Η επιλογή του σωστού κράματος για θαλάσσιες και υπεράκτιες εφαρμογές είναι μια από τις πιο κρίσιμες αποφάσεις μηχανικής στη ναυπηγική και την κατασκευή πλατφόρμας. Η αδυσώπητη έκθεση στο θαλασσινό νερό, το σπρέι αλατιού, την υψηλή πίεση, το ξινό αέριο (H2S) και τα ακραία μηχανικά φορτία απαιτεί υλικά που υπερβαίνουν κατά πολύ τον συνηθισμένο ανθρακούχο χάλυβα.
Αυτός ο οδηγός παρουσιάζει τους πιο ευρέως χρησιμοποιούμενους-ανοξείδωτους χάλυβες και κράματα νικελίου ποιότητας, εξηγεί τις βασικές ιδιότητές τους σε απλή γλώσσα και αντιστοιχίζει κάθε κράμα στα συγκεκριμένα εξαρτήματα του πλοίου και στα μέρη της υπεράκτιας πλατφόρμας όπου προσφέρουν την καλύτερη απόδοση και μακροπρόθεσμη αξία.

Είτε είστε έμπειρος μεταλλουργός, ειδικός σε προμήθειες ή φοιτητής που εισέρχεται στον κλάδο για πρώτη φορά, αυτή η αναφορά θα σας δώσει μια σαφή-στοιχειώδη βάση γιαεπιλογή υλικών σε θαλάσσια περιβάλλοντα.
Γιατί ο συνηθισμένος χάλυβας αποτυγχάνει στη θάλασσα
Ο τυπικός ανθρακούχο χάλυβας διαβρώνεται γρήγορα σε θαλάσσια περιβάλλοντα. Το θαλασσινό νερό είναι περίπου 3,5% χλωριούχο νάτριο (NaCl) κατά βάρος και αυτός ο ηλεκτρολύτης πλούσιος σε άλατα-επιταχύνει την ηλεκτροχημική διάβρωση με ρυθμό 1.000 φορές ταχύτερο από ό,τι σε συνθήκες γλυκού νερού. Οι υπεράκτιες πλατφόρμες και τα πλοία αντιμετωπίζουν επίσης:
Διάβρωση που προκαλείται από χλωρίδιο-και διάβρωση ρωγμών σε περιορισμένους χώρους όπως φλάντζες και αρθρώσεις
Stress Corrosion Cracking (SCC) που προκαλείται από τάση εφελκυσμού σε συνδυασμό με διαβρωτικό περιβάλλον
Μικροβιολογικά Επηρεασμένη Διάβρωση (MIC) από θειικά-βακτήρια σε δεξαμενές έρματος
Διάβρωση-διάβρωση σε συστήματα υγρών υψηλής-ταχύτητας όπως βρόχους ψύξης θαλασσινού νερού
Συνθήκες εξυπηρέτησης υψηλής-πίεσης και υψηλής- θερμοκρασίας σε υποθαλάσσια φρεάτια και ανυψωτικά
Ξύσινα περιβάλλοντα εξυπηρέτησης που περιέχουν υδρόθειο (H2S) και διοξείδιο του άνθρακα (CO2)
Η λύση είναι να χρησιμοποιήσετε-σχεδιασμένα κράματα - ανοξείδωτους χάλυβες και κράματα νικελίου - με στοιχεία όπως χρώμιο (Cr), μολυβδαίνιο (Mo) και νικέλιο (Ni) που δημιουργούν ένα φιλμ παθητικού οξειδίου, επιβραδύνοντας δραματικά τη διάβρωση.
Κατανόηση της αντοχής στη διάβρωση: Ο δείκτης PREN
Ο ισοδύναμος αριθμός αντίστασης διάτρησης (PREN) είναι ο τυπικός μετρικός αριθμός που χρησιμοποιούν οι μηχανικοί για να συγκρίνουν την αντίσταση του κράματος στη διάβρωση των σκαφών σε περιβάλλοντα χλωρίου όπως το θαλασσινό νερό. Υπολογίζεται ως εξής:
PREN=%Cr + 3.3 × %Mo + 16 × %N
Μια υψηλότερη τιμή PREN σημαίνει καλύτερη αντίσταση στη διάβρωση με κοίλωμα και ρωγμές. Κατά κανόνα:
PREN < 25: Κατάλληλο μόνο για ήπια διαβρωτικά ή ατμοσφαιρικά θαλάσσια περιβάλλοντα
PREN 25–40: Κατάλληλο για ζώνες εκτόξευσης, εξοπλισμό καταστρώματος και συστήματα φρέσκου θαλασσινού νερού
PREN > 40: Συνιστάται για συνεχή βύθιση στο θαλασσινό νερό, υποθαλάσσια υπηρεσία και επιθετικά χημικά περιβάλλοντα
Επισκόπηση κραμάτων ναυτικής ποιότητας
Ο παρακάτω πίνακας συνοψίζει τα έντεκα πιο συχνά χρησιμοποιούμενα κράματα στη ναυπηγική και τις υπεράκτιες εφαρμογές πλατφόρμας. Κάθε κράμα προσδιορίζεται από το κοινό εμπορικό ή οικογενειακό του όνομα, την τυποποιημένη ονομασία UNS (Unified Numbering System) και την κύρια θαλάσσια εφαρμογή του.
