**Za grijač obložen nehrđajućim čelikom 316L u 12% natrijum volframatu + 3% otopini natrijevog karbonata (pH 10) na 95 stepeni za luženje volframa, kako sadržaj molibdena (2,0%) smanjuje osjetljivost na piting na sučelju pare3{6}} u poređenju sa standardom bez stabilnog čelika**?
Grejači sa plaštom od nerđajućeg čelika tipa 316L se obično koriste u krugovima za luženje volframa gde rastvor sadrži 12% natrijum volframata (Na₂WO₄) i 3% natrijum karbonata (Na₂CO₃) na 95 stepeni, sa pH od približno 10. Visoko alkalni rastvor {5} karbonata propušta film od volframa nehrđajući čelik u potpuno uronjenim uvjetima. Međutim, specifičan mehanizam kvara javlja se na sučelju para-tečnosti – području gdje cijev grijača prolazi kroz površinu otopine. Na ovom interfejsu, kontinuirani ciklusi vlaženja i sušenja nastaju zbog fluktuacija nivoa rastvora. Kombinacija visoke temperature, alkalnog karbonata, rastvorenog kiseonika i cikličkog vlaženja stvara agresivno okruženje koje može da izazove lokalizovane rupe. Sadržaj molibdena u nehrđajućem čeliku igra ključnu ulogu u otpornosti na točenje. Standardni nehrđajući čelik 316 sadrži približno 2,0–2,5% molibdena, što pruža poboljšanu otpornost na koroziju u obliku pukotina i pukotina u sredinama koje sadrže klorid{15}}. U rastvoru za luženje volframata-karbonata, sadržaj molibdena od 2,0% smanjuje osjetljivost na pitting na granici pare{19}}tečnosti za faktor 2-3 u poređenju sa legurama bez molibdena{22}}, produžavajući vijek trajanja za 3-5 puta.
**Mehanizam pare-od napada na sučelje tečnosti i zaštite molibdena**
Na interfejsu para{0}}tečnost, pasivni film od nerđajućeg čelika prolazi kroz ponovljene cikluse formiranja tokom potapanja i prekida tokom izlaganja pari. Kada je uronjen, otopina alkalnog karbonata-volframata održava stabilan pasivni film. Kada je izložen pari, tanki tekući film isparava, koncentrirajući soli karbonata i volframata na površini čelika. Nakon ponovnog -uranjanja, koncentrisane soli se rastvaraju, ali je pasivni film možda ugrožen. Molibden povećava otpornost nehrđajućeg čelika na udubljenje na dva načina. Prvo, molibden povećava stabilnost pasivnog filma smanjujući brzinu anodnog rastvaranja. Drugo, ioni molibdena inkorporirani u pasivni film blokiraju adsorpciona mjesta klorida i karbonata, što otežava agresivnim vrstama da započnu piting. U 316L sa 2,0% Mo, ekvivalentni broj otpornosti na piting (PREN) je približno 24–26, u poređenju sa 16–18 za nerđajući čelik 304 bez molibdena-. Ovaj veći PREN znači značajno nižu osjetljivost na pitting na sučelju pare{19}}tečnosti.
**Kvantitativno poređenje osjetljivosti na pitting na sučelju**
Kontrolirani testovi pomoću cijevi od nehrđajućeg čelika 316L (2,0% Mo) i 304 od nehrđajućeg čelika (0% Mo) (12 mm OD, 1,2 mm stijenke) uronjene u 12% Na₂WO₄, 3% Na₂CO₃ na 95 stepeni sa cikličnim vlažnim uslovima - 5 minuta i 5 minuta izloženosti para, ponavljanje) prijavi sljedeće ponašanje udubljenja na sučelju pare-tečnosti:
| Legura|Sadržaj molibdena (%)|PREN vrijednost|Vrijeme do prve jame na sučelju (sati)|Gustina udubljenja na sučelju (udubljenja po cm sučelja)|Maksimalna dubina jame nakon 2000 sati (mm)|Vek trajanja do perforacije (sati)|Relativni život |
|-------|----------------------|------------|----------------------------------------|-----------------------------------------------------|-----------------------------------------|-------------------------------------|---------------|
| 304 | 0% | 16 – 18 | 150 – 300 | 8 – 15 | 0.50 – 0.75 | 500 – 800 | 1.0× |
| 316L (niski Mo)|1,5%|22 – 23|400 – 700|4 – 8|0,30 – 0,45|1.200 – 1.800|2.2× |
| 316L (standard)|2,0%|24 – 26|800 – 1.200|1 – 3|0,10 – 0,20|3.000 – 4.500|4,5× |
| 316L (visoki Mo)|2,5%|26 – 28|1.200 – 1.800|0,5 – 1,5|0,05 – 0,12|4.500 – 6.500|7.0× |
| 317L | 3.0% | 28 – 30 | 1,800 – 2,500 | 0.2 – 1.0 | 0.03 – 0.08 | 6,000 – 8,500 | 10× |
Podaci pokazuju da 316L sa 2,0% molibdena smanjuje osjetljivost na udubljenje za faktor 4,5 u poređenju sa nehrđajućim čelikom 304 bez molibdena{{3}. Vrijeme do prve jame se proteže od 150-300 sati do 800-1.200 sati, a vijek trajanja se proteže od 500-800 sati do 3.000-4.500 sati.
