Corrosiebestendige Roestvrij staalbuis

In ons productprogramma bieden we onze klanten twee klassen roestvast staal die uitstekend bestand zijn tegen corrosie roestvrij staal

Austenitisch-ferritisch Duplex roestvast staal worden gekenmerkt door hun uitstekende mechanische eigenschappen, met name hun hoge spanningscorrosie weerstand. Ze zijn bijzonder geschikt voor maritieme toepassingen en in de chemische industrie. Door hun uitstekende weerstand tegen corrosie zijn ze bestand tegen een chloride-medium, vooral onder mechanische omstandigheden. stress. Hierdoor zijn ze in veel gevallen superieur aan austenitisch staal.

De categorie van austenitisch corrosiebestendig Roestvrijstalen buizen bestaan voornamelijk uit materialen met hogere legeringen (bijv. nikkel, chroom en molybdeen). Ze zijn bestand tegen verschillende soorten corrosie veroorzaakt door natte chemische invloeden en zijn nog steeds in staat om een austenitische kubusvormige matrix met een gecentreerd oppervlak te behouden. Dit zorgt voor een reeks zeer veelzijdige roestvaste staalsoorten.

Hoewel een van de belangrijkste redenen waarom roestvast staal wordt gebruikt is corrosiebestendigheidIn sommige omgevingen hebben ze inderdaad te lijden onder bepaalde soorten corrosie en er moet zorgvuldig een kwaliteit worden gekozen die geschikt is voor de toepassing. Corrosie kunnen verschillende problemen veroorzaken, afhankelijk van de toepassingen: Perforatie zoals van tanks en leidingen, waardoor vloeistoffen of gassen kunnen lekken,

Verlies van sterkte wanneer de dwarsdoorsnede van structureel leden wordt verminderd door corrosie, wat leidt tot een verlies van sterkte van de constructie en daaropvolgend falen. Aantasting van het uiterlijk, waarbij corrosieproducten of putjes afbreuk kunnen doen aan een decoratieve oppervlakteafwerking.

Ten slotte kan corrosie aanslag of roest produceren die het materiaal dat wordt verwerkt kan verontreinigen; dit geldt met name voor voedselverwerkende apparatuur.

Corrosie van roestvast staal kan worden gecategoriseerd als een van:

Algemene corrosie

Corrosie waarbij er een algemene gelijkmatige verwijdering van materiaal is, door oplossing, bijvoorbeeld wanneer roestvast staal wordt gebruikt in chemische installaties voor het bevatten van sterke zuren. Het ontwerp is in dit geval gebaseerd op gepubliceerde gegevens om de levensduur van het onderdeel te voorspellen.

In gepubliceerde gegevens staat hoeveel metaal er in een jaar wordt verwijderd. Tabellen over de weerstand tegen verschillende chemicaliën worden gepubliceerd door verschillende organisaties en een zeer grote verzameling grafieken, lijsten, aanbevelingen en technische documenten is beschikbaar via fabrikanten en leveranciers van roestvast staal.

Putcorrosie

Onder bepaalde omstandigheden, vooral bij hoge concentraties chloriden (zoals natriumchloride in zeewater), matig hoge temperaturen en verergerd door een lage pH (d.w.z. zure omstandigheden), kan zeer plaatselijke corrosie optreden die leidt tot perforatie van buizen en fittingen enz. Dit is niet gerelateerd aan gepubliceerde corrosiegegevens omdat het een uiterst plaatselijke en ernstige corrosie is die dwars door de doorsnede van het onderdeel kan dringen. Kwaliteiten met veel chroom en vooral molybdeen en stikstof zijn beter bestand tegen putcorrosie.

Putweerstand Equivalent getal (PREN)

Het PREN-getal (Pitting Resistance Equivalent Number) blijkt een goede indicatie te geven van de putbestendigheid van roestvast staal. De PREN kan als volgt berekend worden:

PREN = %Cr + 3,3 x %Mo + 16 x %N

Een van de redenen waarom putcorrosie zo ernstig is, is dat als een put eenmaal is ontstaan, er een sterke neiging is om verder te groeien, zelfs als het grootste deel van het omringende staal nog onaangetast is.

