Super Duplex 2507 Chloride SCC Resistance: Threshold Limits vs 316L and 904L

Τι προκαλεί ρωγμές από διάβρωση από χλωριούχο καταπόνηση στον ανοξείδωτο χάλυβα;

Το χλωρίδιο SCC σχηματίζεται όταν η τάση εφελκυσμού (υπολειπόμενη από τη συγκόλληση ή τη διαμόρφωση ή που εφαρμόζεται κατά τη λειτουργία) συνδυάζεται με έναν ηλεκτρολύτη που φέρει-χλωρίδιο σε υψηλή θερμοκρασία σε μια ευαίσθητη ωστενιτική μικροδομή. Τα ιόντα χλωρίου διασπούν τοπικά το παθητικό φιλμ-οξειδίου του χρωμίου και σε μονοφασικούς-ωστενιτικούς ανοξείδωτους χάλυβες η προκύπτουσα ανοδική προσβολή διαδίδεται κατά μήκος μιας διακοκκώδους διαδρομής χωρίς σχεδόν καμία ορατή απώλεια μετάλλων, δημιουργώντας ρωγμές διακλάδωσης που μπορούν να διαπεράσουν έναν τοίχο σε εβδομάδες.

Η καμπύλη Copson, μια μακροχρόνια-καθιερωμένη σχέση στη μεταλλουργία του ανοξείδωτου χάλυβα, δείχνει ότι η ευαισθησία σε αυτόν τον μηχανισμό δεν είναι σταθερή σε όλες τις ωστενιτικές ποιότητες: κορυφώνεται σε κράματα με περίπου 8–10% νικέλιο και πέφτει καθώς η περιεκτικότητα σε νικέλιο αυξάνεται περαιτέρω, πλησιάζοντας τελικά την ανοσία σε υψηλό{3}. Επειδή η περιεκτικότητα σε νικέλιο του 316L (10–14%) βρίσκεται κοντά σε αυτήν την ευαίσθητη ζώνη, ενώ του 904L (23–28%) βρίσκεται πολύ πέρα ​​από αυτήν, οι δύο ποιότητες ξεκινούν από πολύ διαφορετικές θέσεις προτού ακόμη ληφθούν υπόψη το μολυβδαίνιο, το άζωτο ή η μικροδομή.

Ποια όρια χλωρίου και θερμοκρασίας ισχύουν για τα 316 λίτρα;

Η καθοδήγηση του κλάδου αναφέρει συνήθως τα 1.000 ppm χλωριούχο ως το πρακτικό ανώτατο όριο για συνεχή, μη όξινη εξυπηρέτηση με 316/316 L πάνω από τη μέτρια θερμοκρασία, καθώς τεκμηριωμένες βλάβες σέρβις έχουν σημειωθεί σε επίπεδα χλωρίου πολύ κάτω από αυτό το ποσοστό όταν υπάρχει μηχανισμός συμπύκνωσης.

Η ανεξάρτητη καθοδήγηση για το χλωρίδιο SCC σημειώνει ότι οι ωστενιτικές ποιότητες όπως το 316L είναι γνωστό ότι σπάνε σε χαμηλές συγκεντρώσεις χλωρίου όταν η θερμοκρασία ξεπεράσει περίπου τους 55 βαθμούς , αριθμός που χρησιμοποιείται ευρέως ως κανόνας-του ανώτατου ορίου-για αυτήν την οικογένεια ποιότητας.

Ο κίνδυνος αστοχίας επιδεινώνεται από τη συγκέντρωση εξάτμισης: μια υγρή/στεγνή διεπαφή, μια ρωγμή φλάντζας ή μόνωση που παγιδεύει την υγρασία σε ζεστό μέταλλο μπορεί να αυξήσει ένα μεγάλο επίπεδο χλωρίου μερικών εκατοντάδων ppm σε δεκάδες χιλιάδες ppm στη μεταλλική επιφάνεια, γι' αυτό οι αστοχίες 316 λίτρων εντοπίζονται τόσο συχνά στις μονωμένες σωληνώσεις ρευστότητας. η ίδια.

