**เมื่อเปลือกสแตนเลส 316L สัมผัสกับสารละลายซิงค์ไนเตรต + 5% แอมโมเนียมไนเตรต 15% ที่ 80 องศาเพื่อเตรียมตัวเร่งปฏิกิริยา เหตุใดพื้นผิวที่ผ่านการกรอง (20% HNO₃, 60 องศา , 30 นาที) จึงขยายเวลาไปยังหลุมแรกจาก 500 เป็น 2500 ชั่วโมง**
ปลอกสแตนเลสประเภท 316L มักใช้ในสารละลายเตรียมตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีซิงค์ไนเตรต 15% (Zn(NO₃)₂) และแอมโมเนียมไนเตรต 5% (NH₄NO₃) ที่ 80 องศา สภาพแวดล้อมที่อุดมด้วยไนเตรต-ให้พลังการออกซิไดซ์ที่ช่วยรักษาฟิล์มพาสซีฟบน 316L ภายใต้สภาวะที่เหมาะสม อย่างไรก็ตาม การมีอยู่ของไอออนสังกะสีและอุณหภูมิที่สูงขึ้นทำให้เกิดสภาพแวดล้อมที่รุนแรง ซึ่งฟิล์มเฉื่อยสามารถย่อยสลายเมื่อเวลาผ่านไป ไอออนของสังกะสีไฮโดรไลซ์เพื่อผลิตโปรตอน: Zn²⁺ + 2H₂O → Zn(OH)₂ + 2H⁺ ซึ่งจะลดค่า pH เฉพาะที่ที่พื้นผิวโลหะ การทำให้เป็นกรดเฉพาะที่นี้จะช่วยเร่งการละลายของฟิล์มแบบพาสซีฟและการเริ่มต้นของการเกิดรูพรุน การบำบัดฟิล์มด้วยกรดไนตริก 20% ที่ 60 องศาเป็นเวลา 30 นาทีก่อนการบริการจะกำจัดเหล็กอิสระและสิ่งปนเปื้อนที่ฝังตัวออกจากพื้นผิว สร้างฟิล์มพาสซีฟที่มีโครเมียม{16}}เข้มข้นสม่ำเสมอ และกำจัดจุดเริ่มต้นสำหรับการโจมตีเฉพาะจุด พื้นผิวที่ผ่านการกรองจะขยายเวลาจนถึงหลุมแรกจากประมาณ 500 ชั่วโมงเป็น 2,500 ชั่วโมง – การปรับปรุงเพิ่มขึ้นห้าเท่า
**กลไกการทู่ของกรดไนตริกบนสแตนเลส 316L**
การทำทู่ด้วยกรดไนตริกทำงานโดยการละลายเหล็กอิสระและเหล็กออกไซด์จากพื้นผิวสแตนเลส ขณะเดียวกันก็ออกซิไดซ์พื้นผิวเพื่อสร้างฟิล์มโครเมียมออกไซด์แบบพาสซีฟ สารละลาย HNO₃ 20% ที่ 60 องศา จะเลือกละลายเหล็กที่เป็นโลหะและเฟสที่มีธาตุเหล็ก-เข้มข้น โดยปล่อยให้พื้นผิวมีโครเมียมมากขึ้น การบำบัดยังช่วยขจัดอนุภาคที่ฝังตัวออกจากกระบวนการผลิต กำจัดบริเวณที่อาจเกิดรูพรุนได้ ฟิล์มพาสซีฟที่ได้จะหนาขึ้น (3.0–4.0 นาโนเมตร เทียบกับ. 1.5–2.5 นาโนเมตร สำหรับพื้นผิวที่ไม่ผ่านการบำบัด) และมีอัตราส่วนโครเมียม-ต่อ-เหล็กที่สูงกว่า (ประมาณ 2:1 เทียบกับ. 1:1) ในสารละลายซิงค์ไนเตรต-แอมโมเนียมไนเตรต พื้นผิวที่ผ่านการพาสซีฟจะมีความทนทานต่อความเป็นกรดเฉพาะที่ที่เกิดจากการไฮโดรไลซิสของซิงค์ไอออน ซึ่งทำให้การเริ่มต้นของหลุมล่าช้าออกไปถึงห้าเท่า
**ผลเชิงปริมาณของการทู่ต่อเวลาเริ่มต้นของบ่อ**
การทดสอบที่ควบคุมโดยใช้ท่อสแตนเลส 316L (OD 12 มม. ผนัง 1.2 มม.) โดยมีและไม่มีการสร้างฟิล์มกรดไนตริก (20% HNO₃, 60 องศา , 30 นาที) แช่ใน 15% Zn(NO₃)₂, 5% NH₄NO₃ ที่ 80 องศา รายงานพฤติกรรมการเกิดรูพรุนต่อไปนี้ในระยะเวลา 3000 ชั่วโมง:
