Põhjustatud kahjustus roostevabas terases: põhjused, sortide valik ja konstruktsioonilised ennetusmeetmed

Põhjustatud kahjustus on lokaliseeritud rünnak okluude (kinniste) lõhedes, kus ei ole piisavalt hapnikku taastumiseks, ja see algab tavaliselt madalamal kloriidi kontsentratsioonil ja madalamal temperatuuril kui avatud pinnal tekkiv pitting. Parim kaitsevõimalus on kõrgema moolibdeeni sisaldusega sort koos kahjustustele vastupidava konstruktsiooniga: valige mõõduka kloriidi koormuse korral 316L asemel 304L, merevee või soolavee korral kasutage duplex 2205 või superduplex 2507 ning vältige kitsaid lõhesid tihendite, settivate ainete ja kihistumiste all, kus passiivne kiht ei suuda iseennast taastada. Kõigis kloriidi sisaldavates süsteemides takistab kokku määratud sulam ja geomeetria palju rohkem ebaõnnestumisi kui üksnes sulami valik.

Mehhanism: hapniku puudumine ja happe moodustumine
Rostivabavaba teras vastub korrosioonile, sest õhku sisaldavas keskkonnas taastub pidevalt õhukese, kroomirikka passiivse oksiidkihi abil. Piklikus soones on õhuvarustus katkestatud. See lõhe käitub nagu liikumatu mikroelement: seal kinni peetud õhk kulutatakse passiivkihi säilitamiseks ja seda ei saa täiendada difusiooni teel põhivesikulgest. Metall soones muutub anoodseks võrreldes vabadelt välja paistva pinnaga, mis jääb katoodseks ja hästi õhustatuks.

Kui metall lahustub õhuruumis, kogunevad positiivsed metalliioonid ja kloriidiioonid liiguvad tasakaalustamiseks sisse. Need metallikloriidid hüdrolüüsid, tekitades vesinikkloriidhappe ja langetades kohaliku pH väärtuse 1–2-ni, isegi kui ülejäänud vedelik on neutraalne. See happeline, kloriidi rikas tasku hävitab passiivsuse ja toidab rünnakut ise säilitavas tsüklis. Tulemuseks on sügav, sageli peidetud läbipõrge osa all, mis väljastpoolt näeb puhtana välja, ja seetõttu on õhuruumikorrosioon üks peamisi ootamatute läbipõrgete põhjusi flangetsüsteemides ja paagutatud ühendustes.

CCT vs CPT: Miks õhuruumid alandavad läve
Kahe laborimõõdiku põhjal valitakse materjali klass. Kriitiline augumistemperatuur (CPT) on temperatuur, millest kõrgemal tekib augumine avatud pinnal standardse raudkloriidi testis vastavalt ASTM G48. Kriitiline pragutemperatuur (CCT) on sama läveväärtus, kuid proovikesele on kinnitatud kindlaksmääratud pragude tekitaja. Antud sulamile vastav CCT on alati oluliselt madalam kui CPT, tavaliselt 15–25 kraadi Celsiuse järgi. Lihtsas sõnastuses: pragus võimaldab korrosiooni algada tingimustes, mil sama sulam avatud pinnal seda ei põhjustaks.

Selle taga olev järjestus põhineb augumiskindluse ekvivalentsarval (PREN = %Cr + 3,3 × %Mo + 16 × %N). Molübdeen ja lämmastik suurendavad kindluseid järsult, seega on molübdeeni sisaldus praktiline regulaator teenistuses, kus esinevad pragud. Avaldatud CPT-väärtusi tuleb pidada liialdatult positiivseteks kinnitus- või mustunud komponentide puhul ning eelistada tuleb CCT-stiilis andmeid, kui neid saab kätte.

Kust pragud pärinevad
Põhjustatud pragusid esineb harva tahtlikult. Tavalised allikad on pakendite ja O-sõrmuste istumispinnad, sise- ja väliskeermega ühendused, tagasitõmbumisringid ning osaliselt läbi keevitatud õmblused, torude ja toruplaadi vahelised tühimikud, lap-ühendused ning kinnitusklambride, riputusvahendite ja torutoetuste alumised pinnad. Samuti kahjulikud on teenistuses tekkinud pragusid: kivitumised ja mineraalsete sademete kihid, biokihid ja mereorganismide kasv, samuti madala voolukiirusega või liikumatutes osades settinud tahked ained. Kihistunud ja kihistumisega kaetud alade korrosioon käitub täpselt nii nagu tehislik pragus – see kontsentreerib kloriide ja põhjustab metalli hapnikupuudust kihi all.

Ka valmistamisel tekkinud mustus loetakse kaasaegseks. Söövitatud terasest tööriistadelt jäänud rauaosakesed, keevituspritsmed ja keevitamise järel tekkinud soojusvärvitus annavad korrosioonile alguspunkti. Pärast valmistamist tehtav puhastamine (pickling) ja passiivne kihistamine eemaldavad vabad rauaosakesed ja taastavad ühtlase passiivkihi, mis mõõtmatult suurendab tegelikku vastupanu pragustele.