Πηγή: Rolled Alloys, "What Is Stress Corrosion Cracking"; Stainless Steel World, "Διπλοί ανοξείδωτοι χάλυβες και χλωριούχο SCC - πόσο ανθεκτικά είναι;"

Πώς αλλάζει το κατώφλι του το υψηλότερο περιεχόμενο σε νικέλιο και μολυβδαίνιο του 904L;

Το 904L αναπτύχθηκε ως υπερωστενιτικός βαθμός ειδικά για να επεκτείνει την αντίσταση πέρα από 316/317 σε επιθετικά, μολυσμένα χλωριούχα οξέα και οι προσθήκες του 23–28% νικέλιο, 4–5% μολυβδαίνιο και 1–2% χαλκό λειτουργούν προς την ίδια κατεύθυνση: πιέζοντας απευθείας το νικέλιο όλα τα SCC. Το εύρος{10}}της πιο ευαίσθητης σύνθεσης, ενώ το μολυβδαίνιο και ο χαλκός αυξάνουν την αντίσταση στην προσβολή σκασίματος και σχισμής που τόσο συχνά προκαλεί μια ρωγμή SCC από χλωρίδιο.

Οι ίδιοι οι παραγωγοί του 904L είναι ξεκάθαροι ότι πρόκειται για βελτίωση του βαθμού, όχι για αλλαγή στο είδος: το 904L προσφέρει "καλή αντίσταση στη διάβρωση λόγω καταπόνησης χλωρίου, αν και όχι ολική αντίσταση", όπως αποδεικνύεται από την εργαστηριακή δοκιμή χλωριούχου μαγνησίου σοβαρού βρασμού. Στην πράξη αυτό σημαίνει ότι το 904L είναι μια ισχυρή διαδρομή αναβάθμισης από τα 316L για χρήση χλωρίου που δεν απαιτεί διπλή ή υπερ{5}}διπλή απόδοση - θαλασσινό νερό-ψυγμένα φύλλα εναλλάκτη θερμότητας και πολτό-ο εξοπλισμός λεύκανσης είναι τυπικές εφαρμογές {{0}αλλά το blacket Η ανοχή που έχουν οι ποιότητες διπλής όψης και σούπερ διπλής όψης και η γεωμετρία των ρωγμών, η εφαρμοζόμενη τάση και η θερμοκρασία εξακολουθούν να ελέγχονται κατά περίπτωση.

Πηγή: Φύλλο τεχνικών δεδομένων ATI 904L. SSINA, "Chloride Stress Corrosion Cracking"

Γιατί το Super Duplex 2507 θεωρείται ουσιαστικά ανοσιακό στο Chloride SCC;

Το Super duplex 2507 (UNS S32750) δεν είναι απλώς μια έκδοση ανώτερης-κράματος μιας ωστενιτικής ποιότητας. Η μικροδομή δύο- φάσεων του αλλάζει τον ίδιο τον μηχανισμό ρωγμής. Η φάση του φερρίτη έχει σώμα-κεντραρισμένη-κυβική κρυσταλλική δομή και υψηλότερη ενέργεια ρήγματος στοίβαξης-από τον ωστενίτη και μια ρωγμή SCC χλωρίου που ξεκινά σε έναν κόκκο ωστενίτη μπλοκάρεται ή εκτρέπεται φυσικά όταν φτάσει στον περιβάλλοντα φερρίτη. Με τον φερρίτη να αποτελεί συνήθως το 40-50% της μικροδομής, μια συνεχής διακοκκώδης διαδρομή ρωγμής του είδους που διαδίδεται ανεμπόδιστα στα 316L ή 904L απλά δεν μπορεί να σχηματιστεί με τον ίδιο τρόπο.

Αυτό το δομικό πλεονέκτημα ενισχύεται από τη σύνθεση: το 2507 φέρει 24–26% χρώμιο, 3–5% μολυβδαίνιο και 0,24–0,32% άζωτο, δίνοντάς του ισοδύναμο αριθμό αντίστασης σκασίματος (PREN) περίπου 42 - πολύ πάνω από 904L's περίπου περισσότερο από 314% περίπου πάνω από 314% L' περίπου. Επειδή το pitting είναι συχνά η θέση έναρξης για μια ρωγμή SCC χλωρίου, ένα υψηλότερο PREN έχει διπλή δράση: αυξάνει τη θερμοκρασία και τη συγκέντρωση χλωρίου που απαιτούνται για την έναρξη ενός λάκκου, πέρα από τη μικροδομική αντίσταση στη διάδοση μιας ρωγμής όταν υπάρχει. Το συνδυασμένο αποτέλεσμα είναι γιατί οι ποιότητες super duplex και super austenitic περιγράφονται στα δεδομένα διάβρωσης προμηθευτή ως χρησιμοποιήσιμες σε συγκεντρώσεις χλωρίου έως περίπου 50.000 ppm - πολύ πάνω από την περιεκτικότητα περίπου 19.000 ppm σε χλωριούχο θαλασσινό νερό - και ως "σχεδόν μη χλωριούχο{2} άνοσο σε υπηρεσία" επίπεδο απόδοσης 316L και 904L δεν φτάνουν.

