347 ہیٹر شیتھ ٹیوبنگ میں پرائمری Nb(C,N) کاربونیٹرائڈ ذرات کا حجم کس طرح ہائی-کلورین (2 ppm Cl₂) سمندری پانی میں 40 ڈگری پر پٹنگ انیشیشن سائٹ کثافت کو کنٹرول کرتا ہے

آکسیڈائزنگ کنڈیشنز میں واٹ پٹ کی بڑی نیوکلیشن سائٹ کے طور پر پیچیدہ شمولیت

پیچیدہ niobium carbonitride (Nb(C,N)) ذرات 347 سٹینلیس سٹیل (Nb-مستحکم) کلورینیٹڈ سمندری پانی میں شیتھڈ الیکٹرک ہیٹنگ ٹیوبوں میں شروع کرنے کے لیے بنیادی جگہیں ہیں (2 ppm بقایا کلورین، 20,400 ڈگری سینٹی گریڈ) کوسٹل پاور پلانٹس، ڈی سیلینیشن پری ہیٹرز، یا میرین ہیٹ ایکسچینجرز کے کولنگ سسٹم۔ MnS شمولیت (جو کلورین شدہ حالات میں گھل جاتی ہے) یا Al2O3 (جو غیر فعال ہیں) کے برعکس، Nb(C,N) ذرات نیم-کنڈکٹ ہوتے ہیں اور 316L میں TiN کی طرح 347 میٹرکس کے لیے کیتھوڈک ہو سکتے ہیں۔ گڑھے کے آغاز کی کثافت براہ راست Nb(C,N) کے حجم کے کسر کے متناسب ہے (نیوبیم، کاربن اور نائٹروجن کے مواد سے متعین)۔ Nb(C,N) والیوم فریکشنز کے لیے<0.02-0.05% (Nb:C+N ratio <8:1, excellent stabilisation) pit densities are low (<0.5 pits/cm2) and service life is >10 years. At Nb(C,N) >0.10-0.15% (excess niobium or excessive nitrogen) pit densities are >10-20 گڑھے/سینٹی میٹر 2 اور سوراخ 2-3 سال کے اندر۔ اس آرٹیکل میں، Nb(C,N) کے حجم کے حصے، گڑھے کے آغاز کی کثافت اور کلورین والے سمندری پانی میں 40 ڈگری پر سروس لائف کے درمیان تعلق کو مقدار میں طے کیا گیا ہے۔

Nb(C,N)-کلورینڈ سمندری پانی میں گڑھے کو فروغ دینے کا طریقہ کار

Niobium carbonitride (Nb(C,N)) ایک چہرہ سینٹرڈ کیوبک (FCC) مواد ہے جس میں بہترین برقی چالکتا اور کیتھوڈک سے آسٹینیٹک میٹرکس ہے۔ کلورین شدہ نمکین پانی میں (Cl2 کی وجہ سے زیادہ آکسیکرن کی صلاحیت)، کیتھوڈک رد عمل (آکسیجن کی کمی اور کلورین کی کمی) Nb(C,N) سطحوں پر مؤثر طریقے سے ہوتا ہے، جس سے ایک گالوانک جوڑا بنتا ہے جو قریبی 347 میٹرکس کے انوڈک تحلیل کا سبب بنتا ہے۔ MnS کے برخلاف جو گھل جاتا ہے، Nb(C,N) مستحکم ہے اور گالوانک کرنٹ چلانا جاری رکھتا ہے۔ گڑھے کے آغاز کی کثافت کا براہ راست تعلق سطح پر Nb(C,N) ذرات کی تعداد سے ہے۔

Nb(C, N) والیوم فریکشن اور پٹنگ ڈینسٹی کے درمیان مقداری ارتباط

کلورینیٹڈ مصنوعی سمندری پانی (2 پی پی ایم Cl 2، 20,000 پی پی ایم Cl-) میں مختلف نائوبیم مواد کے ساتھ 347 نلیاں (0.08% C, 0.06% N) کے کنٹرول شدہ وسرجن ٹیسٹنگ نے مندرجہ ذیل 50، 50 ڈگری میں piiti گھنٹے میں قائم کیا ہے۔ کثافت