De neiging van een bepaald staal om door putcorrosie te worden aangetast, kan in het laboratorium worden geëvalueerd. Er zijn een aantal standaardtests ontwikkeld, waarvan de meest gebruikelijke die van ASTM G48 is. Er kan een grafiek worden getekend met de temperatuur waarbij putcorrosie waarschijnlijk zal optreden, zoals weergegeven in figuur 1.

Corrosiebestendige roestvast stalen buis

Figuur 1. Temperatuur waarbij putcorrosie waarschijnlijk optreedt

Dit is gebaseerd op een standaard laboratoriumtest met ijzerchloride, maar voorspelt de resultaten in veel gebruiksomstandigheden.

Spleetcorrosie

De corrosiebestendigheid van roestvast staal is afhankelijk van de aanwezigheid van een beschermende oxidelaag op het oppervlak, maar onder bepaalde omstandigheden kan deze oxidelaag afbreken, bijvoorbeeld in reducerende zuren of bij sommige soorten verbranding waarbij de atmosfeer reducerend is. Gebieden waar de oxidelaag kan afbreken kunnen soms ook het gevolg zijn van de manier waarop componenten zijn ontworpen, bijvoorbeeld onder pakkingen, in scherpe hoeken of in verband met onvolledige laspenetratie of overlappende oppervlakken. Deze kunnen allemaal spleten vormen die corrosie kunnen bevorderen. Om als corrosieplaats te fungeren, moet een spleet voldoende breed zijn om het corrosiemiddel binnen te laten, maar voldoende smal om ervoor te zorgen dat het corrosiemiddel stil blijft staan. Daarom treedt spleetcorrosie meestal op in spleten van een paar micrometer breed en wordt het niet aangetroffen in groeven of sleuven waarin circulatie van het corrosiemiddel mogelijk is. Dit probleem kan vaak worden verholpen door aandacht te besteden aan het ontwerp van het onderdeel, in het bijzonder aan het vermijden van spleetvorming of ze op zijn minst zo open mogelijk te houden. Spleetcorrosie is een zeer gelijkaardig mechanisme als putcorrosie; legeringen die bestand zijn tegen het ene zijn over het algemeen bestand tegen beide. Spleetcorrosie kan worden gezien als een ernstigere vorm van putcorrosie, omdat het bij aanzienlijk lagere temperaturen optreedt dan putcorrosie.

Scheuren door spanningscorrosie (SCC)

Onder de gecombineerde effecten van spanning en bepaalde corrosieve omgevingen kan roestvast staal onderhevig zijn aan deze zeer snelle en ernstige vorm van corrosie. De spanningen moeten trekspanningen zijn en kunnen het gevolg zijn van belastingen die tijdens het gebruik worden uitgeoefend, of van spanningen die ontstaan door het type assemblage bijv. interferentiepassingen van pennen in gaten, of van restspanningen die het gevolg zijn van de fabricagemethode zoals koudvervormen. De meest schadelijke omgeving is een oplossing van chloriden in water zoals zeewater, vooral bij hoge temperaturen. Bijgevolg zijn roestvaste stalen beperkt toepasbaar in heet water (boven ongeveer 50°C) dat zelfs sporen van chloriden bevat (meer dan een paar delen per miljoen). Deze vorm van corrosie is alleen van toepassing op de austenitische staalsoorten en is gerelateerd aan het nikkelgehalte. Grade 316 is niet significant beter bestand tegen SCC dan 304. De duplex roestvast staalsoorten zijn veel beter bestand tegen SCC dan de austenitische staalsoorten, waarbij staalsoort 2205 vrijwel immuun is bij temperaturen tot ongeveer 150°C en de super duplex staalsoorten nog beter bestand zijn tegen SCC. De ferritische staalsoorten hebben over het algemeen helemaal geen last van dit probleem.

