Jakie maksymalne dopuszczalne resztkowe topniki lutownicze (na bazie chlorków-) Zanieczyszczenie powierzchni osłony grzejnika 316 inicjuje wżery w wilgotnym otoczeniu przed instalacją

Ukryte ryzyko korozji przed{{0}serwisowaniem na skutek nieprawidłowego czyszczenia po-produkcji

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. W artykule tym określono ilościowo związek pomiędzy gęstością strumienia chlorków resztkowych, wilgotnością i czasem wymaganym do rozpoczęcia wżerów podczas przechowywania przed serwisowaniem osłon 316.

Mechanizm wżerów atmosferycznych wywołanych rozpływaniem się

Topniki lutownicze na bazie chlorków są higroskopijne. Jeśli wilgotność względna przekracza temperaturę rozpływania się danej soli (około 10% RH dla ZnCl 2 i około 77-80% RH dla NH 4 Cl), topnik pochłania wilgoć z atmosfery i na powierzchni metalu tworzy się cienka warstwa stężonego elektrolitu chlorkowego. Na styku topnika metalu-stężenie chlorków może sięgać nawet 30–50% wag. (300 000–500 000 ppm Cl⁻), znacznie powyżej progu wżerów dla 316, nawet w temperaturze otoczenia. Warstwa elektrolitu jest cienka i bogata w tlen, co stwarza optymalne warunki dla wżerów. Po uruchomieniu studzienki komora korozyjna jest samowystarczalna i wgłębienie może przebić ścianę o grubości 1,5 mm w ciągu 6-12 miesięcy, nawet jeśli grzejnik nigdy nie był zasilany.

Określanie zależności pomiędzy strumieniem resztkowego chlorku i czasem wżeru

Testy w komorze o kontrolowanej wilgotności (25 stopni, 65% RH) próbek ze stali nierdzewnej 316 z kontrolowanymi osadami topnika chlorkowego (jako równoważnik NaCl, symulujący mieszane sole chlorkowe) dały następujące czasy inicjacji i propagacji wżerów.

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 miesięcy<0.1 Undetectable >365 (bez wżerów)<5 >10 lat Tak 0,1-0,5 Ślad (niewidoczny) 180-365 5-15 5-10 lat Tak
0,5-1,0 Bardzo lekkie (patrz UV) 90-180 15-40 2-5 lat Dopuszczalne
1,0-2,0 Światło (widoczny połysk) 60-90 40-80 1-2 lat Marginalne
2,0-5,0 Umiarkowane (przebarwienia) 30-60 80-150 6-12 miesięcyNiezalecane
5,0-10,0 Ciężki (biały nalot) 15-30 150-250 3-6 miesięcy Nieodpowiedni
10-20 Skórka (bardzo ciężka) 7-15 250-400 2-3 miesięcy Niedopuszczalne20 Gruba skórka<7 >400 <2 months Not suitable
Wpływ wilgotności względnej na szybkość wżerów wywołanych chlorkami

Czas do wystąpienia wżerów szybko się zmniejsza wraz ze wzrostem wilgotności względnej. Wpływ wilgotności względnej przy stałej temperaturze 25 stopni na gęstość resztkową chlorku wynoszącą 2 µg Cl-/cm2 przedstawiono w poniższej tabeli.

Grubość warstwy elektrolitu (około μm) Czas do rozpoczęcia wgłębienia (dni) Wilgotność względna (%) Czas do perforacji (miesiąc) Zalecenia dotyczące przechowywania<40 No liquid (salt remains dry) >365 (no pitting) >10 lat Bezpieczne 40-50 0.1-0.5 180-300 3-5 lata Bezpieczne 50-60 0.5-1.0 90-180 2-3 lata Monitorowanie 60-70 1-2 60-90 1-2 lat Sugerowany środek osuszający 70-80 2-5 30-60 6-12 miesięcy Środek osuszający niezbędny
80-90 5-10 15-30 3-6 months Unacceptable >90 >10 <15 <3 months Not acceptable
Produkcja grzejników Źródła zanieczyszczeń topnikiem lutowniczym

Typowe działania produkcyjne, które pozostawiają osady topnika na bazie chlorków na powłokach 316:

Lutowanie końcówek: Kiedy końcówki połączeń elektrycznych są lutowane do osłony grzejnika (lub do przewodów prowadzących), powszechnie stosuje się topniki na bazie chlorków (np. Handy Flux Type 2, zawierający ZnCl2 i NH4Cl). Nieprawidłowo oczyszczone po lutowaniu, pozostałości topnika pozostają na sąsiadujących powierzchniach osłony.

Lutowanie sąsiadujące: grzejniki w zmontowanym sprzęcie mogą mieć przylegające rurki miedziane lub połączenia elektryczne przylutowane-lutowiem topnikowym. Na osłonie grzejnika mogą gromadzić się odpryski topnika lub opary.

