Super Duplex 2507 chlorido SCC atsparumas: slenkstinės ribos, palyginti su 316L ir 904L

Kas sukelia nerūdijančio plieno chlorido korozijos įtrūkimus?

Chlorido SCC susidaro, kai tempimo įtempis (likęs suvirinimo, formavimo arba eksploatavimo metu) susijungia su chloridą{0}}turinčiu elektrolitu aukštoje temperatūroje ant jautrios austenitinės mikrostruktūros. Chlorido jonai lokaliai suardo pasyviąją chromo -oksido plėvelę, o vienfaziuose austenitiniuose nerūdijančiame plienuose anodinis ataka plinta transgranuliuotu keliu, beveik neprarandant metalo, todėl susidaro išsišakojantys įtrūkimai, kurie per kelias savaites gali prasiskverbti pro sieną.

Kopsono kreivė, seniai{0}}nustatytas ryšys nerūdijančio plieno metalurgijoje, rodo, kad jautrumas šiam mechanizmui nėra pastovus visose austenitinėse klasėse: lydinių, kuriuose yra apytiksliai 8–10 % nikelio, jis krenta, o toliau didėjant nikelio kiekiui, galiausiai priartėja prie atsparumo dideliam -nikelio kiekiui. Kadangi 316L nikelio kiekis (10–14 %) yra arti tos jautrios juostos, o 904L (23–28 %) yra gerokai už jos ribų, dvi klasės pradedamos iš labai skirtingų pozicijų, net neįvertinus molibdeno, azoto ar mikrostruktūros.

Kokie chlorido ir temperatūros slenksčiai taikomi 316 l?

Pramonės gairėse paprastai nurodoma 1 000 ppm chlorido kaip praktinės ribos nuolatiniam, ne-rūgštiniam aptarnavimui, kai temperatūra yra 316/316 l aukštesnėje nei vidutinėje temperatūroje, nes dokumentais pagrįsti gedimai įvyko, kai chlorido lygis buvo gerokai mažesnis, kai buvo naudojamas koncentravimo mechanizmas.

Nepriklausomose rekomendacijose dėl chlorido SCC pažymima, kad žinoma, kad austenitinės klasės, pvz., 316L, įtrūksta esant mažoms chlorido koncentracijoms, kai temperatūra viršija maždaug 55 laipsnius. Šis skaičius plačiai naudojamas kaip šios klasės lubų taisyklė.

Gedimo riziką didina garavimo koncentracija: drėgna/sausa sąsaja, tarpiklio plyšys arba izoliacija, kuri sulaiko drėgmę nuo karšto metalo, gali kelių šimtų ppm tūrio chlorido kiekį metalo paviršiuje padidinti iki dešimties tūkstančių ppm, todėl 316L gedimai taip dažnai atsekami dėl izoliuotų vamzdynų, suvirinimo iki įtrūkimų zonos.

Šaltinis: valcuoti lydiniai, „What Is Stress Corrosion Cracking“; Stainless Steel World, "Dvipusis nerūdijantis plienas ir chloridas SCC - kiek jie atsparūs?"

Kaip 904L didesnis nikelio ir molibdeno kiekis keičia jo slenkstį?

904L buvo sukurtas kaip superaustenitinė klasė, specialiai tam, kad padidintų atsparumą daugiau nei 316/317 esant agresyviai, chloru -užterštoms rūgštims, o jo 23–28 % nikelio, 4–5 % molibdeno ir 1–2 % vario priedai veikia ta pačia kryptimi: nikelis slopina visą nikelio mechanizmą, tiesiogiai judindamas praeitį. jautriausios sudėties diapazonas, o molibdenas ir varis padidina atsparumą duobėms ir įtrūkimams, dėl kurių taip dažnai pirmiausia atsiranda chlorido SCC įtrūkimai.

Patys 904L gamintojai aiškiai teigia, kad tai yra laipsnio pagerėjimas, o ne natūra pokytis: 904L siūlo „gerą atsparumą chlorido įtempių korozijos įtrūkimams, nors ir ne visišką atsparumą“, kaip rodo stipraus virimo magnio chlorido laboratorinis bandymas. Praktiškai tai reiškia, kad 904L yra geras atnaujinimo būdas nuo 316 l chlorido vartojimui, kuris neatitinka dvipusio arba super{5}}dvipusio našumo - jūros vandens{7}}aušinamų šilumokaičių vamzdžių lakštų ir celiuliozės{8}}balinimo įrangos yra tipiškos programos -, bet ji neturi to paties chlorido ir chlorido. dvipusės klasės tinka, o plyšių geometrija, taikomas įtempis ir temperatūra vis tiek turi būti tikrinami kiekvienu konkrečiu atveju.