|
Όνομα κράματος |
UNS / Βαθμός |
Τύπος |
Βασικές Ιδιότητες |
Πρωτογενής Ναυτική Εφαρμογή |
|
Ανοξείδωτο ατσάλι 316L |
S31603 |
Ωστενιτικό SS |
Υψηλή αντοχή στη διάβρωση, συγκολλήσιμο, χαμηλό άνθρακα |
Εξαρτήματα καταστρώματος, σωληνώσεις, συνδετήρες, κιγκλιδώματα |
|
Ανοξείδωτο ατσάλι 317L |
S31703 |
Ωστενιτικό SS |
Υψηλότερο περιεχόμενο Mo έναντι . 316L, καλύτερη αντίσταση στο pitting |
Επενδύσεις δεξαμενόπλοιων χημικών, υπεράκτια συστήματα σωληνώσεων |
|
Duplex 2205 |
S31803 / S32205 |
Duplex SS |
2× αντοχή 316L, εξαιρετική αντίσταση SCC |
Δοχεία πίεσης, ανυψωτικά, επάνω σωλήνες |
|
Super Duplex 2507 |
S32750 |
Super Duplex SS |
PREN >42, ανώτερη αντίσταση χλωρίου |
Υποθαλάσσιες πολλαπλές, ομφάλιοι, άξονες αντλιών |
|
Alloy 625 (Inconel 625) |
N06625 |
Κράμα νικελίου |
Εξαιρετική αντοχή στην κόπωση & στην οξείδωση |
Εύκαμπτοι ανυψωτήρες, επενδυμένοι αγωγοί, άκρες φωτοβολίδων |
|
Alloy 825 (Incoloy 825) |
N08825 |
Κράμα νικελίου |
Αντοχή σε προσβολή H2SO4, H3PO4, θαλασσινού νερού |
Εναλλάκτες θερμότητας, σωληνώσεις όξινου αερίου, πλυντήρια |
|
Κράμα C-276 (Hastelloy C-276) |
N10276 |
Κράμα νικελίου |
Εξαιρετική αντοχή σε οξειδωτικά και αναγωγικά μέσα |
Υγροί-πλυντήρες αερίου, αποθείωση καυσαερίων |
|
Alloy 400 (Monel 400) |
N04400 |
Νικέλιο-Κράμα χαλκού |
Ανθεκτικό στη διάβρωση στο θαλασσινό νερό, υψηλή σκληρότητα |
Άξονες προπέλας, βαλβίδες θαλασσινού νερού, συμπυκνωτές |
|
Κράμα K-500 (Monel K-500) |
N05500 |
Νικέλιο-Κράμα χαλκού |
Ηλικιακά-σκληρυνόμενη, 3× αντοχή του κράματος 400 |
Άξονες αντλίας, συνδετήρες κάτω από το θαλασσινό νερό |
|
6Mo (254 SMO) |
S31254 |
Super Austenitic SS |
6% Mo, PREN ~43, υψηλή αντοχή & ολκιμότητα |
Σωληνώσεις θαλασσινού νερού, αφαλάτωση, υπεράκτια καταστρώματα |
Πίνακας 1: Επισκόπηση των κραμάτων θαλάσσιας ποιότητας και οι κύριες εφαρμογές τους
Αναφορά χημικής σύνθεσης
Η χημική σύνθεση διέπει άμεσα τη συμπεριφορά διάβρωσης, τη δύναμη και τη συγκολλησιμότητα ενός κράματος. Το Chromium δημιουργεί το παθητικό στρώμα. Το μολυβδαίνιο ενισχύει την αντίσταση στην προσβολή από κοιλότητες και ρωγμές. Το νικέλιο σταθεροποιεί την ωστενιτική δομή και βελτιώνει τη σκληρότητα σε χαμηλές θερμοκρασίες. Ο παρακάτω πίνακας παρέχει κατά προσέγγιση εύρη ονομαστικών συνθέσεων για τα πιο κοινά θαλάσσια κράματα.
|
Κράμα |
Ni (%) |
Cr (%) |
Mo (%) |
Fe (%) |
Cu (%) |
ΠΡΕΝ* |
|
316L SS |
10–14 |
16–18 |
2–3 |
Bal. |
- |
~24 |
|
Duplex 2205 |
4.5–6.5 |
21–23 |
2.5–3.5 |
Bal. |
- |
~35 |
|
Super Duplex 2507 |
6–8 |
24–26 |
3–5 |
Bal. |
- |
>42 |
|
6Mo (254 SMO) |
17.5–18.5 |
19.5–20.5 |
6–6.5 |
Bal. |
0.5–1.0 |
~43 |
|
Κράμα 625 |
Μεγαλύτερο ή ίσο με 58 |
20–23 |
8–10 |
Μικρότερο ή ίσο με 5 |
- |
N/A† |
|
Κράμα 825 |
38–46 |
19.5–23.5 |
2.5–3.5 |
Bal. |
1.5–3.0 |
N/A† |
|
Κράμα C-276 |
Bal. |
14.5–16.5 |
15–17 |
4–7 |
- |
N/A† |
|
Κράμα 400 |
63–70 |
- |
- |
Μικρότερο ή ίσο με 2,5 |
Bal. |
N/A† |
Πίνακας 2: Κατά προσέγγιση χημική σύνθεση βασικών θαλάσσιων κραμάτων (β. %)
*PREN=%Cr + 3.3×%Mo + 16×%N † κράματα με βάση το νικέλιο-: Το PREN δεν είναι τυπική μέτρηση. Η αντοχή στη διάβρωση αξιολογείται με ειδικές μεθόδους δοκιμής κράματος- (π.χ. ASTM G28, G48).
