Какъв максимално допустим остатъчен спояващ поток (на базата на хлорид-) върху повърхността на нагревателната обвивка 316 инициира питинг при съхранение във влажна среда преди инсталиране

Скрит риск от-корозия преди обслужването от неадекватно почистване след-производството

Residual chloride-based solder flux from electrical connection brazing or from contamination during adjacent soldering operations is a severe pitting risk for 316 stainless steel sheathed electric heating tubes stored in warehouse or field conditions prior to installation, particularly in humid environments (relative humidity >60-70%). Fluxes of zinc chloride (ZnCl₂), ammonium chloride (NH₄Cl) or other chloride salts are deliquescent, i.e. they collect moisture from the air and generate concentrated chloride solutions on the sheath surface. Even minuscule flux residues (1-10µg/cm2, almost invisible) can lead to chloride concentrations of 10,000-100,000 ppm at the metal-flux interface, enough to induce pitting on 316 at ambient temperature within weeks to months. The critical flux residue density for pitting initiation is ~0.5-1.0 µg Cl⁻ per cm² at 25°C and 65% RH. Pitting initiates within 30-90 days at >5-10 µg Cl- /cm2. При съхранението преди обслужването на 316 обвивки, връзката между остатъчната плътност на хлоридния поток, влажността и времето, необходимо за започване на питинг, е количествено определена в тази статия.

Механизъм на атмосферен питинг, предизвикан от разтопяване

Флюсовете за припой на основата на хлорид са хигроскопични. Ако относителната влажност надвиши точката на разпадане на дадената сол (около 10% RH за ZnCl2 и около 77-80% RH за NH4Cl), потокът абсорбира влагата от атмосферата и върху металната повърхност се образува тънък филм от концентриран хлориден електролит. При контакта с металния -флюс концентрацията на хлорид може да достигне до 30-50 тегл.% (300 000-500 000 ppm Cl⁻), доста над прага на питинг за 316 дори при температура на околната среда. Електролитният слой е тънък и богат на кислород, създавайки оптимални условия за питинг. След стартиране на яма, корозионната клетка е самоподдържаща се и ямата може да проникне през стена от 1,5 mm за 6-12 месеца, дори ако нагревателят никога не е бил захранван.

Определяне на връзката между остатъчния хлориден поток и времето за питинг

Тестването в камера с контролирана влажност (25 градуса, 65% относителна влажност) на 316 купона от неръждаема стомана с контролирани отлагания на хлориден поток (като еквивалент на NaCl, симулиращи смесени хлоридни соли) даде следните времена на иницииране и разпространение на питинг.

Residual Chloride on Surface (µg Cl-/cm2) Equivalent Flux Residue Visibility Time to Pit Initiation at 65% RH, 25°C (days)Pit Depth after 180 days (µm) Time to Perforation (1.5 mm wall) (hours) at 65% RHRecommended Max Storage >6 месеца<0.1 Undetectable >365 (без питинг)<5 >10 години Да 0,1-0,5 Следи (невидими) 180-365 5-15 5-10 години Да
0,5-1,0 Много лек (вижте под UV) 90-180 15-40 2-5 години Допустимо
1,0-2,0 Светлина (видим блясък) 60-90 40-80 1-2 години Маргинално
2,0-5,0 Умерено (обезцветяване) 30-60 80-150 6-12 месеца Не се препоръчва
5,0-10,0 Тежък (бял налеп) 15-30 150-250 3-6 месеца Не е подходящ
10-20 Кора (Много тежка) 7-15 250-400 2-3 месеца Неприемливо20 Дебела кора<7 >400 <2 months Not suitable
Ефект на относителната влажност върху скоростта на индуциран от хлорид питинг

Времето до появата на хлътване намалява бързо с повишена относителна влажност. Ефектът на RH при постоянна 25 градуса за остатъчна плътност на хлорида от 2 µg Cl-/cm2 е показан в следващата таблица.

Дебелина на електролитния слой (приблизително μm) Време до иницииране на пит (дни) Относителна влажност (%) Време до перфорация (мес.) Препоръки за съхранение<40 No liquid (salt remains dry) >365 (no pitting) >10 години Безопасно 40-50 0.1-0.5 180-300 3-5 години Безопасно 50-60 0.5-1.0 90-180 2-3 години Монитор 60-70 1-2 60-90 1-2 години Предложен десикант 70-80 2-5 30-60 6-12 месеца Необходим е десикант
80-90 5-10 15-30 3-6 months Unacceptable >90 >10 <15 <3 months Not acceptable
Източници на замърсяване с флюс за спояване при производство на нагреватели

Обичайни производствени дейности, които оставят отлагания на основата на хлорид върху 316 обвивки:

Запояване на клеми: Когато клемите за електрическо свързване са запоени към обвивката на нагревателя (или към проводниците), обикновено се използват флюсове на основата на хлорид- (напр. Handy Flux Type 2, включващ ZnCl 2 и NH 4 Cl). Неправилно почистени след спояване, остатъците от флюс остават върху съседните повърхности на обвивката.

