تھرمل سائیکل فریکوئنسی اور چوٹی میان کے درجہ حرارت کے کس مخصوص امتزاج پر 2.5 ملی میٹر 316 سٹینلیس سٹیل شیتھ آکسائیڈ ایکسفولیئشن کا تجربہ کرتا ہے جو سائکلک سٹیم سپر ہیٹر سروس میں ایک سال کے اندر دیوار کی موٹائی کو 2.0 ملی میٹر سے کم کر دیتا ہے؟
ایک پیغام چھوڑیں۔
ہائی ٹمپریچر سٹیم اور سائکلک آپریشن کا امتزاج پاور پلانٹ انجینئر کے الیکٹرک سٹیم سپر ہیٹر اور انڈسٹریل بوائلر سپیشلسٹ کے 316 سٹینلیس سٹیل شیتھوں کے درمیان ایک منفرد آکسیڈیشن ماحول پیدا کرتا ہے۔ ہوا کو گرم کرنے کے برعکس جہاں آکسائیڈ کے ترازو نسبتاً سست رفتار سے بنتے ہیں، بھاپ آکسیکرن کو تیز کرتی ہے کیونکہ پانی کے بخارات آکسائیڈ کی تہہ کے ذریعے پھیلتے ہیں اور نیچے کی دھات کے ساتھ رد عمل ظاہر کرتے ہیں۔ تھرمل سائیکلنگ پر آکسائیڈ کے ترازو کو پھیلانا خاص طور پر موٹی-دیواروں کے لیے پریشانی کا باعث ہے۔ آکسائیڈ کی تعمیر-پھیلنے کے لیے کافی موٹی ہو جاتی ہے، ہر ایکسفولیئشن ایونٹ کے ساتھ اپنے ساتھ بیس میٹل لے جاتی ہے۔ سپر ہیٹر سروس کے لیے دیوار کی موٹائی بعض اوقات 2.5 ملی میٹر کے طور پر بیان کی جاتی ہے تاکہ رینگنے کی طاقت اور سنکنرن الاؤنس کی اجازت دی جا سکے۔ تاہم، چوٹی کے درجہ حرارت اور سائیکل فریکوئنسی کے کچھ امتزاج کے لیے، آکسائیڈ ایکسفولیئشن ایک سال میں دیوار کی 0.5 ملی میٹر موٹائی کو ختم کر سکتا ہے اور اس وجہ سے مکینیکل سالمیت سے سمجھوتہ کر سکتا ہے۔ یہ کاغذ چکراتی بھاپ کے استعمال میں 2.5-mm 316 میان کے لیے ایکسفولیئشن کی ناقابل قبول شرحوں کے لیے مخصوص حدود قائم کرتا ہے۔
316 سٹینلیس سٹیل میں بھاپ آکسیکرن اور ڈیلامینیشن کے طریقہ کار
550 ° C سے زیادہ درجہ حرارت پر گرم بھاپ میں، 316 سٹینلیس سٹیل ایک بیرونی میگنیٹائٹ (Fe3O4) پرت اور اندرونی کرومیم- سے بھرپور اسپنل پرت کے ساتھ ڈوپلیکس آکسائیڈ پیمانہ تیار کرتا ہے۔ آکسیکرن کی شرح پیرابولک قانون کی پیروی کرتی ہے۔ تاہم، بھاپ کا اضافہ اسی درجہ حرارت پر ہوا کے مقابلے میں 2-5 کے تناسب سے شرح کو بڑھاتا ہے۔ ایک 316 میان 1000 گھنٹے کے بعد 600 ڈگری سینٹی گریڈ پر بھاپ میں آکسائیڈ کے ~ 10 مائیکرون بڑھتا ہے۔ 650 ڈگری پر موٹائی 25 مائکرون. 700°C، 60 مائکرون ہے۔ آکسائیڈ 1000 گھنٹے کے بعد 750 ° C پر 120 مائکرون سے زیادہ ہے۔ ٹھنڈک کے دوران آکسائیڈ کا پھیلنا آکسائیڈ کی تہہ کے ایک اہم موٹائی سے آگے بڑھنے اور آکسائیڈ اور دھات کے تھرمل پھیلاؤ میں مماثلت کی وجہ سے ہے۔ بھاپ میں بننے والے آکسائیڈز کے اخراج کے لیے ضروری موٹائی تقریباً 30-50 مائکرون ہے۔ ہر بار جب آکسائیڈ کی تہہ ہٹائی جاتی ہے، بیس میٹل کی ایک چھوٹی سی کوٹنگ (زیادہ تر معاملات میں 2-5 مائکرون) بھی ہٹا دی جاتی ہے۔ ہر سال 100 تھرمل سائیکلوں کے ساتھ 700 ° C پر 0.25 ملی میٹر میان کی مجموعی نمائش کے 1000 گھنٹے کے بعد، آکسائڈ بڑھ کر 60 مائکرون ہو جائے گا اور ایکسفولیئشن ہو جائے گا۔ اگر ایکسفولیئشن ہر 1,000 گھنٹے بعد ہوتا ہے اور ہر بار 4 مائیکرون دھات نکالتا ہے، تو دیوار کا سالانہ نقصان تقریباً 0.035 ملی میٹر نہ ہونے کے برابر ہوگا۔ تاہم، ایکسفولیئشن زیادہ درجہ حرارت اور/یا زیادہ بار بار سائیکلوں پر زیادہ کثرت سے ہو سکتا ہے، جو دیوار کے انحطاط کو تیز کرتا ہے۔
2.5 ملی میٹر میں ایکسلریٹڈ شیتھ ایکسفولیئشن کے لیے اہم حد
2.5 ملی میٹر 316 میان کے نمونوں کے سائیکلک کنٹرول شدہ بھاپ آکسیڈیشن ٹیسٹوں نے صحیح حدیں ظاہر کی ہیں جس سے باہر دیوار کا نقصان 0.5 ملی میٹر فی سال سے زیادہ ہو گا - جس مقام پر 2.5 ملی میٹر میان 12 مہینوں میں کم ہو کر 2.0 ملی میٹر ہو جائے گی۔
پہلے ایکسفولیئشن سے زیادہ سے زیادہ میان کے درجہ حرارت کے اوقات، ایکسفولیئشن میٹل کے نقصان پر آکسائیڈ کی مجموعی موٹائی فی ایکسفولیئشن ایونٹ کے سالانہ نقصان کے لیے سائیکلوں کی تعداد سالانہ 0.5 ملی میٹر سے زیادہ ہو جائے گی 2,000 سائیکل/سال سے کم ممکن نہیں ایکسفولیئشن اہم نہیں 600 ڈگری 2,000 - 3,000 گھنٹے 35 - 45 مائکرون 3 - 5 مائکرون 500 سائیکلوں سے اوپر / سال مارجنل رسک 650 ڈگری 500 - 800 گھنٹے 50 - 70 مائیکرون / 5 سال سے زیادہ مائیکرون 506 مائیکرون / 4 سال سے زیادہ 700 ڈگری 150 – 250 گھنٹے 80 – 120 مائیکرون 5 – 8 مائیکرون 50 سائیکل/سال سے اوپر زیادہ خطرہ 750 ڈگری 50 – 100 گھنٹے 150 – 200 مائیکرون 8 – 12 مائیکرون 20 سائیکل/سال سے اوپر شدید اخراج – 4002 گھنٹے مائیکرون 12 - 20 مائیکرون 10 سائیکل/سال سے اوپر کی دیوار کا تیزی سے نقصان
