اپلائیڈ انوڈک پروٹیکشن پوٹینشل اور شیتھ ٹمپریچر کے کس مخصوص امتزاج کے تحت 50% کاسٹک سوڈا (NaOH) میں 316 سٹینلیس سٹیل ہیٹر ٹیوب 120 ڈگری پر کاسٹک اسٹریس کریکنگ کے بغیر غیر فعال رہتی ہے

کاسٹک ایمبرٹلمنٹ کی روک تھام میں الیکٹرو کیمیکل کنٹرول

کاسٹک اسٹریس کوروژن کریکنگ (CSCC، یا کاسٹک ایمبرٹلمنٹ) کاسٹک سوڈا (NaOH) سروس میں 316 سٹین لیس سٹیل شیتھڈ الیکٹرک ہیٹنگ ٹیوبوں کے لیے بلند درجہ حرارت پر ایک اہم ناکامی کا موڈ ہے (مثلاً بخارات، سنکنٹر یا کاسٹک ٹرانسفر لائن ہیٹر)۔ کاسٹک SCC تقریباً 70-80 ڈگری سے زیادہ درجہ حرارت پر گرم NaOH محلول میں ہوتا ہے، جس میں درجہ حرارت اور کاسٹک ارتکاز دونوں کے ساتھ حساسیت میں ڈرامائی طور پر اضافہ ہوتا ہے۔ یہ کلورائیڈ ایس سی سی کے برعکس ہے، جس کے لیے درجہ حرارت اور کلورائد کے ارتکاز کے خاص امتزاج کی ضرورت ہوتی ہے۔ 120 ڈگری پر 50% NaOH (ایک عام صنعتی ارتکاز) پر، 316 مفت سنکنرن حالات میں CSCC کے لیے بہت حساس ہے، جس میں کریکنگ دنوں سے ہفتوں میں ترقی کرتی ہے۔ CSCC کو لاگو اینوڈک تحفظ (یعنی غیر فعال علاقے میں دھات کا پوٹینٹیو سٹیٹک کنٹرول) کے استعمال سے مکمل طور پر بچا جا سکتا ہے۔ اہم پیرامیٹر ایک حوالہ الیکٹروڈ (اکثر Ag/AgCl) کے حوالے سے قابل اطلاق صلاحیت ہے۔ 120 ڈگری پر 50% NaOH میں 316 کے لیے غیر فعال رینج تقریبا -200 mV سے +200 mV بمقابلہ Ag/AgCl ہے۔ کریکنگ -200 mV (ایکٹو ریجن) سے کم یا +200 mV (ٹرانسپاسیو ریجن) سے زیادہ پوٹینشل پر ہوتی ہے۔ یہ مضمون مختلف درجہ حرارت اور کاسٹک ارتکاز میں CSCC کی روک تھام کے لیے anodic تحفظ کے ممکنہ ونڈوز کی مقدار بتاتا ہے۔

کاسٹک اسٹریس سنکنرن کریکنگ اور اس کی روک تھام کا طریقہ کار

316 سٹین لیس سٹیل کا کاسٹک ایس سی سی مرتکز NaOH محلولوں میں تناؤ کے دباؤ کے تحت اناج کی حدود (نچلے مرکب میں انٹر گرانولر کریکنگ؛ زیادہ درجہ حرارت پر 316 میں ٹرانسگرینولر) پر غیر فعال کوٹنگ کا انتخابی تحلیل ہے۔ کاسٹک میں 316 پر غیر فعال فلم ایک آئرن اور کرومیم ہائیڈرو آکسائیڈز/آکسائیڈز فلم ہے جو صرف ایک محدود ممکنہ حد میں مستحکم ہے۔ غیر فعال پوٹینشل رینج (زیادہ منفی پوٹینشل) کے نیچے دھات جارحانہ طور پر corrodes (عام سنکنرن)۔ غیر فعال رینج کے اوپر (اعلیٰ مثبت پوٹینشل) ٹرانسپیسیو تحلیل ہوتی ہے، جس میں کرومیم کو آکسائڈائز کر کے حل پذیر کرومیٹ (CrO4 2-) اور SCC شروع کیا جاتا ہے۔ غیر فعال رینج میں ایک ریگولیٹڈ انوڈک وولٹیج غیر فعال فلم کو مستحکم کرتا ہے اور مقامی خرابی کے لئے ڈرائیونگ فورس کو ہٹاتا ہے۔

50% NaOH @ 120C کے لیے کوانٹیفائیڈ انوڈک پروٹیکشن ونڈوز

لاگو وولٹیج بمقابلہ Ag/AgCl (3M KCl) کے ایک فنکشن کے طور پر غیر فعال رینج اور کریکنگ باؤنڈریز کا تعین 316 سٹینلیس سٹیل کے کنٹرولڈ پوٹینیو سٹیٹک ٹیسٹ (U-مسلسل تناؤ کے تحت جھکنے والے نمونوں) کے ذریعے 120 ڈگری پر 50% NaOH میں کیا گیا ہے۔