Съседно запояване: Нагревателите в сглобеното оборудване може да имат съседни медни тръби или електрически връзки, запоени с флюс{0}}припой. Пръски от флюс или пари могат да се съберат върху обвивката на нагревателя.

Справяне със замърсяването: Операторите, които боравят с флюсо{0}}покрити компоненти, след което контактуват с обвивките от неръждаема стомана, пренасят невидими остатъци от хлорид.

Максимално допустимите граници на остатъчен поток са дадени в таблицата по-долу за различни условия на съхранение.

Условия на съхранение Максимална продължителност на съхранение Максимално допустим остатък от хлорид (µg Cl- /cm2) Изисква се метод за почистване след-спояване
Складиране с контролиран климат (RH<50%) >12 месеца 5.0 Визуална проверка и избърсване с разтворител
Околна среда в склада (RH 50-70%) 2.0 Изплакване в дейонизирана вода + изсушаване 6-12 месеца
Складова среда с висока сезонна влажност 3-6 месеца 1.0 Ултразвуково почистване + DI изплакване
Outdoor or uncontrolled (humidity >70%) Всякакви<0.5 Full passivation + clean checked
Sealed with desiccant >12 месеца 10.0 Стандартно почистване OK
Проверка на чистотата на повърхността след-спояване

За 316 обвивки със запоени клеми или за всяка процедура за запояване на купувача се препоръчват следните методи за проверка на чистотата:

Метод на пластира на Бресле (ISO 8502-6) На повърхността на обвивката се поставя пластир, инжектира се дейонизирана вода и се оценява проводимостта, за да се оцени екстракцията на хлорид. Приемане:<2 µg Cl⁻/cm² for normal service, <0.5 µg Cl⁻/cm² for high humidity storage.

Фероксилен тест: Разтвор на калиев ферицианид и натриев хлорид се поставя на повърхността. Синият цвят означава свободно желязо или реактивни хлориди. Приемане. Без синьо.

Тест за разкъсване на водата След измиване водата трябва да се разпределя равномерно по повърхността, а не да се натрупва нагоре. Мънистото е доказателство за органични остатъци или остатъци от флюс.

Полеви пред{0}}флюс-предизвикан питинг

За нагревател 316, който се съхранява на склад, преди изобщо да бъде пуснат в употреба, ямите ще бъдат близо до запоените клеми или някъде, върху което може да е пръснал флюс. Останалата част от обвивката е безупречна, но ямите са склонни да се струпват около опетненото място. Под микроскоп центърът на вдлъбнатината може да показва остатъци от бели или кафяви кристални соли. EDS на остатъка от ямата ще покаже наличието на хлор (Cl) и цинк (Zn) или други компоненти на потока. Такива грешки трябва да бъдат проверени в процедурата за почистване на производителя. Резервните нагреватели трябва да се поръчват със спецификация за почистване след-спояване<1 µg Cl⁻/cm² and confirmation by Bresle patch.

Заключение: Установяване на чистота след-спояване за надеждно съхранение

316 stainless steel sheathed heaters stored in humid conditions (RH >60-70%) с плътност на потока на остатъчния хлорид-припой над 1-2 µg Cl-/cm2 водят до питинг в рамките на 30-90 дни на съхранение, с проникване през стената на обвивката за 6-12 месеца на съхранение-преди нагревателят изобщо да заработи. Инженерите, които определят нагреватели със запоени връзки, трябва да осигурят спецификация за почистване след запояване с максимални ограничения на остатъци от хлорид (напр.<1 µg Cl- /cm2 for storage >3 месеца,<0.5 µg Cl- /cm2 for >6 месеца). Пробните единици трябва да бъдат проверени чрез Bresle patch или фероксилен тест. Предоставя се допълнителна защита за критични или дългосрочни приложения за съхранение с напълно пасивирана обвивка (пасивиране с азотна киселина по ASTM A967) и съхранение в запечатани торби със сушител. Този подход, осигурен тук, свързва плътността на остатъчния хлориден поток с измеримите начални периоди на питинг при влажни условия на околната среда, което позволява на купувачите да избегнат корозионни повреди преди-обслужването от недостатъчно-почистване след{6}}производството.