Πώς να επιλέξετε τη σωστή ποιότητα ανοξείδωτου χάλυβα για εφαρμογές θαλασσινού νερού

Το θαλασσινό νερό είναι ένα από τα πιο επιθετικά φυσικά διαβρωτικά.Δεν μπορούν να το χειριστούν όλοι οι ανοξείδωτοι χάλυβες.

316L: Ελάχιστα κατάλληλο - μόνο για πολύ χαμηλή-αλατότητα ή βραχυπρόθεσμη- έκθεση. Η διάβρωση των κοιλοτήτων και των ρωγμών είναι σοβαροί κίνδυνοι.

Duplex 2205: Μια ισχυρή επιλογή γενικού-σκοπού για κατασκευές θαλασσινού νερού, σωληνώσεις και περιβλήματα αντλιών. PREN Μεγαλύτερο ή ίσο με 35.

Super Duplex 2507/ 254 SMO / 6Mo κράματα: Η ανώτερη βαθμίδα για συνεχή υπηρεσία θαλασσινού νερού - αγωγοί, εναλλάκτες θερμότητας, αφαλάτωση, υπεράκτιοι ανυψωτήρες. PREN Μεγαλύτερο ή ίσο με 40.

Ένας-Κανόνας πρότασης:Όσο υψηλότερη είναι η συγκέντρωση χλωρίου, η θερμοκρασία και το στρες - τόσο μεγαλύτερη είναι η τιμή PREN που χρειάζεστε.

Λειτουργία διάβρωσης

Τι Συμβαίνει

Γιατί έχει σημασία

Διάβρωση διάτρησης

Τα ιόντα χλωρίου διασπούν τοπικά το παθητικό φιλμ, δημιουργώντας βαθιές κοιλότητες που διατρυπούν το μέταλλο

Μπορεί να διεισδύσει σε τοίχο σωλήνα σε μήνες. αόρατο μέχρι την αποτυχία

Διάβρωση ρωγμών

Οι ζώνες με εξάντληση-οξυγόνου μέσα σε κενά (κάτω από παρεμβύσματα, σε φλάντζες, σε αρθρώσεις με σπείρωμα) γίνονται ανοδικές και διαβρώνονται γρήγορα

Ο πιο συνηθισμένος τρόπος αστοχίας στους εναλλάκτες θερμότητας-ψυγμένους με θαλασσινό νερό και τις βιδωμένες φλάντζες

Καταπόνηση-Ρηγμάτωση διάβρωσης (SCC)

Το περιβάλλον εφελκυσμού + χλωριούχου προκαλεί ξαφνική εύθραυστη ρωγμή - ακόμη και σε κράματα με καλή αντίσταση στα σκασίματα

Common at elevated temperatures (>60 μοίρες) ωστενιτικοί βαθμοί πιο ευαίσθητοι

Γαλβανική Διάβρωση

Ανόμοια μέταλλα σε ηλεκτρική επαφή στο θαλασσινό νερό δημιουργούν ένα ηλεκτροχημικό στοιχείο. το λιγότερο ευγενές μέταλλο διαβρώνεται κατά προτίμηση

Σημαντικό για μικτά-μεταλλικά συγκροτήματα - ανθρακούχο χάλυβα, αλουμίνιο και κράματα χαλκού σε συνδυασμό με ανοξείδωτο χάλυβα

PREN=%Cr + 3.3 × %Mo + 16 × %N

Για διπλούς ανοξείδωτους χάλυβες (που έχουν και φάσεις ωστενίτη και φερρίτη), μερικές φορές χρησιμοποιείται μια εναλλακτική φόρμουλα:

PRENᵀ=%Cr + 3.3 × (%Mo + 0.5 × %W) + 16 × %N

Όπου %W=τοις εκατό κατά βάρος βολφραμίου (σχετικό για ποιότητες που περιέχουν βολφράμιο, όπως Zeron 100).

