In che modo la percentuale di lavorazione a freddo precedente della tubazione della guaina del riscaldatore 316L controlla lo spostamento del potenziale di vaiolatura (ΔEpit) in NaCl 1 M disaerato a 60 gradi

Firma elettrochimica della microstruttura indotta dalla deformazione

Il potenziale di vaiolatura (Epit), ovvero il potenziale elettrochimico al quale inizia una vaiolatura stabile, per tubi riscaldanti elettrici rivestiti in acciaio inossidabile 316L in ambienti deareati e ad alto contenuto di cloruro (ad es. salamoie geotermiche, riscaldatori a iniezione di pozzi profondi o sistemi di raffreddamento industriali a circuito chiuso-con assorbitori di ossigeno) è controllato direttamente dalla percentuale di lavorazione a freddo precedente. Nelle soluzioni deareate (ossigeno disciolto<10 ppb) the passive film is less stable than in aerated circumstances and cold work has a strong effect on Epit. Fully annealed 316L (0% cold work) shows a pitting potential of about +200 to +250 mV vs. Ag/AgCl in deaerated 1 M NaCl at 60°C. The rise in dislocation density, strain-induced martensite and deformation banding with increasing cold work, all provide favourable sites for pit initiation leading to a linear drop in Epit with increasing cold work. At 20% cold work, epit drops to +50 to +100 mV; at 30% cold work, to -50 to 0 mV; and at 40% cold work, it turns negative (-100 to -50 mV), indicating that pitting happens spontaneously at open circuit. This paper assesses the link between the percentage of cold work, pitting potential and the risk of spontaneous pitting in deaerated chloride solutions.

Meccanismo del lavoro a freddo-Depressione potenziale indotta da pitting

Il potenziale di vaiolatura è una misura della resilienza del film passivo contro la rottura localizzata. Quanto più positivo è l'Epit, tanto più resistente è il materiale. Il lavoro freddo induce cambiamenti microstrutturali che riducono l’Epit. Innanzitutto, le dislocazioni si nucleano sulla superficie metallica formando fasi in cui il rivestimento passivo è più sottile e più difettoso. In secondo luogo, la martensite indotta dalla deformazione (') si verifica al di sopra del 15-25% di lavorazione a freddo; la martensite ha un film passivo meno stabile dell'austenite. In terzo luogo, le bande di deformazione e le linee di scorrimento sono i siti preferiti di adsorbimento degli ioni cloruro. L’impatto netto è quello di ridurre la barriera energetica per l’inizio del pit, spingendo Epit a valori negativi più alti.

Relazione quantitativa tra lavorazione a freddo e potenziale di vaiolatura

I potenziali di vaiolatura sono stati determinati mediante trafilatura a freddo controllata di tubi 316L (inizio completamente ricotto, 2,2% Mo, 0,02% C) con successivo test di polarizzazione potenziodinamica in NaCl 1 M disaerato (pH 6,5, 60 gradi, velocità di scansione 0,167 mV/s).

Previous Cold Work (%) True Strain α'-Martensite (%) Pitting Potential Epit (mV vs. Ag/AgCl, 3M KCl) Open Circuit Potential (OCP, mV)Recommended Spontaneous Pitting Risk for Deaerated 1 M NaCl at 60°C 0 (annealed) 0.00 0 +200 to +250 -150 to -100 None (Epit >>OCP) Sì da 5 0.05 0 +180 a +230 -150 a -100 Nessuno Sì
Da 10 0.11 0 +200 a +150 -100 a -150Nessuno Sì
da 15 0.16 0-1+120 a +170 -150 a -100 No Sì
20 0.22 1-3 +80 ~ +130 -140 ~ -90Low (Epit > OCP by >100 mV) Accettabile da 25 0.29 3-6 +40 a +90 -130 a -80 Moderato (margine) Marginale da 30 0.36 6-10 0 a +50 -120 a -70 Alto (Epit vicino a OCP)

Temperatura (gradi F)

Trattamento post-formatura Lega alternativa 0,5 (∼18.000 ppm) 60 20 Nessuno (come-disegnato accettabile) 316L 0.5 80 15 Distensione dallo stress 400 gradi, 1 ora 316L 1,0 (∼36.000 ppm) 60 15 Distensione dallo stress consigliata 316L o duplex 1.0 80 10 Ricottura a soluzione completa Duplex 2205 2.0 (∼70.000 ppm) 60 10 Ricottura a soluzione completa Duplex 2205 2.0 80<5 Not recommended Titanium or Alloy 625