Aký maximálny povolený zvyškový tok spájky (na základe{0}}chloridov) kontaminácie na povrchu plášťa ohrievača 316 iniciuje jamky vo vlhkom prostredí pred inštaláciou

Skryté pred{0}}riziko korózie pred servisom spôsobené neadekvátnym čistením po{1}}výrobe

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. V tomto článku je kvantifikovaná súvislosť medzi hustotou reziduálneho toku chloridov, vlhkosťou a časom potrebným na začatie tvorby jamiek pri predservisnom uskladnení 316 puzdier.

Mechanizmus atmosférickej jamky indukovanej navlhčením

Tavivá spájky na báze chloridov sú hygroskopické. Ak relatívna vlhkosť prekročí bod rozplývania danej soli (okolo 10 % RH pre ZnCl 2 a okolo 77-80 % RH pre NH 4 Cl), tavivo absorbuje vlhkosť z atmosféry a na povrchu kovu sa vytvorí tenký film koncentrovaného chloridového elektrolytu. Pri kontakte s kovovým-tokom môže koncentrácia chloridov dosiahnuť až 30-50 % hmotn. (300 000-500 000 ppm Cl⁻), čo je výrazne nad prahom bodovej korózie pre 316 dokonca aj pri teplote okolia. Vrstva elektrolytu je tenká a bohatá na kyslík, čo vytvára optimálne podmienky pre tvorbu jamiek. Po spustení jamy je korózna bunka sebestačná a jama môže preniknúť cez 1,5 mm stenu za 6-12 mesiacov, aj keď ohrievač nebol nikdy zapnutý.

Stanovenie vzťahu medzi tokom zvyškových chloridov a časom vzniku jamiek

Testovanie v komore s kontrolovanou vlhkosťou (25 stupňov, 65 % relatívnej vlhkosti) 316 kupónov z nehrdzavejúcej ocele s kontrolovanými nánosmi toku chloridov (ako ekvivalent NaCl, simulujúce zmiešané chloridové soli) prinieslo nasledujúce časy iniciácie a propagácie bodkovania.

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 mesiacov<0.1 Undetectable >365 (bez jamkovej úpravy)<5 >10 rokov Áno 0,1-0,5 Stopa (neviditeľná) 180-365 5-15 5-10 rokov Áno
0,5-1,0 Veľmi ľahké (pozri pod UV) 90-180 15-40 2-5 rokov Prijateľné
1,0-2,0 Svetlé (viditeľný lesk) 60-90 40-80 1-2 rokov Marginálne
2,0 – 5,0 Stredné (zmena farby) 30-60 80-150 6-12 mesiacov Neodporúča sa
5,0-10,0 Ťažké (biele usadeniny) 15-30 150-250 3-6 mesiacov Nevhodné
10 – 20 kôra (veľmi ťažká) 7-15 250-400 2-3 mesiacov Neprijateľné 20 hrubá kôra<7 >400 <2 months Not suitable
Vplyv relatívnej vlhkosti na rýchlosť chloridom vyvolaného pittingu

So zvýšenou relatívnou vlhkosťou sa čas do nástupu bodkovania rýchlo znižuje. Účinok relatívnej vlhkosti pri konštantnej teplote 25 stupňov pre reziduálnu hustotu chloridov 2 µg Cl-/cm2 je uvedený v nasledujúcej tabuľke.

Hrúbka vrstvy elektrolytu (približne μm) Čas do vzniku jamky (dni) Relatívna vlhkosť (%) Čas do perforácie (mes.) Odporúčania na skladovanie<40 No liquid (salt remains dry) >365 (no pitting) >10 rokov bezpečné 40-50 0.1-0.5 180-300 3-5 roky bezpečné 50-60 0.5-1.0 90-180 2-3 rokyMonitor 60-70 1-2 60-90 1-2 rokov Navrhované vysúšadlo 70-80 2-5 30-60 6-12 mesiacov Nevyhnutné vysúšadlo
80-90 5-10 15-30 3-6 months Unacceptable >90 >10 <15 <3 months Not acceptable
Výroba ohrievača Zdroje kontaminácie spájkovacieho taviva

Bežné výrobné činnosti, ktoré zanechávajú usadeniny taviva na 316 plášťoch:

Spájkovanie svoriek: Pri spájkovaní svoriek elektrického pripojenia k plášti ohrievača (alebo k vodičom) sa bežne používajú tavivá na báze chloridov (napr. Handy Flux Type 2, obsahujúce ZnCl 2 a NH 4 Cl). Pri nesprávnom vyčistení po spájkovaní zostávajú zvyšky taviva na priľahlých povrchoch plášťa.

Susedné spájkovanie: Ohrievače v zmontovanom zariadení môžu mať susediace medené rúrky alebo elektrické spoje spájkované tavivom-spájkou. Na plášti ohrievača sa môžu hromadiť rozstreky alebo para.