Εύρος PREN

Ταξινόμηση

Καταλληλότητα θαλασσινού νερού

Τυπικοί βαθμοί

<25

Ανεπαρκές για θαλασσινό νερό

ΔΕΝ συνιστάται. Γρήγορο τρύπημα στο θαλασσινό νερό, ακόμη και σε θερμοκρασία περιβάλλοντος

304, 304L, 430

25–35

Οριακή / Περιορισμένη χρήση θαλασσινού νερού

Μόνο βραχυπρόθεσμο-ή χαμηλής-αλατότητας θαλασσινό νερό. Όχι για ζώνες συνεχούς εμβάπτισης ή υψηλού{3}}χλωρίου

316L (PREN ~24–26), 317L

35–40

Καλή - Γενική υπηρεσία θαλασσινού νερού

Κατάλληλο για κατασκευές θαλασσινού νερού, σωληνώσεις, περιβλήματα αντλιών σε θερμοκρασία περιβάλλοντος

Duplex 2205 (PREN ~34–36), S31803

Μεγαλύτερο ή ίσο με 40

Εξαιρετική - Πλήρης υπηρεσία θαλασσινού νερού

Συνεχής βύθιση, σωλήνωση εναλλάκτη θερμότητας, αφαλάτωση, υπεράκτια. Βιομηχανικό-τυπικό όριο για την υπηρεσία θαλασσινού νερού

2507, 254 SMO, AL-6XN, Zeron 100

Βαθμός (UNS)

Τύπος

%Cr

%Mo

%N

ΠΡΕΝ

Αξιολόγηση θαλασσινού νερού

Σχετικό Κόστος

Καλύτερο για

304L (S30403)

ωστενιτικό

18–20%

-

-

~18

Αποφεύγω

Κατώτατος

Γλυκό νερό, εσωτερικός

316L (S31603)

ωστενιτικό

16–18%

2.0–3.0%

-

~25

Οριακός

Χαμηλός

Ελαφρύ παφλασμό, υφάλμυρο

317L (S31703)

ωστενιτικό

18–20%

3.0–4.0%

-

~28

Περιωρισμένος

Χαμηλό+

Χημική διαδικασία

904L (N08904)

ωστενιτικό

19–23%

4.0–5.0%

-

~34

Εκθεση

Μέσον

Οξέα, θειικό

2205 (S32205)

Διπλός

22–23%

3.0–3.5%

0.14–0.20%

~35

Καλός

Μεσαίο+

Κατασκευές θαλασσινού νερού

254 SMO (S31254)

6Μο ωστενιτικό

19.5–20.5%

6.0–6.5%

0.18–0.22%

~43

Εξοχος

Ψηλά

Σωλήνες HX, αφαλάτωση

AL-6XN (N08367)

6Μο ωστενιτικό

20.0–22.0%

6.0–7.0%

0.18–0.25%

~46

Εξοχος

Ψηλά

Offshore, FGD

2507 (S32750)

Super Duplex

24–26%

3.0–5.0%

0.24–0.32%

~43

Εξοχος

Ψηλά

Υπεράκτια, αντλία θαλασσινού νερού

Zeron 100 (S32760)

Super Duplex

24–26%

3.0–4.0%

0.20–0.30%

~41

Εξοχος

Ψηλά

Υποθαλάσσια, ανυψωτικά

Κατάσταση Εξυπηρέτησης

Θερμ. (πτυχίο)

Συνιστώμενος ελάχιστος βαθμός

Προτιμώμενος βαθμός

Σημειώσεις / Προφυλάξεις

Ατμοσφαιρική παράκτια (ψεκασμός, ομίχλη)

Περιβάλλων

316L

2205

316L αποδεκτό για έκθεση στο φως. καθαρίζετε τακτικά για να απομακρύνετε τις εναποθέσεις χλωρίου

υφάλμυρο νερό (χαμηλή αλατότητα, εκβολές)

<30

316L

2205

Χλώριο < 1.000 ppm; 316L οριακή γραμμή. Προτιμήστε το 2205 για-μακροπρόθεσμη αξιοπιστία

Σωληνώσεις θαλασσινού νερού (περιβάλλον, ρέον)

<30

2205

2507 / 254 ΣΜΟ

Flow velocity >1,5 m/s αποτρέπει τη βιορρύπανση. κρίσιμο για την αποφυγή νεκρών ποδιών όπου εμφανίζεται στασιμότητα

Σωληνώσεις θαλασσινού νερού (υψηλή θερμοκρασία)

