Як зварні сталеві труби поводяться в умовах корозії
Корозійні властивості зварної сталевої труби визначаються трьома факторами, що діють разом: складом сталі, якістю зварного шва та хімічним складом робочого середовища. Для простих труб із вуглецевої сталі основний метал сам по собі створює незначний внутрішній опір, тому захист залежить від бар’єрних покриттів, футерівки та катодного захисту. Для зварних труб зі сплаву та нержавіючої сталі вміст сплаву стає домінуючим фактором, а зварний шов стає найслабшим місцем, якщо не контролювати процедуру зварювання та умови після зварювання.
Поширене непорозуміння, що додавання легуючих елементів до труби з вуглецевої сталі робить її придатною для сильних кислот. Хром і нікель покращують стійкість до певних середовищ, але концентрована соляна кислота вражає навіть високолеговані нержавіючі сталі. Тому вибір матеріалу має починатися з фактичного середовища, його концентрації, температури та вмісту кисню, а не із загального очікування, що легування вирішить проблему.
Вплив легуючих елементів
| елемент | Внесок у корозійну поведінку | Де це має значення в обслуговуванні труб |
|---|---|---|
| Хром, Cr | Утворює на поверхні тонку липку пасивну оксидну плівку | Атмосферні, окислювальні та слабокислі середовища; основа нержавіючих марок |
| Нікель, Ni | Стабілізує аустенітну структуру і покращує стійкість до відновлюючих кислот | Розбавити сірчану та інші відновні середовища; труби з аустенітного нержавіючого-сплаву та нікелю |
| Молібден, Mo | Підвищує стійкість до точкової та щілинної корозії в хлоридних середовищах | Морські, солонуваті та хлорид{0}}вмісні технологічні потоки |
| Мідь, Cu | Покращує стійкість до атмосферної корозії для низько-легованих атмосферних впливів сталей | Відкриті конструкції та нефарбоване зовнішнє застосування |
| Карбон, С | Підвищує міцність, але зв’язує хром як карбід у нержавіючих сталях | Ризик міжкристалічної корозії після зварювання, якщо вуглець високий |
У зварних трубах з вуглецевої сталі практичним шляхом є контроль середовища та відокремлення його від сталі. Внутрішні та зовнішні покриття, цементні або епоксидні покриття, цинкування та катодний захист є частиною цієї стратегії, і система покриття зазвичай специфікується відповідно до визнаного стандарту підготовки поверхні та довговічності.
Чому зварний шов є критичним
Невідповідність складу:якщо присадний метал не збігається з основним металом, шов може стати анодним і переважно піддаватися корозії.
Неповне проникнення і відсутність злиття:ці геометричні дефекти створюють тріщини, де концентрується застій рідини, і починається пітинг.
Термічна-зона:зварювання локально змінює мікроструктуру; у нержавіючих трубах осадження карбіду хрому в зоні-термічного впливу спричиняє сенсибілізацію та міжкристальну атаку, якщо не використовуються низько{1}}вуглецеві або стабілізовані марки.
Залишкова напруга:розтягуючі напруги в шві додають до рушійної сили для корозійного розтріскування під напругою, особливо в хлоридних або сульфідних середовищах.
Розбризкування швів і пошкодження поверхні:шорсткі поверхні та вбудовані частинки заліза руйнують пасивні плівки та ініціюють локальну атаку.
Для аустенітної зварної труби відповідно до ASTM A312 або виготовленої з пластини відповідно до ASTM A240 використовуються корозійні випробування, такі як ASTM A262 для міжкристалічної корозії та ASTM G48 для точкової стійкості в розчині хлориду заліза, щоб перевірити, що матеріал і процедура зварювання забезпечують необхідні характеристики.