Sobiva materjali valik molübdeeni sisu järgi
Selgeim viis kõrgemaks põhjustatud korrosioonikindluseks on rohkem molübdeeniumi, mida kahefaaselistes sortides toetab lämmastik. Alljärgnevas tabelis on toodud ligikaudsed avapinna CPT-väärtused ja kvalitatiivne põhjustatud korrosiooniohtu hindamise skaala valiku juhendamiseks; neid tuleb lugeda võrdleva juhendina, mitte konkreetsesse vedelikku suunatud disainipiirangutena.

Tavaliselt sobib ambientsete, väikese kloriidsisaldusega veekasutuste jaoks 304L. Kui aga tulevad mängu kloriidid, soojus või liitumiskohad, siis on 316L mõistlik algtase ja 317L väike samm edasi. Merevee, toodetud vee ning puhastuslahuste või soolalahuste juhtides annavad duplex 2205 ja superduplex 2507 turvalisust, mida austeniitsed sortid pakkuda ei saa. Wenqiang pakub kõiki neid torusid nii ühenduseta kui ka keevitatuna vastavalt standarditele ASTM A312, A213, A269, A790 ja A928 ning EN 10204 3.1 või 3.2 materjalitesti sertifikaatidega; PREN-i kinnitust saab taotleda eraldi.

Projekteerimine põhjustamaks pragude vältimist
Sulamite parandused lähevad raisku, kui geomeetria endiselt takistab vedeliku voolu, seega hea tavakäik algab joonistuslaual. Eelista täispõhjaga liitumisliiteid üle tihendatud põikplaatide ja üleliitumiste, kui see on võimalik, liitumised tuleb lihvitud siledaks ning vältida tuleb tagasitugevusringi kasutamist, mis jätte juurde tühja ruumi. Aluspindade ja kinnituste alumised pinnad tuleb tihendada või pidevalt keevitada asemel, et jätta kohutatud üleliitumiste nurgad. Määra tihendid ja O-rõngad, mis istuvad täielikult, ning kasuta tihenduspindu, mis on vastupidavad nurga- ja tühjaruumide tekkele.

Töö käigus tuleb voolu kiirust säilitada settimise vältimiseks, kõrvaldada surnud harud ning projekteerida täielik drenaaž, et kloriidid ei saaks kontsentreeruda seiskumise ajal. Puhastamine, mille eesmärk on eemaldada kivitumine ja biofilm, katkestab allapoole paigutatud korrosiooni, samuti aitab regulaarne inspekteerimine flantsipindade, torude otsade ja toetuste kontaktide kohta varajasti tuvastada värvimuutusi enne läbipõlemist. Kui nurga- või tühjaruumi tegelikult ei saa vältida, kompenseeri seda molübdeeni sisalduse suurendamisega.

Praktilised kokkuvõtted
Põhjustatud korrosioon on ennustatav ja vältitav. Pea meeles, et tühimikud, kihid ja mustus teevad hapendunud, hapnikuvaesed rakud, mis ründavad palju madalamal temperatuuril kui avatud pinnas. Hindamaks sobivaid sulameid, kasuta molübdeeni sisu ja PREN-i väärtusi, kasuta liitmiskinnituseta seadmete puhul CCT-stiili andmeid mitte ainult CPT-d ja projekteeri ühendused ja toed nii, et vedelik jookseb ära mitte koguneb. Õige sort, tühimikuta konstruktsioon ja õige pärast töötlemist läbi viidud passiivne kaitse tagavad sulatatud torusüsteemi, mis kestab kümnenditeks aegselt klooririkka keskkonna tingimustes.

Tavaliselt esinevad küsimused
K: Miks algab põhjustatud korrosioon madalamal temperatuuril kui punktkorrosioon?
S: Põhjustatud korrosioon tekib siis, kui tühimik takistab passiivkihi taastamiseks vajaliku hapniku sisenemist ja lubab klooridele ning happele tühimikus kontsentreeruda, mistõttu algab rünnak mõnusamates tingimustes kui avatud pinnal toimuv punktkorrosioon, mida peegeldab kriitiline põhjustatud korrosiooni temperatuur, mis on oluliselt madalam kui kriitiline punktkorrosiooni temperatuur.
K: Kas 316L on piisav põhjustatud korrosiooni peatamiseks merevees?
A: Tavaliselt ei. Umbes 2,1% moolibdeeniga 316L on kalduv kahjustuma soojas meres vees ning tiivikute või ladumiste all; kahekordne 2205 või ülikahekordne 2507 pakuvad usaldusväärseks meresoojaveekasutuseks vajalikku moolibdeeni ja lämmastiku marginaali.

Räägi Wenqianguga põhjuste vastu vastupidava materjali valikust ja põhjuste puudumise tagavast torustikukonstruktsioonist: +86 577 8922 2595 \/ https://www.chinawqsteel.com/