**Za grijač s plaštom od nehrđajućeg čelika od 316L u 12% otopini natrijevog volframata + 3% natrijevog karbonata (pH 10) na 95 stupnjeva za ispiranje volframa, kako sadržaj molibdena (2,0%) smanjuje osjetljivost na piting na granici para-tekućine u usporedbi sa standardnim nehrđajućim čelikom 316?**
Grijači s plaštom od nehrđajućeg čelika tipa 316L obično se koriste u krugovima ispiranja volframa gdje otopina sadrži 12% natrijevog volframata (Na₂WO₄) i 3% natrijevog karbonata (Na₂CO3) na 95 stupnjeva, s pH od približno 10. Visokoalkalna otopina volframat-karbonata potiče stabilan pasivni film na nehrđajućem čeliku čelika pod potpuno uronjenim uvjetima. Međutim, specifični mehanizam kvara događa se na granici pare-tekućine – području gdje cijev grijača prolazi kroz površinu otopine. Na ovom međusklopu dolazi do kontinuiranih ciklusa vlaženja i sušenja zbog fluktuacija razine otopine. Kombinacija visoke temperature, alkalnog karbonata, otopljenog kisika i cikličkog vlaženja stvara agresivno okruženje koje može uzrokovati lokalizirano piting. Sadržaj molibdena u nehrđajućem čeliku igra ključnu ulogu u otpornosti na točku. Standardni nehrđajući čelik 316 sadrži približno 2,0–2,5% molibdena, što pruža povećanu otpornost na rupičastu i pukotinsku koroziju u sredinama koje-sadrže klorid. U otopini za ispiranje volframat-karbonata, sadržaj molibdena od 2,0% smanjuje osjetljivost na točku na granici para-tekućina za faktor 2-3 u usporedbi s legurama-bez molibdena, produžujući radni vijek 3-5 puta.
**Mehanizam napada na površinu pare-tekućine i zaštita od molibdena**
Na granici para-tekućina, pasivni film od nehrđajućeg čelika prolazi opetovane cikluse formiranja tijekom uranjanja i prekida tijekom izlaganja pari. Kada je uronjena, otopina alkalnog karbonata-volframata održava stabilan pasivni film. Kada je izložen pari, tanki tekući film isparava, koncentrirajući karbonatne i volframatne soli na površini čelika. Nakon ponovnog-uranjanja, koncentrirane soli se otapaju, ali je pasivni film možda ugrožen. Molibden povećava otpornost nehrđajućeg čelika na piting na dva načina. Prvo, molibden povećava stabilnost pasivnog filma smanjujući brzinu anodnog otapanja. Drugo, ioni molibdena ugrađeni u pasivni film blokiraju mjesta adsorpcije klorida i karbonata, što otežava agresivnim vrstama iniciranje pitinga. U 316L s 2,0% Mo, ekvivalentni broj otpornosti na piting (PREN) je približno 24–26, u usporedbi s 16–18 za nehrđajući čelik 304 bez molibdena. Ovaj viši PREN znači značajno nižu osjetljivost na točku na granici para-tekućina.
**Kvantitativna usporedba osjetljivosti na piting na sučelju**
Kontrolirana ispitivanja pomoću cijevi od nehrđajućeg čelika 316L (2,0% Mo) i nehrđajućeg čelika 304 (0% Mo) (12 mm OD, 1,2 mm stjenke) uronjenih u 12% Na₂WO₄, 3% Na2CO3 na 95 stupnjeva s cikličkim mokrim-suhim uvjetima (10 minuta uronjenih, 5 minuta izloženih 95 stupanj pare, ponavljanje) izvješćuju o sljedećem ponašanju pitinga na granici para-tekućina:
| Legura|Sadržaj molibdena (%)|PREN Vrijednost|Vrijeme do prve jame na sučelju (sati)|Gustoća udubljenja na površini (udubine po cm površine)|Maksimalna dubina jame nakon 2000 sati (mm)|Radni vijek 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|1200 – 1800|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|1200 – 1800|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 s 2,0% molibdena smanjuje osjetljivost na rupice za faktor od 4,5 u usporedbi s nehrđajućim čelikom 304 bez molibdena. Vrijeme do prve jame se proteže od 150–300 sati do 800–1200 sati, a vijek trajanja od 500–800 sati do 3000–4500 sati.
