316 ヒーター シース表面の残留はんだフラックス (塩化物-ベース) の汚染の最大許容量は、設置前に湿気の多い周囲の保管場所で孔食を発生させます。

不適切な製造後の洗浄による-使用前の隠れた腐食リスク{1}}

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。この記事では、316 個のシースの使用前保管において、残留塩化物フラックス密度、湿度、および孔食の開始に必要な時間の間の関係を定量化しています。

潮解性による大気孔食のメカニズム

塩化物系はんだフラックスは吸湿性があります。相対湿度が特定の塩の潮解点（ZnCl 2 の場合は約 10% RH、NH 4 Cl の場合は約 77-RH 80% RH）を超える場合、フラックスは大気から水分を吸収し、濃縮された塩化物電解質の薄膜が金属表面に形成されます。金属-フラックス接触部では、塩化物濃度は 30 ～ 50 wt% (300,000 ～ 500,000 ppm Cl-) に達する可能性があり、周囲温度であっても 316 の孔食閾値をはるかに上回っています。電解質層は薄く酸素が豊富で、孔食に最適な環境を作り出します。ピットが発生すると、腐食セルは自己持続し、たとえヒーターに通電されていなくても、6 ～ 12 か月でピットは 1.5 mm の壁を貫通する可能性があります。

残留塩化物フラックスと孔食時間の関係の決定

塩化物フラックス（NaCl 相当物として、混合塩化物塩をシミュレート）の制御された堆積を伴う 316 ステンレス鋼クーポンの制御湿度チャンバー テスト（25 度、65% RH）により、以下の孔食の開始時間と伝播時間が得られました。

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ヶ月<0.1 Undetectable >365 (ピッチングなし)<5 >10 年 はい 0.1 ～ 0.5 トレース (非表示) 180-365 5-15 5-10 年 はい
0.5-1.0 非常に軽い (UV の下で参照) 90-180 15-40 2-5 年 許容可能
1.0-2.0 ライト (目に見える光沢) 60-90 40-80 1-2 年限界
2.0～5.0 中程度（変色） 30-60 80-150 6-12 か月 推奨されません
5.0-10.0 重い（白い沈殿物） 15-30 150-250 3-6 か月 不適切
10～20 クラスト（非常に重い） 7-15 250-400 2-3 か月 許容不可 20 厚いクラスト<7 >400 <2 months Not suitable
塩化物によって引き起こされる孔食の速度に対する相対湿度の影響

相対湿度が上昇すると、孔食が発生するまでの時間は急速に短縮されます。残留塩化物濃度 2 µg Cl-/cm2 に対する一定の 25 度での相対湿度の影響を次の表に示します。

電解質層の厚さ (約 μm) ピットが発生するまでの時間 (日) 相対湿度 (%) 穿孔までの時間 (月) 推奨保管方法<40 No liquid (salt remains dry) >365 (no pitting) >10 年 安全 40-50 0.1-0.5 180-300 3-5 年 安全 50-60 0.5-1.0 90-180 2-3 年 モニター 60-70 1-2 60-90 1-2 年 乾燥剤推奨 70-80 2-5 30-60 6-12 か月 乾燥剤必要
80-90 5-10 15-30 3-6 months Unacceptable >90 >10 <15 <3 months Not acceptable
ヒーター製造時のはんだフラックス汚染源

316 シースに塩化物ベースのフラックス堆積物を残す一般的な製造活動:

端子ろう付け: 電気接続端子をヒーター シース (またはリード線) にろう付けする場合、塩化物- ベースのフラックス (例: ZnCl 2 と NH 4 Cl を含む Handy Flux Type 2) が一般的に使用されます。ろう付け後の洗浄が不適切であると、隣接するシースの表面にフラックスの残留物が残ります。

隣接したはんだ付け: 組み立てられた機器のヒーターには、やに入りはんだではんだ付けされた銅管や電気接続が隣接している場合があります。{0}}フラックスの飛沫や蒸気がヒーターのシースに溜まる場合があります。