Postępowanie w przypadku zanieczyszczeń: operatorzy mający kontakt z komponentami-pokrytymi topnikiem, którzy następnie kontaktują się z osłonami ze stali nierdzewnej, przenosząc niewidoczne pozostałości chlorków.

Maksymalne dopuszczalne limity pozostałości topnika podano w poniższej tabeli dla różnych warunków przechowywania.

Warunki przechowywania Maksymalny czas przechowywania Maksymalna dopuszczalna pozostałość chlorku (µg Cl- /cm2) Wymagana metoda czyszczenia po-lutowaniu twardym
Magazynowanie z klimatyzacją (RH<50%) >12 miesięcy 5,0 Kontrola wzrokowa i przetarcie rozpuszczalnikiem
Magazyn w temperaturze otoczenia (RH 50-70%) 2,0 Płukanie w wodzie dejonizowanej + suszenie 6-12 miesięcy
Magazyn w pomieszczeniu o dużej wilgotności sezonowej 3-6 miesięcy 1,0 Czyszczenie ultradźwiękowe + płukanie DI
Outdoor or uncontrolled (humidity >70%) Dowolne<0.5 Full passivation + clean checked
Sealed with desiccant >12 miesięcy 10,0 Standardowe czyszczenie OK
Po-weryfikacji czystości powierzchni po lutowaniu

W przypadku osłon typu 316 z końcówkami lutowanymi lub w przypadku dowolnej procedury lutowania zaleca się kupującemu następujące metody weryfikacji czystości:

Metoda łaty Bresle’a (ISO 8502-6) Plaster umieszcza się na powierzchni osłony, wstrzykuje się wodę dejonizowaną i ocenia się przewodność w celu oceny ekstrakcji chlorków. Przyjęcie:<2 µg Cl⁻/cm² for normal service, <0.5 µg Cl⁻/cm² for high humidity storage.

Test ferroksylowy: Na powierzchnię wylewa się roztwór żelazicyjanku potasu i chlorku sodu. Niebieski kolor oznacza wolne żelazo lub reaktywne chlorki. Przyjęcie. Żadnego niebieskiego.

Test pękania wody Po umyciu woda powinna równomiernie rozlać się po powierzchni i nie gromadzić się. Perlenie świadczy o pozostałościach organicznych lub topnika.

Pole przed-przepływem usługi-indukowane wżerami

W przypadku grzejnika 316, który jest przechowywany przed oddaniem do użytku, wgłębienia będą znajdować się blisko lutowanych zacisków lub w miejscu, w którym mógł rozpryskać się topnik. Pozostała część osłony jest nieskazitelna, ale wgłębienia mają tendencję do skupiania się wokół skażonego miejsca. Pod mikroskopem w środku wgłębienia mogą znajdować się resztki białych lub brązowych krystalicznych soli topnikowych. EDS pozostałości po wyrobisku wykaże obecność chloru (Cl) i cynku (Zn) lub innych składników topnika. Takie usterki należy sprawdzić w ramach procedury czyszczenia producenta. Grzejniki zamienne należy zamawiać wraz ze specyfikacją czyszczenia-po lutowaniu<1 µg Cl⁻/cm² and confirmation by Bresle patch.

Wniosek: zapewnienie czystości po-lutowaniu twardym w celu zapewnienia niezawodnego przechowywania

316 stainless steel sheathed heaters stored in humid conditions (RH >60-70%) przy resztkowej gęstości topnika lutowniczego na bazie chlorków- większej niż 1-2 µg Cl-/cm2 prowadzi do wżerów w ciągu 30–90 dni przechowywania, z penetracją przez ścianę osłony w ciągu 6–12 miesięcy przechowywania – zanim grzejnik w ogóle zacznie działać. Inżynierowie wybierający grzejniki z połączeniami lutowanymi muszą przedstawić specyfikację czyszczenia po lutowaniu z maksymalnymi ograniczeniami pozostałości chlorków (np.<1 µg Cl- /cm2 for storage >3 miesiące,<0.5 µg Cl- /cm2 for >6 miesięcy). Jednostki próbek należy zweryfikować za pomocą testu płatkowego Bresle'a lub testu ferroksylowego. Dodatkowa ochrona zapewniana jest w przypadku krytycznych lub długotrwałych zastosowań przechowywania z całkowicie pasywowaną powłoką (pasywacja kwasem azotowym zgodnie z ASTM A967) i przechowywania w szczelnie zamkniętych workach ze środkiem suszącym. Przedstawione tutaj podejście łączy gęstość strumienia chlorków resztkowych z mierzalnymi okresami rozpoczęcia wżerów w wilgotnych warunkach otoczenia, umożliwiając kupującym uniknięcie-przedserwisowych usterek korozyjnych wynikających z niewystarczającego-czyszczenia poprodukcyjnego.