Tub din oțel inoxidabil rezistent la coroziune

În programul nostru de produse oferim clienților noștri două clase de oțel inoxidabil care au o rezistență excelentă la coroziune oțel inoxidabil

Austenitic-ferritic Oțel inoxidabil Duplex sunt caracterizate de calitățile lor mecanice excelente, în special de fisurarea prin coroziune sub tensiune rezistență. Acestea sunt potrivite în special pentru aplicații maritime și în industria chimică. Rezistența lor excelentă la coroziune le permite să reziste într-un mediu clorurat, în special în condiții mecanice stres. Acest lucru le face superioare oțelului austenitic în multe cazuri.

Categoria de austenitic rezistent la coroziune tuburile din oțel inoxidabil includ în principal materiale cu aliaje superioare (de exemplu, nichel, crom și molibden). Acestea sunt rezistente la diferite tipuri de coroziune cauzate de influențe chimice umede și sunt încă capabile să mențină o matrice cubică austenitică centrată pe față. Aceasta creează o gamă de oțeluri inoxidabile extrem de versatile.

Deși unul dintre principalele motive pentru care sunt utilizate oțelurile inoxidabile este rezistență la coroziune, acestea suferă de fapt de anumite tipuri de coroziune în anumite medii și trebuie să se acorde atenție selectării unei clase care va fi adecvată pentru aplicație. Coroziune pot cauza o varietate de probleme, în funcție de aplicații: Perforarea rezervoarelor și a conductelor, care permite scurgerea de fluide sau gaze,

Pierdere de rezistență în cazul în care secțiunea transversală a structurale este redusă prin coroziune, ceea ce duce la o pierdere de rezistență a structurii și la defectarea ulterioară. Degradarea aspectului, în cazul în care produsele de coroziune sau gropile pot diminua finisajul decorativ al suprafeței.

În cele din urmă, coroziunea poate produce calcar sau rugină care poate contamina materialul manipulat; acest lucru se aplică în special în cazul echipamentelor de prelucrare a alimentelor.

Coroziunea oțelurilor inoxidabile poate fi clasificată în una dintre următoarele categorii:

• Coroziune generală
• Corodarea prin picurare
• Corodarea crevasei
• Fisurarea prin coroziune sub tensiune
• Sulfură Fisurarea prin coroziune sub tensiune
• Coroziune intergranulară
• Coroziune galvanică
• Corodarea de contact

Coroziune generală

Coroziune prin care se produce o îndepărtare uniformă generală a materialului, prin dizolvare, de exemplu atunci când oțelul inoxidabil este utilizat în instalații chimice care conțin acizi puternici. În acest caz, proiectarea se bazează pe date publicate pentru a prevedea durata de viață a componentei.

Datele publicate indică îndepărtarea metalului pe parcursul unui an. Tabelele de rezistență la diferite substanțe chimice sunt publicate de diverse organizații, iar o colecție foarte mare de grafice, liste, recomandări și documente tehnice sunt disponibile prin intermediul producătorilor și furnizorilor de oțel inoxidabil.

Corodarea prin picurare

În anumite condiții, în special în cazul concentrațiilor ridicate de cloruri (cum ar fi clorura de sodiu din apa de mare), al temperaturilor moderat ridicate și exacerbate de un pH scăzut (adică condiții acide), poate apărea o coroziune foarte localizată care duce la perforarea țevilor și fitingurilor etc. Acest lucru nu are legătură cu datele publicate privind coroziunea, deoarece este vorba de o coroziune extrem de localizată și severă, care poate pătrunde chiar prin secțiunea transversală a componentei. Calitățile cu conținut ridicat de crom, în special molibden și azot, sunt mai rezistente la coroziunea prin înțepătură.