Šaltinis: ATI 904L techninių duomenų lapas; SSINA, "Chlorido įtempių korozijos įtrūkimai"

Kodėl Super Duplex 2507 laikomas beveik atspariu chlorido SCC?

Super duplex 2507 (UNS S32750) yra ne tik aukštesnio -legiruoto austenitinės klasės variantas; jo dviejų-fazių mikrostruktūra keičia patį krekingo mechanizmą. Ferito fazė turi kūno -centruotą-kubinę kristalų struktūrą ir didesnę susikaupimo- gedimo energiją nei austenitas, o chloridinis SCC įtrūkimas, prasidedantis viename austenito grūdelyje, fiziškai užblokuojamas arba nukrypsta, kai pasiekia aplinkinį feritą. Kai feritas paprastai sudaro 40–50 % mikrostruktūros, ištisinis transgranulinis plyšio kelias, kuris netrukdomas sklinda per 316L arba 904L, tiesiog negali susidaryti tokiu pačiu būdu.

Šį struktūrinį pranašumą sustiprina sudėtis: 2507 turi 24–26 % chromo, 3–5 % molibdeno ir 0,24–0,32 % azoto, todėl atsparumo įbrėžimams ekvivalentinis skaičius (PREN) yra maždaug 42 -, gerokai didesnis nei 904L, yra maždaug 34 ir daugiau nei 31,6% 4. Dažnai chlorido SCC plyšio atsiradimo vieta, didesnė PREN atlieka dvigubą funkciją: padidina temperatūrą ir chlorido koncentraciją, reikalingą duobės atsiradimui, be to, mikrostruktūrinis atsparumas plyšiui plisti. Dėl bendro efekto superdupleksinės ir superaustenitinės klasės tiekėjų korozijos duomenyse apibūdinamos kaip tinkamos naudoti, kai chlorido koncentracija yra iki maždaug 50 000 ppm -, gerokai didesnė už maždaug 19 000 ppm jūros vandens chlorido -, ir kaip "praktiškai atsparus nechloridiniam SCC", {0} 316L ir 904L nepasiekia.

Šaltinis: valcuoti lydiniai, „What Is Stress Corrosion Cracking“; Sandmeyerio plienas, "Lydinio 2507 dvipusė nerūdijančio plieno plokštė"

Kaip kompozicija ir PREN lyginamos visose trijose klasėse?

Atsparumo įdubimui lygiavertis skaičius (PREN) apskaičiuojamas kaip %Cr + 3.3×%Mo + 16×%N, ir nors jis buvo sukurtas siekiant įvertinti atsparumą įdubimams, o ne tiesiogiai SCC, jis glaudžiai koreliuoja su chlorido SCC slenksčiu, nes įtrūkimų atsiradimas yra įprastas įtrūkimo -iniciacijos įvykis. Toliau pateiktoje lentelėje apibendrinami vardiniai ASTM A240 sudėties diapazonai ir tipiniai kiekvienos klasės PREN.

Šaltinis: ASTM A240 vardinės sudėties diapazonai pagal klasę; PREN vertės pagal Sandmeyer Steel dvipusės korozijos duomenis (316L, 904L) ir PREN=%Cr + 3.3×%Mo + 16×%N, apskaičiuotos pagal ASTM A240 vardinę sudėtį 2507.

Ką rodo ASTM G36 virimo MgCl2 testas?

ASTM G36 įvertina SCC atsparumą veikiant įtemptus bandinius verdančiu magnio chlorido tirpalu, kurio temperatūra pastovi 155,0 ± 1,0 laipsnio, sąmoningai pasirinktą kaip pagreitintą, blogiausią aplinką, o ne kaip kokios nors konkrečios augalo būklės modeliavimą. Atliekant šį bandymą, standartinės austenito rūšys, tokios kaip 316L, greitai įtrūksta, dažnai per kelias valandas.

