316 ہیٹر شیتھ ٹیوبنگ کے 1,050 ڈگری سلوشن کے بعد پرائمری کاربائیڈز کا حجم کس طرح ابلتے نائٹرک ایسڈ میں انٹرگرانولر سنکنرن مزاحمت کو کنٹرول کرتا ہے

ASTM A262 پریکٹس C کے موافقت کے لیے کاربائیڈ تحلیل پیرامیٹر

آکسیڈائزنگ ایسڈ سروس میں استعمال ہونے والی 316 سٹینلیس سٹیل کے ساتھ شیٹ شدہ الیکٹرک ہیٹنگ ٹیوبوں کے لیے (مثال کے طور پر، کیمیکل پروسیسنگ میں نائٹرک ایسڈ ہیٹر یا پکلنگ باتھ ایپلی کیشنز)، مائیکرو اسٹرکچر میں باقی پرائمری کاربائیڈز (بنیادی طور پر M23C6 اور MC) کے حجم کا حصہ حل کے اینیلنگ درجہ حرارت اور وقت کا کام ہے۔ کاربائڈز کو صرف 1,040 ڈگری سے زیادہ درجہ حرارت پر حل اینیلنگ ٹریٹمنٹ اور تیز ٹھنڈک کے ذریعے مکمل طور پر تحلیل کیا جا سکتا ہے۔ 1050 ڈگری پر معیاری 316 (0.08%C) میں پرائمری کاربائیڈز کا توازن حجم کا حصہ تقریباً 0.3-شارٹ ہولڈز (10-15 منٹ) کے لیے 0.5% ہے اور 60 منٹ کے بعد 0.1% سے نیچے گر جاتا ہے۔ تاہم، کاربائیڈز کی جزوی خرابی سے بقایا کاربائیڈز کے ارد گرد کرومیم ختم ہونے والے زونز پیدا ہوتے ہیں جو ابلتے ہوئے نائٹرک ایسڈ میں انٹر گرانولر اٹیک (IGA) کا شکار ہوتے ہیں۔ ASTM A262 پریکٹس C (65% ابلتے نائٹرک ایسڈ ٹیسٹ، یا Huey ٹیسٹ) کو پاس کرنے کی اجازت دینے والے بنیادی کاربائیڈز کا زیادہ سے زیادہ حجم کا حصہ تقریباً 0.2% ہے۔ اس مقالے میں، حل اینیلنگ پیرامیٹرز، پرائمری کاربائیڈ والیوم فریکشن، اور انٹر گرانولر سنکنرن کی شرح کے درمیان ربط کو مقدار میں طے کیا گیا ہے۔

بقایا کاربائیڈز کے ذریعے انٹرگرانولر اٹیک کا طریقہ کار

316 میں، بنیادی کاربائڈز کرومیم- سے بھرپور مراحل ہیں (Cr₂₃C₆ وزن کے لحاظ سے تقریباً 90% کرومیم ہے)۔ 1,050 ڈگری پر حل اینیلنگ کے دوران، کاربائیڈ آہستہ آہستہ تحلیل ہو کر کرومیم کو آسٹنائٹ میٹرکس میں چھوڑ دیتے ہیں۔ اگر اینیلنگ درجہ حرارت سے ٹھنڈک کافی تیز نہیں ہے تو، کاربائڈز حساسیت کی حد (450-850 ڈگری) کے ذریعے ٹھنڈا ہونے پر اناج کی حدود میں دوبارہ پھیل جاتی ہیں۔ تاہم، Huey ٹیسٹ کو خاص طور پر ان بقایا کاربائیڈز کا پتہ لگانے کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے جو محلول اینیلنگ کے دوران تحلیل نہیں ہوئے ہیں، اور کوئی بھی کاربائیڈ جس میں دوبارہ بارش ہوئی ہے۔ بقیہ کاربائیڈ اور آسٹنائٹ میٹرکس کے انٹرفیس پر، کرومیم کا مواد کم ہو جاتا ہے (مقامی طور پر 12 % Cr سے کم) اور مضبوطی سے آکسیڈائزنگ نائٹرک ایسڈ میں ایک گالوانک سیل بنتا ہے۔ آس پاس کا آسٹنائٹ ترجیحی طور پر کاربائیڈ پر حملہ کرتا ہے جو گھل جاتا ہے جس کی وجہ سے کاربائیڈ گڑھے یا کھائی کو چھوڑ کر گر جاتی ہے۔ غیر حل شدہ بنیادی کاربائڈز کے حجم کا حصہ Huey ٹیسٹ میں بڑے پیمانے پر نقصان سے متعلق ہے۔