Μηχανικές Ιδιότητες
Η μηχανική απόδοση είναι εξίσου σημαντική με την αντίσταση στη διάβρωση - υπεράκτιες κατασκευές και το κύτος των πλοίων πρέπει να αντέχουν τεράστια στατικά φορτία, δυναμικές δυνάμεις κυμάτων και κυκλική κόπωση για διάρκεια σχεδιασμού που συνήθως υπερβαίνει τα 25 χρόνια. Ο παρακάτω πίνακας παρέχει τυπικές περιοχές μηχανικών ιδιοτήτων για τα βασικά κράματα που συζητούνται σε αυτόν τον οδηγό.
|
Κράμα |
Tensile Str. (MPa) |
Yield Str. (MPa) |
Επιμήκυνση (%) |
Σκληρότητα (HRC) |
Πυκνότητα (g/cm³) |
|
316L SS |
485–690 |
170–310 |
40–60 |
Μικρότερο ή ίσο με 22 |
7.99 |
|
Duplex 2205 |
620–880 |
450–620 |
25–30 |
Μικρότερο ή ίσο με 31 |
7.80 |
|
Super Duplex 2507 |
795–1000 |
550–730 |
15–25 |
Μικρότερο ή ίσο με 32 |
7.80 |
|
6Mo (254 SMO) |
650–850 |
300–400 |
35–45 |
Μικρότερο ή ίσο με 23 |
8.00 |
|
Κράμα 625 |
827–1034 |
414–758 |
30–50 |
Μικρότερο ή ίσο με 25 |
8.44 |
|
Κράμα 825 |
586–760 |
241–380 |
30–45 |
Μικρότερο ή ίσο με 20 |
8.14 |
|
Κράμα C-276 |
690–793 |
283–372 |
40–60 |
Μικρότερο ή ίσο με 22 |
8.89 |
|
Κράμα 400 |
480–590 |
193–345 |
35–45 |
Μικρότερο ή ίσο με - |
8.80 |
|
Κράμα Κ-500 |
793–1000 |
586–862 |
20–30 |
Μικρότερο ή ίσο με 30 |
8.44 |
Πίνακας 3: Τυπικές μηχανικές ιδιότητες κραμάτων θαλάσσιας ποιότητας (ανοπτημένη κατάσταση εκτός εάν σημειώνεται)
Από κράμα-σε-Χαρτογράφηση στοιχείων: Ναυπηγική
Ο παρακάτω πίνακας αντιστοιχίζει κάθε κράμα στα συγκεκριμένα εξαρτήματα ενός εμπορικού ή ναυτικού σκάφους όπου προσδιορίζεται πιο συχνά. Το σκεπτικό για κάθε επιλογή αντικατοπτρίζει μια ισορροπία αντοχής στη διάβρωση, μηχανική αντοχή, συγκολλησιμότητα, κόστος και ισχύοντες κανόνες νηογνώμονας.
