چه شاخصهای کلیدی کنترل ناخالصی را باید برای مواد خام تنظیم کرد تا مقاومت در برابر خوردگی لولههای گرمایش فولاد ضد زنگ 316 را افزایش دهد؟
لوله های گرمایش الکتریکی فولاد ضد زنگ 316 به دلیل مقاومت اولیه در برابر خوردگی کلرید به طور گسترده در گرمایش شیمیایی، تصفیه فاضلاب و سناریوهای صنعتی دریایی استفاده می شود. با این وجود، شکست خوردگی حفرهای همچنان در محیطهای صنعتی با شوری بالا و اسیدی، حتی برای لولههای فولادی ضد زنگ 316 تجاری واجد شرایط، اغلب اتفاق میافتد. تعداد زیادی از دادههای تجزیه و تحلیل شکست نشان میدهد که بیشتر عیوب حفرهای موضعی ناشی از ترکیب نامی آلیاژ ناکافی نیست، بلکه ناشی از ناخالصیهای کمیاب بیش از حد و جداسازی ناهموار اجزا در مواد فولاد خام است. اجزاء ناخالصی ریز تبدیل به نقاط فعال سازی خوردگی الکتروشیمیایی می شوند که به راحتی می توانند باعث شکسته شدن فیلم غیرفعال و انبساط سریع حفره تحت فرسایش یون های کلرید شوند. بنابراین، ایجاد شاخص های علمی و دقیق کنترل ناخالصی مواد خام، پیش نیاز اصلی برای بهبود اساسی مقاومت خوردگی حفره ای لوله های گرمایش فولاد ضد زنگ 316 و تثبیت قابلیت اطمینان عملکرد طولانی مدت آنها است.
در استانداردهای تهیه و بازرسی مواد خام سنتی برای فولاد ضد زنگ 316، شاخصهای تشخیص عمدتاً بر محتوای عناصر آلیاژی اصلی از جمله کروم، نیکل و مولیبدن تمرکز دارند، در حالی که کنترل ناخالصیهای کمیاب نسبتاً شل است. ناخالصیهای مضر رایج در مواد خام فولادی عمدتاً شامل گوگرد، فسفر، اکسیژن و عناصر فلزی سنگین باقیمانده است. عناصر گوگردی به راحتی در حین ذوب و نورد فولاد، آخال سولفید منگنز را تشکیل می دهند. این اجزای غیرفلزی تطابق بالقوه ضعیفی با ماتریس فولاد ضد زنگ دارند که سلولهای میکروگالوانیکی را در محیطهای خورنده تشکیل میدهند. یون های کلرید به طور مداوم ماتریکس اطراف آخال ها را فرسایش می دهند و در نهایت حفره های حفره ای آشکار را تشکیل می دهند. به طور مشابه، محتوای بیش از حد فسفر فشردگی مرز دانه فولاد ضد زنگ را کاهش میدهد، تداوم لایه غیرفعال سطح را از بین میبرد و آستانه خوردگی حفرهای لولههای گرمایش را در محیطهای با{7}کلرید بالا بهطور قابلتوجهی کاهش میدهد.
این مطالعه سه شاخص کنترل ناخالصی اصلی مناسب برای مواد خام لولههای حرارتی ضد خوردگی را از طریق آزمایشهای خوردگی مقایسهای و تجزیه و تحلیل ریزساختار مواد خلاصه میکند. اول، محتوای گوگرد باید به شدت زیر 0.008٪ کنترل شود. ذوب گوگرد کم-می تواند به طور موثری تشکیل آخال های سولفیدی را کاهش دهد و منبع اصلی ناشی از خوردگی حفره ای را از بین ببرد. دوم، حد فسفر در 0.03٪ تنظیم شده است که از شکنندگی مرز دانه و نقص ساختاری فیلم غیرفعال ناشی از جداسازی فسفر جلوگیری می کند. سوم، محتوای اکسیژن کل و درجه گنجاندن اکسید باقیمانده باید به شدت درجه بندی شوند، و گنجاندن اکسیدهای بزرگتر از 5 میکرومتر ممنوع است، تا از کانال های خوردگی ریز نقص روی سطح لوله جلوگیری شود. علاوه بر این، مقدار کربن باقیمانده باید در محدوده استاندارد تثبیت شود تا از حساسیت خوردگی بین دانهای در طول خم شدن لوله بعدی و پردازش در دمای بالا جلوگیری شود.
آزمایش های تأیید مقایسه ای تأیید می کند که 316 لوله گرمایش فولاد ضد زنگ که توسط استاندارد کنترل ناخالصی بهینه شده غربال شده اند، مقاومت در برابر خوردگی را به طور قابل توجهی بهبود می بخشند. در آزمایشهای متناوب اسپری نمک کلرید با غلظت بالا، زمان شروع حفرهکردن لولههای مواد خام بهینه شده بیش از 60 درصد در مقایسه با لولههای مواد خام معمولی به تأخیر میافتد و عمق و چگالی گودال به شدت کاهش مییابد. آزمایش الکتروشیمیایی نشان می دهد که پتانسیل حفره شدن مواد بهینه شده 120 میلی ولت افزایش می یابد که نشان دهنده مقاومت قوی تر در برابر فرسایش یون کلرید است. در کاربردهای صنعتی واقعی، لولههای گرمایشی با کنترل دقیق ناخالصی میتوانند برای بیش از 16 ماه در محیطهای فاضلاب ساحلی با نمک بالا، عملکرد پایدار خود را حفظ کنند، در حالی که لولههای معمولی معمولاً در عرض 5 تا 8 ماه دچار نقص نشتی حفرهای میشوند.
در نتیجه، انطباق عناصر آلیاژی اصلی نمیتواند عملکرد ضد حفرهای لولههای گرمایش فولاد ضد زنگ 316 را به طور کامل تضمین کند. کنترل دقیق ناخالصیهای مضر مانند سولفور، فسفر و اکسید، ابزار فنی کلیدی برای از بین بردن عیوب ذاتی مواد و افزایش مقاومت در برابر خوردگی حفرهای است. فرموله کردن استانداردهای غربالگری ناخالصی مواد خام هدفمند برای محصولات لوله گرمایش ضد خوردگی میتواند به طور موثری مشکل مقاومت در برابر خوردگی محصولات دستهای را حل کند، سازگاری محیطی لولههای گرمایش فولاد ضد زنگ 316 را در شرایط کلرید خشن-حاوی شرایط کار، کاهش دهد و هزینههای جایگزینی و نگهداری تجهیزات صنعتی را کاهش دهد.