ہیو ٹیسٹ کی سنکنرن کی شرح اور کاربائیڈ والیوم فریکشن کے درمیان مقداری تعلق

316 نلیاں کی 1,050 ڈگری پر مختلف محلول اینیلنگ ادوار کے ساتھ منظم جانچ اور اس کے بعد پانی بجھانے اور ASTM A262 پریکٹس C (ابلتے ہوئے 65% HNO₃ میں پانچ 48 گھنٹے کے چکر) کی جانچ نے درج ذیل تعلق قائم کیا ہے:

حل اینیلنگ کا وقت 1050 ڈگری (منٹ) پرائمری کاربائیڈ والیوم فریکشن (%) ہیو ٹیسٹ سنکنرن کی شرح (ملی میٹر/سال، اوسطاً 5 سائیکل) ASTM A262 پریکٹس سی نتیجہ ابالنے کے لیے تجویز کردہ نائٹرک ایسڈ سروس 5 (نامکمل) 0.8-1.2 1.5-2.5 IGA فیل (No{6} فیل) 10-15 (عمومی کم از کم) 0.2-0.4 0.4-0.8 مارجنل (پاس/فیل بارڈر لائن) تجویز کردہ نہیں 15-20 0.15-0.25 0.25-0.45 پاس (ٹھیک ہے) ہاں 20-30 0.10-0.20 0.20-0.35 پاس (اچھا) ہاں 30-45 0.05-0.12 0.15-0.25 پاس (زبردست) توسیع شدہ زندگی کے لیے بہترین تجویز کردہ45-600.02-02-02.08-08-00080008000000000000000000 تک<0.02 (grain growth) 0.08-0.15 Pass (but danger of grain coarsening) Acceptable with management of grain size
مطلوبہ اینیلنگ وقت پر کاربن مواد کا اثر

معیاری 316 (0.08% C زیادہ سے زیادہ) کو 316L (0.03% C زیادہ سے زیادہ) سے زیادہ کاربائڈز کو تحلیل کرنے کے لیے طویل اینیلنگ کے دورانیے کی ضرورت ہوتی ہے۔ جدول 2 مختلف کاربن مواد کے لیے 1,050 ڈگری پر کم از کم حل اینیلنگ پیریڈز کی تجویز کردہ

کاربن مواد (wt%) کاربائیڈ والیوم فریکشن کے لیے کم از کم اینیلنگ کا وقت 1,050 ڈگری پر<0.2% (min)Recommended Time for Huey Test Pass (minutes) Water Quench?5 10 Yes
0.020-0.030(316L)10 15 ہاں 0.030-0.040 15 20 ہاں 0.040-0.050 20 25-30 ہاں 0.050-0.060 25 30-35 ہاں 0.060-0.080 (معیاری 316) 30 40-50 ہاں
نائٹرک ایسڈ سروس کے لیے عملی اینیلنگ کی تفصیلات

ابلتے نائٹرک ایسڈ یا دیگر شدید طور پر آکسیڈائزنگ ایسڈز میں ڈیوٹی کے لیے 316 شیتھڈ ہیٹر کے لیے تجویز کردہ حل اینیلنگ پیرامیٹرز درج ذیل ہیں۔

