Hvad gør et legeret stålrør korrosionsbestandigt
Legeret stålrør dækker to brede familier. Lavlegerede rør, såsom chrommolybdæn-kvaliteterne i ASTM A335 og GB/T 5310, er hovedsageligt designet til forhøjet temperaturstyrke og brintdrift, med et samlet legeringsindhold typisk under fem procent. Højlegerede og rustfrie rør, inklusive de austenitiske kvaliteter i ASTM A312 og duplekskvaliteterne i ASTM A790, er afhængige af krom på eller over omkring elleve procent for at danne en stabil passiv film. I begge familier bestemmes korrosionsadfærden af overfladefilmens kemi, ikke af mekanisk styrke.
Chrom er nøgleelementet. Det reagerer med ilt og danner et tyndt, selvreparerende kromoxidlag, der adskiller stålet fra miljøet. Nikkel stabiliserer den austenitiske struktur og forbedrer modstanden i mildt reducerende og alkaliske medier, mens molybdæn markant forbedrer modstanden mod gruber og sprækkeangreb i kloridholdige miljøer. Nitrogen, titanium og niobium tilsættes for yderligere stabilisering eller for modstand mod intergranulært angreb.
Gradering af modstand: PREN og legeringsindhold
Det ækvivalente antal pitting-modstand er den accepterede måde at sammenligne chloridmodstand på tværs af kvaliteter. Det er beregnet som PREN er lig med chromindholdet plus 3,3 gange molybdænindholdet plus 16 gange nitrogenindholdet, alt i masseprocent. Kvaliteter med et højere tal tolererer højere kloridniveauer og højere temperaturer, før pitting begynder, og det samme indeks bruges, når man vælger en kvalitet for havvand eller chloridprocesstrømme.
| Familie | Typisk legeringsindhold | Korrosionsstyrke | Typiske standarder |
|---|---|---|---|
| Kulstof og lavlegering | Krom plus molybdæn op til omkring fem procent | Kun atmosfærisk og høj temperatur oxidationsbestandighed | ASTM A335, GB/T 5310, EN 10216-2 |
| Austenitisk rustfri | Chrom omkring 18 procent med nikkel og molybdæn | Generelle og oxiderende medier, begrænset modstand mod kloridgruber | ASTM A312, ASTM A213, EN 10216-5 |
| Duplex rustfri | Krom omkring 22 procent med molybdæn og nitrogen | Høj kloridgruber og spændingskorrosionsbestandighed med høj styrke | ASTM A790, ASTM A928, EN 10216-5 |
| Super austenitisk og nikkellegering | Chrom, molybdæn og nitrogen i høje niveauer | Kraftig klorid og reducerende syreservice | ASTM B677 og relaterede produktstandarder |
Korrosionsformer, der betyder noget i praksis
Ensartet korrosion, styret af legeringsindhold og af mediets oxiderende eller reducerende natur.
Pitting og sprækkekorrosion, drevet af klorid og af stagnerende forhold under pakninger, aflejringer og svejsesprøjt.
Intergranulær korrosion, forårsaget af chromcarbidudfældning i det sensibiliserende temperaturområde for ustabiliserede austenitiske kvaliteter, og undgået af kulstoffattige eller stabiliserede kvaliteter.
Spændingskorrosionsrevner, fremmet af klorider og trækspænding ved forhøjet temperatur i austenitiske kvaliteter, og bedre modstået af duplex- og højmolybdænkvaliteter.
Galvanisk korrosion ved overgange mellem uens legeringer, styret af korrekt isolering og ved at holde katode/anode-arealforholdet lille.
Erosionskorrosion, hvor høj strømningshastighed ødelægger den beskyttende film, styret af begrænsende hastighed for den valgte kvalitet.
Valg og behandling af den rigtige karakter
Udvælgelsen starter fra mediet: sammensætning, chloridniveau, hydrogensulfidpartialtryk, temperatur, strømningshastighed og tilstedeværelsen af stillestående zoner. For våd svovlbrinteservice angiver ISO 15156 de acceptable legeringsfamilier og hårdhedsgrænser efter region, og kvaliteten skal kvalificeres i forhold til disse grænser i stedet for at vælges alene på grundlag af styrke. Til forhøjet temperatur brint- og dampservice vælges chrommolybdænkvaliteterne i ASTM A335 efter designtemperatur, med de højere chromkvaliteter brugt som temperaturstigninger.
Forarbejdning påvirker også korrosionsydelsen. Rustfrit rør skal svejses med matchende eller overlegeret fyldstof, med varmetilførsel kontrolleret for at undgå sensibilisering, og den svejse- og varmepåvirkede zone skal renses for varmefarve, derefter bejdses og passiveres, så den passive film genoprettes. Chrommolybdænrør kræver kontrolleret forvarmning og varmebehandling efter svejsning i henhold til den kvalificerede procedure for at undgå hårde og revnefølsomme varmepåvirkede zoner. Færdiggjorte rør bør beskyttes mod kulstofstål forurening under opbevaring og håndtering, fordi indlejrede jernpartikler bliver initieringssteder for gruber.
Ofte stillede spørgsmål
Q: Hvilket element gør mest for at stoppe gruber i legeret stålrør?
Molybdæn. Den stabiliserer den passive film i kloridholdige medier, hvorfor den vægter den højeste vægt i pitmodstandsækvivalenttallet efter nitrogen.
Spørgsmål: Hvorfor revner et austenitisk rustfrit rør i varm kloridservice?
Chlorider plus trækspænding ved forhøjet temperatur forårsager spændingskorrosion i austenitiske kvaliteter. Duplex eller højere molybdænkvaliteter eller en lavere driftstemperatur er de sædvanlige midler.
Q: Hvad forårsager intergranulær korrosion efter svejsning?
Chromcarbidudfældning i det sensibiliserende temperaturområde fjerner chrom fra korngrænserne. Kulstoffattige kvaliteter eller titanium og niobium stabiliserede kvaliteter bruges, hvor svejsning efterfølges af service i dette område.
Q: Er lavlegerede krommolybdænrør korrosionsbestandige?
De modstår højtemperaturoxidation og hydrogenangreb frem for vandig korrosion. Ved våd eller sur drift kræves der i stedet en rustfri eller duplex-kvalitet.
Q: Hvordan skal rustfrit rør rengøres efter svejsning?
Fjern varmefarve og indlejret jern, sylt og passivér derefter samlingen, så chromoxidfilmen omdannes fuldstændigt. Kulstofstålværktøj og slibeskiver bør aldrig bruges på rustfri overflader.
