Mi az alacsony-ötvözött tengervíz-korrózióval-álló acél?
Az alacsony-ötvözetű tengervíz korrózióálló-acél szerkezeti acélok családja, amelyeket úgy ötvöznek, hogy a sima szénacél által termelt laza, porózus rozsda helyett kompakt, védő rozsdaréteg képződik a tengervízben és a tengeri légkörben. A teljes ötvözőanyag-tartalom szándékosan alacsony, általában jóval 2% alatti, ami a költséget a szénacél közelében tartja, miközben többszörösen hosszabb élettartamot biztosít tengeri környezetben. Ez a kombináció az oka annak, hogy ezeket a minőségeket kikötőkben, tengeri építményekben és part menti infrastruktúrákban használják, ahol az ellenőrzési és karbantartási hozzáférés nehéz és költséges.
A minőségek nem rozsdamentes acélok, és nem hagyják abba a korrodálást. Lassú, önjavító oxidrétegre támaszkodnak, és tartós szerkezetekhez továbbra is bevonatokkal és katódos védelemmel együtt használják őket.
Hogyan működnek az ötvözőelemek
A korrózióállóság a korróziós folyamat során több adalék kölcsönhatásából adódik, nem pedig egyetlen elemből.
| Elem | Funkció |
|---|---|
| Réz és foszfor | Réz- és foszforvegyületekkel dúsított kompakt, tapadó rozsdaréteg kialakítása, amely lezárja a közönséges rozsda pórusait |
| Króm | A fő fóliaerősítő elem a modern minőségekben, növelve a védőréteg sűrűségét és stabilitását |
| Nikkel | Tovább dúsítja a rozsdaréteget és javítja a teljesítményt a tengeri légköri expozícióban |
| Molibdén | Megakadályozza a gödrösödést kloridban-dús körülmények között, és segít a korai gödörhelyek újrapassziválásában |
| Alumínium | Sűrű oxidfilmet képez, amely fizikai akadályt képez, különösen a króm{0}}molibdén-alumínium rendszerben |
Az Egyesült Államokban 1951-ben kifejlesztett, foszfor{0}}réz-nikkelt tartalmazó rendszer volt az első kereskedelmi forgalomban kapható tengervíz-korróziós-acél. 0,08-0,15 % foszfortartalma kiváló fröccsenő zónateljesítményt adott, de megnehezítette a hegesztést, és a körülbelül 20 mm-nél vastagabb lemezeket általában nem hegesztették. Az 1960-as években a japán fejlesztés 0,03%-ra vagy kevesebbre csökkentette a foszfortartalmat, és áttért egy króm-alapú ötvözetrendszerre, amely nagyjából 1% krómot tartalmaz, réz-króm-foszfort, réz{15}}króm{16}-foszfort és -foszfort{15}}. réz-króm-molibdén változatok, amelyek helyreállították a hegeszthetőséget, miközben megőrizték az erős korróziós teljesítményt. Egy európai króm{21}}alumínium rendszer ugyanezt az elvet követte, és az 1960-as évek közepén -kezdett kínai kutatások a króm-molibdén-alumínium rendszerhez vezettek, amelyet a GB/T 30070 szabvány szerint szabványosítottak tengervízzel korrózióálló acéllemezek esetében, és az Al10CrMo minősége 10CrMo.
Tengeri korróziós zónák
| Zóna | Elhelyezkedés | Korróziós viselkedés |
|---|---|---|
| Tengeri hangulat | Fröccsenés felett | Sós-levegő, mérsékelt és viszonylag egyenletes támadás |
| Splash zóna | Közvetlenül a vízvonal felett, hullámok nedvesítik | A legagresszívebb zóna nedves{0}}száraz kerékpározással, hullámhatásokkal és rengeteg oxigénnel |
| Árapály zóna | Apály és dagály között | Váltakozó bemerülés és expozíció, amelyet galvanikus csatolás mérsékelt a merülőszakasszal |
| Teljesen elmerült zóna | Apály alatt | Oxigén{0}}korlátozott és meglehetősen egyenletes támadás, a biológiai szennyeződés helyi sejteket hoz létre |
| Tengerfenéki iszapzóna | Az üledékbe temetve | Alacsony oxigén és alacsony általános arány, de a szulfát{0}}redukáló baktériumok helyi támadást okozhatnak |
Mivel az egyik minőség ezekben a zónákban eltérően viselkedik, a korróziós ráhagyást, a bevonat specifikációit és a katódos védelmi tervezést zónánként kell meghatározni, nem egységesen alkalmazni. A fröccsenő zóna szinte mindig megkapja a legnagyobb korróziót és a legmasszívabb bevonatrendszert.
