60 ڈگری پر ہائی-کلورائڈ (5,000 پی پی ایم) پانی میں 316 ہیٹر شیتھ ٹیوبنگ کنٹرول پٹنگ ریزسٹنس کو حل کرنے کے بعد ڈیلٹا فیرائٹ کا حجم کس طرح برقرار رہتا ہے

سنکنرن کے عنصر کے طور پر دوہری مرحلے کا مائکرو اسٹرکچر

آسٹینائٹ میٹرکس میں برقرار ڈیلٹا فیرائٹ کا حجم کا حصہ ایک اہم لیکن اکثر نظر انداز کیا جانے والا عنصر ہے جو ہائی کلورائیڈ ماحول کے لیے 316 سٹینلیس سٹیل سے ڈھکی ہوئی برقی حرارتی ٹیوبوں کی مزاحمت میں ہے، بشمول سمندری پانی کے ہیٹر (تقریباً 20,000 پی ایم سی بریک) (5,000-10,000 ppm Cl⁻)، یا صنعتی برائن ہیٹر۔ ڈیلٹا فیرائٹ (δ-فیرائٹ) ایک باڈی سینٹرڈ کیوبک (BCC) فیز ہے جو ٹھوس ہونے کے دوران بنتا ہے اور مرکب کی ساخت (خاص طور پر کرومیم- سے نکل کے برابر تناسب) کے لحاظ سے حل اینیلنگ کے بعد بھی رہ سکتا ہے۔ اعتدال پسند ڈیلٹا فیرائٹ مواد (3-8%) ویلڈ گرم کریکنگ مزاحمت کے لیے سازگار ہے۔ ڈیلٹا فیرائٹ کلورائد کے حالات میں آسٹنائٹ کے مقابلے میں کم مزاحم ہے۔ 60 ڈگری سینٹی گریڈ پر ہائی کلورائد پانی میں ڈیلٹا فیرائٹ کی سطح > 5-8 % کے لیے، گڑھے کی صلاحیت میں 100 - 200 mV کی کمی واقع ہوتی ہے اور گڑھے کے پھیلاؤ کی شرح میں 2 - 3. کے عنصر سے اضافہ ہوتا ہے یہ مقالہ ڈیلٹا فیرائٹ والیوم فیصد اور ہائی میں پٹنگ مزاحمتی سروس کے درمیان تعلق کا اندازہ کرتا ہے۔

سلیکٹیو ڈیلٹا فیرائٹ اٹیک کا طریقہ کار

316 سٹینلیس سٹیل میں ڈیلٹا فیرائٹ کی کیمیائی ساخت ارد گرد کے آسٹنائٹ سے مختلف ہے۔ فیرائٹ کرومیم میں وافر ہے (15-18% Cr آسٹنائٹ کے مقابلے فیرائٹ میں تقریباً 26-28% Cr ہے) لیکن نکل میں کمی ہے (آسٹینائٹ میں 10-14% Ni کے مقابلے میں فیرائٹ میں 3-6% Ni) اور مولیبڈینم میں 10-14% Ni کے مقابلے میں مولیبڈینم (molybdenum) %1-5. Austenite میں 2.0-2.5% Mo)۔ ہائی کلورائیڈ کی حالتوں میں، ڈیلٹا فیرائٹ میں مولیبڈینم اور نکل کا ارتکاز کم ہوتا ہے، اور اس وجہ سے یہ آسٹنائٹ کے مقابلے انوڈک ہوتا ہے۔ مختلف کرسٹل ڈھانچے (BCC بمقابلہ FCC) کی وجہ سے فیرائٹ پر غیر فعال فلم بھی اسی طرح آسٹنائٹ کے مقابلے میں کم مستحکم ہے۔ فیرائٹ-آسٹینائٹ فیز باؤنڈری سے شروع ہونے کے لیے گڑھوں کی ترجیح اور پھر فیرائٹ فیز کے ذریعے تیزی سے سفر کرتے ہوئے آسٹنائٹ کو برقرار رکھتے ہیں۔ نتیجے کے طور پر، ایک خصوصیت "سپونجی" یا "سلیکٹیو لیچنگ" مورفولوجی حاصل کی جاتی ہے جس میں فیرائٹ کو منتخب طور پر ختم کر دیا جاتا ہے، جس کے نتیجے میں ایک دوسرے سے جڑے ہوئے سوراخوں کا جال بنتا ہے جو دیوار کی موٹائی میں یکساں پٹنگ سے زیادہ تیزی سے پھیل سکتا ہے۔

