Kako se zavarena čelična cijev ponaša u korozivnoj uporabi
O korozijskim svojstvima zavarene čelične cijevi odlučuju tri stvari koje djeluju zajedno: sastav čelika, kvaliteta zavarenog šava i kemija radnog okruženja. Za obične cijevi od ugljičnog čelika sam osnovni metal nudi mali inherentni otpor, tako da zaštita ovisi o barijernim premazima, oblogama i katodnoj zaštiti. Za zavarene cijevi od legure i nehrđajućeg čelika sadržaj legure postaje dominantan čimbenik, a zavar postaje najslabija točka osim ako se postupak zavarivanja i stanje nakon -zavarivanja ne kontroliraju.
Uobičajeno je pogrešno shvaćanje da dodavanje legirajućih elemenata cijevi od ugljičnog čelika čini prikladnom za jake kiseline. Krom i nikal poboljšavaju otpornost na određena okruženja, ali koncentrirana klorovodična kiselina napada čak i visokolegirane nehrđajuće čelike. Odabir materijala stoga mora krenuti od stvarnog medija, njegove koncentracije, temperature i sadržaja kisika, a ne od općeg očekivanja da će legiranje riješiti problem.
Učinak legirajućih elemenata
| Element | Doprinos korozijskom ponašanju | Gdje je važno u servisu cijevi |
|---|---|---|
| krom, kr | Stvara tanak, prianjajući pasivni oksidni film na površini | Atmosferski, oksidirajući i blago kiseli okoliši; osnova nehrđajućih razreda |
| Nikal, Ni | Stabilizira austenitnu strukturu i poboljšava otpornost na reducirajuće kiseline | Razrijeđeni sumporni i drugi redukcijski mediji; austenitna cijev od nehrđajuće-legure nikla |
| Molibden, Mo | Poboljšava otpornost na rupičastu i pukotinsku koroziju u kloridnim medijima | Morski, slani i procesni-tokovi koji sadrže kloride |
| Bakar, Cu | Poboljšava otpornost na atmosfersku koroziju kod nisko{0}}legiranih čelika otpornih na atmosferske utjecaje | Izložene strukture i neobojene vanjske primjene |
| Ugljik, C | Povećava čvrstoću, ali veže krom kao karbid u nehrđajuće čelike | Rizik od interkristalne korozije nakon zavarivanja ako je ugljik visok |
Kod zavarenih cijevi od ugljičnog čelika praktičan način je kontrolirati okoliš i odvojiti ga od čelika. Unutarnji i vanjski premazi, cementne ili epoksidne obloge, pocinčavanje i katodna zaštita dio su te strategije, a sustav premaza obično je specificiran u skladu s priznatim standardom za pripremu površine i trajnost.
Zašto je zavareni šav kritičan
Neusklađenost sastava:ako dodatni metal ne odgovara osnovnom metalu, šav može postati anodan i prvenstveno korodirati.
Nepotpuna penetracija i nedostatak fuzije:ovi geometrijski defekti stvaraju pukotine gdje se koncentriraju stagnirane tekućine i počinje piting.
Zona-zahvaćena toplinom:zavarivanjem se lokalno mijenja mikrostruktura; u nehrđajućim cijevima, taloženje krom karbida u zoni-pogođenoj toplinom uzrokuje osjetljivost i intergranularni napad osim ako se ne koriste ni-ugljični ili stabilizirani stupnjevi.
Preostalo naprezanje:vlačna naprezanja na šavu povećavaju pokretačku silu za pucanje uslijed korozije, osobito u kloridnim ili sulfidnim okruženjima.
Prskanje zavara i oštećenje površine:grube površine i ugrađene čestice željeza razgrađuju pasivne filmove i započinju lokalizirani napad.
Za austenitnu zavarenu cijev prema ASTM A312 ili izrađenu od ploče prema ASTM A240, ispitivanja korozije kao što je ASTM A262 za interkristalnu koroziju i ASTM G48 za otpornost na piting u otopini željeznog klorida koriste se za provjeru da li materijal i postupak zavarivanja pružaju tražene performanse.