30–60

254 SMO / AL-6XN

2507

Η θερμοκρασία επιταχύνει το pitting. PREN Μεγαλύτερο ή ίσο με 40 υποχρεωτικό για αυτό το εύρος

Σωλήνες εναλλάκτη θερμότητας (ψύχονται με θαλασσινό νερό-)

20–60

254 SMO / AL-6XN

2507 / Τιτάνιο

Η πιο απαιτητική εφαρμογή θαλασσινού νερού. Η προσβολή σχισμής στις αρθρώσεις σωλήνων-σε-σωληνωτού φύλλου είναι πρωταρχικός κίνδυνος

Πτερωτές/άξονες αντλίας θαλασσινού νερού

Περιβάλλων

2205

2507 / Duplex CD4MCu

Διάβρωση-διάβρωση από συμπαρασυρόμενη άμμο. Οι βαθμοί διπλής όψης υψηλής- αντοχής ξεπερνούν σημαντικά τα 316L

Υπεράκτια δομικά στοιχεία (ζώνη εκτόξευσης)

Περιβάλλων

2205

2507 / Zeron 100

Η ζώνη πιτσιλίσματος συνδυάζει χλώριο, οξυγόνο και κυκλική διαβροχή - την πιο διαβρωτική θαλάσσια ζώνη

Αφαλάτωση (μεμβράνες RO, άλμη)

20–45

254 SMO / AL-6XN

2507

Η συμπυκνωμένη άλμη μπορεί να έχει 2× κανονικά επίπεδα χλωριούχου θαλασσινού νερού. υπερ-κράματα υποχρεωτικά

Υποθαλάσσια (πλήρως βυθισμένη, καθοδική προστασία)

<20

2205 (με CP)

2507 / Zeron 100

Η καθοδική προστασία μετριάζει τον κίνδυνο ρωγμών. επαληθεύστε ότι η ευθραυστότητα του υδρογόνου δεν προκαλεί ανησυχία για τα εξαρτήματα που έχουν-υψηλή πίεση

High-temp seawater (>80 μοίρες)

>60

Κράματα τιτανίου / Ni

Hastelloy C-276

Κανένας τυπικός βαθμός SS δεν είναι αξιόπιστα ασφαλής πάνω από 80 βαθμούς σε θαλασσινό νερό. Ο κίνδυνος SCC είναι σοβαρός

Κατώτατη γραμμή:Το 316L είναι ο πιο κοινός βιομηχανικός ανοξείδωτος χάλυβας, αλλά το PREN του ~ 25 το βάζει κάτω από το συνιστώμενο όριο για την υπηρεσία θαλασσινού νερού. Χρησιμοποιήστε το μόνο για βραχυπρόθεσμη-παράκτια ατμοσφαιρική έκθεση ή πολύ χαμηλό-χλωριούχο υφάλμυρο νερό. Προϋπολογίστε για τακτική επιθεώρηση και μην τον προσδιορίσετε για συνεχή βύθιση ή υπηρεσία εναλλάκτη θερμότητας σε πλήρες θαλασσινό νερό.

Βασικές ιδιότητες: UTS ~485 MPa|Απόδοση ~170 MPa|Επιμήκυνση 40%|Καλή συγκολλησιμότητα|ASTM A312 TP316L για σωλήνα.

Κατώτατη γραμμή:Το 2205 είναι ο βαθμός διπλής όψης και το ελάχιστο που συνιστάται για τις περισσότερες δομικές εφαρμογές θαλασσινού νερού. Το PREN του ~35 το τοποθετεί ακριβώς στο κατώφλι, καθιστώντας το κατάλληλο για σωληνώσεις, περιβλήματα αντλιών, κελύφη εναλλάκτη θερμότητας και υπεράκτια δομικά μέλη σε θερμοκρασία περιβάλλοντος. Η διπλή μικροδομή του ωστενίτη-φερρίτη του δίνει περίπου διπλάσια αντοχή διαρροής από 316 λίτρα, επιτρέποντας πιο λεπτά- σχέδια τοίχων.