700 °C چوٹی میان درجہ حرارت اور 100 سائیکل فی سال (تقریبا 2 سائیکل فی ہفتہ) پر ایک سپر ہیٹر کے لیے، سالانہ دیوار کا نقصان 100 سائیکلوں کو 200 سائیکلوں سے تقسیم کیا جائے گا جو ایکسفولیئشن ایونٹس کے درمیان ہے (24 گھنٹے پر 150-250 گھنٹے کا وسط پوائنٹ فی سائیکل 600-1 ایپ سائیکل ہے)۔ دیوار کا سالانہ نقصان 0.05–0.12 ملی میٹر ہے، 0.5 ملی میٹر سے بہت نیچے، 10-15 ایکسفولیئشن ایونٹس/سال اور 5-8 مائیکرون نقصان/ایونٹ۔ 700 ڈگری پر 300 سائیکل فی سال (تقریباً 6 سائیکل فی ہفتہ)، سالانہ نقصان 0.15–0.36 ملی میٹر ہے، حد کے قریب پہنچ کر۔ 100 سائیکل/سال کے ساتھ 750 ڈگری پر سالانہ نقصان 0.5–1.2 ملی میٹر ہے، جو حد سے اوپر ہے۔ اس لیے، ناقابل قبول دیوار کے نقصان کے لیے اہم امتزاج چوٹی کا درجہ حرارت 730°C سے زیادہ ہے، جس میں 100 سے زیادہ سائیکل/سال، یا چوٹی کا درجہ حرارت 700°C سے زیادہ، 300 سے زیادہ سائیکل/سال کے ساتھ۔
سٹیم سروس میں 2.5 ملی میٹر میان کا محفوظ آپریٹنگ لفافہ
مندرجہ ذیل جدول سائیکلک سٹیم سپر ہیٹر ڈیوٹی میں 2.5 ملی میٹر 316 میان کے لیے ہر سال زیادہ سے زیادہ تجویز کردہ سائیکلوں کی تعداد دکھاتا ہے تاکہ دیوار کے سالانہ نقصان کو 0.2 ملی میٹر سے کم رکھا جا سکے (فی سال دیوار کی موٹائی کے 10% سے کم)۔
چوٹی میان کا درجہ حرارت زیادہ سے زیادہ تجویز کردہ سائیکل فی سال متوقع سالانہ دیوار کا نقصان زیادہ سے زیادہ سائیکلوں پر متوقع سروس لائف 2.0 ملی میٹر تک باقی دیوار کی تجویز کردہ ایکشن حد سے اوپر 600 ڈگری 1,000 سے نیچے 0.05 ملی میٹر تک 10 سالوں میں قابل قبول ڈگری – {60} 306} 0.10 ملی میٹر 8 – 10 سال زیادہ تر سروس کے لیے قابل قبول 650 – 680 ڈگری 250 0.10 – 0.15 ملی میٹر 5 – 8 سال سالانہ مانیٹر کریں 680 – 700 ڈگری 150 0.15 – 0.20 ملی میٹر 4 – 6 سال ایلائے اپ گریڈ پر غور کریں – {70} لمبے عرصے کے لیے ڈگری{{70}} 70}۔ ملی میٹر 3 – 4 سال 316 مارجنل 720 – 740 ڈگری 40 0.30 – 0.45 ملی میٹر 2 – 3 سال Incoloy 800H میں اپ گریڈ کریں تجویز کردہ 740 – 760 ڈگری 20 0.45 – 0.70 mm 1.5 – 2 سال Incoloy 80 کی ضرورت ہے
سفارش نہیں کی جاتی ہے 760 ڈگری سے اوپر 0.70 ملی میٹر سے کم 1.5 سال سے کم نکل پر مبنی مرکب استعمال کریں
Incoloy 800H سپر ہیٹر ایپلی کیشنز کے لیے Incoloy 800 سے کافی زیادہ بھاپ آکسیڈیشن مزاحمت پیش کرتا ہے جب چوٹی میان کا درجہ حرارت 720 ° C سے زیادہ ہو اور ہر سال 50 سائیکل سے زیادہ ہو۔ کھوٹ ایک پتلا، زیادہ ایڈرینٹ آکسائیڈ تیار کرتا ہے جو 100 مائکرون موٹائی سے اوپر نکلتا ہے، جس کے نتیجے میں 316 کے مقابلے میں دیوار کے سالانہ نقصان میں 5-10 کی کمی ہوتی ہے۔