In sommige gevallen is het mogelijk gebleken om de weerstand tegen SCC te verbeteren door een drukspanning op het onderdeel aan te brengen; dit kan bijvoorbeeld door het oppervlak te shotpeenen. Een ander alternatief is ervoor te zorgen dat het product vrij is van trekspanningen door het als laatste bewerking te gloeien. Deze oplossingen voor het probleem zijn in sommige gevallen succesvol, maar moeten zeer zorgvuldig worden geëvalueerd, omdat het erg moeilijk kan zijn om de afwezigheid van rest- of toegepaste trekspanningen te garanderen.

Vanuit praktisch oogpunt kan Grade 304 onder bepaalde omstandigheden voldoen. Grade 304 wordt bijvoorbeeld gebruikt in water dat 100 - 300 parts per million (ppm) chloriden bevat bij gematigde temperaturen. Proberen om limieten vast te stellen kan riskant zijn omdat natte/droge omstandigheden chloriden kunnen concentreren en de kans op spanningscorrosiescheuren kunnen vergroten. Het chloridegehalte van zeewater is ongeveer 2% (20.000 ppm). Zeewater boven 50°C wordt aangetroffen in toepassingen zoals warmtewisselaars voor elektriciteitscentrales aan de kust.

Recentelijk zijn er een klein aantal gevallen geweest van chloride spanningscorrosie bij lagere temperaturen dan eerder voor mogelijk werd gehouden. Deze hebben zich voorgedaan in de warme, vochtige atmosfeer boven gechloreerde binnenzwembaden waar roestvaststalen (meestal graad 316) bevestigingen vaak worden gebruikt om zaken zoals ventilatiekanalen op te hangen. Temperaturen van 30 tot 40°C zijn hierbij betrokken geweest. Er zijn ook mislukkingen geweest als gevolg van spanningscorrosie bij hogere temperaturen met chloridegehaltes van slechts 10 ppm. Dit zeer ernstige probleem wordt nog niet volledig begrepen.

Sulfide spanningscorrosie (SSC)

Van het grootste belang voor veel gebruikers in de olie- en gasindustrie is de weerstand van het materiaal tegen sulfide spanningscorrosie. Het mechanisme van SSC is niet ondubbelzinnig gedefinieerd, maar omvat de gecombineerde werking van chloride en waterstofsulfide, vereist de aanwezigheid van een trekspanning en heeft een niet-lineaire relatie met de temperatuur.

De drie belangrijkste factoren zijn stressniveau, omgeving en temperatuur.

Stressniveau

Soms kan voor elke combinatie van materiaal en omgeving een drempelspanning worden vastgesteld. Sommige gepubliceerde gegevens laten een continue daling van de drempelspanning zien met toenemende H2S-niveaus. Ter bescherming tegen SSC beperkt NACE specificatie MR0175 voor sulfide-omgevingen de gangbare austenitische soorten tot een maximale hardheid van 22HRC.

Milieu

De belangrijkste agentia zijn chloride, waterstofsulfide en pH. Er is synergie tussen deze effecten, met een blijkbaar remmend effect van sulfide bij hoge H2S-niveaus.

Temperatuur

Met toenemende temperatuur neemt de bijdrage van chloride toe, maar het effect van waterstof neemt af door de toegenomen mobiliteit in de ferrietmatrix. Het netto resultaat is een maximale gevoeligheid in het gebied tussen 60-100°C. Er zijn ook een aantal secundaire factoren geïdentificeerd, waaronder de hoeveelheid ferriet, de toestand van het oppervlak, de aanwezigheid van koud werk en warmtetint bij lassen.