Πηγή: Rolled Alloys, "What Is Stress Corrosion Cracking"; Sandmeyer Steel, "Alloy 2507 Duplex Stainless Steel Plate"

Πώς συγκρίνονται η σύνθεση και το PREN στις τρεις τάξεις;

Ο ισοδύναμος αριθμός αντίστασης διάτρησης (PREN) υπολογίζεται ως %Cr + 3.3×%Mo + 16×%N, και ενώ αναπτύχθηκε για να ταξινομεί την αντίσταση σκασίματος αντί για την αντίσταση SCC άμεσα, συσχετίζεται στενά με το κατώφλι SCC χλωρίου, επειδή η διάνοιξη είναι το συνηθισμένο συμβάν έναρξης ρωγμής-. Ο παρακάτω πίνακας συνοψίζει τις ονομαστικές περιοχές σύνθεσης ASTM A240 και το τυπικό PREN για κάθε βαθμό.

Πηγή: ASTM A240 ονομαστική σύνθεση κυμαίνεται ανά βαθμό? Τιμές PREN ανά δεδομένα διάβρωσης διπλής όψης Sandmeyer Steel (316L, 904L) και PREN=%Cr + 3.3×%Mo + 16×%N υπολογισμένα από την ονομαστική σύνθεση ASTM A240 για το 2507.

Τι δείχνει η δοκιμή βρασμού MgCl2 ASTM G36;

Το ASTM G36 αξιολογεί την αντίσταση SCC εκθέτοντας δείγματα υπό πίεση σε ένα βραστό διάλυμα χλωριούχου μαγνησίου που διατηρείται σε σταθερή 155,0 μοίρες ± 1,0 μοίρες, που επιλέγεται σκόπιμα ως επιταχυνόμενο, χειρότερο-περιβάλλον και όχι ως προσομοίωση οποιασδήποτε συγκεκριμένης κατάστασης του φυτού. Στο πλαίσιο αυτής της δοκιμής, οι τυπικές ωστενιτικές ποιότητες όπως τα 316L σπάνε γρήγορα, συχνά μέσα σε λίγες ώρες.

Οι παραγωγοί του 904L περιγράφουν την αντίστασή του με όρους G36 απευθείας: το κράμα παρουσιάζει "καλή αντίσταση στη διάβρωση με τάση χλωρίου, αν και όχι συνολική αντίσταση όπως κρίνεται από την εξαιρετικά σοβαρή" δοκιμή χλωριούχου μαγνησίου - που σημαίνει ότι τα 904L ξεπερνούν τα 316L σε αυτή τη δοκιμή, αλλά μπορεί ακόμα να ραγίσει με αρκετό χρόνο και χρόνο. Οι βαθμοί υπερδιπλής όψης αποδίδουν και πάλι πολύ καλύτερα, σύμφωνα με την πολύ υψηλότερη PREN και τη δομή διπλής-φάσεων τους, αν και κανένας βαθμός δεν πρέπει να διατίθεται στο εμπόριο ως απολύτως ανθεκτικός σε ρωγμές-σε ένα περιβάλλον δοκιμής τόσο σοβαρό.

Η πρακτική λύση για τους συγγραφείς προδιαγραφών είναι να αντιμετωπίζουν το G36 ως ένα συγκριτικό εργαλείο κατάταξης για την επιλογή βαθμού και την πιστοποίηση ποιότητας - όχι ως βάση-για την πραγματική θερμοκρασία λειτουργίας και τη συγκέντρωση χλωρίου που θα δει το συστατικό. Ένα εξάρτημα 316L που λειτουργεί στους 40 βαθμούς σε αραιό χλωριούχο νερό δεν είναι εξ αποστάσεως ισοδύναμο με ένα δοκιμαστικό κουπόνι G36 στους 155 βαθμούς σε σχεδόν κορεσμένο MgCl2-και τα δεδομένα κατωφλίου στην επόμενη ενότητα είναι πιο αντιπροσωπευτικά των πραγματικών ορίων λειτουργίας.