Riešenie kontaminácie: Operátori, ktorí manipulujú s komponentmi potiahnutými tavivom-, potom prichádzajú do kontaktu s plášťami z nehrdzavejúcej ocele a prenášajú neviditeľné zvyšky chloridov.

Maximálne prípustné limity rezíduí toku sú uvedené v tabuľke nižšie pre rôzne podmienky skladovania.

Podmienky skladovania Maximálna doba skladovania Maximálny prijateľný zvyšok chloridu (µg Cl- /cm2) Požadované po-spájovaní Spôsob čistenia
Klimatizované skladovanie (RH<50%) >12 mesiacov 5.0 Vizuálna kontrola a utieranie rozpúšťadlom
Okolitý sklad (RH 50-70%) 2,0 Oplach v deionizovanej vode + sušenie 6-12 mesiacov
Okolitý sklad s vysokou sezónnou vlhkosťou 3-6 mesiacov 1,0 Ultrazvukové čistenie + DI oplach
Outdoor or uncontrolled (humidity >70%) Akékoľvek<0.5 Full passivation + clean checked
Sealed with desiccant >12 mesiacov 10,0 Štandardné čistenie OK
Uverejniť{0}}overenie čistoty spájkovacieho povrchu

Pre plášte 316 so spájkovanými koncovkami alebo pre akýkoľvek postup spájkovania sa kupujúcemu odporúčajú nasledujúce metódy overovania čistoty:

Metóda Bresle náplasti (ISO 8502-6) Náplasť sa priloží na povrch puzdra, vstrekne sa deionizovaná voda a vyhodnotí sa vodivosť na vyhodnotenie extrakcie chloridom. Prijatie:<2 µg Cl⁻/cm² for normal service, <0.5 µg Cl⁻/cm² for high humidity storage.

Ferroxylový test: Roztok ferrikyanidu draselného a chloridu sodného sa nanesie na povrch. Modrá farba znamená voľné železo alebo reaktívne chloridy. Prijatie. Žiadna modrá.

Test rozbitia vodou Po umytí by sa voda mala rovnomerne rozliať po povrchu a nemala by sa hromadiť. Beading je dôkazom organických alebo taviacich zvyškov.

Pole pred-službou toku-indukovanej jamky

V prípade ohrievača 316, ktorý sa skladuje pred uvedením do prevádzky, budú jamy blízko spájkovaných koncoviek alebo niekde, kde mohlo dôjsť k postriekaniu toku. Zvyšok pošvy je nepoškvrnený, ale jamky majú tendenciu zhlukovať sa okolo znečisteného miesta. Pod mikroskopom sa v strede jamky môžu zobraziť zvyšky bielych alebo hnedých kryštalických taviacich solí. EDS zvyškov jamy bude vykazovať prítomnosť chlóru (Cl) a zinku (Zn) alebo iných zložiek taviva. Takéto chyby by sa mali skontrolovať v postupe čistenia výrobcu. Náhradné ohrievače by sa mali objednať so špecifikáciou pre čistenie po-spájkovaní<1 µg Cl⁻/cm² and confirmation by Bresle patch.

Záver: Založenie post{0}}čistoty pre spoľahlivé skladovanie

316 stainless steel sheathed heaters stored in humid conditions (RH >60-70 %) so zvyškovou hustotou toku spájky na báze chloridu-vyššou ako 1-2 µg Cl-/cm2 vedie k tvorbe jamiek do 30 až 90 dní skladovania, pričom preniknutie cez stenu plášťa trvá 6 až 12 mesiacov skladovania – predtým, ako ohrievač vôbec začne fungovať. Technici, ktorí špecifikujú ohrievače s spájkovanými spojmi, musia poskytnúť špecifikáciu čistenia po spájkovaní s maximálnym obmedzením zvyškov chloridov (napr.<1 µg Cl- /cm2 for storage >3 mesiace,<0.5 µg Cl- /cm2 for >6 mesiacov). Jednotky vzorky by mali byť overené Bresle náplasťou alebo ferroxylovým testovaním. Dodatočná ochrana sa poskytuje pre kritické alebo dlhodobé skladovacie aplikácie s plne pasivovaným plášťom (pasivácia kyselinou dusičnou podľa ASTM A967) a skladovaním v uzavretých vreckách s vysúšadlom. Tento prístup, ktorý tu uvádzame, spája hustotu reziduálneho toku chloridov s merateľnými počiatočnými obdobiami vzniku bodovej korózie vo vlhkých okolitých podmienkach, čo umožňuje kupujúcim vyhnúť sa pred-zlyhaniam korózie pred servisom v dôsledku nedostatočného čistenia po-výrobe.