|
Εξάρτημα πλοίου |
Προτεινόμενα κράματα |
Λόγος επιλογής |
|
Γάστρα & δομικά πλαίσια |
316L SS, Duplex 2205 |
Αναλογία δύναμης-προς-βάρους. αντοχή στη διάβρωση στη θάλασσα |
|
Άξονες προπέλας |
Alloy K-500, Alloy 400 |
Υψηλή αντοχή, αντοχή στη βιορρύπανση, συμβατότητα με θαλασσινό νερό |
|
Συστήματα σωληνώσεων θαλασσινού νερού |
6Mo (254 SMO), Super Duplex 2507 |
PREN >40 αποτρέπει τη δημιουργία κοιλοτήτων χλωρίου στο θαλασσινό νερό |
|
Επιστρώσεις δεξαμενών έρματος / επενδύσεις |
316L SS, κράμα 825 |
Αντισταθείτε στο αλάτι, το οξυγόνο και τη βιολογική επίθεση σε κλειστές δεξαμενές |
|
Συστήματα καυσαερίων και καυσαερίων |
Κράμα C-276, κράμα 625 |
Ανθεκτικό σε υψηλές-θερμοκρασίες + οξύ-για υγρά περιβάλλοντα καυσαερίων |
|
Εξαρτήματα και χειρολισθήρες καταστρώματος |
316L SS, Duplex 2205 |
Αισθητικό φινίρισμα + αντοχή στη διάβρωση + μηχανική αντοχή |
|
Συμπυκνωτές & Εναλλάκτες Θερμότητας |
Alloy 400, Alloy 825 |
Εξαιρετική θερμική αγωγιμότητα + αντίσταση στη βιορρύπανση |
|
Τοίχοι δεξαμενών φορτίου (χημικά) |
317L SS, κράμα 825 |
Αντισταθείτε σε επιθετικά χημικά φορτία και θαλασσινό νερό ταυτόχρονα |
|
Συνδετήρες & Μπουλόνια |
Alloy K-500, Super Duplex 2507 |
Υψηλής αντοχής, μη-μαγνητική, αντιδιαβρωτική-υπό θαλασσινό νερό |
Πίνακας 4: Συνιστώμενα κράματα ανά στοιχείο ναυπήγησης
Κράμα-σε-Χαρτογράφηση στοιχείων: Υπεράκτιες πλατφόρμες
Οι υπεράκτιες πλατφόρμες πετρελαίου και φυσικού αερίου - συμπεριλαμβανομένων σταθερών κατασκευών τζάκετ, ημι-υποβρυχίων, FPSO (πλωτές μονάδες αποθήκευσης και εκφόρτωσης παραγωγής) και υποθαλάσσιες εγκαταστάσεις - εκθέτουν τα υλικά σε μερικές από τις πιο σκληρές συνθήκες στη Γη. Η υπηρεσία όξινου αερίου (H2S + CO2), οι εξαιρετικά{7}}υψηλές πιέσεις και η συνεχής βύθιση θαλασσινού νερού σε βάθος απαιτούν τα κράματα με την υψηλότερη απόδοση-.
|
Εξάρτημα πλατφόρμας |
Προτεινόμενα κράματα |
Λόγος επιλογής |
|
Υποθαλάσσιοι Αγωγοί & Ροές |
Alloy 625 (επενδυμένο), Super Duplex 2507 |
Υπόξινη υπηρεσία H2S/CO2 + υψηλή πίεση + βαθιά-διάβρωση στη θάλασσα |
|
Risers & Flexible Jumpers |
Alloy 625, Duplex 2205 |
Αντοχή στην κόπωση, κύκλοι υψηλού δυναμικού φορτίου, έλεγχος διάβρωσης |
|
Σωληνώσεις στο επάνω μέρος |
Duplex 2205, 6Mo SS |
Οικονομική-αποτελεσματική + ανώτερη αντίσταση διάτρησης σε σύγκριση με το τυπικό SS |
|
Πολλαπλοί & Βαλβίδες (υποθαλάσσια) |
Super Duplex 2507, Alloy 625 |
PREN >42, αντοχή στη διάβρωση ρωγμών υπό υψηλή πίεση |
|
Εξαρτήματα φρεατίων |
Κράμα 625, Κράμα C-276 |
Αντίσταση H2S και CO2 ανά NACE MR0175 / ISO 15156 |
|
Συμβουλές φωτοβολίδας & βραχίονες μπούμας |
Κράμα 625, Κράμα C-276 |
Αντοχή στην οξείδωση και στη φλόγα-σε ακραίες θερμοκρασίες |
|
Πλυντήρια & Διαχωριστές |
Κράμα 825, Κράμα C-276 |
Συνδυασμένη επίθεση οξέος και χλωρίου στα παραγόμενα ρεύματα νερού |
|
Ομφάλλοι & Γραμμές Ελέγχου |
Super Duplex 2507, 6Mo SS |
Μακροχρόνια-κόπωση + διάβρωση με θαλασσινό νερό για 25 χρόνια ζωής σχεδιασμού |
|
Structural Jackets & Topsides |
316L SS, Duplex 2205 |
Προστασία από πιτσιλίσματα-και ατμοσφαιρική θαλάσσια προστασία από τη διάβρωση |
|
Εναλλάκτες θερμότητας (FPSO) |
Alloy 825, Alloy 400 |
Χλωριούχο-αντοχή ψύξης θαλασσινού νερού + αντίσταση θερμικού κύκλου |
Πίνακας 5: Συνιστώμενα κράματα ανά εξάρτημα υπεράκτιας πλατφόρμας
Λεπτομερή προφίλ κραμάτων
Βαθμός 316Lείναι ο πιο ευρέως χρησιμοποιούμενος ανοξείδωτος χάλυβας στη ναυτιλιακή βιομηχανία. Η χαμηλή περιεκτικότητά του σε άνθρακα (Μικρότερη ή ίση με 0,03%) ελαχιστοποιεί την ευαισθητοποίηση κατά τη συγκόλληση, αποτρέποντας τη διακοκκώδη διάβρωση στις ζώνες που επηρεάζονται από τη θερμότητα συγκόλλησης-. Με PREN περίπου 24, είναι κατάλληλο για εφαρμογές άνω των-υδάτινων γραμμών, σωληνώσεις που μεταφέρουν νερό μέτριας-αλατότητας και όλο το γενικό θαλάσσιο υλικό που εκτίθεται σε θαλάσσιο ψεκασμό και ατμόσφαιρα.