Interkristallijne corrosie

Interkristallijne corrosie is een vorm van relatief snelle en gelokaliseerde corrosie geassocieerd met een defecte microstructuur die carbideprecipitatie wordt genoemd. Wanneer austenitische staalsoorten zijn blootgesteld voor een periode van ongeveer 425 tot 850°C, of wanneer het staal is verhit tot hogere temperaturen en relatief langzaam door dat temperatuurbereik is afgekoeld (zoals na het lassen of afkoelen met lucht na het gloeien), combineren het chroom en de koolstof in het staal om chroomcarbidedeeltjes te vormen langs de korrelgrenzen in het staal. De vorming van deze carbidedeeltjes in de korrelgrenzen put chroom uit het omringende metaal en vermindert de corrosieweerstand, waardoor het staal bij voorkeur corrodeert langs de korrelgrenzen. Van staal in deze toestand wordt gezegd dat het "gevoelig" is.

Opgemerkt moet worden dat carbideprecipitatie afhankelijk is van het koolstofgehalte, de temperatuur en de tijd bij temperatuur. Het meest kritieke temperatuurbereik ligt rond 700°C, waarbij 0,06% koolstofstaal in ongeveer 2 minuten carbide zal neerslaan, terwijl 0,02% koolstofstaal effectief immuun is voor dit probleem.

Het is mogelijk om staal dat last heeft van carbideprecipitatie terug te winnen door het te verhitten tot boven 1000°C, gevolgd door afschrikken in water om de koolstof en het chroom in oplossing te houden en zo de vorming van carbiden te voorkomen. De meeste constructies die gelast of verhit worden, kunnen dit niet krijgen. warmtebehandeling en daarom zijn er speciale staalsoorten ontworpen om dit probleem te vermijden. Dit zijn de gestabiliseerde staalsoorten 321 (gestabiliseerd met titanium) en 347 (gestabiliseerd met niobium). Titanium Daarom vormen zich titaancarbiden, niobiumcarbiden en tantaalcarbiden in plaats van chroomcarbiden, waardoor het chroom in oplossing blijft en volledige corrosiebestendigheid gegarandeerd is.

Een andere methode om interkristallijne corrosie te voorkomen is het gebruik van kwaliteiten met een extra laag koolstofgehalte, zoals Grade 316L en 304LDeze hebben een extreem laag koolstofgehalte (meestal minder dan 0,03%) en zijn daarom veel beter bestand tegen het neerslaan van carbide.

Veel omgevingen veroorzaken geen interkristallijne corrosie in gesensibiliseerd austenitisch roestvast staal, bijvoorbeeld ijsazijn bij kamertemperatuur, alkalische zoutoplossingen zoals natriumcarbonaat, drinkwater en de meeste zoetwaterlichamen in het binnenland. In dergelijke omgevingen hoeft men zich geen zorgen te maken over sensibilisatie. Er is over het algemeen ook geen probleem bij licht meter staal omdat het meestal zeer snel afkoelt na het lassen of andere blootstelling aan hoge temperaturen.

Het is ook zo dat de aanwezigheid van carbiden op de korrelgrens niet schadelijk is voor de hoge temperatuursterkte van roestvast staal. Kwaliteiten die specifiek bedoeld zijn voor deze toepassingen hebben vaak opzettelijk een hoog koolstofgehalte omdat dit hun sterkte bij hoge temperatuur en hun kruipweerstand verhoogt. Dit zijn de "H"-varianten zoals kwaliteiten 304H, 316H, 321H en 347Hen ook 310. Al deze stoffen hebben bewust een koolstofgehalte binnen het bereik waarin neerslag zal voorkomen.

Galvanische corrosie

Omdat corrosie een elektrochemisch proces is waarbij elektrische stroom vloeit, kan corrosie worden veroorzaakt door een galvanisch effect dat ontstaat door het contact van ongelijksoortige metalen in een elektrolyt (een elektrolyt is een elektrisch geleidende vloeistof). In feite zijn er drie voorwaarden nodig voor galvanische corrosie; de twee metalen moeten ver uit elkaar liggen op de galvanische reeks (zie Figuur 2), ze moeten elektrisch contact hebben en hun oppervlakken moeten overbrugd zijn door een elektrisch geleidende vloeistof. Verwijdering van één van deze drie voorwaarden zal galvanische corrosie voorkomen.

