Voorkomen van chloridespanningscorrosiescheuren in 316 roestvaststaal buizen

Voorkomen van chloridespanningscorrosiescheuren in 316 roestvaststaal buizen

Chloride Stress Corrosion Cracking (CISCC) is de primaire storingsmodus voor 316 roestvrijstalen buizen in omgevingen met chloriden, zoals kustgebieden, chemische verwerking of zelfs onder isolatie. Het is een kwetsbare, catastrofale mislukking die zonder waarschuwing optreedt wanneer drie factoren tegelijkertijd samenkomen:

1. Chloride-ionen (zelfs in ppm-concentraties)

2. Trekspanning (afval van de vervaardiging of van de werking)

3. Temperatuur (meestal boven 60°C / 140°F)

Aangezien 316 buizen veel worden gebruikt vanwege hun uitstekende algemene corrosiebestendigheid en vormbaarheid, is het voorkomen van CISCC een kritieke technische uitdaging. Deze gids schetst een praktische, diepgaande verdedigingsstrategie.

Hoe de driehoek te doorbreken: een praktische preventiestrategie

1. de Beheer van het milieu (verwijderen van chloriden / chemische veranderingen)

Dit is vaak de meest moeilijke factor om te beheersen, maar kan zeer effectief zijn.

• Controle chlorideconcentratie: Je kunt niet alle chloriden verwijderen, maar de concentratie laag houden is de sleutel. Voor koelwater moet waterbehandeling worden uitgevoerd en moet een strikte grens worden gehandhaafd voor het gehalte aan chloride (bijv. < 50 ppm voor hete oppervlakken).

• Vermijd stagnatie en scheuren: Stagnantheid maakt het mogelijk dat chloriden zich concentreren door verdamping. Ontwerp systemen voor volledige drainage en vermijd dode benen. Scheuren (onder pakkingen, afzettingen) kunnen chloriden vastleggen en een kritieke lokale omgeving creëren.

• Controleph: CISCC is het ergst in neutrale tot licht zure omgevingen. Het handhaven van een licht alkalische waterchemie (pH > 9) kan het kraken aanzienlijk remmen, hoewel dit niet altijd mogelijk is met procesvloeistoffen.

• Voorkom chlorideconcentratie onder isolatie: Dit is een belangrijke oorzaak van falen. Zorg ervoor dat de isolatie met een breedte van niet meer dan 20 mm om het binnendringen van regenwater of waswater te voorkomen. Als het water binnenkomt, verdampt het op de hete buis, waardoor chloriden zich tot verwoestende niveaus concentreren. Gebruik voor hete oppervlakken van roestvrij staal een isolatie zonder chloride (bijv. steenwol) in plaats van celglas of schuimglas dat chloriden kan bevatten.

2. Het is een onmogelijke zaak. Stress beheersen (de meest betrouwbare methode)

Het verminderen van de trekspanning is vaak de meest effectieve en beheersbare preventiemethode.

• Specificeer geanelleerde/stressvrij gemaakte buizen: De bronbuizen moeten altijd in de geanelleerde toestand zijn (ASTM A269). Dit zorgt ervoor dat het materiaal minimale reststress heeft door het productieproces (koude trek, plundering).

• Verminder de spanning na de fabricage: Na het buigen, snijden of lassen, moet de oplossing volledig worden opgebrand. Dit is de beste manier om CISCC te voorkomen. Het is echter vaak onpraktisch voor grote, complexe systemen vanwege de hoge temperaturen (1040-1120°C / 1900-2050°F) en het risico op vervorming.

• Gebruik buigen, niet lassen: Gebruik waar mogelijk gebogen secties in plaats van gelaste ellebogen. Goed gebogen buisweerstand leidt tot minder zware restspanningen dan een lasverbinding.

• Beheers laspraktijken: Gebruik lassystemen met weinig warmte-inbreng en gekwalificeerde procedures om restspanningen te minimaliseren. Technieken zoals shot peening of zandstralen van de lasvoet kunnen gunstige drukspanningen aan het oppervlak introduceren.

3. Beheers de temperatuur

• Verlaagde proces temperatuur: Als het proces dat toelaat, vermindert het risico drastisch als het werk onder de 60°C (140°F) is. De drempel is niet absoluut, maar de CISCC-snelheid neemt exponentieel toe met de temperatuur.

• Vermijd lokale hotspots: Zorg voor een goede warmteoverdracht om lokale oververhitting te voorkomen, wat een kritieke micro-omgeving kan veroorzaken.

• Isoleer om koel te blijven: Voor systemen die onder de omgevingstemperatuur moeten werken (bijvoorbeeld koeling), voorkomt een effectieve isolatie oppervlaktecondensatie, waardoor chloriden uit de atmosfeer kunnen worden geconcentreerd.

De ultieme oplossing: Wanneer preventie niet voldoende is

Als de omgeving te streng is (bijv. hete, geconcentreerde chloriden) en stressverlichting onmogelijk is, geen enkele hoeveelheid beheer zal 316 roestvrij staal echt veilig maken. In deze gevallen is het verbeteren van het materiaal de enige verstandige ingenieursbeslissing.

Materialenopwaarderingspad voor buizen:

1. Aas- en staalproducten van de volgende stoffen:

   • 316L (laag koolstofgehalte): Betere resistentie tegen sensibilisatie, maar geen significante verbetering van de CISCC-resistentie ten opzichte van 316.

   • 904L (N08904): Een hoger legeringsgehalte (Mo, Cu, Cr) zorgt voor een betere weerstand tegen chloriden, maar is niet immuun.

2. Met een breedte van meer dan 50 mm  Dit is vaak de meest kosteneffectieve upgrade.

   • 2205 (S31803/S32205): Heeft uitstekende weerstand tegen CISCC en ongeveer het dubbele van de opbrengst van 316. Het is een standaardkeuze voor zeer corrosieve chlorideomgevingen en is op grote schaal verkrijgbaar in buisvormige vormen.

3. Met een vermogen van meer dan 10 W

   • Met een vermogen van niet meer dan 0,9 W Uitstekende weerstand tegen CISCC.

   • Met een vermogen van meer dan 0,9 W Uitstekende weerstand tegen CISCC en pitting. Vaak gebruikt voor kritieke toepassingen.

   • Hastelloy C-276 (N10276): Vrijwel immuun voor CISCC in de meeste industriële omgevingen.

Samenvatting: Uw actieplan

1. Beoordeling: Identificeer alle omgevingen waar 316-buizen aan chloriden worden blootgesteld, vooral bij temperaturen boven 60 °C (140 °F).

2. Prioriteit: Focus op veiligheidskritische systemen, systemen die geïsoleerd zijn en systemen met een geschiedenis van storingen.

3. Breek de driehoek:

   • Probeer eerst de spanning te beheersen. Specificeer spanningsvrije buizen en fabricage op verstandige wijze.

   • Tweede, controleer het milieu. Houd het droog, vermijd stagnatie en houd de waterchemie in de gaten.

   • Ten derde, temperatuurcontrole. Hou het koel als het kan.

4. Weet wanneer u moet upgraden: Als de omgeving van nature ernstig is, vertrouw dan niet op 316/L. Het bedrijfsrisico en de kosten van storingen zijn veel hoger dan de hogere aanvankelijke materialkosten van een duplex- of nikkel-legeringsbuis. Investeringen in Duplex 2205 de Commissie heeft in haar advies van 15 juni 1998 een aantal punten terzake vastgesteld.