Niobium مواد (wt%) کاربن (wt%) نائٹروجن (wt%) Nb(C,N) حجم کا کسر (%) Nb(C,N) پارٹیکل سائز (µm) 5,000h کے بعد گڑھے کی کثافت (گڑھے/سینٹی میٹر 2) زیادہ سے زیادہ گڑھے کی گہرائی (µm) دیوار پر کام کرنے کے لیے 4 ملی میٹر وقت (4 ملی میٹر) 5000 گھنٹے کے بعد کلورین شدہ سمندری پانی کی خدمت<0.05 (No Nb) 0.08 0.06 <0.01 <1 <0.1 <10 >15 ہاں (لیکن مستحکم نہیں)
0.20 0.06 0.05 0.02-0.04 1-2 0.2-0.5 10-20 10-15 Yes 0.30 0.06 0.06 0.04-0.06 1-3 0.5-1 15-30 8-12 Acceptable 0.40 0.06 0.06 0.06-0.08 2-4 1-2 25-40 5-8 Marginal 0.50 0.06 0.06 0.08-0.12 2-5 2-5 40-60 3-5 Not recommended 0.60 0.06 0.06 0.12-0.15 3-6 5-10 50-80 2-3 No 0.80 0.06 0.06 0.15-0.20 4-8 10-20 70-100 1.5-2 No >1.00 >0.06 >0.06 >0.20 >5 >20 >100 <1.5 No
Nb(C,N) کی مورفولوجی جیسا کہ اسٹیبلائزیشن ہیٹ ٹریٹمنٹ سے متاثر ہے۔

ایک اسٹیبلائزیشن اینیل (850-900 ڈگری) باریک، زیادہ بار بار Nb(C,N) ذرات کی بارش کا سبب بنتا ہے، جو کہ گڑھے کی کثافت کو بڑھا سکتا ہے اگر نیبیم زیادہ ہو۔

ہیٹ ٹریٹمنٹ Nb(C,N) پارٹیکل سائز (nm) Nb(C,N) حجم کا حصہ (%) گڑھے کی کثافت (گڑھے/cm2, 0.50% Nb) کلورین شدہ سمندری پانی کے لیے تجویز کردہ
صرف حل اینیل (1,050 ڈگری، WQ) 500-2,000 nm 0.08-0.12 2-5 قابل قبول استحکام 850 ڈگری، 2h 50-200 nm 0.10-0.15 5-10 مشورہ نہیں دیا گیا (مزید گڑھے، باریک ذرات)
استحکام 900 ڈگری، 4h 100-300 nm 0.10-0.15 3-8 تجویز کردہ نہیں (مزید گڑھے)
جیسا کہ - تیار کیا گیا، کوئی استحکام 500-3,000 nm 0.06-0.10 1-3 قابل قبول نہیں
سمندری پانی میں 347 کے لیے عملی سفارشات، کلورین شدہ

کلورین والے نمکین پانی میں 40 ڈگری پر 347 شیتھڈ ہیٹر کے لیے، درج ذیل نائوبیم اور اسٹیبلائزیشن پیرامیٹرز Nb(C,N) انڈسڈ پٹنگ کو کم سے کم کرتے ہیں:

مطلوبہ سروس لائف (سال) زیادہ سے زیادہ Nb(C,N) والیوم فریکشن (%) زیادہ سے زیادہ۔ Niobium (wt%) کم از کم کاربن اور نائٹروجن (% wt) استحکام تجویز کردہ10<0.04 0.30 0.10 None (solution anneal only) 
5-10 <0.06 0.40 0.12 None 3-5 <0.08 0.45 0.12 None (avoid stabilisers)
2-3 Not acceptable >0.50 ڈوپلیکس یا 316L میں کوئی بھی اپ گریڈ
نتیجہ: پٹنگ مزاحمت کے لیے Nb(C,N) کا کنٹرول

We have identified the initiation sites for pitting of 347 stainless steel heater sheaths exposed to chlorinated seawater (2 ppm Cl2, 20,000 ppm Cl-) at 40°C as particles of niobium carbonitride (Nb(C,N)). Volume fractions exceeding 0.06-0.08% (Nb >0.40-0.45%) result in pit densities >2-5 گڑھے/سینٹی میٹر 2 اور سروس لائف کو 3-5 سال تک کم کر دیں۔ انجینئرز جو میرین کلورینیٹڈ سروس کے لیے 347 شیتھوں کی وضاحت کرتے ہیں انہیں لازمی طور پر نیبیم کو 0.30-0.40% تک محدود کرنا چاہیے اور اسٹیبلائزیشن اینیلنگ کو روکنا چاہیے (جو ٹھیک Nb(C,N) کو تیز کرتا ہے)۔ کلورین والے سمندری پانی میں سب سے زیادہ گڑھے کی مزاحمت 347 کے بجائے 316L یا ڈوپلیکس 2205 ہے۔ یہاں تجویز کردہ طریقہ کار Nb(C,N) والیوم فیصد کو گڑھے کی کثافت اور سوراخ کے وقت سے جوڑتا ہے۔ خریدار 347 کیمسٹری کی وضاحت کر سکتے ہیں جو آکسائڈائزنگ سمندری ماحول میں شمولیت کی حوصلہ افزائی کو کم کرتی ہے۔