Ce face ca o țeavă de oțel aliată să fie rezistentă la coroziune
Țeava din oțel aliat acoperă două familii largi. Țeava din aliaj scăzut, cum ar fi clasele de crom molibden din ASTM A335 și GB/T 5310, este proiectată în principal pentru rezistență la temperatură ridicată și servicii de hidrogen, cu conținut total de aliaj de obicei sub cinci procente. Țevile din aliaje înalte și inoxidabile, inclusiv clasele austenitice din ASTM A312 și gradele duplex din ASTM A790, se bazează pe crom la sau peste aproximativ unsprezece procente pentru a forma o peliculă pasivă stabilă. În ambele familii, comportamentul la coroziune este decis de chimia peliculei de suprafață, nu de rezistența mecanică.
Cromul este elementul cheie. Reacționează cu oxigenul pentru a forma un strat subțire de oxid de crom, auto-reparabil, care separă oțelul de mediu. Nichelul stabilizează structura austenitică și îmbunătățește rezistența în medii ușor reducătoare și alcaline, în timp ce molibdenul îmbunătățește considerabil rezistența la atacul de spărturi și fisuri în mediile cu clorură. Se adaugă azot, titan și niobiu pentru o stabilizare suplimentară sau pentru rezistența la atacul intergranular.
Clasificarea rezistenței: PREN și conținut de aliaj
Numărul echivalent al rezistenței la pitting este modalitatea acceptată de a compara rezistența la clorură în diferite tipuri. Se calculează ca PREN este egal cu conținutul de crom plus de 3,3 ori conținutul de molibden plus de 16 ori conținutul de azot, totul în procente de masă. Gradele cu un număr mai mare tolerează niveluri mai ridicate de clorură și temperaturi mai ridicate înainte de începerea găurii, iar același indice este utilizat atunci când se selectează un grad pentru apa de mare sau fluxurile de proces de clorură.
| Familial | Conținut tipic de aliaj | Rezistența la coroziune | Standarde tipice |
|---|---|---|---|
| Carbon și aliaj scăzut | Crom plus molibden până la aproximativ cinci procente | Rezistență la oxidare numai la atmosferă și la temperaturi ridicate | ASTM A335, GB/T 5310, EN 10216-2 |
| Inoxidabil austenitic | Crom aproximativ 18 la sută cu nichel și molibden | Medii generale și oxidante, rezistență limitată la pitting clorură | ASTM A312, ASTM A213, EN 10216-5 |
| Duplex inoxidabil | Crom aproximativ 22 la sută cu molibden și azot | Rezistență ridicată la pitting clorură și la coroziune prin stres cu rezistență ridicată | ASTM A790, ASTM A928, EN 10216-5 |
| Super austenitic și aliaj de nichel | Crom, molibden și azot la niveluri ridicate | Serviciu sever de clorură și acid reducător | ASTM B677 și standardele de produs aferente |
Forme de coroziune care contează în practică
Coroziunea uniformă, controlată de conținutul de aliaj și de natura oxidantă sau reducătoare a mediului.
Coroziunea prin pitting și crăpătură, determinată de clorură și de condiții de stagnare sub garnituri, depuneri și stropi de sudură.
Coroziunea intergranulară, cauzată de precipitarea carburei de crom în intervalul de temperatură de sensibilizare a gradelor austenitice nestabilizate și evitată de gradele cu conținut scăzut de carbon sau stabilizate.
Fisurarea prin coroziune sub tensiune, promovată de cloruri și tensiuni de tracțiune la temperatură ridicată în clasele austenitice și rezistată mai bine prin calitățile duplex și cu molibden înalt.
Coroziunea galvanică la tranzițiile între aliaje diferite, gestionată prin izolarea corectă și prin menținerea redusă a raportului dintre suprafața catod și anod.
Coroziunea prin eroziune, unde viteza mare de curgere distruge pelicula de protecție, controlată prin limitarea vitezei pentru gradul ales.
Selectarea și procesarea notei potrivite
Selecția începe de la mediu: compoziție, nivel de clorură, presiune parțială a hidrogenului sulfurat, temperatură, viteza curgerii și prezența zonelor stagnante. Pentru serviciul cu hidrogen sulfurat umed, ISO 15156 stabilește familiile de aliaje acceptabile și limitele de duritate în funcție de regiune, iar gradul trebuie să fie calificat în raport cu aceste limite, mai degrabă decât să fie ales numai pe rezistență. Pentru utilizarea cu hidrogen și abur la temperatură ridicată, clasele de crom molibden din ASTM A335 sunt selectate în funcție de temperatura de proiectare, cu gradele mai mari de crom utilizate pentru creșterea temperaturii.
Prelucrarea afectează și performanța la coroziune. Țeava inoxidabilă trebuie sudată cu umplutură potrivită sau supraaliată, cu aportul de căldură controlat pentru a evita sensibilizarea, iar sudarea și zona afectată de căldură trebuie curățate de nuanță termică, apoi decapate și pasivate, astfel încât filmul pasiv să fie restaurat. Țeava de crom molibden necesită preîncălzire controlată și tratament termic după sudare conform procedurii calificate, pentru a evita zonele sensibile la căldură dure și crăpate. Țeava finită trebuie protejată de contaminarea cu oțel carbon în timpul depozitării și manipulării, deoarece particulele de fier încorporate devin locuri de inițiere a gropilor.
FAQ
Î: Care element face cel mai mult să oprească picking în țeava de oțel aliat?
Molibden. Stabilizează filmul pasiv în mediile purtătoare de clorură, motiv pentru care are cea mai mare pondere în numărul echivalent de rezistență la pitting după azot.
Î: De ce o țeavă inoxidabilă austenitică crapă în timpul serviciului de clorură fierbinte?
Clorurile plus efortul de tracțiune la temperatură ridicată provoacă fisurare prin coroziune sub tensiune în clasele austenitice. Remediile obișnuite sunt de tip duplex sau de molibden superior, sau o temperatură de funcționare mai scăzută.
Î: Ce cauzează coroziunea intergranulară după sudare?
Precipitarea carburei de crom în intervalul de temperatură de sensibilizare îndepărtează cromul de la granițele granulelor. Calitățile cu conținut scăzut de carbon, sau gradele stabilizate cu titan și niobiu, sunt utilizate acolo unde sudarea este urmată de service în acest interval.
Î: Sunt țevile din crom molibden cu aliaj redus de rezistență la coroziune?
Ele rezistă la oxidarea la temperaturi înalte și atacul hidrogenului, mai degrabă decât la coroziunea apoasă. În serviciul umed sau acid, este necesară o calitate inoxidabilă sau duplex.
Î: Cum trebuie curățată conducta inoxidabilă după sudare?
Îndepărtați nuanța de căldură și fierul încorporat, apoi murați și pasivăți îmbinarea, astfel încât filmul de oxid de crom să se reformeze complet. Uneltele din oțel carbon și roțile de șlefuit nu trebuie niciodată folosite pe suprafețe inoxidabile.
