Welke maximaal toegestane restsoldeerstroom (op basis van chloor{0}}) verontreiniging op het oppervlak van de 316 verwarmingsmantel leidt tot putvorming in vochtige omgevingsopslag vóór installatie

Verborgen risico op corrosie vóór- door onvoldoende reiniging na-productie

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. In de opslag vóór gebruik van 316 sheaths wordt in dit artikel het verband tussen de resterende chloridefluxdichtheid, de vochtigheid en de tijd die nodig is voor het begin van putvorming gekwantificeerd.

Mechanisme van atmosferische putjes veroorzaakt door vervloeiing

Op chloride gebaseerde soldeervloeimiddelen zijn hygroscopisch. Als de relatieve vochtigheid het vervloeiingspunt van het gegeven zout overschrijdt (ongeveer 10% RH voor ZnCl 2 en ongeveer 77-80% RH voor NH 4 Cl), absorbeert de flux vocht uit de atmosfeer en wordt er een dunne film van geconcentreerde chloride-elektrolyt gevormd op het metaaloppervlak. Bij het metaal-fluxcontact kan de chlorideconcentratie wel 30-50 gew.% (300.000-500.000 ppm Cl⁻) bereiken, ruim boven de putdrempel voor 316, zelfs bij omgevingstemperatuur. De elektrolytlaag is dun en rijk aan zuurstof, waardoor optimale omstandigheden voor putvorming ontstaan. Zodra een put is gestart, is de corrosiecel zelfvoorzienend en kan de put binnen 6 tot 12 maanden door een muur van 1,5 mm dringen, zelfs als de verwarming nooit is ingeschakeld.

Bepaling van de relatie tussen de resterende chlorideflux en de puttijd

Testen in een kamer met gecontroleerde vochtigheid (25 graden, 65% RH) van 316 roestvrijstalen coupons met gecontroleerde afzetting van chlorideflux (als NaCl-equivalent, waarbij gemengde chloridezouten worden gesimuleerd) leverden de volgende initiatie- en voortplantingstijden voor putjes op.

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 maanden<0.1 Undetectable >365 (geen putjes)<5 >10 jaar Ja 0,1-0,5 Spoor (onzichtbaar) 180-365 5-15 5-10 jaar Ja
0,5-1,0 Zeer licht (zie onder UV) 90-180 15-40 2-5 jaar Acceptabel
1,0-2,0 Licht (zichtbare glans) 60-90 40-80 1-2 jaar Marginaal
2,0-5,0 Matig (verkleuring) 30-60 80-150 6-12 maandenNiet geadviseerd
5,0-10,0 Zwaar (witte aanslag) 15-30 150-250 3-6 maanden Niet geschikt
10-20 Korst (zeer zwaar) 7-15 250-400 2-3 maanden Onaanvaardbaar20 Dikke korst<7 >400 <2 months Not suitable
Effect van relatieve vochtigheid op de snelheid van door chloride geïnduceerde putjes

De tijd tot het ontstaan ​​van putjes neemt snel af bij een hogere relatieve vochtigheid. Het effect van RH bij een constante temperatuur van 25 graden voor een resterende chloridedichtheid van 2 µg Cl-/cm2 wordt weergegeven in de volgende tabel.

Dikte elektrolytlaag (ca. μm) Tijd tot putinitiatie (dagen) Relatieve vochtigheid (%) Tijd tot perforatie (maand) Aanbevelingen voor opslag<40 No liquid (salt remains dry) >365 (no pitting) >10 jaar Veilig 40-50 0.1-0.5 180-300 3-5 jaar Veilig 50-60 0.5-1.0 90-180 2-3 jaarMonitor 60-70 1-2 60-90 1-2 jaar Droogmiddel aanbevolen 70-80 2-5 30-60 6-12 maanden Droogmiddel noodzakelijk
80-90 5-10 15-30 3-6 months Unacceptable >90 >10 <15 <3 months Not acceptable
Vervaardiging van verwarming Bronnen van verontreiniging van soldeerflux

Veel voorkomende productieactiviteiten die op chloride gebaseerde fluxafzettingen achterlaten op 316 omhulsels:

Solderen van aansluitingen: Wanneer elektrische aansluitklemmen aan de verwarmingsmantel (of aan aansluitdraden) worden gesoldeerd, worden gewoonlijk op chloride- gebaseerde vloeimiddelen (bijvoorbeeld Handy Flux Type 2, bestaande uit ZnCl 2 en NH 4 Cl) gebruikt. Bij onjuiste reiniging na het hardsolderen blijven er vloeimiddelresten achter op aangrenzende manteloppervlakken.