Rezistența la pitting Număr echivalent (PREN)

S-a constatat că numărul echivalent al rezistenței la pitting (PREN) oferă o bună indicație a rezistenței la pitting a oțelurilor inoxidabile. PRE poate fi calculat ca:

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

Unul dintre motivele pentru care coroziunea prin înțepături este atât de gravă este că, odată ce o înțepătură este inițiată, există o tendință puternică ca aceasta să continue să crească, chiar dacă majoritatea oțelului din jur este încă neatins.

Tendința unui anumit oțel de a fi atacat de coroziunea prin înțepături poate fi evaluată în laborator. Au fost elaborate o serie de teste standard, dintre care cel mai frecvent este cel prezentat în ASTM G48. Se poate trasa un grafic care să indice temperatura la care este probabil să apară coroziunea prin picături, așa cum se arată în figura 1.

Figura 1. Temperatura la care este probabil să apară coroziunea prin înțepături

Acesta se bazează pe un test standard de laborator cu clorură ferică, dar prezice rezultatele în multe condiții de utilizare.

Corodarea crevasei

Rezistența la coroziune a unui oțel inoxidabil depinde de prezența unui strat protector de oxid pe suprafața sa, dar în anumite condiții este posibil ca acest strat de oxid să se descompună, de exemplu în acizi reducători sau în anumite tipuri de combustie în care atmosfera este reducătoare. Zonele în care stratul de oxid se poate rupe pot fi, de asemenea, uneori rezultatul modului în care sunt proiectate componentele, de exemplu sub garnituri, în colțuri ascuțite sau asociate cu penetrarea incompletă a sudurii sau cu suprafețe suprapuse. Toate acestea pot forma crăpături care pot favoriza coroziunea. Pentru a funcționa ca un loc de coroziune, o crăpătură trebuie să fie suficient de largă pentru a permite intrarea corodantului, dar suficient de îngustă pentru a asigura stagnarea corodantului. În consecință, coroziunea în crăpătură apare de obicei în spații cu o lățime de câțiva micrometri și nu se găsește în caneluri sau fante în care este posibilă circulația corodantului. Această problemă poate fi deseori rezolvată acordând atenție proiectării componentei, în special evitând formarea de crăpături sau cel puțin menținându-le cât mai deschise posibil. Coroziunea în crevase este un mecanism foarte asemănător cu coroziunea prin înțepătură; aliajele rezistente la unul dintre acestea sunt, în general, rezistente la ambele. Coroziunea în crevase poate fi privită ca o formă mai severă de coroziune prin înțepături, deoarece apare la temperaturi mult mai scăzute decât în cazul înțepăturilor.

Fisurarea prin coroziune sub tensiune (SCC)

Sub efectele combinate ale tensiunilor și ale anumitor medii corozive, oțelurile inoxidabile pot fi supuse acestei forme foarte rapide și severe de coroziune. Tensiunile trebuie să fie de tracțiune și pot rezulta din sarcinile aplicate în exploatare sau din tensiunile generate de tipul de asamblare, de exemplu, ajustările prin interferență ale știfturilor în găuri, sau din tensiunile reziduale rezultate din metoda de fabricație, cum ar fi prelucrarea la rece. Cel mai dăunător mediu este o soluție de cloruri în apă, cum ar fi apa de mare, în special la temperaturi ridicate. În consecință, oțelurile inoxidabile sunt limitate în ceea ce privește utilizarea lor pentru a menține apele fierbinți (peste aproximativ 50°C) care conțin chiar și urme de cloruri (mai mult de câteva părți pe milion). Această formă de coroziune se aplică numai grupului de oțeluri austenitice și este legată de conținutul de nichel. Gradul 316 nu este semnificativ mai rezistent la SCC decât 304. Oțelurile inoxidabile duplex sunt mult mai rezistente la SCC decât cele austenitice, clasa 2205 fiind practic imună la temperaturi de până la aproximativ 150 °C, iar clasele super duplex sunt din nou mai rezistente. În general, gradele feritice nu suferă deloc de această problemă.