Πηγή: ASTM G36-24 scope; Φύλλο τεχνικών δεδομένων ATI 904L

Πώς μεταβάλλονται τα όρια χλωρίου με τη θερμοκρασία λειτουργίας;

Το κατώφλι χλωριούχου SCC δεν είναι ποτέ ένας ενιαίος αριθμός. είναι μια καμπύλη που ανταλλάσσει τη συγκέντρωση χλωρίου έναντι της θερμοκρασίας. Ο παρακάτω πίνακας συνοψίζει αντιπροσωπευτικές, μη όξινες οδηγίες για κάθε βαθμό. Θα πρέπει να διαβαστεί ως εργαλείο σχεδιασμού και όχι ως κώδικας-πίνακας συμμόρφωσης - Τα πραγματικά όρια εξαρτώνται επίσης από την εφαρμοζόμενη και υπολειπόμενη τάση, το pH, το διαλυμένο οξυγόνο και τη γεωμετρία των ρωγμών και μια πλήρης επιλογή υλικού θα πρέπει να αναφέρεται στον ισχύοντα κώδικα σχεδίασης και τα δεδομένα διάβρωσης για το συγκεκριμένο ρευστό.

Πηγή: Rolled Alloys chloride SCC καθοδήγηση? Αναθεώρηση διπλής όψης SCC από ανοξείδωτο χάλυβα. Φύλλο τεχνικών δεδομένων ATI 904L. ASTM G36-24

Τα NACE MR0175/ISO 15156-3 και NORSOK M-001 αλλάζουν τον λογισμό επιλογής;

Το Chloride SCC και η πυρόλυση καταπόνησης σουλφιδίου (SSC) είναι σχετικοί, αλλά διαφορετικοί μηχανισμοί, και οι προδιαγραφές των σωληνώσεων υπεράκτιων-όξινων αερίων διέπονται συνήθως από τον αυστηρότερο από τους δύο. Το NACE MR0175/ISO 15156-3 ορίζει απαιτήσεις προσόντων για ανοξείδωτους χάλυβες διπλής όψης και σούπερ διπλής όψης σε υπηρεσία που περιέχει H2S-, που συνήθως περιλαμβάνει μια μέγιστη σκληρότητα (συχνά 310 HV10), μια ζώνη περιεκτικότητας σε φερρίτη (συνήθως ειδικές για χειριστή 35) και 35– PR 40 - προτού η θερμότητα διπλής όψης μπορεί να πληροί τις προϋποθέσεις για ξινό σέρβις. 2507, το ονομαστικό PREN των 42 περίπου σβήνει αυτή τη γραμμή άνετα. Τα 904L και 316L δεν είναι ποιότητες διπλής όψης και χαρακτηρίζονται από ξεχωριστές διατάξεις της ίδιας τυπικής οικογένειας, γενικά με αυστηρότερα όρια χλωρίου και καταπόνησης για όξινες εφαρμογές.

Η καθοδήγηση επιλογής υλικού NORSOK M-001 βασίζεται στην ίδια λογική από την πλευρά του σχεδιασμού: συνδέει τις επιτρεπόμενες κατηγορίες υλικών με την αναμενόμενη περιεκτικότητα σε χλωρίδιο, τη θερμοκρασία και τη μερική πίεση H2S και ωθεί τα σχέδια προς υψηλότερες ποιότητες διπλής όψης και σούπερ διπλής όψης PREN καθώς αυξάνεται οποιαδήποτε από αυτές τις τρεις μεταβλητές. Για ένα συστατικό που εκτίθεται ταυτόχρονα σε ζεστό θαλασσινό νερό, παραγόμενο νερό ή ξινό αέριο, τα πρότυπα όξινης-υπηρεσίας και υπεράκτιων προτύπων - όχι το όριο SCC χλωρίου σε απομόνωση - συχνά γίνονται ο καθοριστικός παράγοντας στην απόφαση 316L{{9}έναντι 904L-αντίστροφα.

Πηγή: Κριτήρια πιστοποίησης διπλής όψης NACE MR0175/ISO 15156-3. Πλαίσιο επιλογής υλικού NORSOK M-001

Αξίζει το Super Duplex 2507 το Premium Κόστος Πάνω από 316L και 904L;

Σε βάση ανά-κιλό, το 2507 φέρει συνήθως την υψηλότερη τιμή αγοράς από τις τρεις ποιότητες, λόγω της περιεκτικότητάς του σε μολυβδαίνιο και νικέλιο και από τα εξαιρετικά διπλά{2}}ειδικά στοιχεία ελέγχου παραγωγής. Αλλά η τιμή αγοράς είναι η λανθασμένη βάση σύγκρισης όταν ο κίνδυνος χλωριούχου SCC είναι στο τραπέζι, επειδή μια αστοχία SCC χλωρίου είναι σπάνια μια απλή επισκευή: συνήθως σημαίνει απρογραμμάτιστο κλείσιμο, διερεύνηση ρίζας-και αντικατάσταση του αποτυχημένου εξαρτήματος και συχνά παρακείμενων σωληνώσεων που μοιράζονται το ίδιο ιστορικό σέρβις. 2507. ανά{6}}κιλό premium στο κόστος εγκατάστασης.