Το καλύτερο για:Εξαρτήματα καταστρώματος, κιγκλιδώματα, συνδετήρες, σωληνώσεις υγιεινής, μη-βυθισμένα δομικά στοιχεία.
Περιορισμός:Δεν συνιστάται για συνεχή βύθιση σε λιμνάζοντα θαλασσινό νερό ή γεωμετρίες που{0}}είναι επιρρεπείς σε ρωγμές χωρίς πρόσθετα προστατευτικά μέτρα.
Το Duplex 2205 - Strength συναντά την αντίσταση στη διάβρωση
Duplex 2205προσφέρει μια διφασική Το PREN του περίπου 35 το καθιστά κατάλληλο για συστήματα σωληνώσεων που χειρίζονται θαλασσινό νερό ή υφάλμυρο νερό, δοχεία πίεσης και δομικές εφαρμογές στην κορυφή σε υπεράκτιες πλατφόρμες.
Το καλύτερο για:Επάνω σωλήνες, δοχεία πίεσης, σφιγκτήρες ανύψωσης, εξαρτήματα μονάδας αφαλάτωσης, δομικές ενισχύσεις σε ζώνες εκτόξευσης.
Βασικό πλεονέκτημα:Ανώτερη αντοχή στη διάβρωση κατά της καταπόνησης (SCC) σε σύγκριση με τις τυπικές ωστενιτικές ποιότητες - ένα κρίσιμο πλεονέκτημα όπου το θερμό χλωρίδιο-που φέρει νερό και η τάση εφελκυσμού συμπίπτουν.

Super Duplex 2507 - The Subsea Workhorse
Με PREN που υπερβαίνει το 42 και περιεκτικότητα σε χρώμιο 25%,Super Duplex 2507είναι το κράμα της επιλογής όταν το Duplex 2205 δεν επαρκεί. Προδιαγράφεται εκτενώς σε υποθαλάσσιες πολλαπλές, ομφαλικούς σωλήνες, άξονες αντλιών και οποιονδήποτε εξοπλισμό που πρέπει να επιβιώσει για χρόνια συνεχούς βύθισης στο θαλασσινό νερό χωρίς περιορισμούς καθοδικής προστασίας.
Το καλύτερο για:Υποθαλάσσιες πολλαπλές, γραμμές ελέγχου, πτερωτές και άξονες αντλιών, συστήματα έγχυσης θαλασσινού νερού υψηλής πίεσης, εύκαμπτη θωράκιση ανύψωσης.
Alloy 625 (Inconel 625) - The Offshore Premium Standard
Κράμα 625είναι ένα κράμα νικελίου-χρωμίου-μολυβδαινίου με εξαιρετική αντοχή, ικανότητα κατασκευής και αντοχή στη διάβρωση. Η περιεκτικότητά του σε μολυβδαίνιο (8–10%) και οι προσθήκες νιοβίου του προσδίδουν εξαιρετική αντοχή στη διάβρωση με σκασίματα και ρωγμές σε μέσα χλωρίου, ενώ η υψηλή βάση νικελίου του εξασφαλίζει ανοσία στο SCC που προκαλείται-χλώριο. Είναι επίσης πλήρως συμβατό με το NACE MR0175/ISO 15156 για σέρβις όξινου αερίου.
Το καλύτερο για:Υποθαλάσσιες κεφαλές φρεατίων, εύκαμπτες εσωτερικές επενδύσεις ανύψωσης, επενδυμένοι αγωγοί, συστήματα εκτόξευσης, εξοπλισμός ελέγχου ροής υψηλής-πίεσης, επένδυση ζώνης εκτόξευσης.
Ειδική ικανότητα:Χρησιμοποιείται ως υλικό επένδυσης συγκόλλησης σε αγωγούς από ανθρακούχο χάλυβα για να παρέχει μια ανθεκτική στη διάβρωση εσωτερική επιφάνεια με χαμηλότερο κόστος από την κατασκευή στερεού κράματος 625.
Alloy 825 (Incoloy 825) - Συνδυασμός οξέος και θαλασσινού νερού
Κράμα 825έχει σχεδιαστεί ειδικά για να αντιστέκεται στη διάβρωση τόσο σε οξειδωτικά όσο και σε αναγωγικά περιβάλλοντα. Ο συνδυασμός του από νικέλιο (38–46%), χρώμιο (19,5–23,5%), μολυβδαίνιο (2,5–3,5%) και χαλκό (1,5–3,0%) το καθιστά ιδιαίτερα αποτελεσματικό έναντι του θειικού οξέος (H2SO4) και του φωσφορικού οξέος (H3PO4), καθώς και κατά της καυτής κοιλότητας και του SCC. Χρησιμοποιείται ευρέως σε συστήματα επεξεργασίας παραγόμενων υδάτων και υπεράκτιων συστημάτων καθαρισμού.
Το καλύτερο για:Εναλλάκτες θερμότητας σε FPSO, πλυντρίδες όξινου αερίου, χειρισμός παραγόμενου νερού, γραμμές έγχυσης χημικών, εξοπλισμός αφαλάτωσης ανοικτής θάλασσας.