904L gamintojai tiesiogiai apibūdina jo atsparumą G36 terminais: lydinys rodo „gerą atsparumą chlorido įtempių korozijos įtrūkimams, nors ir nėra visiškas atsparumas, vertinant pagal itin stiprų verdantį magnio chlorido bandymą -, o tai reiškia, kad 904L šiame bandyme viršija 316 l, bet vis tiek gali įtrūkti, jei pakankamai laiko ir įtempių. Super dvipusės klasės vėl veikia daug geriau, atitinka jų daug aukštesnę PREN ir dviejų{6}}fazių struktūrą, nors tokioje sunkioje bandymo aplinkoje jokia klasė neturėtų būti parduodama kaip visiškai atspari įtrūkimams.

Praktinis specifikacijų autorių patarimas yra laikyti G36 lyginamuoju reitingavimo įrankiu, skirtu klasės parinkimui ir kokybės įvertinimui -, o ne kaip faktinės eksploatacijos temperatūros ir chlorido koncentracijos, kurią matys komponentas, standartą-. 316 l komponentas, veikiantis 40 laipsnių temperatūroje praskiestame chlorido vandenyje, toli gražu nėra lygiavertis G36 bandymo kuponui esant 155 laipsnių beveik -prisotintame MgCl2, o tolimesniame skyriuje pateikti slenksčio duomenys labiau atspindi realias veikimo ribas.

Šaltinis: ASTM G36-24 taikymo sritis; ATI 904L techninių duomenų lapas

Kaip chlorido slenksčiai keičiasi atsižvelgiant į aptarnavimo temperatūrą?

Chlorido SCC slenkstis niekada nėra vienas skaičius; tai kreivė, kuri keičia chlorido koncentraciją ir temperatūrą. Toliau pateiktoje matricoje apibendrinami reprezentatyvūs, ne{1}}rūgštūs kiekvieno lygio paslaugų teikimo nurodymai. Ją reikia skaityti kaip planavimo įrankį, o ne kaip kodų -atitikties lentelę - faktinės ribos taip pat priklauso nuo taikomo ir liekamojo įtempio, pH, ištirpusio deguonies ir plyšių geometrijos, o visa medžiaga turėtų būti pasirinkta atsižvelgiant į taikomą konstrukcijos kodą ir konkretaus skysčio korozijos duomenis.

Šaltinis: valcuotų lydinių chlorido SCC gairės; Stainless Steel World duplex SCC apžvalga; ATI 904L techninių duomenų lapas; ASTM G36-24

Ar NACE MR0175/ISO 15156-3 ir NORSOK M-001 keičia atrankos skaičiavimą?

Chlorido SCC ir sulfido įtempių krekingo (SSC) yra susiję, bet skirtingi mechanizmai, o jūrinių arba rūgščių{0}}dujų vamzdynų specifikacijas paprastai reglamentuoja griežtesnis iš jų. NACE MR0175/ISO 15156-3 nustato kvalifikacinius reikalavimus dvipusiam ir superdupleksiniam nerūdijančiam plienui, turinčiam H₂S-, dažniausiai apimantį maksimalų kietumą (dažnai 310 HV10), ferito kiekio juostą (dažniausiai 35–65 %) ir mažiausiai P – 65 proc. šiluma gali būti kvalifikuota kaip rūgštus aptarnavimas{11}} vardinis PREN (maždaug 42) išvalo tą barą patogiai; 904L ir 316L nėra dvipusės klasės ir yra kvalifikuotos pagal atskiras tos pačios standartinės šeimos nuostatas, paprastai taikant griežtesnes chlorido ir įtempių ribas rūgščiam naudojimui.

NORSOK M-001 medžiagų parinkimo gairės yra sukurtos pagal tą pačią logiką iš dizaino pusės: jos susieja leistinas medžiagų klases su numatomu chlorido kiekiu, temperatūra ir H₂S daliniu slėgiu ir skatina konstrukcijas link aukštesnių-PREN dvipusio ir superduplex klasių, kai didėja bet kuris iš šių trijų kintamųjų. Kai komponentas yra vienu metu veikiamas šilto jūros vandens, pagaminto vandens ar rūgščių dujų, rūgštus -paslaugų ir atviroje jūroje standartai -, o ne chlorido SCC slenkstis atskirai -, dažnai tampa lemiamu veiksniu sprendžiant 316L-palyginus-904L-2507.