ڈیلٹا فیرائٹ اور پٹنگ مزاحمت کے درمیان مقداری ارتباط

مختلف ڈیلٹا فیرائٹ مواد کے ساتھ 316 نلیاں کی پٹنگ کارکردگی (Ni کے مساوی کو کنٹرول کرنے کے لیے چھوٹے کمپوزیشن تغیرات کے ذریعے منظم) کا اندازہ مصنوعی سمندری پانی میں 5,000 گھنٹے کے کنٹرول شدہ وسرجن ٹیسٹنگ (5,000 ppm Cl-, pH 7.6 ڈگری) کے ذریعے کیا گیا ہے۔

ڈیلٹا فیرائٹ والیوم فریکشن (%) کریٹیکل پٹنگ ٹمپریچر (ڈگری، 5,000 ppm میں پٹنگ پوٹینشل 60 ڈگری (mV بمقابلہ SCE، 5,000 ppm Cl-) گڑھے کی زیادہ سے زیادہ گہرائی 5,000 گھنٹے کے بعد (µm) 5,000 پی پی ایم کے لیے وقت ppm Cl⁻، 60 ڈگری سروس<1 (totally austenitic) 65-70 250-300 <20 >35 سال ہاں
1-3 60-65 230-280 20-40 15-30 سال ہاں 3-5 55-60 200-250 40-70 8-15 سال قابل قبول 5-8 50-55 170-210 70-120 5-8 سال مارجنل 8-10 45-50 150-180 120-180 3-5 سال تجویز کردہ نہیں
10-15 40-45 120-150 180-250 2-3 سال قابل قبول نہیں۔
15-20 35-40 100-130 250-350 1.5-2 years Unacceptable >20 <35 <100 >350 <1.5 years Unacceptable 
ڈیلٹا فیرائٹ رواداری پر کلورائد ارتکاز کا اثر

کلورائد کی مقدار میں اضافہ ڈیلٹا فیرائٹ کے نقصان دہ اثر کو بڑھاتا ہے۔ اگر آپ کلورائد کے مواد کو کم کرتے ہیں تو آپ زیادہ فیرائٹ حاصل کر سکتے ہیں۔ نیچے دی گئی جدول 5 سالہ سروس کے لیے زیادہ سے زیادہ اجازت یافتہ ڈیلٹا فیرائٹ کی نشاندہی کرتی ہے جو مختلف کلورائد ارتکاز اور 60 ڈگری پر ہے۔

کلورائیڈ کا ارتکاز (ppm) 5 سال کی زندگی کے لیے زیادہ سے زیادہ ڈیلٹا فیرائٹ (%) تجویز کردہ الائے متبادل اگر فیرائٹ حد سے زیادہ ہو<1,000 <15 Standard 316None required 1,000-3,000 <8 316 with Ni adjustment 316L (similar) 3,000-5,000 <5 316L with regulated chemistry Duplex 2205 5,000-10,000 <3 316L (low ferrite grade) Duplex 2205 or 904L
10,000-20,000 <1 316 marginal Duplex 2205 or titanium >20,000 (سمندری پانی) 0 (مکمل طور پر صرف آسٹینیٹک) 316 ٹائٹینیم یا الائے 625 کی سفارش نہیں کی گئی
کیمسٹری میں ترمیم کرکے ڈیلٹا فیرائٹ کو کنٹرول کرنا

316 کا ڈیلٹا فیرائٹ مواد کرومیم اور نکل کے مساوی (Schaeffler-DeLong ڈایاگرام) کے ذریعے کنٹرول کیا جاتا ہے۔ ہائی-کلورائڈ سروس کے لیے فیرائٹ کو کم کرنے کے لیے درج ذیل کیمسٹری ترمیمات کا مشورہ دیا جاتا ہے:

Ni میں اضافہ کریں: ہدف Ni=11-13% (معمول کی حد 10-14%، اعلی آخر کو ترجیح دی گئی)

لوئر کرومیم مواد: Cr=16-17% کا مقصد (بمقابلہ عام 16-18%، کم اختتام)

نائٹروجن کے مواد میں اضافہ کریں نائٹروجن ایک طاقتور آسٹنائٹ سٹیبلائزر ہے (0.05-0.10%)، ہدف 0.08-0.10% N