Aangrenzend solderen: Verwarmingselementen in geassembleerde apparatuur kunnen aangrenzende koperen buizen of elektrische verbindingen hebben die zijn gesoldeerd met flux-kernsoldeer. Er kunnen zich fluxspatten of -dampen ophopen op de verwarmingsmantel.

Omgaan met verontreiniging: Operators die met flux-gecoate componenten werken en vervolgens contact maken met roestvrijstalen omhulsels, brengen onzichtbare chlorideresten over.

De maximaal toegestane limieten voor fluxresiduen worden in de onderstaande tabel gegeven voor verschillende opslagomstandigheden.

Opslagomstandigheden Maximale opslagduur Maximaal aanvaardbaar chlorideresidu (µg Cl- /cm2) Vereiste reinigingsmethode na -solderen
Geklimatiseerde opslag (RH<50%) >12 maanden 5.0 Visuele inspectie en afvegen met oplosmiddel
Omgevingsmagazijn (RH 50-70%) 2,0 Spoelen in gedeïoniseerd water + drogen 6-12 maanden
Omgevingsmagazijn met hoge seizoensvochtigheid 3-6 maanden 1,0 Ultrasoon reinigen + DI-spoeling
Outdoor or uncontrolled (humidity >70%)Alle<0.5 Full passivation + clean checked
Sealed with desiccant >12 maanden 10,0 Standaardschoonmaak OK
Post-verificatie van de zuiverheid van het soldeeroppervlak

Voor 316-mantels met gesoldeerde aansluitingen of voor elke soldeerprocedure worden de volgende zuiverheidsverificatiemethoden aan de koper geadviseerd:

Bresle-patchmethode (ISO 8502-6) Er wordt een patch op het oppervlak van de huls aangebracht, gedeïoniseerd water wordt geïnjecteerd en de geleidbaarheid wordt geëvalueerd om de chloride-extractie te evalueren. Aanvaarding:<2 µg Cl⁻/cm² for normal service, <0.5 µg Cl⁻/cm² for high humidity storage.

Ferroxyltest: oplossing van kaliumferricyanide en natriumchloride wordt naar de oppervlakte gebracht. De blauwe kleur duidt op vrij ijzer of reactieve chloriden. Aanvaarding. Geen blauw.

Waterbreuktest Na het wassen moet het water zich gelijkmatig over het oppervlak verspreiden en geen druppels vormen. Parels zijn tekenen van organische of vloeimiddelresten.

Pre-veld-Service Flux-geïnduceerde putjes

Voor een 316-verwarmer die in opslag wordt geplaatst voordat deze ooit in gebruik wordt genomen, zullen de putten zich dicht bij de gesoldeerde aansluitingen bevinden, of kan er ergens flux op zijn gespat. De rest van de schede is onberispelijk, maar de putten hebben de neiging zich rond de besmette locatie te verzamelen. Onder de microscoop kan het midden van de put overgebleven witte of bruine kristallijne fluxzouten vertonen. De EDS van het putresidu zal de aanwezigheid van chloor (Cl) en zink (Zn) of andere fluxcomponenten aantonen. Dergelijke fouten moeten worden gecontroleerd tijdens de reinigingsprocedure van de fabrikant. Vervangingsverwarmers moeten worden besteld met een specificatie voor reiniging na het hardsolderen<1 µg Cl⁻/cm² and confirmation by Bresle patch.

Conclusie: Het bewerkstelligen van post-soldeerzuiverheid voor betrouwbare opslag

316 stainless steel sheathed heaters stored in humid conditions (RH >60-70%) met resterende op chloride- gebaseerde soldeerfluxdichtheden van meer dan 1-2 µg Cl-/cm2 leiden tot putvorming binnen 30-90 dagen opslag, met penetratie door de mantelwand na 6-12 maanden opslag, voordat de verwarming ooit functioneert. Ingenieurs die verwarmers met gesoldeerde verbindingen specificeren, moeten een reinigingsspecificatie na het hardsolderen overleggen met maximale beperkingen op het gebied van chlorideresiduen (bijv.<1 µg Cl- /cm2 for storage >3 maanden,<0.5 µg Cl- /cm2 for >6 maanden). Monstereenheden moeten worden geverifieerd door middel van Bresle-patch- of ferroxyl-testen. Extra bescherming wordt geboden voor kritische of langdurige opslagtoepassingen met een volledig gepassiveerde omhulling (salpeterzuurpassivering volgens ASTM A967) en opslag in afgesloten zakken met droogmiddel. Deze benadering die hier wordt gegeven, koppelt de resterende chloridefluxdichtheid aan meetbare pitting-startperioden onder vochtige omgevingsomstandigheden, waardoor kopers corrosiefouten vóór gebruik als gevolg van onvoldoende reiniging na de productie kunnen voorkomen.