În unele cazuri, s-a constatat că este posibil să se îmbunătățească rezistența la SCC prin aplicarea unei tensiuni de compresie asupra componentei cu risc; acest lucru se poate face, de exemplu, prin împușcarea suprafeței. O altă alternativă este de a se asigura că produsul este lipsit de tensiuni de tracțiune prin recoacere ca operație finală. Aceste soluții la problemă au avut succes în unele cazuri, dar trebuie evaluate foarte atent, deoarece poate fi foarte dificil să se garanteze absența tensiunilor de tracțiune reziduale sau aplicate.

Din punct de vedere practic, clasa 304 poate fi adecvată în anumite condiții. De exemplu, clasa 304 este utilizată în apă care conține 100 - 300 părți pe milion (ppm) de cloruri la temperaturi moderate. Încercarea de a stabili limite poate fi riscantă, deoarece condițiile umede/uscate pot concentra clorurile și pot crește probabilitatea fisurării prin coroziune sub tensiune. Conținutul de cloruri al apei de mare este de aproximativ 2% (20.000 ppm). Apa de mare la temperaturi de peste 50°C este întâlnită în aplicații cum ar fi schimbătoare de căldură pentru centralele electrice de coastă.

Recent, au existat un număr mic de cazuri de defecțiuni cauzate de coroziunea sub tensiune a clorurilor la temperaturi mai scăzute decât se credea anterior. Acestea au avut loc în atmosfera caldă și umedă de deasupra piscinelor interioare cu clor, unde se folosesc adesea elemente de fixare din oțel inoxidabil (în general clasa 316) pentru a suspenda elemente precum conductele de ventilație. Au fost implicate temperaturi de până la 30-40°C. Au existat, de asemenea, eșecuri cauzate de coroziunea sub tensiune la temperaturi mai ridicate, cu niveluri de clorură de până la 10 ppm. Această problemă foarte gravă nu este încă pe deplin înțeleasă.

Fisurarea prin coroziune sub tensiune a sulfurilor (SSC

Cea mai mare importanță pentru mulți utilizatori din industria petrolului și gazelor este rezistența materialului la fisurarea prin coroziune sub tensiune provocată de sulfură. Mecanismul SSC nu a fost definit fără ambiguitate, dar implică acțiunea conjugată a clorurii și hidrogenului sulfurat, necesită prezența unei tensiuni de tracțiune și are o relație neliniară cu temperatura.

Cei trei factori principali sunt nivelul de stres, mediul și temperatura.

Nivelul de stres

Un prag de stres poate fi uneori identificat pentru fiecare combinație material - mediu. Unele date publicate arată o scădere continuă a tensiunii de prag odată cu creșterea nivelului de H2S. Pentru a proteja împotriva SSC, specificația NACE MR0175 pentru medii cu sulfuri limitează gradele austenitice comune la o duritate maximă de 22HRC.

Mediul înconjurător

Principalii agenți sunt clorura, hidrogenul sulfurat și pH-ul. Există o sinergie între aceste efecte, cu un efect aparent inhibitor al sulfurii la niveluri ridicate de H2S.

Temperatura

Odată cu creșterea temperaturii, contribuția clorurii crește, dar efectul hidrogenului scade datorită mobilității sale crescute în matricea de ferită. Rezultatul net este o susceptibilitate maximă în regiunea 60-100°C. De asemenea, au fost identificați o serie de factori secundari, inclusiv cantitatea de ferită, starea suprafeței, prezența prelucrării la rece și nuanța termică la suduri.

Coroziune intergranulară

Coroziunea intergranulară este o formă de coroziune relativ rapidă și localizată, asociată cu o microstructură defectuoasă cunoscută sub denumirea de precipitare de carburi. Atunci când oțelurile austenitice au fost expuse pentru o perioadă de timp în intervalul cuprins între aproximativ 425 și 850 °C sau atunci când oțelul a fost încălzit la temperaturi mai ridicate și lăsat să se răcească în acest interval de temperatură la o viteză relativ lentă (cum se întâmplă după sudare sau după răcirea cu aer după recoacere), cromul și carbonul din oțel se combină pentru a forma particule de carbură de crom de-a lungul limitelor granulelor din oțel. Formarea acestor particule de carbură în limitele grăunților diminuează cantitatea de crom din metalul înconjurător și îi reduce rezistența la coroziune, permițând oțelului să se corodeze preferențial de-a lungul limitelor grăunților. Se spune că oțelul în această stare este "sensibilizat".