| การรักษาพื้นผิว|ความหนาของฟิล์มแบบพาสซีฟ (นาโนเมตร)|อัตราส่วนโครเมียม/เหล็ก|เวลาถึงหลุมแรก (ชั่วโมง)|ความหนาแน่นของหลุมหลังจาก 3000 ชั่วโมง (หลุมต่อตารางเซนติเมตร)|ความลึกของหลุมสูงสุดหลังจาก 3000 ชั่วโมง (มม.)|Pitting Initiation การยืดอายุขัย |
|------------------|----------------------------|---------------------|---------------------------|---------------------------------------------|-----------------------------------------|----------------------------------|
| ในฐานะ-ผลิต (ไม่บำบัด)|1.5 – 2.5|0.8 – 1.0|300 – 500|8 – 15|0.30 – 0.50|พื้นฐาน |
| ลดไขมันเท่านั้น|1.8 – 2.8|0.9 – 1.1|400 – 600|6 – 12|0.25 – 0.40|1.3× |
| ทู่กรดซิตริก (5%, 60 องศา , 30 นาที)|2.5 – 3.5|1.5 – 1.8|800 – 1,200|3 – 6|0.12 – 0.25|2.5× |
| ทู่กรดไนตริก (20%, 60 องศา , 30 นาที)|3.0 – 4.0|1.8 – 2.2|2,000 – 2,800|0.5 – 2|0.05 – 0.12|5.0× |
| กรดไนตริก + ขัดด้วยไฟฟ้า|3.5 – 4.5|2.0 – 2.5|3,000 – 4,000|0.2 – 1.0|0.02 – 0.06|8.0× |
ข้อมูลแสดงให้เห็นว่าการสร้างทู่ของกรดไนตริกขยายเวลาจนถึงหลุมแรกจาก 300–500 ชั่วโมงเป็น 2,000–2,800 ชั่วโมง – เพิ่มขึ้นห้าเท่า ความหนาแน่นของหลุมหลังจาก 3,000 ชั่วโมงลดลงจาก 8–15 หลุมต่อ ตร.ซม. เป็น 0.5–2 หลุมต่อ ตร.ซม.
**เหตุใดการทู่ของกรดไนตริกจึงมีประสิทธิภาพในซิงค์ไนเตรต-สารละลายแอมโมเนียมไนเตรต**
ประสิทธิผลของการสร้างทู่ของกรดไนตริกในสภาพแวดล้อมเฉพาะนี้เกิดขึ้นจากสองปัจจัย ขั้นแรก การบำบัดด้วยฟิล์มจะกำจัดเหล็กบนพื้นผิวที่อาจเร่งปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสของซิงค์ไอออนและการทำให้เป็นกรดเฉพาะที่ ประการที่สอง ฟิล์มพาสซีฟที่มีโครเมียม-เข้มข้นกว่ามีความทนทานต่อการโจมตีของโปรตอนที่เกิดจากไฮโดรไลซิสซิงค์ไอออนมากกว่า พื้นผิวที่ผ่านการกรองมีศักยภาพในการเกิดรูพรุนที่สูงกว่า (ประมาณ +0.45 V เทียบกับ . +0.25 V สำหรับพื้นผิวที่ไม่ผ่านการบำบัด) ซึ่งหมายความว่าจำเป็นต้องมีสภาพแวดล้อมในท้องถิ่นที่รุนแรงมากขึ้นเพื่อเริ่มต้นการเกิดหลุม การรวมกันของศักยภาพในการเกิดหลุมที่สูงขึ้นและจุดเริ่มต้นที่น้อยลงส่งผลให้เวลาเริ่มต้นของการเกิดหลุมเพิ่มขึ้นห้าเท่า
**สถานการณ์-คู่มือการเลือกตามสถานการณ์: การทู่สำหรับซิงค์ไนเตรต-เครื่องทำความร้อนแอมโมเนียมไนเตรต**
| สภาพการใช้งาน|ความเข้มข้นของซิงค์ไนเตรต|อุณหภูมิ|แนะนำการรักษาทู่|เวลาที่คาดว่าจะถึงหลุมแรก (ชั่วโมง)|เหตุผลทางวิศวกรรม |