فیرائٹ کو فروغ دینے والے عناصر: سلکان (0.5% سے کم یا اس کے برابر) مولیبڈینم (2.5% کے مقابلے میں 2.2% سے کم یا اس کے برابر)

مختلف 316 کیمسٹریوں کے لیے عام فیرائٹ فیصد ذیل کے جدول میں دکھائے گئے ہیں۔

گریڈ کا نام Typical Ni (%) Typical Cr (%)Typical Mo (%) Typical N (%) Delta Ferrite Volume Fraction (%) 316 (low Ni) 10.0-10.5 17.5-18.0 2.0-2.2 0.04-0.06 8-15 316 (معیاری) 10.5-11.0 17.0-17.5 2.1-2.3 0.06-0.08 5-10 316 (high Ni) 11.0-12.0 16.5-17.0 2.2-2.4 0.08-0.10 2-5 316L (اضافی کم C، ہائی Ni) 11.5-13.0 16.0-17.0 2.2-2.5 0.08-0.12 0-3 316 مکمل طور پر (preli}) 11.5-13.0 16.0-17.0 2.2-2.5 0.08-0.12 0-3 316<1 Field Identification of Delta Ferrite-Selective Attack

اگر آپ دیکھتے ہیں کہ ایک 316 ہیٹر ہائی-کلورائیڈ پانی (5000-10,000 ppm Cl-) میں 60 ڈگری پر منفرد پٹنگ مورفولوجی کے ساتھ کام کرتا ہے، تو ڈیلٹا فیرائٹ حملے کا شبہ ہے۔ میٹالوگرافک انویسٹی گیشن کے دوران (200-500× پر نظری خوردبین، برہہ کے ری ایجنٹ یا الیکٹرولائٹک NaOH کے ساتھ کھدی ہوئی) فیرائٹ فیز ہلکے آسٹنائٹ میٹرکس میں گہرے اینچنگ جزیروں کے طور پر ابھرتا ہے۔ خستہ حال نمونوں میں، فیرائٹ جزیرے ترجیحی تحلیل دکھائیں گے اور خالی جگہوں یا غیر محفوظ زون کے طور پر ظاہر ہوں گے۔ ایکس رے کا پھیلاؤ فیرائٹ (بی سی سی چوٹیوں) کے ساتھ ساتھ آسٹنائٹ (ایف سی سی چوٹیوں) کی موجودگی کو ظاہر کرسکتا ہے۔ ہائی کلورائیڈ سروس کے لیے، جواب 3-5% فیرائٹ کے ساتھ نلیاں بتانا ہے، جو مل سے "کم فیرائٹ" یا "مکمل طور پر آسنیٹک" گریڈ کی درخواست کر کے کیا جا سکتا ہے، جسے عام طور پر "کنٹرولڈ فیرائٹ کے ساتھ 316L" یا A (ASTM A262 پریکٹس A) کے ڈھانچے کو پورا کرنا۔

نتیجہ: ہائی کلورائیڈ ایپلی کیشنز کے لیے کم ڈیلٹا فیرائٹ کی وضاحت

For 316 stainless steel encased heaters in high-chloride water (5,000 ppm Cl-) at 60°C, delta ferrite volume fractions >5-8% گڑھے کے خلاف مزاحمت میں کمی اور گڑھے کے پھیلاؤ کی شرح میں اضافہ، سوراخ کرنے کا وقت 8-15 سال سے 3-5 سال تک کم کر دیتا ہے۔ 5,000 پی پی ایم سے زیادہ کلورائڈز کے لیے، ڈیلٹا فیرائٹ کو 3-5% سے کم رکھا جانا چاہیے۔ نمکین پانی کے لیے (20,000 ppm Cl⁻) مکمل طور پر آسنیٹک (فیرائٹ)<1%) is necessary, and even then 316 is minimal. When specifying 316 sheaths for high-chloride duty, engineers should seek a mill certificate with ferrite measurement (by ferritescope or image analysis) and specify maximum ferrite concentration (e.g., <5%). For critical applications, it is recommended to upgrade to duplex 2205 (which has a ferrite-austenite duplex structure-a distinct mechanism and is specifically developed for high-chloride duty) or titanium. The approach described here relating delta ferrite volume percentage to quantifiable pitting rates in high-chloride water allows buyers to specify 316 tubing with an optimised phase balance for hostile chloride environments.