汚染への対処: フラックスでコーティングされたコンポーネントを取り扱うオペレーターがステンレス鋼のシースに接触すると、目に見えない塩化物残留物が付着します。{0}

さまざまな保管環境における最大許容フラックス残留限界を以下の表に示します。

保管条件 最大保管期間 許容可能な最大残留塩化物 (µg Cl- /cm2) 必要なろう付け後の洗浄方法-
温度管理された倉庫保管 (RH<50%) >12 か月 5.0 目視検査と溶剤拭き取り
常温倉庫 (RH 50 ～ 70%) 2.0 脱イオン水ですすぎ + 乾燥 6 ～ 12 か月
季節湿度の高い周囲倉庫 3 ～ 6 か月 1.0 超音波洗浄 + DI リンス
Outdoor or uncontrolled (humidity >70%)どれでも<0.5 Full passivation + clean checked
Sealed with desiccant >12ヶ月 10.0 標準クリーニングOK
-ろう付け後の表面の清浄度検証

ろう付け端子を備えた 316 シースの場合、またははんだ付け手順については、次の清浄度検証方法を購入者にお勧めします。

ブレスルパッチ法（ISO 8502-6） シース表面にパッチを貼り、純水を注入し、導電率を評価することで塩化物の抽出を評価します。受け入れ:<2 µg Cl⁻/cm² for normal service, <0.5 µg Cl⁻/cm² for high humidity storage.

フェロキシルテスト: フェリシアン化カリウムと塩化ナトリウムの溶液を表面に置きます。青色は遊離鉄または反応性塩化物を意味します。受け入れ。青はありません。

破水テスト 洗浄後、水が表面全体に均一に広がり、玉状にならないはずです。ビーディングは有機物またはフラックスの残留物の証拠です。

現場での使用前-フラックス-による孔食

使用前に保管中にピットが発生する 316 ヒーターの場合、そのピットはろう付けされた端子の近くか、フラックスが飛び散った可能性のある場所にあります。鞘の残りの部分はきれいですが、汚れた場所の周りに穴が集まる傾向があります。顕微鏡で見ると、ピットの中心に白または茶色の結晶質フラックス塩が残っていることがあります。ピット残留物の EDS は、塩素 (Cl) および亜鉛 (Zn) または他のフラックス成分の存在を示します。このような障害は、製造元の洗浄手順で監査する必要があります。交換用ヒーターは、ろう付け後の洗浄仕様を指定して注文する必要があります。-<1 µg Cl⁻/cm² and confirmation by Bresle patch.

結論: 信頼性の高いストレージのためのろう付け後の清浄度の確立-

316 stainless steel sheathed heaters stored in humid conditions (RH >60-70%) の残留塩化物-ベースのはんだフラックス密度が 1-2 µg Cl-/cm2 を超えると、保管後 30 ～ 90 日以内に孔食が発生し、ヒーターが機能する前に 6 ～ 12 か月の保管でシース壁を貫通します。ろう付け接続を備えたヒーターを指定するエンジニアは、塩化物残留物を最大制限したろう付け後の洗浄仕様を提供する必要があります (例:<1 µg Cl- /cm2 for storage >3ヶ月、<0.5 µg Cl- /cm2 for >6ヶ月）。サンプルユニットは、ブレスルパッチまたはフェロキシルテストによって検証する必要があります。完全に不動態化されたシース (ASTM A967 に準拠した硝酸不動態化) と乾燥剤を入れた密封バッグでの保管により、重要な保管用途や長期保管用途に対して追加の保護が提供されます。ここで提供されるこのアプローチは、残留塩化物フラックス密度を湿気の多い周囲条件下での測定可能な孔食開始期間に関連付けることにより、購入者が製造後の洗浄が不十分であることによる使用前の腐食故障を回避できるようにします。-