Ο πρακτικός κανόνας απόφασης που χρησιμοποιείται σε όλη τη βιομηχανία είναι απλός: προσδιορίστε τα 316L μόνο όπου η περιεκτικότητα σε χλώριο και η θερμοκρασία παραμένουν άνετα εντός των ~1.000 ppm / ~55 βαθμούς καθοδήγησης χωρίς ρεαλιστικό μηχανισμό συγκέντρωσης. Καθορίστε το 904L όπου η έκθεση σε χλώριο ξεπερνά σαφώς το περιθώριο των 316L, αλλά παραμένει εντός του φακέλου αποδεδειγμένης απόδοσης του 904L και δεν ισχύει απαίτηση ξινής- αμφίδρομης λειτουργίας. και προσδιορίστε το super duplex 2507 όπου η περιεκτικότητα σε χλώριο πλησιάζει την ισχύ του θαλασσινού νερού, η θερμοκρασία είναι αυξημένη, οι ρωγμές είναι αναπόφευκτες ή ισχύουν τα όξινα-κριτήρια εξυπηρέτησης και υπεράκτιων NACE/NORSOK.

Ποιος βαθμός ταιριάζει σε ποια εφαρμογή;

Συχνές Ερωτήσεις

Ε: Μπορεί το 316L να χρησιμοποιηθεί ποτέ σε θαλασσινό νερό;

Α: Μόνο σε ήπιες, σύντομη-διάρκεια ή καλά-ξέπλυμα. Η συνεχής ή στάσιμη έκθεση στο θαλασσινό νερό υπερβαίνει τα περιθώρια SCC χλωρίου και λακκούβων των 316L και οι βαθμοί διπλής όψης ή υπερδιπλής όψης 904L είναι οι τυπικές διαδρομές αναβάθμισης.

Ε: Είναι το 904L από ανοξείδωτο χάλυβα διπλής όψης;

Α: Όχι. 904Το L είναι ένας πλήρως ωστενιτικός υπερωστενιτικός βαθμός. Η αντοχή του σε χλωριούχα SCC προέρχεται από υψηλή περιεκτικότητα σε νικέλιο, μολυβδαίνιο και χαλκό, όχι από μικροδομή διπλής-φάσης.

Ε: Ένα υψηλότερο PREN σημαίνει πάντα καλύτερη αντίσταση SCC σε χλωριούχα;

Α: Το PREN αναπτύχθηκε για να ταξινομεί την αντίσταση στη διάβρωση σε κοιλότητες και ρωγμές και όχι απευθείας στην αντίσταση SCC. Συσχετίζεται ισχυρά με το κατώφλι SCC χλωριούχου, επειδή η διάτρηση είναι το συνηθισμένο συμβάν έναρξης ρωγμής-, αλλά η μικροδομή (αμφίδρομη έναντι ωστενιτικής) και η εφαρμοζόμενη πίεση έχουν επίσης σημασία και δεν καταγράφονται μόνο από το PREN.

Ε: Γιατί το 2507 χρειάζεται μια απαίτηση περιεκτικότητας σε φερρίτη στην ξινή υπηρεσία;

Α: Η περιεκτικότητα σε φερρίτη εκτός της ειδικής ζώνης (συνήθως 35–65%) μπορεί να μετατοπίσει τόσο τις μηχανικές ιδιότητες όσο και την αντίσταση στη διάβρωση στον διπλό ανοξείδωτο χάλυβα, επομένως το NACE MR0175/ISO 15156-3 το επαληθεύει άμεσα αντί να το υποθέτει μόνο από την ονομαστική σύνθεση.

Ε: Εάν το 2507 έχει σχεδόν ανοσία στο χλωριούχο SCC, γιατί να μην το χρησιμοποιήσετε παντού;

Α: Το κόστος και η δυνατότητα κατασκευής. 2507 συνεπάγονται υψηλότερη τιμή αγοράς, απαιτεί αυστηρότερο έλεγχο της θερμότητας συγκόλλησης-για τη διατήρηση της ισορροπίας φάσης και είναι περιττή όπου η έκθεση σε χλωρίδιο και η θερμοκρασία βρίσκονται ήδη με ασφάλεια εντός περιθωρίου 316L ή 904L.