Κράμα C-276 (Hastelloy C-276) - Μέγιστη χημική αντίσταση
Κράμα C276είναι ένα από τα πιο ανθεκτικά στη διάβρωση-κράματα που διατίθενται στο εμπόριο. Η πολύ υψηλή περιεκτικότητά του σε μολυβδαίνιο (15-17%) και οι προσθήκες βολφραμίου του προσδίδουν εξαιρετική αντοχή τόσο σε οξειδωτικά όσο και σε αναγωγικά όξινα περιβάλλοντα, συμπεριλαμβανομένου του υγρού χλωρίου, του χλωριούχου σιδήρου, του υδροχλωρικού οξέος και των ενώσεων θείου. Είναι το προτιμώμενο υλικό για υπεράκτια συστήματα αποθείωσης καυσαερίων (FGD) και επιθετικά παραγόμενα υδάτινα περιβάλλοντα.
Το καλύτερο για:Πλυντήρια καυσαερίων, χειρισμός υγρού-αερίου, κεφαλές πηγαδιών ξινού αερίου, επιθετικές γραμμές χημικής διεργασίας, υπηρεσία οξειδωτικού οξέος σε FPSO και δεξαμενόπλοια χημικών.

Alloy 400 and K-500 (Monel Family) - Ειδικοί θαλασσινού νερού
Η οικογένεια κραμάτων νικελίου-Χαλκού Monel χρησιμοποιείται σε θαλάσσιες εφαρμογές για περισσότερο από έναν αιώνα.Κράμα 400έχει εξαιρετικό ιστορικό στην εξυπηρέτηση του θαλασσινού νερού, αντιστέκεται στη βιορρύπανση και προσφέρει καλή σκληρότητα ακόμη και σε θερμοκρασίες υπό{0}}μηδενικές. Το κράμα K500 προσθέτει σκλήρυνση κατά την κατακρήμνιση (μέσω προσθηκών αλουμινίου και τιτανίου), τριπλασιάζοντας την αντοχή του κράματος 400 διατηρώντας την εξαιρετική του αντοχή στη διάβρωση στο θαλασσινό νερό - και σε κρίσιμο βαθμό, παραμένει μη-μαγνητικό, καθιστώντας το πολύτιμο σε σκάφη ναρκαλιείας και ευαίσθητες εφαρμογές οργάνων.
Alloy 400 καλύτερο για:Σωληνώσεις θαλασσινού νερού, βαλβίδες, σωλήνες συμπυκνωτή, περιβλήματα αντλίας, χιτώνια άξονα προπέλας.
Το κράμα K-500 καλύτερο για:Άξονες έλικας (ιδιαίτερα ναυτικά σκάφη), συνδετήρες κάτω από το θαλασσινό νερό, άξονες αντλιών σε υπεράκτια συστήματα έγχυσης.
6Mo Stainless Steel (254 SMO) - Super Austenitic for Sea Water
Οι υπερωστενιτικοί ανοξείδωτοι χάλυβες 6% μολυβδαινίου, εκ των οποίων254 SMO (UNS S31254)είναι το πιο ευρέως καθορισμένο, γεφυρώστε το χάσμα μεταξύ τυπικών κραμάτων διπλής όψης και υλικών βάσης νικελίου-. Με PREN περίπου 43, το 254 SMO αντιστέκεται στη διάβρωση των κοιλοτήτων και των ρωγμών σε μη αραιωμένο θαλασσινό νερό και είναι πλήρως συγκολλήσιμο χρησιμοποιώντας ταιριαστά ή υπερκραμένα μέταλλα πλήρωσης. Προσφέρει ανώτερη σκληρότητα σε χαμηλές θερμοκρασίες σε σύγκριση με ποιότητες διπλής όψης.
Το καλύτερο για:Υπεράκτιες σωληνώσεις θαλασσινού νερού, σωληνώσεις μονάδας αφαλάτωσης, συστήματα νερού καταστολής πυρκαγιάς, σωληνώσεις υπεράκτιων καταστρωμάτων, περιβλήματα αντλιών ανύψωσης θαλασσινού νερού FPSO.