موٹی دیواروں والی چادروں میں فلکنگ کو کم کرنے کے لیے ڈیزائن میں تبدیلیاں
جب 2.5 ملی میٹر 316 میان کو جائز حدود کے قریب یا اس سے اوپر چلنا چاہیے، تو ڈیزائن میں تین تبدیلیاں میان کے مواد کو تبدیل کیے بغیر ایکسفولیئشن کو کم کر سکتی ہیں۔ پہلا ہے، ریگولیٹڈ کولنگ ریمپ ریٹ۔ 50°C فی گھنٹہ سے کم کی شرح پر چوٹی کے درجہ حرارت سے محیط تک ٹھنڈا ہونا تھرمل جھٹکا کو کم کرتا ہے اور اس کے نتیجے میں چھوٹے، کم تباہ کن اسپل کے ٹکڑے ہوتے ہیں۔ دوسری تبدیلی سائیکلک سروس سے پہلے میان کی سطح کو پہلے سے-آکسیڈائز کرنا ہے۔ 500-1,000 گھنٹے تک پورے درجہ حرارت پر ہیٹر کو مسلسل چلانے سے ایک گاڑھا، زیادہ مستحکم آکسائیڈ بڑھتا ہے جس کے کثرت سے خارج ہونے کا امکان کم ہوتا ہے۔ تیسری تبدیلی یہ ہے کہ اسٹینڈ بائی کا کم از کم درجہ حرارت 300 ° C پر رکھا جائے، بجائے اس کے کہ وہ محیط پر گر جائے۔ یہ گرمی کے دباؤ کو ہر دور میں 40-60% تک کم کرتا ہے، اس لیے ایکسفولیئشن ایپی سوڈز کے درمیان سائیکلوں کی تعداد میں بہت زیادہ اضافہ ہوتا ہے۔ زیادہ تر بھاپ کے سپر ہیٹر ایپلی کیشنز کے لیے، 2.5 ملی میٹر 316 میان قابلِ قبول ہے جو قابلِ برداشت سائیکل فریکوئنسی کے ساتھ 680 ° C تک چوٹی کے درجہ حرارت کے لیے قابل قبول ہے۔ 700 ڈگری سے آگے، انجینئرز کو یا تو 2–4 سال کی سروس لائف کو قبول کرنا چاہیے یا Incoloy 800H میں اپ گریڈ کرنا چاہیے۔ ایک سپر ہیٹر کے لیے 316 اور Incoloy 800H کے درمیان لاگت کا فرق عام طور پر 30-50% ہوتا ہے، لیکن لمبی عمر میں اضافہ اور ڈاون اسٹریم آلات میں آکسائیڈ بلاک ہونے کا کم امکان اپ گریڈنگ کو فائدہ مند بناتا ہے۔ چکراتی بھاپ کے آپریشن کے لیے ہیٹر کی وضاحت کرتے وقت، ہمیشہ پیش گوئی کی گئی چوٹی میان کے درجہ حرارت، سائیکل کی فریکوئنسی اور مطلوبہ سروس لائف کا ذکر کریں۔ ایک مینوفیکچرر جو 750 ° C ڈیوٹی کے لیے 316 کی سفارش کرتا ہے بغیر آکسائیڈ ایکسفولیئشن اور دیوار کے نقصان کا ذکر کیے مکمل انجینئرنگ مشورہ نہیں دے رہا ہے۔ بھاپ آکسیڈیشن ایکسفولیئشن ایک مستقل اور قابل قیاس دیوار کے نقصان کو پیدا کرتا ہے، لیکن سروس لائف کے حساب کتاب میں اس کو مدنظر رکھنا ہوگا۔ یہ خاص طور پر موٹی دیواروں والی میانوں کے لیے اہم ہو گا جہاں زیادہ درجہ حرارت پر بننے والے موٹے آکسائیڈ پیمانے کی وجہ سے ایکسفولیئشن فی واقعہ زیادہ دھات کو ہٹا دے گا۔
