316 ہیٹر شیتھ ٹیوبنگ کے ویلڈڈ جوڑوں پر مساوی کرومیم مواد کی کمی کی گہرائی ابلتے نائٹرک ایسڈ میں انٹرگرانولر سنکنرن کی حساسیت کو کیسے کنٹرول کرتی ہے

سنکنرن پیرامیٹر کے طور پر ویلڈ ہیٹ-متاثرہ زون (HAZ) میں مائیکرو اسٹرکچرل گریڈینٹ

آکسیڈائزنگ تیزابی ماحول میں، ویلڈ فیوژن لائن سے ملحق ہیٹ سے متاثرہ زون (HAZ) 316 سٹینلیس سٹیل شیتھڈ الیکٹرک ہیٹنگ ٹیوبوں کی صورت میں انٹر گرانولر کورروشن (IGC) کے لیے سب سے زیادہ حساس علاقہ ہے جس میں ویلڈڈ اینڈ کیپس یا فلینجز کی ضرورت ہوتی ہے، جیسے ہائی پریشر ہیٹر کے ساتھ تھرموول ویلڈنگ کے دوران، HAZ کو ایک ہیٹ سائیکل کا تجربہ ہوتا ہے جو موجودہ کاربائیڈز کو جزوی طور پر تحلیل کر سکتا ہے اور ٹھنڈا ہونے پر اناج کی حدود میں کرومیم کاربائیڈز کو دوبارہ تیار کر سکتا ہے۔ آنے والی کرومیم کی کمی اناج کی حد سے کچھ گہرائی تک پھیلتی ہے اور اس کی مقدار مساوی کرومیم مواد کی کمی کی گہرائی (عام طور پر 50-500 nm) کے طور پر ہوتی ہے۔ ابلتے ہوئے 65% نائٹرک ایسڈ (ASTM A262 پریکٹس سی) میں کرومیم کی کمی کی گہرائی 200 nm سے زیادہ ہے اور اناج کی حد پر کرومیم کی ارتکاز 12% سے کم ہے۔ انٹرگرانولر حملہ تیزی سے آگے بڑھتا ہے جس سے وزن میں 0.5-2 ملی میٹر فی سال کمی ہوتی ہے۔ یہ کاغذ ویلڈیڈ 316 شیتھوں میں کرومیم کی کمی کی گہرائی، اناج کی باؤنڈری کرومیم ارتکاز اور IGC کی شرح کے درمیان تعلق کی پیمائش کرتا ہے۔

ویلڈنگ کے ذریعے کرومیم کی کمی کا طریقہ کار

316 سٹینلیس سٹیل کی ویلڈنگ کے دوران گرمی سے متاثرہ زون (HAZ) کو 600 ڈگری اور 1,300 ڈگری کے درمیان درجہ حرارت پر گرم کیا جاتا ہے۔ تقریباً 1,050 ڈگری سے زیادہ گرم علاقے میں موجودہ کاربائیڈ مکمل طور پر تحلیل ہو جاتے ہیں اور کرومیم اور کاربن ٹھوس محلول میں ہوتے ہیں۔ گھٹتے ہوئے درجہ حرارت کے ساتھ HAZ حساسیت کی حد (450-850 ڈگری) سے گزرتا ہے جو کہ دیوار کی موٹائی، پہلے سے گرم اور محیطی حالات کا کام ہے۔ باریک-دیوار کے ہیٹر کی چادریں (1.5-2.0 ملی میٹر) کافی تیزی سے ٹھنڈی ہو جاتی ہیں (حساسیت کی حد سے 10-30 سیکنڈ) اکثر کاربائیڈ کی کسی بھی قابل ذکر تکرار کو روکتی ہیں۔ تاہم، جب ایک سے زیادہ ویلڈ پاس بنائے جاتے ہیں، یا جب میان کو موٹی فلینج (جو ہیٹ سنک کے طور پر کام کرتا ہے) پر ویلڈ کیا جاتا ہے، تو ٹھنڈک کی رفتار کم ہوتی ہے اور کرومیم کاربائڈز اناج کی حدود پر تیز ہو سکتے ہیں، جس سے کرومیم ختم ہونے والا زون 50-500 nm چوڑا ہوتا ہے جس میں %1v19 %19 مقامی chromium (%1v19) کم ہوتا ہے۔ بلک)۔ متعلقہ کرومیم مواد کی کمی کی گہرائی اس خطے کی چوڑائی ہے جہاں کرومیم 12% کی اہم قدر سے کم ہے۔