Ισχύοντα Πρότυπα και Πιστοποιήσεις
Όλα τα κράματα που χρησιμοποιούνται σε θαλάσσιες και υπεράκτιες εφαρμογές πρέπει να συμμορφώνονται με διεθνώς αναγνωρισμένα πρότυπα υλικών και, κατά περίπτωση, να είναι εγκεκριμένα από αναγνωρισμένο νηογνώμονα (όπως ABS, DNV, Bureau Veritas, Lloyd's Register ή ClassNK). Ο παρακάτω πίνακας συνοψίζει τα πιο σχετικά πρότυπα:
|
Standard / Spec |
Εκδότης Φορέας |
Συνάφεια με κράματα θαλάσσιων και υπεράκτιων |
|
ASTM A240 / A276 |
ASTM International |
Επίπεδος-ρολός και ράβδος από ανοξείδωτο χάλυβα για κατασκευές θαλάσσης |
|
ASTM B443 / B444 |
ASTM International |
Κράμα 625 πλάκα, φύλλο, λωρίδα; προδιαγραφές σωλήνων και σωλήνων |
|
NACE MR0175 / ISO 15156 |
NACE / ISO |
Επιλογή ξινού υλικού υπηρεσίας για περιβάλλοντα H2S |
|
DNV-RP-F112 |
DNV GL |
Πιστοποίηση Duplex SS για υποθαλάσσιες εφαρμογές |
|
ISO 9000 / EN 10204 |
ISO / EN |
Ιχνηλασιμότητα υλικού, πιστοποίηση μύλου για υπεράκτια εξαρτήματα |
|
IACS UR W |
ΟΣΔΕ |
Απαιτήσεις για ναυπηγικά υλικά (χάλυβας, μη-κράματα σιδηρούχων) |
|
Κανόνες ABS / DNV / BV / LR |
Νηογνώμονες |
Έγκριση τύπου για υλικά που χρησιμοποιούνται σε ταξινομημένα σκάφη και πλατφόρμες |
Πίνακας 6: Βασικά Πρότυπα και Πιστοποιήσεις για Κράματα θαλάσσιων και υπεράκτιων
Συχνές Ερωτήσεις (FAQ)
Το 'L' σημαίνει Low Carbon. 316L περιέχει μέγιστο 0,03% άνθρακα, σε σύγκριση με 0,08% για το πρότυπο 316. Η χαμηλότερη περιεκτικότητα σε άνθρακα αποτρέπει τον σχηματισμό καρβιδίων χρωμίου στα όρια των κόκκων κατά τη συγκόλληση, γεγονός που θα μείωνε την αντίσταση στη διάβρωση στη ζώνη που επηρεάζεται από τη θερμότητα{{4}. Σε θαλάσσιες εφαρμογές, το 316L προτιμάται σχεδόν πάντα έναντι του τυπικού 316 για συγκολλημένα συγκροτήματα.
Ε: Γιατί ο ανοξείδωτος χάλυβας Duplex προτιμάται έναντι των 316L για υπεράκτιες σωληνώσεις;
Το Duplex 2205 προσφέρει περίπου διπλάσια αντοχή διαρροής από 316L, γεγονός που επιτρέπει τον καθορισμό λεπτότερων τμημάτων τοιχώματος, μειώνοντας το βάρος και το κόστος υλικού. Προσφέρει επίσης ανώτερη αντίσταση SCC και PREN ~35 έναντι ~24 για 316 λίτρα, καθιστώντας το σημαντικά πιο ανθεκτικό στις λακκούβες θαλασσινού νερού - ένα αποφασιστικό πλεονέκτημα στην υπεράκτια υπηρεσία σωληνώσεων.
Ε: Τι σημαίνει «επενδυμένος αγωγός» και γιατί χρησιμοποιείται το Alloy 625;
Ένας επενδυμένος αγωγός έχει ένα δομικό εξωτερικό περίβλημα από ανθρακούχο χάλυβα (παρέχοντας αντοχή και οικονομική απόδοση) με λεπτή εσωτερική επένδυση - τυπικά 3–5 mm - από ένα ανθεκτικό στη διάβρωση-κράμα όπως το κράμα 625 που εφαρμόζεται με επικάλυψη συγκόλλησης ή εκρηκτική συγκόλληση. Η εσωτερική επιφάνεια του Alloy 625 προστατεύει από τα διαβρωτικά παραγόμενα υγρά (που περιέχουν CO2, H2S, χλωρίδια και νερό), ενώ ο ανθρακούχο χάλυβας φέρει τα μηχανικά φορτία. Αυτή η υβριδική προσέγγιση προσφέρει την απόδοση ενός αγωγού στερεού κράματος 625 με σημαντικά χαμηλότερο κόστος.
Ε: Είναι ο ανοξείδωτος χάλυβας μαγνητικός;
Εξαρτάται από τον τύπο. Οι ωστενιτικοί ανοξείδωτοι χάλυβες (όπως οι ποιότητες 316L, 317L και 6Mo) είναι μη-μαγνητικοί στην κατάσταση ανόπτησης. Οι ποιότητες Duplex και Super duplex είναι ασθενώς μαγνητικές λόγω της περιεκτικότητάς τους σε φερριτική φάση. Τα κράματα νικελίου-όπως το Alloy 400 δεν είναι-μαγνητικά. Το κράμα K-500, στην ανόπτηση του, είναι επίσης μη-μαγνητικό - ένα βασικό πλεονέκτημα για τα ναρκοκαθαριστικά πλοία και τα όργανα ευαίσθητα στα μαγνητικά πεδία.
Σύναψη
Τα θαλάσσια και υπεράκτια περιβάλλοντα είναι από τα πιο απαιτητικά σε όλη τη μηχανική. Οι συνέπειες της αστοχίας υλικού - της δομικής κατάρρευσης, της μόλυνσης του περιβάλλοντος, της απώλειας παραγωγής ή της απώλειας ζωής - καθιστούν την επιλογή κράματος μια αποστολή-κρίσιμη απόφαση.