Applied Potential (mV vs. Ag/AgCl, 3M KCl) Electrochemical Region Corrosion Rate (mm/year)CSCC Initiation Time (hrs) Surface Condition 120°C 50% NaOH Service Recommended After 1000 hours Active corrosion < -400 Immediate (active) 5-10 Severe general corrosion No -400 to -250 Active/transition 1-5 10-50 Pitting + general loss No -250 to -2000Mixed (active edge) 0.5-1.0 50-200 Localised attack Not advised -200 to -150 Passive (low) 0.02-0.05 >5,000 روشن، کوئی حملہ قابل قبول نہیں (بارڈر لائن)
-150 to +100 Passive (optimum) 0.01-0.02 >10,000 روشن، غیر فعال بہترین +100 سے +200 غیر فعال (ہائی) 0.02-0.05 2,000-5,000 ٹنٹ (آکسائڈ گاڑھا ہونا) قابل قبول +200 سے +250 ٹرانسپیسیو ایج 0.1-0.3 500-1،500 ہلکا سا پٹنگ مارجنل {{11} سے ٹرانسیو +250 +250 CSCC cracks تجویز کردہ نہیں > +350 آکسیجن ارتقاء 1-5<100 Severe CSCC + pitting No
تحفظ کی ممکنہ حد پر کاسٹک ارتکاز اور درجہ حرارت کا اثر

غیر فعال ممکنہ ونڈو کاسٹک ارتکاز اور درجہ حرارت کے ساتھ مختلف ہوتی ہے۔ ذیل میں مختلف حالات میں تجویز کردہ حفاظتی صلاحیتوں کا ایک جدول ہے۔

NaOH Conc. (wt%) درجہ حرارت (ڈگری) غیر فعال حد (mV بمقابلہ Ag/AgCl، 3M KCl) بہترین تحفظ کی صلاحیت (mV) تحفظ کے لیے کم از کم تجویز کردہ موجودہ کثافت (mA/cm2)
30 100 -300 to +50 -150 0.1 30 120 -250 to +100 -100 0.2 40 100 -250 to +100 -100 0.2 40 120 -200 to +150 -50 0.3 50 100 -200 to +150 -50 0.3 50 120 -150 to +200 0 0.5 50 140 -100 to +250 (تنگ) +50 0.8 60 100 -150 to +200 0 0.4 60 120 -100 to +250 +50 0.7 70 100 -100 to +200 (تنگ) +50 0.6
316 ہیٹرز کے لیے پریکٹیکل انوڈک پروٹیکشن سسٹمز کے لیے تفصیلات

مندرجہ ذیل سسٹم کے پیرامیٹرز 316 شیتھڈ ہیٹروں کے لیے انوڈک تحفظ کے ساتھ ہاٹ کاسٹک سروس میں قابل اعتماد CSCC روک تھام پیش کرتے ہیں:

سسٹم پیرامیٹر مطلوبہ تفصیلات کی توثیق کا طریقہ
حوالہ الیکٹروڈ Ag/AgCl 3M KCl کے ساتھ، 120 ڈگری تک مستحکم
کام کرنے والا الیکٹروڈ (ہیٹر) پوٹینیوسٹیٹ کے مثبت ٹرمینس سے جڑا ہوا تسلسل چیک کریں
کاؤنٹر-الیکٹروڈ (کیتھوڈ) پلاٹینم یا پلاٹینائزڈ ٹائٹینیم۔ سطح کے رقبے کا کم از کم تناسب کیتھوڈ: اینوڈ 1:2
Potentiostat کیلیبریشن ممکنہ سیٹ پوائنٹ -50 سے 0 mV (120 ڈگری پر 50% NaOH کے لیے)
ممکنہ رواداری ± 20 ایم وی ڈیٹا لاگنگ
درکار موجودہ کثافت 0.3-0.8 mA/cm² درجہ حرارت پر منحصر ہے راستے میں ابتدائی کرنٹ
Failsafe Interlock -If potential drifts >+250 mV یا<-250 mV, shut-down heater Alarm + shut-down
ناکام کاسٹک تحفظ کی فیلڈ کی شناخت

اینوڈک شیلڈنگ کے باوجود کاسٹک ڈیوٹی میں 316 ہیٹر کریک۔ ناکامی کے تین منظرنامے ممکن ہیں۔ سب سے پہلے، ٹرانسپیسیو ایریا (+200 سے +350 mV) میں ممکنہ طور پر بڑھنے سے شدید آکسیکرن (شدید سطح) کے ساتھ ٹرانسگرانولر ایس سی سی دراڑیں پڑتی ہیں۔ دوسرا، فعال خطے میں ممکنہ بڑھاؤ (<-200 mV) leads to widespread corrosion with pitting. Third, loss of power to the potentiostat (unprotected operation) leads to fast CSCC, with cracks developing within 50-200 hours. The cause will be determined by reviewing the log of the failed heater (if logged). Proper anodic protection can be restored by recalibrating the reference electrode, inspecting electrical connections and optionally reducing the heater power density.

نتیجہ: کاسٹک سروس کے لیے انوڈک پروٹیکشن کی تفصیلات

120 ڈگری پر 50% NaOH میں 316 سٹینلیس سٹیل کے انکیسڈ ہیٹر کے کاسٹک اسٹریس سنکنرن کریکنگ سے بچنا صرف غیر فعال ونڈو میں -150 اور +200 mV بمقابلہ Ag/AgCl (3M KCl) کے درمیان دھاتی صلاحیت کو برقرار رکھنے سے ہی محسوس ہوتا ہے۔