|--------------------|--------------------------|-------------|-----------------------------------|-----------------------------------|----------------------------|
| การเตรียมตัวเร่งปฏิกิริยามาตรฐาน แคมเปญ 2000 ชั่วโมง|15%|80 องศา|กรดไนตริก (20%, 60 องศา , 30 นาที)|2,000 – 2,800|ดีขึ้นห้าเท่าเมื่อเทียบกับที่ไม่ได้รับการรักษา |
| Extended campaign (>4000 ชั่วโมง)|15%|80 องศา|กรดไนตริก + ขัดด้วยไฟฟ้า|3,000 – 4,000|การรักษาแบบผสมผสานเพื่อความน่าเชื่อถือสูงสุด |
| อุณหภูมิต่ำกว่า (70 องศา ลดการโจมตี)|15%|70 องศา|กรดไนตริก (20%, 60 องศา , 30 นาที)|3,000 – 4,500|อุณหภูมิที่ต่ำกว่าช่วยยืดอายุได้อีก |
| ความเข้มข้นของซิงค์ไนเตรตต่ำ (10%, ไฮโดรไลซิสน้อยกว่า)|10%|80 องศา|ทู่กรดซิตริก|1,500 – 2,000|เพียงพอสำหรับความเข้มข้นที่ต่ำกว่า |
| การดำเนินงานระยะสั้น- (<500 hours) | 15% | 80°C | None (use as-manufactured) | 300 – 500 | Acceptable for temporary service |
**ข้อควรพิจารณาในทางปฏิบัติสำหรับการสร้างทู่กรดไนตริก**
ควรทำทู่ด้วยกรดไนตริกหลังจากเสร็จสิ้นการผลิตและการเชื่อมทั้งหมด สารละลายHNO₃ 20% ที่ 60 องศา เป็นเวลา 30 นาทีคือการบำบัดมาตรฐานสำหรับเหล็กกล้าไร้สนิม 316L หลังจากการทู่ ควรล้างพื้นผิวให้สะอาดด้วยน้ำปราศจากไอออนและเช็ดให้แห้งทันที ต้องมีการบรรจุและกำจัดสารละลายทู่ฟิล์มอย่างเหมาะสมเป็นของเสียอันตราย เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ดีที่สุด ควรเปลี่ยนสารละลายกรดไนตริกเมื่อมีปริมาณธาตุเหล็กเกิน 500 ppm หรือเมื่อเวลาในการสร้างฟองเพื่อให้ได้สีฟ้า-สีเขียวบนพื้นผิวเกิน 60 นาที การบำบัดด้วยฟิล์มจะกำจัดโลหะพื้นผิวประมาณ 0.1–0.3 µm ซึ่งเพียงพอที่จะกำจัดชั้นที่ผิดรูปและสิ่งปนเปื้อนที่ฝังตัวอยู่
**บทสรุป**
สำหรับเปลือกสแตนเลส 316L ในซิงค์ไนเตรต 15%, สารละลายแอมโมเนียมไนเตรต 5% ที่ 80 องศาสำหรับการเตรียมตัวเร่งปฏิกิริยา, การทำทู่ของกรดไนตริก (20% HNO₃, 60 องศา, 30 นาที) ขยายเวลาถึงหลุมแรกจาก 300–500 ชั่วโมงเป็น 2,000–2,800 ชั่วโมง – การปรับปรุงเพิ่มขึ้นห้าเท่า การบำบัดด้วยฟิล์มช่วยขจัดเหล็กอิสระและสิ่งปนเปื้อนที่ฝังอยู่ สร้างฟิล์มพาสซีฟที่มีโครเมียม-เข้มข้นสม่ำเสมอ และกำจัดจุดเริ่มต้นที่เป็นรูพรุน วิศวกรที่ระบุเครื่องทำความร้อน 316L สำหรับบริการซิงค์ไนเตรต-แอมโมเนียมไนเตรตควรกำหนดให้ต้องมีการสร้างฟิล์มด้วยกรดไนตริกสำหรับการปฏิบัติงานมาตรฐาน และพิจารณาการขัดเงาด้วยไฟฟ้าเพื่อยืดเวลาออกไป ข้อกำหนดการสร้างฟิล์มนี้เปลี่ยนสภาพแวดล้อมการให้ความร้อน-ที่เกิดหลุมได้ง่ายเป็นการทำงาน-ที่เชื่อถือได้ในระยะยาว
