low S 0.001-0.005 2-8 10-20 كروي، ناعم نعم VAR (إعادة صهر القوس الفراغي) 0.003 5 10 كروي جيد جدًا أفضل ESR (إعادة صهر الخبث الكهربائي) 0.005 8 15 كروي جيد توصيات عملية ممتازة لسخانات مياه البحر المكلورة

تم اقتراح المعلمات المورفولوجية المتضمنة التالية للسخانات المغلفة 316 لتر في خدمة مياه البحر المكلورة (1-2 جزء في المليون Cl 2، 35 درجة).

$ast$ عمر الخدمة المرغوب فيه (بالسنوات) الحد الأقصى لطول MnS (مليون دولار) الحد الأقصى لمحتوى الكبريت (بالوزن٪) طريقة التحقق من ممارسات صناعة الصلب المطلوبة 3 غير قابل للتطبيق (سبيكة غير مناسبة) أي ترقية إلى الطباعة على الوجهين 2205 3-5 15 0.008 AOD + معالجة الكالسيوم ASTM E45، النوع A، الخطورة 1.5 5-8 10 0.005 AOD + Ca + low S ASTM E45، النوع A، الخطورة 1.0 8-12 8 0.003 VAR أو ESR ASTM E45، النوع أ، الخطورة 12<5 <0.002 VAR (premium) + electropolish SEM/EDS inclusion count (<1/mm2 >5 μm)
تأكيد مورفولوجيا MnS

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 يعني أن البدء يتم التحكم فيه بواسطة المراسلين.

حياة طويلة في مياه البحر المكلورة؛ الخلاصة: تحديد الادراج الكروية

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) التي تخترق الجدار بمعدل 0.6-1.2 ملم/سنة، مما يسبب ثقبًا خلال 1-3 سنوات. تنمو الحفر المتساوية بمعدل 0.1-0.3 ملم/سنة وتعطي عمرًا يتراوح بين 5-15 عامًا. يتم إنتاج هذه الحفر بواسطة شوائب كروية (الطول<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.