Trebuie remarcat faptul că precipitarea carburilor depinde de conținutul de carbon, de temperatură și de timpul la temperatură. Intervalul de temperatură cel mai critic este de aproximativ 700°C, la care oțelurile cu carbon 0,06% precipită carburi în aproximativ 2 minute, în timp ce oțelurile cu carbon 0,02% sunt efectiv imune la această problemă.

Este posibil să se recupereze oțelul care suferă de precipitarea carburilor prin încălzirea sa la peste 1000°C, urmată de stingerea cu apă pentru a reține carbonul și cromul în soluție și a preveni astfel formarea carburilor. Majoritatea structurilor care sunt sudate sau încălzite nu pot fi supuse acestui tratament tratament termic și, prin urmare, au fost concepute clase speciale de oțel pentru a evita această problemă. Acestea sunt tipurile stabilizate 321 (stabilizat cu titan) și 347 (stabilizat cu niobiu). Titan și niobiul au afinități mult mai mari pentru carbon decât cromul și, prin urmare, carburile de titan, carburile de niobiu și carburile de tantal se formează în locul carburilor de crom, lăsând cromul în soluție și asigurând o rezistență deplină la coroziune.

O altă metodă utilizată pentru a depăși coroziunea intergranulară este utilizarea calităților cu conținut foarte scăzut de carbon, cum ar fi calitățile 316L și 304L; acestea au niveluri de carbon extrem de scăzute (în general mai mici de 0,03%) și sunt, prin urmare, mult mai rezistente la precipitarea carburilor.

Multe medii nu cauzează coroziune intergranulară în oțelurile inoxidabile austenitice sensibilizate, de exemplu, acid acetic glacial la temperatura camerei, soluție salină alcalină, cum ar fi carbonatul de sodiu, apă potabilă și majoritatea corpurilor interioare de apă dulce. Pentru astfel de medii, nu ar fi necesar să ne facem griji cu privire la sensibilizare. De asemenea, nu există, în general, nicio problemă în lumina gabarit oțel, deoarece acesta se răcește de obicei foarte repede după sudare sau altă expunere la temperaturi ridicate.

De asemenea, prezența carburilor în limitele grăunților nu dăunează rezistenței la temperaturi ridicate a oțelurilor inoxidabile. Clasele care sunt destinate în mod special acestor aplicații au adesea în mod intenționat un conținut ridicat de carbon, deoarece acest lucru le crește rezistența la temperaturi ridicate și rezistența la fluaj. Acestea sunt variantele "H", cum ar fi gradele 304H, 316H, 321H și 347H, și, de asemenea 310. Toate acestea au un conținut de carbon deliberat în intervalul în care se vor produce precipitații.

Coroziune galvanică

Deoarece coroziunea este un proces electrochimic care implică circulația curentului electric, coroziunea poate fi generată de un efect galvanic care rezultă din contactul metalelor diferite într-un electrolit (un electrolit este un lichid conductor de electricitate). De fapt, sunt necesare trei condiții pentru ca coroziunea galvanică să se producă; cele două metale trebuie să fie foarte separate pe seria galvanică (a se vedea figura 2), trebuie să fie în contact electric și suprafețele lor trebuie să fie acoperite de un fluid conductor de electricitate. Îndepărtarea oricăreia dintre aceste trei condiții va împiedica coroziunea galvanică.

Figura 2. Serie galvanică pentru metale în apă de mare curgătoare.