Фактори навколишнього середовища, що викликають корозію
Умови обслуговування зазвичай домінують над результатом. Вміст хлоридів і розчиненого кисню контролюють ямкову та тріщинну атаку; температура підвищує швидкість реакції і може запускати певні механізми; швидкість потоку впливає на формування захисних плівок і на те, чи розвивається ерозія-корозія чи недостатнє{2}}відкладення; рН визначає, який механізм корозії активний. У вологому кислому режимі, що містить сірководень, NACE MR0175 / ISO 15156 керує вибором матеріалів і обмежує вуглецеву та низько-леговану сталь до максимальної твердості 22 HRC, щоб зменшити ризик розтріскування сульфідної напруги. Якщо середовище є сильнокислим або сильно окисним, перехід до аустенітного чи вищого -сплаву нержавіючої сталі або до не-металевої футерування зазвичай є надійнішим, ніж спроба захистити поверхню з вуглецевої сталі.
Перевірка та практичні підводні камені
Перевірте суцільність покриття та футерівки, включно з-зрізами на кінцях труб і місцях з’єднань, перш ніж лінію закопати або ввести в експлуатацію.
Перевірте якість зварного шва за допомогою радіографії або ультразвукового тестування з критеріями приймання, узгодженими між покупцем і виробником.
Підтвердьте, що присадний метал і процедура зварювання відповідають базовому матеріалу та робочому середовищу.
Слідкуйте за гальванічним зв’язком, коли нержавіючі або покриті компоненти з’єднуються з простою вуглецевою сталлю у вологому середовищі.
Підтвердьте, що післязварювальна термічна обробка, якщо це вимагається для якості та товщини, була фактично виконана та зафіксована.
Уникайте умов застою та забезпечте належний дренаж, оскільки застій рідини,-що містить хлорид, є однією з найпоширеніших причин передчасної перфорації.
FAQ
З: Чи робить додавання нікелю до зварної сталевої труби її стійкістю до соляної кислоти?
Ні. Нікель підвищує стійкість до певних відновних кислот, але концентрована соляна кислота руйнує аустенітну нержавіючу сталь, а також вуглецеву сталь. Для такого обслуговування потрібен високо-матеріал сплаву або не-неметалева підкладка, обрана для цього середовища.
З: Що робить хром у сталі?
Хром утворює на поверхні тонку пасивну оксидну плівку, що самовідновлюється, що є основою корозійної стійкості в окисних і атмосферних середовищах. Нержавіюча сталь покладається на мінімальний вміст хрому для збереження цієї плівки.
Питання: Чому зварювальний шов кородує перед корпусом труби?
Тому що шов може відрізнятися від основного металу за складом і мікроструктурою, а також тому, що неповне проплавлення або відсутність проплавлення залишає щілини. Обидва ефекти концентрують атаку у вузькій смузі вздовж зварного шва.
Питання: Як захищена зварна труба з вуглецевої сталі під час використання під землею?
Зазвичай за допомогою комбінації системи зовнішнього покриття, іноді внутрішньої обшивки та катодного захисту, з вибором покриття та підготовкою поверхні, визначеними галузевим стандартом для ґрунту та кліматичних умов.
З: Чи має значення твердість для корозії?
Так, у вологому кислому поданні. Висока твердість у зварному шві або зоні термічного -впливу робить сталь чутливою до сульфідного розтріскування під напругою, тому NACE MR0175 / ISO 15156 встановлює максимальну твердість 22 HRC для вуглецевої та низько-легованої сталі.
Q: Які випробування перевіряють корозійну стійкість зварної нержавіючої труби?
Випробування на міжкристалітну корозію відповідно до ASTM A262 і випробування на точкову корозію відповідно до ASTM G48 зазвичай використовуються разом із кваліфікацією зварного шва та, де це можливо, допуском на корозію або збільшенням товщини стінки.
Питання: чи зменшує більша швидкість потоку корозію?
До певної міри він перешкоджає утворенню відкладень і застою, але надмірна швидкість видаляє захисні плівки та спричиняє ерозію-корозію. Кожен матеріал і система покриття мають прийнятний діапазон швидкості, який слід враховувати при проектуванні.