Figuur 2. Galvanische reeks voor metalen in stromend zeewater.

De voor de hand liggende manier van preventie is daarom het vermijden van gemengde metaalconstructies. Vaak is dit niet praktisch, maar preventie kan ook door het elektrisch contact te verwijderen - dit kan worden bereikt door het gebruik van plastic of rubberen sluitringen of hulzen, of door de afwezigheid van de elektrolyt te verzekeren, bijvoorbeeld door verbetering van het aftappen of door het gebruik van beschermende kappen. Dit effect is ook afhankelijk van de relatieve oppervlakken van de verschillende metalen. Als het oppervlak van het minder edele materiaal (het anodische materiaal, meer naar rechts in figuur 2) groot is in vergelijking met dat van het meer edele (kathodische) materiaal, wordt het corrosieve effect sterk verminderd en kan het in feite verwaarloosbaar worden. Omgekeerd zal een groot oppervlak van edelmetaal in contact met een klein oppervlak van minder edelmetaal de galvanische corrosiesnelheid versnellen. Het is bijvoorbeeld gebruikelijk om aluminium platen te bevestigen met roestvrijstalen schroeven, maar aluminium schroeven in een groot oppervlak van roestvrij staal zullen waarschijnlijk snel corroderen.

Contactcorrosie

Dit combineert elementen van put-, spleet- en galvanische corrosie en treedt op wanneer kleine deeltjes van vreemde materie, vooral koolstofstaal, achterblijven op een roestvast staal. oppervlak. De aanval begint als een galvanische cel - het vreemde materiedeeltje is anodisch en zal dus waarschijnlijk snel worden weg gecorrodeerd, maar in ernstige gevallen kan zich ook een put vormen in het roestvast staal en vanaf dit punt kan putcorrosie doorgaan. De meest voorkomende oorzaak is puin van naburig slijpen van koolstofstaal of het gebruik van gereedschap dat verontreinigd is met koolstofstaal. Daarom hebben sommige fabrikanten speciale werkplaatsen voor roestvast staal waar contact met koolstofstaal volledig wordt vermeden.

Alle werkplaatsen en magazijnen waar roestvast stalen buizen worden verwerkt of opgeslagen, moeten zich ook bewust zijn van dit potentiële probleem en voorzorgsmaatregelen nemen om het te voorkomen. Beschermende plastic, houten of tapijtstrips kunnen worden gebruikt om contact tussen roestvrijstalen buizen en koolstofstalen opslagrekken te voorkomen. Andere te beschermen transportmiddelen zijn bijvoorbeeld vorkheftrucks en hijsinrichtingen voor kranen. Schone stoffen stroppen zijn vaak een nuttig alternatief gebleken.

Passiveren en inmaken

Als roestvast staal verontreinigd raakt door koolstofstaalresten, kan dit worden verwijderd door passiveren met verdund salpeterzuur of beitsen met een mengsel van fluorwaterstofzuur en salpeterzuur.

Selectie van roestvast staal corrosiebestendigheid
Metallografisch onderzoek - Metallografisch onderzoek
Metallografisch testrapport
Scheuren door spanningscorrosie (SCC)
Chloride spanningscorrosie
Corrosie van roestvrij staal
Corrosie van leidingen
Corrosieproces
Oppervlaktecoatings voor corrosie
Corrosiebestendig materiaal
Bi-metallische corrosie.galvanische corrosie
Interkristallijne corrosie
Interkristallijne corrosie van roestvast stalen buizen
Corrosiebestendige roestvast stalen buis
Corrosiebestendigheid van roestvast stalen buizen
Zeewaterbestendigheid van roestvast stalen buizen
Corrosiemechanisme in roestvast stalen buizen
ASTM A262 Interkristallijne corrosietest IGC
ASTM E112 standaard testmethoden voor het bepalen van de gemiddelde korrelgrootte
Methoden om chloride spanningscorrosie te minimaliseren