Βασικές ιδιότητες: UTS ~620 MPa min|Απόδοση ~450 MPa min|Επιμήκυνση μεγαλύτερη ή ίση με 25%|Εξαιρετική αντίσταση SCC (έναντι ωστενιτικού)|ASTM A790 για σωλήνα, ASTM A789 για σωλήνες

Σημαντικό: Το 2205 θα πρέπει να χρησιμοποιείται με προσοχή πάνω από 25 βαθμούς θαλασσινού νερού και δεν συνιστάται για εφαρμογές σωλήνων εναλλάκτη θερμότητας όπου ισχύει το όριο PREN μεγαλύτερο ή ίσο με 40.

Κατώτατη γραμμή:Το 2507 είναι η πιο ευρέως καθορισμένη ποιότητα super duplex για απαιτητικές εφαρμογές θαλασσινού νερού. Με PREN ~43 και εξαιρετική αντοχή (αντοχή διαρροής μεγαλύτερη από ή ίση με 550 MPa), χειρίζεται συνεχή βύθιση, υψηλές θερμοκρασίες έως και 60 βαθμούς, ροές υψηλής-ταχύτητας και συμπυκνωμένη άλμη. Είναι το υλικό αναφοράς για τις υπεράκτιες γραμμές έγχυσης/απόρριψης θαλασσινού νερού πετρελαίου και φυσικού αερίου και εξαρτημάτων αντλιών υψηλής πίεσης- αφαλάτωσης.

Βασικές ιδιότητες: UTS Μεγαλύτερο ή ίσο με 795 MPa|Απόδοση μεγαλύτερη ή ίση με 550 MPa|Επιμήκυνση μεγαλύτερη ή ίση με 15%|ASTM A790 / A789 για σωλήνα/σωλήνα|ASTM A276 για μπάρα

Σημείωση: Απαιτεί προσεκτική διαδικασία συγκόλλησης (χαμηλή εισροή θερμότητας, σωστή πλήρωση, χωρίς προθέρμανση) για τη διατήρηση της ισορροπίας φάσης. Χρησιμοποιήστε το αντίστοιχο υλικό πλήρωσης ER2594 (AWS A5.9).

Κατώτατη γραμμή:Οι ωστενιτικοί βαθμοί 6Mo (254 SMO / AL-6XN) συνδυάζουν PREN μεγαλύτερο ή ίσο με 43 με την εξαιρετική ικανότητα μορφοποίησης, συγκολλησιμότητας και ικανότητα κατασκευής λεπτών σωλήνων-των ωστενιτικών ποιοτήτων. Αυτό τους κάνει ναπροτιμώμενη επιλογή για σωλήνες εναλλάκτη θερμότηταςστην υπηρεσία θαλασσινού νερού, όπου η περιορισμένη ολκιμότητα των κατηγοριών διπλής όψης καθιστά την επέκταση του σωλήνα-σε-σωληναρίου πιο δύσκολη. Καθορίζονται επίσης για πλυντρίδες αποθείωσης καυσαερίων (FGD) και παράκτιες χημικές μονάδες.

Βασικές ιδιότητες (254 SMO): UTS ~650 MPa|Απόδοση ~300 MPa|Επιμήκυνση μεγαλύτερη ή ίση με 35%|ASTM B673 (σωλήνας/σωλήνας, UNS N08367)|ASTM B676 (σωλήνας χωρίς ραφή AL-6XN)

Βαθμός

ΠΡΕΝ

Pitting (θαλασσινό νερό 25 μοιρών)

Crevice (25 μοίρες)

Pitting Temp. (CPT, πτυχίο)*

Διάρκεια ζωής θαλασσινού νερού

304L

~18

Σοβαρή κοιλότητα εντός εβδομάδων

Ταχεία επίθεση

<10°C

Ακατάλληλο - να μην χρησιμοποιείται

316L

~25

Διάτρηση εντός 1-3 μηνών στο περιβάλλον

Σημαντική επίθεση σχισμής

~15–20 βαθμούς

Οριακό - μόνο βραχυπρόθεσμο

2205

~35

Χωρίς τρύπημα σε θαλασσινό νερό 25 μοιρών (βύθιση)

Ήπιος κίνδυνος ρωγμών σε αυξημένη θερμοκρασία.