Modalitatea evidentă de prevenire este, prin urmare, evitarea fabricațiilor metalice mixte. În mod frecvent, acest lucru nu este practic, dar prevenirea poate fi, de asemenea, prin eliminarea contactului electric - acest lucru poate fi realizat prin utilizarea de șaibe sau manșoane din plastic sau cauciuc, sau prin asigurarea absenței electrolitului, cum ar fi prin îmbunătățirea scurgerii sau prin utilizarea de capace de protecție. Acest efect depinde, de asemenea, de suprafețele relative ale metalelor disimilare. În cazul în care suprafața materialului mai puțin nobil (materialul anodic, mai la dreapta în figura 2) este mare în comparație cu cea a materialului mai nobil (catodic), efectul coroziv este mult redus și poate deveni de fapt neglijabil. În schimb, o suprafață mare de metal nobil în contact cu o suprafață mică de metal mai puțin nobil va accelera viteza de coroziune galvanică. De exemplu, este o practică obișnuită să se fixeze foi de aluminiu cu șuruburi din oțel inoxidabil, dar șuruburile din aluminiu într-o zonă mare de oțel inoxidabil sunt susceptibile de a coroda rapid.

Corodarea de contact

Aceasta combină elemente de coroziune prin înțepături, prin fisuri și galvanică și apare atunci când particule mici de corpuri străine, în special oțel carbon, sunt lăsate pe un oțel inoxidabil suprafață. Atacul începe ca o celulă galvanică - particula de materie străină este anodică și, prin urmare, este probabil să fie îndepărtată rapid prin coroziune, dar în cazuri grave se poate forma și o groapă în oțelul inoxidabil, iar coroziunea prin puncte poate continua din acest punct. Cea mai frecventă cauză este reprezentată de resturile provenite de la șlefuirea oțelului carbon în apropiere sau de utilizarea de unelte contaminate cu oțel carbon. Din acest motiv, unii fabricanți au ateliere dedicate oțelului inoxidabil în care contactul cu oțelul carbon este total evitat.

Toate atelierele și depozitele care manipulează sau depozitează tuburi din oțel inoxidabil trebuie, de asemenea, să fie conștiente de această problemă potențială și să ia măsuri de precauție pentru a o preveni. Se pot utiliza benzi de protecție din plastic, lemn sau covor pentru a preveni contactul dintre tuburile din oțel inoxidabil și rafturile de depozitare din oțel carbon. Alte echipamente de manipulare care trebuie protejate includ tiranții stivuitoarelor și dispozitivele de ridicare ale macaralelor. O alternativă utilă se dovedește a fi adesea utilizarea de cabluri din material textil curat.

Pasivare și murături

Dacă oțelul inoxidabil este contaminat cu resturi de oțel carbon, acestea pot fi îndepărtate prin pasivare cu acid nitric diluat sau decapare cu un amestec de acizi fluorhidric și nitric.

Selectarea rezistenței la coroziune a oțelului inoxidabil
Test metalografic - Testare metalografică
Raport de testare metalografică
Fisurarea prin coroziune sub tensiune (SCC)
Fisurarea prin coroziune sub tensiune cu clorură
Coroziunea oțelului inoxidabil
Coroziunea conductelor
Procesul de coroziune
Acoperiri de suprafață pentru coroziune
Material rezistent la coroziune
Coroziune bi-metalică.Coroziune galvanică
Coroziune intergranulară
Coroziunea intergranulară a tuburilor din oțel inoxidabil
Tub din oțel inoxidabil rezistent la coroziune
Rezistența la coroziune a tuburilor din oțel inoxidabil
Rezistența la apa de mare a tuburilor din oțel inoxidabil
Mecanismul de coroziune în tuburile din oțel inoxidabil
ASTM A262 Test de coroziune intergranulară IGC
ASTM E112 Metode standard de testare pentru determinarea dimensiunii medii a granulelor
Metode de minimizare a fisurării prin coroziune sub tensiune la clorură