Čimbenici okoliša koji potiču koroziju
Uvjeti usluge obično dominiraju rezultatom. Sadržaj klorida i otopljeni kisik kontroliraju napad rupa i pukotina; temperatura povećava brzinu reakcije i može pokrenuti specifične mehanizme; brzina protoka utječe na to kako se stvaraju zaštitni filmovi i hoće li se razviti erozija-korozija ili pod-napad naslaga; a pH odlučuje koji je mehanizam korozije aktivan. U mokroj kiseloj upotrebi koja sadrži vodikov sulfid, NACE MR0175 / ISO 15156 upravlja odabirom materijala i ograničava ugljične i nisko-legirane čelike na najveću tvrdoću od 22 HRC kako bi se smanjio rizik od pucanja uslijed naprezanja sulfidom. Tamo gdje je medij jako kiseo ili jako oksidira, prijelaz na austenitnu ili višu-leguru nehrđajućeg stupnja ili na ne-metalnu oblogu obično je pouzdaniji od pokušaja zaštite površine ugljičnog čelika.
Inspekcija i praktične zamke
Provjerite kontinuitet premaza i obloge, uključujući rez-na krajevima cijevi i područja spojeva na terenu, prije nego što se cjevovod ukopa ili pusti u pogon.
Provjerite kvalitetu zavara radiografijom ili ultrazvučnim ispitivanjem, uz kriterije prihvatljivosti dogovorene između kupca i proizvođača.
Potvrdite da su dodatni materijal i postupak zavarivanja kvalificirani za osnovni materijal i radnu okolinu.
Pripazite na galvansko spajanje gdje se nehrđajuće ili presvučene komponente spajaju s običnim ugljičnim čelikom u vlažnom okruženju.
Potvrdite da je toplinska obrada nakon-zavarivanja, tamo gdje je to potrebno za stupanj i debljinu, stvarno obavljena i zabilježena.
Izbjegavajte uvjete stagnacije protoka i osigurajte odgovarajuću drenažu jer je stagnacija tekućine- koja sadrži klorid jedan od najčešćih uzroka prerane perforacije.
FAQ
P: Čini li zavarenu čeličnu cijev dodavanjem nikla otpornom na solnu kiselinu?
Ne. Nikal poboljšava otpornost na određene redukcijske kiseline, ali koncentrirana klorovodična kiselina napada austenitne nehrđajuće čelike kao i ugljični čelik. Takva usluga zahtijeva više-legirani materijal ili ne-metalnu oblogu odabranu za taj medij.
P: Što krom radi u čeliku?
Krom stvara tanki pasivni oksidni film-koji se samopopravlja na površini, što je osnova otpornosti na koroziju u oksidirajućem i atmosferskom okruženju. Vrste nehrđajućeg čelika oslanjaju se na minimalni sadržaj kroma za održavanje ovog filma.
P: Zašto zavareni šav korodira prije tijela cijevi?
Zato što se šav može razlikovati od osnovnog metala u sastavu i mikrostrukturi i zato što nepotpuno prodiranje ili nedostatak fuzije ostavlja pukotine. Oba učinka koncentriraju napad u uskom pojasu duž zavara.
P: Kako je zavarena cijev od ugljičnog čelika zaštićena u ukopanoj uporabi?
Obično kombinacijom vanjskog sustava premaza, ponekad unutarnje obloge i katodne zaštite, s izborom premaza i pripremom površine specificiranom prema industrijskom standardu za tlo i klimatske uvjete.
P: Je li tvrdoća relevantna za koroziju?
Da, u mokro kiselom servisu. Visoka tvrdoća u zavarivanju ili zoni utjecaja topline-čini čelik osjetljivim na sulfidne pukotine zbog naprezanja, zbog čega NACE MR0175 / ISO 15156 postavlja maksimalnu tvrdoću od 22 HRC za ugljične i nisko-legirane čelike.
P: Koji testovi provjeravaju otpornost na koroziju zavarene nehrđajuće cijevi?
Obično se koristi ispitivanje međukristalne korozije prema ASTM A262 i ispitivanje rupičaste korozije prema ASTM G48, zajedno s kvalifikacijom zavara i, gdje je primjenjivo, dopuštenom korozijom ili povećanjem debljine stijenke.
P: Smanjuje li veća brzina protoka koroziju?
Do određene točke obeshrabruje naslage i uvjete stagnacije, ali pretjerana brzina uklanja zaštitne filmove i uzrokuje eroziju-koroziju. Svaki materijal i sustav premaza ima prihvatljiv raspon brzine koji se treba poštivati pri projektiranju.
