316 ہیٹر شیتھ ٹیوبنگ کنٹرول پٹ انیشیٹیشن سائٹ کی کثافت اعلی-90 ڈگری پر پیوریٹی واٹر کے ویکیوم آرک کے ریمیلٹنگ کے بعد غیر-میٹالک آکسائیڈ کے انکلوژن کا حجم کس طرح ہوتا ہے

کم-کلورائڈ کے ماحول میں واحد پِٹنگ انیشیشن میکانزم کے طور پر شمولیت آبادی

With 316 stainless steel clad electric heating tubes in high purity water applications such as pharmaceutical water systems, semiconductor rinse tanks or high pressure boiler feedwater when the chloride levels are under 10 ppm, conventional chloride-induced pitting is not expected. However the pitting does occur in these conditions and the beginning sites are virtually solely non-metallic oxide inclusions (mainly alumina, Al2O3 and spinels) rather than manganese sulphides. The oxide inclusion volume fraction of a normal electric-arc furnace (EAF) 316 is usually 0.01–0.05%. Vacuum arc remelting (VAR) or electroslag remelting (ESR) reduce the oxide inclusion volume percentage to less than 0.002% (a 10-25 fold reduction). A 316 sheath with an oxide inclusion volume fraction >90 ڈگری پر 0.01% اعلی پاکیزگی والے پانی میں 1000 گھنٹے میں 10-50 گڑھے/سینٹی میٹر 2 پیدا ہوں گے، لیکن VAR ٹریٹڈ میٹریل<0.002% inclusions is pit-free for >10,000 گھنٹے۔ اس مقالے میں، اعلیٰ-پاکیزہ پانی پر سروس لائف، گڑھے کی ابتداء کثافت اور آکسائیڈ کی شمولیت کے حجم کے حصے کے اثر و رسوخ کی چھان بین کی گئی۔

آکسائڈ کو شامل کرنے کے طریقہ کار کی طرف سے حوصلہ افزائی سٹیل کے پیٹنگ رویے

مینگنیج سلفائیڈ انکلوژنز کے برعکس جو الیکٹرو کیمیکل طور پر فعال ہوتے ہیں اور تحلیل کے ذریعے پٹنگ کو دلاتے ہیں، آکسائڈ انکلوژنز (Al₂O₃, MgO₂O₃) انرٹ انسولیٹر ہیں۔ وہ پٹنگ کے آغاز میں مکینیکل اور جیومیٹرک کردار ادا کرتے ہیں۔ آکسائڈ کی شمولیت اور آسٹینیٹک میٹرکس کے درمیان انٹرفیس تھرمل توسیع کے گتانک میں مختلف ہے (CTE of Al2O3=8×10−6 / ڈگری بمقابلہ. 316 ≈ 17×10−6 / ڈگری)۔ CTE کی یہ عدم مماثلت گرمی (90 ڈگری تک) اور کولنگ سائیکلوں کے درمیان شمولیت اور میٹرکس کے درمیان ایک خلا (کرائس) کا سبب بنتی ہے۔ یہ شگاف پانی اور کلورائیڈ آئنوں سے بھرا ہوا ہے (یہاں تک کہ<10 ppm) and constitutes the differential aeration cell that causes pitting. The pit then propagates by normal chloride driven mechanisms, but the bulk chloride is low. The number of pits is related to the number of oxide inclusions exposed at the surface.

90 ڈگری پر آکسائڈ انکلوژن والیوم فریکشن اور گڑھے کی کثافت کی مقدار کے درمیان تعلق

5,000 گھنٹے تک 90 ڈگری پر اعلی پیوریٹی پانی (8 ppm Cl⁻، 15 µS/cm چالکتا، pH 7.0) میں مختلف اسٹیل کی پیداوار کے عمل (EAF, AOD, VAR) سے 316 نلیاں کے کنٹرول شدہ وسرجن ٹیسٹوں نے مندرجہ ذیل گڑھے شروع کرنے کی کثافتیں قائم کی ہیں۔