انٹر گرانولر سنکنرن میں کمی کی گہرائی اور سنکنرن کی شرح کے درمیان مقداری رشتہ۔

یہ تعلق 316 نلیاں (1.5 ملی میٹر وال) کی کنٹرول شدہ ویلڈنگ کے ذریعے مختلف ہیٹ ان پٹس (0.5-3.0 kJ/mm) اور ٹھنڈک کی شرحوں کے ساتھ قائم کیا گیا تھا جس کے بعد Auger الیکٹران اسپیکٹروسکوپی (AES) کے ذریعے کرومیم کی کمی کی گہرائی کی پیمائش اور ابلتے ہوئے 65% HNO8 گھنٹے (ہر ایک سائیکل میں IGC ٹیسٹنگ)۔

Weld Heat Input (kJ/mm) HAZ Cooling Rate (450-850°C, °C/s) Chromium Depletion Depth (nm) Minimum Grain Boundary Chromium (wt%) IGC Rate in Boiling 65% HNO3 (mm/year)Acceptable with monitoring 1.5-2.0 15-30 100-200 10-12 0.40-1.00 Fail (moderate IGA) Not recommended 2.0-2.5 10-15 200-350 8-10 1.00-2.00 Fail (severe IGA) No 2.5-3.0 5-10 350-500 6-8 2.00-3.50 Fail (very severe) No >3.0 (بہت سے پاس)<5 >500 <6 >3.50 ناکام (تخریب) ناقابل قبول
کمی کی گہرائی پر کاربن کے مواد کا اثر

اسی ٹھنڈک کی شرح کے لیے، سٹینڈرڈ 316 (0.08% C) 316L (0.03% C) سے زیادہ گہرے ڈیپلیشن زون پیدا کرتا ہے کیونکہ کاربائیڈ بنانے کے لیے زیادہ کاربن ہوتا ہے۔

کولنگ ریٹ (ڈگری/s) (450-850 ڈگری) 316 میں کمی کی گہرائی (0.08% C) (nm) 316L میں کمی کی گہرائی (0.03% C) (nm) 316 IGC کی شرح (mm/year) 316L IGC کی شرح (mm/year) A.10 میں سروس کی سفارش کردہ<30 <10 <.05 <.05 316 acceptable 50-100 30-80 10-30 .10-.30 <.10 316L preferred 30-50 80-150 30-60 .30-.80 .10-.25 316L required 15-30 150-300 60-150 .80-1.50 .25-.60 316L with post-weld anneal <15 >300 >150 >1.50 > .60 پوسٹ-ویلڈ اینیل دونوں کے لیے درکار ہے۔
نائٹرک ایسڈ سروس عملی ویلڈنگ کی تفصیلات

ابلتے نائٹرک ایسڈ یا دیگر آکسیڈائزنگ ایسڈز میں استعمال کے لیے 316 شیتھڈ ہیٹر کے لیے، درج ذیل ویلڈنگ کی ضروریات کرومیم کی کمی کی گہرائی کو کم کریں گی اور IGC مزاحمت فراہم کریں گی۔

سروس کی حالت زیادہ سے زیادہ قابل اجازت IGC ریٹ (ملی میٹر/سال) تجویز کردہ ویلڈنگ کا عمل زیادہ سے زیادہ ہیٹ ان پٹ (kj/mm) ویلڈ ٹریٹمنٹ کے بعد قبولیت ٹیسٹ
وقفے وقفے سے، کمزور (20% HNO3) 0.3 GTAW، سنگل پاس 1.5 کوئی نہیں (اگر 316L) ASTM A262 پریکٹس A