~30 μοίρες

Καλό - κατάλληλο για τις περισσότερες θαλάσσιες χρήσεις

254 ΣΜΟ

~43

Χωρίς λάκκους μέχρι 40 βαθμούς θαλασσινού νερού

Ελάχιστο έως μηδέν

~60 μοίρες

Εξαιρετικό - βιομηχανικό πρότυπο

AL-6XN

~46

Χωρίς λάκκους μέχρι 50 βαθμούς θαλασσινού νερού

Ελάχιστο έως μηδέν

~65 βαθμοί

Εξαιρετικό - θαλασσινό νερό + FGD

2507

~43

Χωρίς λάκκους μέχρι 40 βαθμούς θαλασσινού νερού

Ελάχιστο έως μηδέν

~50 βαθμοί

Εξαιρετική - κορυφαία επιλογή offshore

Ο ανοξείδωτος χάλυβας 316L (UNS S31603) έχει PREN περίπου 25, το οποίο είναι κάτω από το όριο PREN Μεγαλύτερο ή ίσο με το όριο 40 που συνιστάται για πλήρη υπηρεσία θαλασσινού νερού. 316Επομένως, το L είναι κατάλληλο μόνο για τυχαία ή βραχυπρόθεσμη έκθεση στο θαλασσινό νερό - όπως η παράκτια ακτινοβολία<1,000 ppm Cl⁻), or splash zones where the surface is regularly rinsed.

Για συνεχή βύθιση σε θαλασσινό νερό, εναλλάκτες θερμότητας ή οποιαδήποτε εφαρμογή άνω των 20 μοιρών σε θαλασσινό νερό, οι μηχανικοί θα πρέπει να ορίζουν τουλάχιστον Duplex 2205 (PREN ~35) και κατά προτίμηση super duplex ή 6Mo βαθμού (PREN μεγαλύτερο ή ίσο με 40).

Οι καλύτεροι ανοξείδωτοι χάλυβες για σωλήνες εναλλάκτη θερμότητας-ψυκτικού θαλασσινού νερού είναι οι ποιότητες ωστενιτικού 6-μολυβδαινίου: 254 SMO (UNS S31254, ASTM B673) και AL-6XN (UNS N08367, ASTM B676).

Και οι δύο επιτυγχάνουν PREN μεγαλύτερο ή ίσο με 43, παρέχοντας αξιόπιστη αντίσταση στη διάβρωση με αυλάκια και ρωγμές στο θαλασσινό νερό έως περίπου 60 μοίρες. Αυτές οι ωστενιτικές ποιότητες προτιμώνται από τις ποιότητες διπλής όψης για εφαρμογές σωλήνων επειδή η υψηλότερη ολκιμότητα τους επιτρέπει στον σωλήνα-να-διαστολή φύλλου σωλήνα χωρίς ρωγμές. Για θερμοκρασίες πάνω από 60 βαθμούς στο θαλασσινό νερό, το Titanium Grade 2 (ASTM B338) είναι το βιομηχανικό πρότυπο.

Το PREN (Αριθμός ισοδύναμου αντίστασης διάτρησης) είναι ένας τύπος - PREN=%Cr + 3.3×%Mo + 16×%N - που προβλέπει την αντίσταση ενός ανοξείδωτου χάλυβα στη διάβρωση με διάβρωση σε περιβάλλοντα χλωρίου. Ένας μεγαλύτερος αριθμός σημαίνει καλύτερη αντίσταση.

The critical threshold for seawater service is PREN ≥40: at this level, the alloy resists pitting in natural seawater at ambient temperatures. For elevated-temperature seawater (>30 μοίρες ) ή συμπυκνωμένη άλμη, συνιστάται PREN μεγαλύτερο ή ίσο με 43. Οι συνήθεις βαθμοί που πληρούν το όριο PREN Μεγαλύτερο ή ίσο με 40 περιλαμβάνουν το Super Duplex 2507 (PREN ~43), 254 SMO (PREN ~43) και AL-6XN (PREN ~46).

Ναι - για τις περισσότερες εφαρμογές θαλασσινού νερού, το Duplex 2205 και το Super Duplex 2507 ξεπερνούν σημαντικά τις επιδόσεις του ανοξείδωτου χάλυβα 316L. Το Duplex 2205 έχει PREN ~35 (έναντι ~25 για 316L), καθιστώντας το κατάλληλο για σωληνώσεις θαλασσινού νερού, περιβλήματα αντλιών και δομικές εφαρμογές σε θερμοκρασία περιβάλλοντος. Το Super Duplex 2507 (PREN ~43) είναι κατάλληλο για συνεχή βύθιση, συντήρηση σε υψηλές{13}}θερμοκρασίες και συμπυκνωμένη άλμη.