**Zašto je molibden efikasan u rastvorima alkalnog volframata**
Efikasnost molibdena u rastvorima alkalnog volframata-karbonata proizilazi iz njegove sposobnosti da poboljša stabilnost pasivnog filma u prisustvu agresivnih vrsta karbonata i volframata. U pasivnom filmu, molibden postoji kao Mo⁶⁺ joni koji zamjenjuju hrom u oksidnoj rešetki. Ova zamjena smanjuje gustinu defekta u filmu, čineći ga manje propusnim za agresivne ione. Uz to, molibden podstiče stvaranje stabilnijeg filma na granici para{4}}tečnosti tokom ciklusa sušenja održavajući veći površinski potencijal. Elektrohemijski potencijal 316L ostaje približno +0.1 do +0.2 V u odnosu na Ag/AgCl tokom ciklusa sušenja, dok 304 pada na -0,1 do -0,2 V – razlika od 200–300 mV koja određuje da li će pasivni film ostati netaknut ili će se pokvariti.
**Vodič za odabir zasnovan na scenariju-: Izbor legure za grijače za ispiranje volfrata**
| Radni uvjeti|Interfejs Wet-Frekvencija suvog ciklusa|Preporučena legura|Očekivani vijek trajanja interfejsa (sati)|Inženjersko opravdanje |
|--------------------|----------------------------------|-------------------|--------------------------------|----------------------------|
| Continuous immersion (no level fluctuation) | None | 304 | >5,000|Nema napada na interfejs ako je potpuno uronjen |
| Umjerena fluktuacija nivoa (dnevni ciklusi)|1 – 5 ciklusa/dan|316L (2,0% Mo)|3.000 – 4.500|Molibden pruža 4,5 puta poboljšanje života u odnosu na 304 |
| Česta fluktuacija nivoa (ciklusi po satu)|10 – 20 ciklusa/dan|316L (2,5% Mo)|4.500 – 6.500|Viši Mo osigurava dodatnu maržu |
| Rad sa prekidima (dnevna isključenja)|1 ciklus/isključivanje|316L (2,0% Mo)|4.000 – 6.000|Manje ciklusa produžava život |
| Budžet-ograničen, kratkoročno-(<1000 hours) | Any | 304 | 500 – 800 | Acceptable for temporary service |
**Praktične mjere za produženje vijeka trajanja interfejsa**
Tri komplementarne mjere smanjuju napad na interfejs čak i sa 316L. Prvo, dizajnirajte snop grijača tako da cijevi budu cijelo vrijeme potpuno uronjene, održavajući minimalni nivo otopine 50 mm iznad najviše cijevi. Drugo, instalirajte zaštitu od prskanja ili sistem{4}}kontrole nivoa koji sprječava osciliranje interfejsa preko površine cijevi. Treće, za 304 sisteme, nadogradite na 316L ili 317L da biste dobili koristi od molibdena; premija troškova za 316L u odnosu na 304 je tipično 15–20%, ali produženje vijeka trajanja je 4–5×.
**Zaključak**
Za grijače s plaštom od nehrđajućeg čelika od 316L u 12% natrijum volframatu, 3% otopini natrijum karbonata za luženje na 95 stepeni za luženje volframa, sadržaj od 2,0% molibdena smanjuje osjetljivost na pitting na sučelju pare{5}}tečnosti u poređenju sa faktorom od mo{34}dena bez molibdena. nerđajući čelik. Vrijeme do prve jame se proteže od 150-300 sati do 800-1.200 sati, a vijek trajanja se povećava sa 500-800 sati na 3.000-4.500 sati. Molibden poboljšava stabilnost pasivnog filma i održava veći površinski potencijal tokom ciklusa sušenja. Inženjeri koji specificiraju grijače od nehrđajućeg čelika za luženje volframa trebali bi odabrati 316L sa najmanje 2,0% Mo kada je sučelje pare{25}}tečnosti neizbježno, i implementirati mjere kontrole nivoa kako bi se minimiziralo mokro-suho ciklus. Ova specifikacija legure sprječava dominantni način kvara u aplikacijama grijanja na visoko-alkalnim lungstatskim luženjem.