**Zašto je molibden učinkovit u alkalnim otopinama volframata**
Učinkovitost molibdena u alkalnim otopinama volframat-karbonata proizlazi iz njegove sposobnosti da poboljša stabilnost pasivnog filma u prisutnosti agresivnih vrsta karbonata i volframata. U pasivnom filmu, molibden postoji kao ioni Mo⁶⁺ koji zamjenjuju krom u oksidnoj rešetki. Ova zamjena smanjuje gustoću defekta u filmu, čineći ga manje propusnim za agresivne ione. Osim toga, molibden potiče stvaranje stabilnijeg filma na granici para-tekućina tijekom ciklusa sušenja održavanjem većeg potencijala površine. Elektrokemijski potencijal 316L ostaje približno +0.1 do +0.2 V u odnosu na Ag/AgCl tijekom ciklusa sušenja, dok 304 pada na -0,1 do -0,2 V – razlika od 200–300 mV koja određuje hoće li pasivni film ostati netaknut ili se pokvariti.
**Vodič za odabir na temelju-scenarija: Odabir legure za grijače za ispiranje volframata**
| Radni uvjet|Sučelje Učestalost ciklusa mokro-suho|Preporučena legura|Očekivani vijek trajanja sučelja (sati)|Inženjersko opravdanje |
|--------------------|----------------------------------|-------------------|--------------------------------|----------------------------|
| Continuous immersion (no level fluctuation) | None | 304 | >5000|Nema napada na sučelje ako je potpuno uronjeno |
| Umjerena fluktuacija razine (dnevni ciklusi)|1 – 5 ciklusa/dan|316L (2,0% Mo)|3.000 – 4.500|Molibden pruža 4,5 puta bolji život u odnosu na 304 |
| Česte fluktuacije razine (ciklusi po satu)|10 – 20 ciklusa/dan|316L (2,5% Mo)|4 500 – 6 500|Viši Mo daje dodatnu maržu |
| Povremeni rad (dnevna isključenja)|1 ciklus/gašenje|316L (2,0% Mo)|4 000 – 6 000|Manji broj ciklusa produljuje život |
| Proračun-ograničen, kratkoročno-(<1000 hours) | Any | 304 | 500 – 800 | Acceptable for temporary service |
**Praktične mjere za produljenje vijeka trajanja sučelja**
Tri komplementarne mjere smanjuju napad na sučelje čak i s 316L. Najprije dizajnirajte snop grijača s cijevima potpuno uronjenim cijelo vrijeme održavajući minimalnu razinu otopine 50 mm iznad najviše cijevi. Drugo, instalirajte zaštitu od prskanja ili sustav-kontrole razine koji sprječava osciliranje sučelja preko površine cijevi. Treće, za sustave 304, nadogradite na 316L ili 317L kako biste dobili korist od molibdena; troškovna premija za 316L u odnosu na 304 je obično 15-20%, ali produljenje radnog vijeka je 4-5 puta.
**Zaključak**
Za grijače s plaštem od nehrđajućeg čelika 316L u otopini za ispiranje od 12% natrijevog volframata, 3% otopine za ispiranje natrijevog karbonata na 95 stupnjeva za ispiranje volframom, sadržaj molibdena od 2,0% smanjuje osjetljivost na piting na sučelju para-tekućina za faktor 4,5 u usporedbi s 304 nehrđajućim čelikom-bez molibdena. Vrijeme do prve jame produžuje se sa 150–300 sati na 800–1200 sati, a radni vijek se povećava s 500–800 sati na 3000–4500 sati. Molibden povećava stabilnost pasivnog filma i održava viši potencijal površine tijekom ciklusa sušenja. Inženjeri koji određuju grijače od nehrđajućeg čelika za ispiranje volframa trebali bi odabrati 316L s najmanje 2,0% Mo kada je sučelje para-tekućina neizbježno i primijeniti mjere kontrole razine kako bi se minimiziralo mokro-suho cikliranje. Ova specifikacija legure sprječava dominantni način kvara u primjenama grijanja pri visoko{28}}alkalnom luženju volframata.