Επιπλέον, οι ποιότητες διπλής όψης έχουν περίπου διπλάσια αντοχή διαρροής από 316L (~450 MPa έναντι ~170 MPa), επιτρέποντας λεπτότερους-σχεδιασμούς τοίχων που αντισταθμίζουν εν μέρει το υψηλότερο κόστος υλικού. Οι ποιότητες διπλής όψης έχουν επίσης σημαντικά καλύτερη αντίσταση σε ρωγμές από διάβρωση από καταπόνηση σε σύγκριση με ποιότητες ωστενιτικού τύπου 316L.

Οι σύγχρονες μονάδες αφαλάτωσης καθορίζουν διαφορετικές ποιότητες ανάλογα με τη ζώνη εξυπηρέτησης. Για σωληνώσεις και δοχεία πίεσης που χειρίζονται συμπυκνωμένη άλμη στους 20–45 βαθμούς, το Super Duplex 2507 (UNS S32750, ASTM A790) και το 254 SMO / AL-6XN είναι οι τυπικές επιλογές, όλες με PREN μεγαλύτερο ή ίσο με 40.

Οι σωλήνες εναλλάκτη θερμότητας χρησιμοποιούν 254 σωλήνες χωρίς συγκόλληση SMO ή AL-6XN (ASTM B673/B676) για άλμη ενδιάμεσης-θερμοκρασίας και τιτάνιο βαθμού 2 (ASTM B338) για στάδια υψηλής-θερμοκρασίας. Για τα εξαρτήματα της αντλίας υψηλής πίεσης σε συστήματα αντίστροφης όσμωσης (RO), το Super Duplex 2507 είναι το προτιμώμενο κράμα λόγω του συνδυασμού υψηλής αντοχής και αντοχής στη διάβρωση{11}}Το L δεν χρησιμοποιείται στη σύγχρονη υπηρεσία επεξεργασίας μονάδας αφαλάτωσης λόγω του ανεπαρκούς PREN του.

316L: ASTM A312 TP316L (σωλήνας χωρίς ραφή/συγκολλημένος), A240 Type 316L (πλάκα), A276 Type 316L (ράβδος)

2205 Duplex:ASTM A790 (σωλήνας χωρίς ραφή/συγκολλημένος), A789 (σωλήνωση), A240 UNS S32205 (πλάκα), A276 S32205 (ράβδος)

2507 Super Duplex:ASTM A790 UNS S32750 (σωλήνας), A789 S32750 (σωλήνωση), A240 S32750 (πλάκα), A276 S32750 (ράβδος)

254 SMO:ASTM B673 UNS S31254 (σωλήνας/σωλήνας), A240 S31254 (πλάκα), A276 S31254 (ράβδος)

AL-6XN:ASTM B676 UNS N08367 (σωλήνας χωρίς ραφή), B673 N08367 (σωλήνας), A240 N08367 (πλάκα)

Zeron 100:ASTM A790 UNS S32760 (σωλήνας), A240 S32760 (πλάκα)

Η θερμοκρασία είναι ένας κρίσιμος πολλαπλασιαστής της διαβρωτικότητας του θαλασσινού νερού. Καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται, η κρίσιμη θερμοκρασία διάτρησης (CPT) του κράματος μπορεί να ξεπεραστεί, προκαλώντας ταχεία διάνοιξη. Οι γενικοί κανόνες:

• <20°C (ambient coastal): 2205 is generally adequate for most seawater service.

• 20–40 μοίρες : PREN Απαιτείται μεγαλύτερο ή ίσο με 40 (2507, 254 SMO, AL-6XN).

• 40–60 μοίρες: PREN Μεγαλύτερο ή ίσο με 43 συνιστώμενη. Προτιμάται το AL-6XN με CPT ~65 μοίρες.

• >60 μοίρες: Κανένας τυπικός ανοξείδωτος χάλυβας δεν είναι αξιόπιστα ασφαλής στο θαλασσινό νερό. Καθορίστε Grade 2 Titanium ή Hastelloy C-276.