Šaltinis: NACE MR0175/ISO 15156-3 dupleksiniai kvalifikaciniai kriterijai; NORSOK M-001 medžiagų parinkimo karkasas

Ar „Super Duplex 2507“ vertas daugiau nei 316 litrų ir 904 litrų kainos?

Vertinant už -kilogramą, 2507 pirkimo kaina paprastai yra didžiausia iš trijų rūšių, kurią lemia jame esantis molibdeno ir nikelio kiekis bei specialios gamybos kontrolės priemonės. Tačiau įsigijimo kaina yra neteisingas palyginimo pagrindas, kai kalbama apie chlorido SCC riziką, nes chlorido SCC gedimas retai yra paprastas remontas: paprastai tai reiškia neplanuotą išjungimą, pagrindinės -priežasties tyrimą ir sugedusio komponento bei dažnai gretimų vamzdynų, kurie turėjo tą pačią techninės priežiūros istoriją, pakeitimą, . 2507sumontuotas didesnis stiprumas, taip pat dažnai leidžia plonesnę sienelės dalį, kuri atsveria tą patį slėgį. kaina.

Praktinė sprendimų priėmimo taisyklė, naudojama visoje pramonėje, yra paprasta: nurodykite 316 l tik tada, kai chlorido kiekis ir temperatūra patogiai išlieka ~1000 ppm / ~55 laipsnių gairėse be tikroviško koncentracijos mechanizmo; nurodykite 904L, kai chlorido ekspozicija aiškiai viršija 316L ribą, bet lieka 904L demonstruojamo našumo ribose ir netaikomas rūgščių{7}}paslaugų dvipusio ryšio reikalavimas; ir nurodykite super duplex 2507 visur, kur chlorido kiekis artėja prie jūros vandens stiprumo, aukštesnė temperatūra, neišvengiami įtrūkimai arba taikomi NACE/NORSOK rūgštūs{9}}paslaugų ir jūroje kriterijai.

Kuris laipsnis tinka kokiai programai?

Dažnai užduodami klausimai

Klausimas: Ar 316L kada nors gali būti naudojamas jūros vandenyje?

A. Tik esant švelniai, trumpai{0}}trukmei arba gerai{1}}paraudusioms sąlygoms. Nuolatinis arba stovintis jūros vandens poveikis viršija 316 l chlorido SCC ir duobių ribas, o 904 l, dvipusis arba super dvipusis lygis yra standartiniai atnaujinimo būdai.

K: Ar 904L yra dvipusis nerūdijantis plienas?

A: Ne{0}}L yra visiškai austenitinė superaustenitinė klasė. Jo atsparumas chloridui SCC atsiranda dėl didelio nikelio, molibdeno ir vario kiekio, o ne dėl dviejų{2}}fazių mikrostruktūros.

K: Ar didesnis PREN visada reiškia geresnį chlorido SCC atsparumą?

A: PREN buvo sukurtas siekiant įvertinti atsparumą duobėms ir plyšiams korozijai, o ne tiesiogiai SCC. Jis stipriai koreliuoja su chlorido SCC slenksčiu, nes duobių susidarymas yra įprastas plyšio -iniciacijos įvykis, tačiau mikrostruktūra (dvipusis ir austenitinis) ir taikomas įtempis taip pat yra svarbūs, o vien PREN jų neužfiksuoja.

Kl .: Kodėl 2507 reikalingas ferito turinio reikalavimas rūgščioje paslaugoje?

A: Ferito kiekis už kvalifikuotos juostos ribų (dažniausiai 35–65 %) gali pakeisti dvipusio nerūdijančio plieno mechanines savybes ir atsparumą korozijai, todėl NACE MR0175/ISO 15156-3 tai patvirtina tiesiogiai, o ne tik pagal vardinę sudėtį.

Kl .: Jei 2507 yra beveik atsparus chlorido SCC, kodėl jo nenaudojus visur?

A: Kainos ir gamybos galimybės. 2507 yra didesnės pirkimo kainos, reikalingas griežtesnis suvirinimo šilumos{1}}įvesties valdymas, kad būtų išlaikytas fazių balansas, ir tai nereikalinga, kai chlorido poveikis ir temperatūra jau saugiai neviršija 316 l arba 904 l.