اسٹیل بنانے کے عمل میں نارمل آکسائڈ انکلوژن والیوم فریکشن (%) انکلوژن کی سائز رینج (µm) گڑھے/cm² 5,000 گھنٹے کے بعد 90 ڈگری پر زیادہ سے زیادہ گڑھے کی گہرائی 5,000 h (µm) کے بعد پہلے مستحکم گڑھے کا وقت (h) اعلی پیوریٹی کے لیے پانی کی تجویز کردہ خدمت
VAR (ویکیوم آرک کو دوبارہ پگھلایا گیا)<0.002 1-5 <0.1 <10 >10,000 بہترین ESR (الیکٹرو سلیگ کو ہٹا دیا گیا) 0.002-0.005 1-8 0.1-0.5 10-20 5,000-10,000 بہترین AOD (آرگن آکسیجن ڈیکاربرائزڈ) 0.005-0.010 2-10 0.5-2 20-40 2,000-5,000 قابل قبول
AOD + کیلشیم علاج 0.008-0.015 3-15 2-5 30-60 1,000-3,000 مارجنل
EAF (الیکٹرک آرک فرنس، معیاری) 0.015-0.030 5-25 5-20 50-100 500-1,500 مشورہ نہیں دیا جاتا
EAF (خراب معیار) 0.030-0.050 10-50 20-50 80-150 200-500 ناقابل قبول
شمولیت پر کلورائد کی ارتکاز کا اثر-حوصلہ افزائی کی حد

کم سے کم کلورائڈز کی موجودگی سے آکسائیڈ کی شمولیت پر شروع ہونے کی رفتار تیز ہوتی ہے۔ نیچے دی گئی جدول 90 ڈگری پر کلورائد کے ارتکاز کے ایک فنکشن کے طور پر 5 سال کی سروس کے لیے زیادہ سے زیادہ قابل اجازت آکسائیڈ انکلوزیشن والیوم فیصد کو واضح کرتی ہے۔

کلورائد کا ارتکاز (ppm) زیادہ سے زیادہ قابل اجازت آکسائیڈ انکلوژن والیوم فریکشن (%) مجوزہ اسٹیل بنانے کا راستہ اگر زیادہ ہو جائے تو متبادل<1 0.020 AOD or betterNone 1-5 0.010 AOD + calcium therapyNone 5-10 0.005 AOD (premium) or ESR None 10-20 0.003 ESR or VAR 316L with electropolishing 
20-50 0.002 VARUupgrade to 316L، passivation50<0.001 VAR + surface removal 316 not recommended for long life
316 شمولیت-اعلی پیوریٹی واٹر سروس کے لیے کنٹرول شدہ تفصیلات

پروکیورمنٹ دستاویزات میں 316 شیتھڈ ہیٹر کے لیے اعلی-صاف پانی کی ایپلی کیشنز میں درج ذیل چیزیں شامل ہونی چاہئیں:

درخواست زیادہ سے زیادہ کلورائد (ppm) سٹیل بنانے کے عمل کی ضرورت ہے زیادہ سے زیادہ آکسائڈ شامل کرنے والیوم فریکشن تصدیق کا طریقہ
فارماسیوٹیکل WFI (انجیکشن کے لیے پانی)<3 VAR or ESR <0.003% (30 ppm) ASTM E45 + SEM/EDS
سیمی کنڈکٹر کللا (الٹرا پیور)<1 VAR <0.002% (20 ppm) SEM/EDS of 10 fields 
ہائی پریشر بوائلر فیڈ واٹر<5 ESR or AOD premium <0.005% (50 ppm) ASTM E45 Method A General high purity industrial <10 AOD with calcium treatment <0.010% (100 ppm) ASTM E45