سروس کی شدت تجویز کردہ الائے کم از کم حل اینیلنگ ٹمپریچر (ڈگری) کم سے کم اینیلنگ ٹائم (منٹ) کولنگ طریقہ قبولیت ٹیسٹ
وقفے وقفے سے، پتلا HNO₃ (<20%) 316L 1040 15 Water quench ASTM A262 Practice A (step structure)
مسلسل 20-50% HNO3 316L 1,050 20-30 واٹر بجھانے والا ASTM A262 پریکٹس C (0.5 ملی میٹر/سال)
مستقل، 50-65% HNO₃ 316L (کم کاربن) 1,050-1، 060 30-45 پانی بجھانا ASTM A262 پریکٹس C (<0.3 mm/year)
(<0.2 mm/year)
کاربائیڈ تحلیل اور IGA مزاحمتی فیلڈ کی توثیق

الیکٹرولائٹک آکسالک ایسڈ (ASTM A262 پریکٹس A) کے ساتھ اینچنگ کے بعد میٹالوگرافک مطالعہ ہیٹر کے مائکرو اسٹرکچر کو ظاہر کرتا ہے جو نائٹرک ایسڈ کی خدمت میں ناکام رہے ہیں۔ "قدم" کا ڈھانچہ (ہموار اناج کی حدود، کوئی خندق نہیں) بتاتا ہے کہ کاربائیڈ کی تحلیل اور IGA مزاحمت تسلی بخش ہے۔ ایک 'کھائی' ڈھانچہ (اناج کی حدود میں کھدائی کرنے والے گڑھے) حساسیت یا بقایا کاربائڈز کی تجویز کرتا ہے اور ہیو ٹیسٹ میں ناکامی کی پیش گوئی کرتا ہے۔ ASTM A262 پریکٹس ای (کاپر-کاپر سلفیٹ-سلفورک ایسڈ ٹیسٹ) آنے والی نلیاں کی تصدیق کے لیے ایک سادہ اسکریننگ ٹیسٹ ہے۔ یہ بنیادی کاربائڈز کے مقابلے میں حساسیت کے لیے زیادہ حساس ہے، لیکن پھر بھی مددگار ہے۔ فیصلہ کن امتحان اصل ہیو ٹیسٹ (پریکٹس C) ہے۔ تاہم، اسے ختم ہونے میں 10-15 دن لگتے ہیں۔

نتیجہ: نائٹرک ایسڈ سروس کے لیے مکمل کاربائیڈ تحلیل کی تعریف

ابلتے ہوئے نائٹرک ایسڈ سروس میں 316 سٹینلیس سٹیل کے بند ہیٹر کے لیے، ASTM A262 پریکٹس C کو پورا کرنے اور مناسب انٹر گرانولر سنکنرن مزاحمت فراہم کرنے کے لیے محلول اینیلنگ کے بعد بچ جانے والے پرائمری کاربائیڈز کے حجم کا حصہ 0.2% سے کم ہونا چاہیے۔ ایسا کرنے کے لیے. باقاعدہ 316 (0.08% C) کو 1050 ڈگری پر 40 سے 50 منٹ تک اینیلنگ کی ضرورت ہوتی ہے اور پانی بجھانے میں. 316L (0.03% C) 15-20 منٹ لگتے ہیں۔ آکسیڈائزنگ ایسڈ ڈیوٹی کے لیے 316 شیتھوں کی وضاحت کرنے والے انجینئرز کو حل اینیلنگ پیرامیٹرز (درجہ حرارت، دورانیہ، بجھانے کا طریقہ) کی تصدیق کی ضرورت ہے اور، اہم ایپلی کیشنز کے لیے، زیادہ سے زیادہ سنکنرن کی شرح کے ساتھ ASTM A262 پریکٹس C ٹیسٹ کے نتائج (جیسے، 0.3 ملی میٹر/سال)۔ یہاں تیار کردہ فریم ورک بنیادی کاربائیڈ والیوم فریکشن کو قابل پیمائش ہیو ٹیسٹ سنکنرن کی شرحوں سے جوڑتا ہے، جس سے خریداروں کو انیلنگ کے حل کی وضاحت کرنے کی اجازت ملتی ہے جو کاربائیڈ سے پاک مائیکرو اسٹرکچرز تیار کرتے ہیں جو انتہائی جارحانہ نائٹرک ایسڈ ماحول میں انٹرگرانولر حملے کے خلاف مزاحم ہوتے ہیں۔