Bagaimanakah Pecahan Isipadu Peregangan-Jenis Manganese Sulfide (MnS) dalam Tiub Sarung Pemanas 316L Mengawal Kedalaman Lubang-hingga-Nisbah Lebar dalam Air Laut Berklorin pada 35 darjah

Kesan Bentuk Kemasukan terhadap Bentuk Lubang dan Kadar Pertumbuhan

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, panjang 20-100 µm, dihasilkan oleh pemejalan satu arah dan lukisan sejuk berat) menghasilkan lubang sempit yang panjang dengan nisbah kedalaman kepada lebar 5:1 hingga 20:1, yang menembusi ketebalan dinding dengan cepat (0.5-1.5 mm/tahun). Kemasukan MnS globular (nisbah aspek<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.

Morfologi Kemasukan dan Kawalan Mekanisme Geometri Lubang

Apabila lubang dimulakan pada kemasukan MnS dalam 316L dalam air laut berklorin, kemasukan larut secara keutamaan (secara elektrokimia atau kimia) meninggalkan kekosongan. Kekosongan adalah kira-kira sfera jika kemasukan adalah globular. Apabila lubang merambat ke dalam matriks austenit sekeliling, bahagian hadapan perambatan kekal kira-kira hemisfera. Jika kemasukan adalah rentetan (memanjang sepanjang paksi tiub) lompang asal adalah saluran yang panjang dan sempit. Dalam saluran ini kimia setempat (klorida tinggi, pH rendah) dikekalkan dan lubang merambat dengan cepat ke arah yang lebih ketat, lama sebelum pembubaran sisi yang besar berlaku. Lubang 'lubang cacing' yang terhasil boleh mempunyai nisbah kedalaman kepada lebar yang besar dan boleh menembusi ketebalan dinding dalam sebahagian kecil daripada masa yang diperlukan untuk lubang yang dimulakan kemasukan globular.

Panjang Stringer, Nisbah Aspek Pit dan masa tebuk: hubungan terkuantiti

Ujian pendedahan terkawal bagi tiub 316L yang mengandungi morfologi kemasukan MnS daripada morfologi yang berbeza-beza (hasil daripada amalan pembuatan keluli yang berbeza dan pengurangan lukisan) dalam air laut sintetik berklorin (1.5 ppm Cl₂, 20,000 ppm Cl⁻, pH 8.0, 35 darjah pitasi yang ditetapkan mempunyai jam propagasi yang ditetapkan 5, 35 darjah ) untuk . kadar.

Maks. Panjang Stringer MnS (µm) Nisbah Aspek Kemasukan Purata (Panjang:Lebar) Kedalaman Lubang-hingga-Nisbah Lebar Selepas 1,000 jam Kadar Pembiakan Lubang (mm/tahun)Masa hingga Tebuk (dinding 1.5 mm, jam) Disyorkan untuk Klorina Servis Air Laut 35 darjah<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
Pengaruh Morfologi MnS terhadap Amalan Pembuatan Keluli

Bentuk kemasukan MnS terutamanya dipengaruhi oleh prosedur pembuatan keluli dan kerja sejuk berikutnya.

Kandungan Sulfur (berat%) Amalan Pembuatan Keluli Panjang Stringer MnS Biasa (µm) Kandungan Oksigen (ppm) Kawalan Bentuk Kemasukan Dicadangkan untuk Air Laut Berklorin
EAF (relau arka elektrik) 0.010-0.025 30-80 50-150 Stringer, tidak terkawal No
EAF + AOD (penyahkarbonan argon-oksigen) 0.005-0.015 10-40 30-80 Campuran (globular + rentetan) Marginal
Ca-Si (AOD dengan rawatan kalsium) 0.003-0.008 5-15 15-30 Globularized Acceptable
AOD + Ca + S rendah 0.001-0.005 2-8 10-20 Globular, halus Ya VAR (arka vakum cair semula) 0.003 5 10 Globular sangat halus ESR terbaik (electroslag remelted) 0.005 8 15 Fine globular Excellent Syor Praktikal untuk Pemanas Air Laut Berklorin

Parameter morfologi kemasukan berikut dicadangkan untuk pemanas bersarung 316L dalam perkhidmatan air laut berklorin (1-2 ppm Cl 2, 35 darjah).

$ast$ Hayat Perkhidmatan yang Diingini (tahun) Panjang Stringer MnS Maksimum ($mu$m) Kandungan Sulfur Maksimum (berat%) Kaedah Pengesahan Amalan Pembuatan Keluli yang Diperlukan 3 Tidak berkenaan (aloi tidak sesuai) Mana-mana Mana-mana Naik taraf kepada dupleks 2205 3-5 15 0.008 rawatan AOD + kalsium ASTM E45, Jenis A, keterukan ATM, Jenis ATM, Keterukan ATM rendah {{4} +} 1.0 8-12 8 0.003 VAR atau ESR ASTM E45, Jenis A, keterukan 12<5 <0.002 VAR (premium) + electropolish SEM/EDS inclusion count (<1/mm2 >5 μm)
Pengesahan morfologi 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 bermakna permulaan dikawal oleh rentetan.

Umur Panjang dalam Air Laut Berklorin; Kesimpulan: Penentuan Kemasukan Globular

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) yang menembusi dinding pada 0.6-1.2 mm/tahun, menyebabkan penembusan dalam tempoh 1-3 tahun. Lubang equiaxed tumbuh pada 0.1-0.3 mm/tahun dan memberikan hayat 5-15 tahun. Lubang sedemikian dihasilkan oleh kemasukan globular (panjang<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.