Τα κράματα που παρουσιάζονται σε αυτόν τον οδηγό - από τον ανοξείδωτο χάλυβα 316L έως την κορυφαία απόδοση του Alloy 625 και του Hastelloy C276 - αντιπροσωπεύουν δεκαετίες μεταλλουργικής ανάπτυξης που στοχεύουν συγκεκριμένα τις προκλήσεις του θαλασσινού νερού, του ξινιού αερίου, της υψηλής πίεσης και της μηχανικής κόπωσης. Αν χρησιμοποιηθούν σωστά, αυτά τα υλικά επιτρέπουν στα πλοία και τις υπεράκτιες πλατφόρμες να λειτουργούν αξιόπιστα για την πλήρη σχεδίασή τους από 25 έως 30 χρόνια με ελάχιστη συντήρηση.
Βασικά στοιχεία από αυτόν τον οδηγό:
Χρησιμοποιήστε το PREN ως πρώτο-εργαλείο διαλογής εισόδου - απαιτούν PREN > 40 για οποιαδήποτε εφαρμογή συνεχούς εμβάπτισης θαλασσινού νερού
Οι ποιότητες διπλής όψης και σούπερ διπλής όψης προσφέρουν υψηλότερη αντοχή και καλύτερη αντίσταση SCC από το ωστενιτικό SS σε συγκρίσιμο κόστος
Τα κράματα νικελίου (κράμα 625, 825, C-276) είναι απαραίτητα όταν τόσο η προσβολή από οξύ όσο και η διάβρωση χλωρίου πρέπει να αντιστέκονται ταυτόχρονα
Επαληθεύετε πάντα τη συμμόρφωση με το NACE MR0175/ISO 15156 για οποιαδήποτε εφαρμογή ξινής εξυπηρέτησης
Απαιτήστε πιστοποίηση EN 10204 Type 3.1 ή 3.2 Mill για πλήρη ιχνηλασιμότητα υλικού σε κρίσιμα εξαρτήματα
Καθώς η υπεράκτια εξερεύνηση κινείται σε ολοένα-βαθύτερα νερά και πιο διαβρωτικά περιβάλλοντα δεξαμενών, και καθώς η ναυτιλιακή βιομηχανία απαιτεί ελαφρύτερα, ισχυρότερα και πιο ανθεκτικά πλοία, τα προηγμένα κράματα θα συνεχίσουν να διαδραματίζουν καθοριστικό ρόλο στη διευκόλυνση ασφαλών, βιώσιμων και οικονομικά βιώσιμων θαλάσσιων λειτουργιών.
Γλωσσάρι βασικών όρων
ΠΡΕΝ(Αριθμός ισοδύναμου αντίστασης διάτρησης): Υπολογισμένος δείκτης που προβλέπει την αντίσταση ενός κράματος στη διάβρωση με διάτρηση σε περιβάλλοντα χλωρίου. Οι υψηλότερες τιμές δείχνουν καλύτερη αντίσταση.
SCC(Stress Corrosion Cracking): Ένας μηχανισμός αστοχίας όπου η τάση εφελκυσμού και το διαβρωτικό περιβάλλον συνδυάζονται για να προκαλέσουν ρωγμές σε υλικά που διαφορετικά θα άντεχαν και τα δύο χωριστά.
Σέρβις ξινής:Περιβάλλοντα που περιέχουν υδρόθειο (H2S), το οποίο προκαλεί ευθραυστότητα του υδρογόνου και ρωγμές από καταπόνηση σουλφιδίου σε ευαίσθητα κράματα. Διέπεται από το NACE MR0175/ISO 15156.
UNS(Unified Numbering System): Ένα τυπικό σύστημα χαρακτηρισμού της Βόρειας Αμερικής για μέταλλα και κράματα, το οποίο συντηρείται από κοινού από την ASTM International και τη SAE International.
FPSO:Πλωτή μονάδα αποθήκευσης και εκφόρτωσης παραγωγής - ένας τύπος υπεράκτιου πλοίου παραγωγής πετρελαίου και φυσικού αερίου που μπορεί να επεξεργάζεται και να αποθηκεύει παραγόμενους υδρογονάνθρακες στη θάλασσα.
Επένδυση:Μια διαδικασία συγκόλλησης ενός λεπτού στρώματος από ένα ανθεκτικό στη διάβρωση κράμα-με ένα δομικό βασικό μέταλλο (συνήθως ανθρακούχο χάλυβα) για την επίτευξη τόσο μηχανικής απόδοσης όσο και αντιδιαβρωτικής προστασίας με μειωμένο κόστος.
Ωστενιτικό / Διπλό / Φερριτικό:Όροι που περιγράφουν την κρυσταλλική μικροδομή του ανοξείδωτου χάλυβα. Το ωστενιτικό (μονοφασικό-, FCC) είναι το πιο όλκιμο. Ο φερριτικός (μονοφασικός-, BCC) είναι μαγνητικός και χαμηλότερου κόστους. Το duplex συνδυάζει και τις δύο φάσεις για ενισχυμένη αντοχή και αντοχή στο SCC.