جن خریداروں کو انکلوژن کنٹرولڈ 316 کی ضرورت ہے ان کے پاس تصدیق کی تین تکنیکیں ہیں۔ پہلا ہے ASTM E45 (اسٹیل کی شمولیت کے مواد کا تعین کرنے کے لیے معیاری ٹیسٹ کے طریقے)، یا تو طریقہ A (بدترین فیلڈ) یا طریقہ D (تصویری تجزیہ)۔ اعلی طہارت کی ایپلی کیشنز کے لیے ٹائپ بی (ایلومینا) کی شمولیت کے لیے 0.5 کی زیادہ سے زیادہ شدت بیان کی گئی ہے۔ دوسرا الیکٹران مائیکروسکوپی (SEM) کو توانائی کے منتشر ایکس-رے سپیکٹروسکوپی (EDS) کے ساتھ ایک پالش کراس پر-سیکشن (500-1,000×) کے 10 شعبوں میں شمار کی شمولیت کو سکین کر رہا ہے۔ قبولیت کی حد 10 سے کم شمولیت فی ملی میٹر 2 2 µm سے زیادہ ہے۔ تیسرا ٹیسٹ ایک آسان وسرجن ٹیسٹ ہے جہاں نلیاں کے نمونے کو 1,000 گھنٹے کے لیے 90 ڈگری پر اعلیٰ پاکیزہ پانی (10 ppm Cl⁻) میں ڈبو دیا جاتا ہے۔ اگر گڑھے نظر آتے ہیں، تو شمولیت کا مواد بہت زیادہ ہے۔

آکسائڈ انکلوژنز سے پٹنگ کی فیلڈ کی شناخت

اعلی معیار کے پانی میں جہاں کلورائیڈ 10-20 پی پی ایم سے کم ہوتے ہیں وہاں آکسائیڈ کی شمولیت 316 ہیٹر کے گڑھے کی ممکنہ وجہ ہے۔ خوردبینی طور پر (200-500×) گڑھے کی جگہ گڑھے کے قلب میں ایک Al 2 O 3 یا اسپنل کی شمولیت کو ظاہر کرے گی، شمولیت اکثر جزوی طور پر ختم ہوجاتی ہے۔ گڑھے چھوٹے ہوتے ہیں (قطر 10–100 µm)، متعدد اور یکساں طور پر تقسیم ہوتے ہیں۔ پٹ سینٹر کا ای ڈی ایس امتحان O اور Al کی تصدیق کرتا ہے۔ ان مسائل کا حل مستقبل کی خریداریوں کے لیے VAR یا ESR-گریڈ 316 کی وضاحت کرنا ہے۔ ہیٹر قابل مرمت نہیں ہے اور اسے انکلوژن کنٹرولڈ نلیاں سے تبدیل کرنا ضروری ہے۔

نتیجہ: اعلی پیوریٹی واٹر سروس کے لیے VAR/ESR 316 کا عہدہ

316 سٹینلیس سٹیل کے لیے اعلیٰ پاکیزہ پانی میں لپٹے ہوئے ہیٹر (کلورائیڈز<10 ppm) at 90°C, the dominant pitting initiation mechanism is galvanic crevice attack at non-metallic oxide inclusions. Standard EAF steel with 0.015-0.03% oxide inclusion volume fractions produces 5-20 pits/cm2 and perforation in 2-5 years in 5,000 hours. VAR or ESR processing decreases the oxide inclusion volume percentage to <0.002-0.005% and increases the pit-free life to >10,000 گھنٹے۔ اگر فارماسیوٹیکل، سیمی کنڈکٹر یا الٹرا-خالص واٹر ہیٹنگ ایپلی کیشنز میں استعمال کے لیے 316 شیتھز کی وضاحت کی جا رہی ہے، تو انجینئرز کو VAR یا ESR گریڈ میٹریل کی ضرورت ہے اور شدت کی حد کے ساتھ ASTM E45 میں مواد کو شامل کرنے کے لیے ٹیسٹ کرنا چاہیے۔<0.5 for Type B inclusions. The framework described correlates oxide inclusion volume percentage with measurable pit initiation density and service life. Buyers may now select 316 tubing that resists pitting even in the most aggressive high purity water situations.