Minőségek és ötvözetrendszerek
| Rendszer | Ötvöző alap | Megjegyzések |
|---|---|---|
| Réz-foszfor-nikkel | Cu, P, Ni | Az eredeti rendszer; kiváló fröccsenő zóna teljesítmény, de korlátozott hegeszthetőség vastag szakaszokon |
| Chromium-alapú | Cr Cu, P, Al vagy Mo | Alacsonyabb foszfortartalom a jobb hegeszthetőség érdekében, körülbelül 1 % króm, mint a fő korrózióálló -elem |
| Króm{0}}alumínium | Cr, Al | Alumínium kiegészítés a rozsdaréteg további stabilitásáért |
| Króm{0}}molibdén-alumínium | Cr, Mo, Al | A GB/T 30070 szabvány szerint tengervíz-korrózióálló{1}}lemez; a kialakult kínai rendszer, amelyet tengervíz-csövekhez, hajóépítéshez és part menti petrolkémiai berendezésekhez használnak |
A minőség kiválasztásakor három tényező határozza meg a választást: az irányadó szabvány, amely a kínai projekteknél a GB/T 30070 a tengervíz korrózióálló lemezére, vagy a GB/T 712 a hajó- és óceánmérnöki szerkezeti acélra; a szerkezeti kialakítás által megkövetelt folyáshatár; és a tényleges telepítési zóna korrozivitása. A malomellenőrzési tanúsítványt a szabványnak megfelelően kell ellenőrizni, nem csak az osztálynévre hagyatkozni.
Hegesztési és védelmi követelmények
Az eredeti réz-foszfor-nikkelrendszer megemelkedett foszfortartalma szándékos kompromisszum-a korróziós teljesítmény és a hegesztési repedés kockázata között, és ez az oka annak, hogy a modern minőségek alacsony szinten tartják a foszfort. Ahol a kémia lehetővé teszi a hegesztést, a gyakorlat az alacsony-ötvözetű szerkezeti acélokra vonatkozó általános szabályokat követi: alacsony-hidrogéntartalmú fogyóeszközök, például az E5015 típus, szabályozott előmelegítés és utólagos-hegesztési feszültség-mentesítés, ahol a vastagság és az irányadó specifikáció megköveteli. A hegesztési eljárást a tényleges minőség alapján kell minősíteni a gyártás előtt, mivel az ötvözet-adalékok megváltoztatják a hőhatás-zóna reakcióját.
Ezek az acélok nem helyettesítik a védőbevonatokat vagy a katódos védelmet az állandó tengeri szerkezetekben; csökkentik a bevonat tönkremenetelének következményeit és meghosszabbítják a karbantartási ciklusok közötti intervallumot. Ahol a rozsdaréteg egyáltalán nem tolerálható, mint például a hőcserélő csövekben, a szivattyú belső részeiben és a szelepülékekben, a rozsdamentes acél vagy a borítólemez továbbra is a jobb választás. A védelmi rendszerekre vonatkozó tervezési útmutatást olyan dokumentumok adják, mint a DNV-RP-B401 a katódos védelmi tervezéshez, az EN 10225 a hegeszthető szerkezeti acélokhoz a rögzített tengeri szerkezetekhez és az ISO 12944-9 a tengeri szerkezetek védőfesték-rendszereihez, míg a savanyú tengeri szolgáltatással az ISO1 / NACE 1515 MR06 / NACE15 foglalkozik.
Alkalmazások és gyakorlati korlátok
Kikötői építmények: rakpartok, stégek, hullámtörők és lemezcölöpök
Offshore platform lábak és fröccsenő zónatagok
Tengerparti hidak, stégek és parti erőművek hűtővízrendszerei
Tengervíz-bevezető és -kifolyó csövek, valamint tenger alatti csővezetékek támasztékai
A hajótest burkolata az árapály és a fröccsenő zónákban
Ezek a minőségek jelentősen csökkentik a korróziós sebességet a szénacélhoz képest, stabilabb és részben önjavító rozsdaréteget képeznek, és elviselik a szokásos hegesztési eljárásokat, amikor a foszfortartalom alacsony. Ezek azonban nem felelnek meg a rozsdamentes acél korrózióállóságának, nem szüntetik meg a kátyúsodást stagnáló, magas-klorid- vagy baktérium-aktív körülmények között, és nem teljesítenek egyformán jól minden zónában: a fröccsenő zóna az, ahol a legtöbb értéket adják.
GYIK
K: Mi az az alacsony-ötvözött tengervíz-korróziós-acél?
Kis mennyiségű réz, foszfor, króm, nikkel, molibdén és alumínium hozzáadásával készült szerkezeti acél, amely védőrozsdaréteget képez a tengervízben, a szénacél árához közeli áron.
K: Mennyi ideig bírja tovább, mint a szénacél a tengervízben?
Agresszív fröccsenő zóna körülmények között a korrózió mértéke jellemzően többszöröse, mint a sima szénacélé, ami ennek megfelelően hosszabb élettartamot jelent. A pontos sebesség a hőmérséklettől, a sótartalomtól, az áramlástól és a biológiai szennyeződéstől függ.
K: Ennek az acélnak továbbra is szüksége van bevonatra és katódos védelemre?
Igen. Az ötvözés lassítja a korróziót, de nem állítja meg, így az állandó szerkezetek továbbra is védőbevonatot és katódos védelmet igényelnek, az acél pedig csökkenti a bevonat helyi lebontásának következményeit.
K: Mi az a 10CrMoAl?
A 10CrMoAl a GB/T 30070 szabvány szerint szabványosított kínai króm{1}}molibdén-alumínium tengervíz korrózióálló-acél minősége, amelyet tengervízcsövekhez, hajóépítéshez és part menti petrolkémiai berendezésekhez használnak.
K: Miért korlátozott a foszfor a modern minőségben?
A magas foszfortartalom javítja a korrózióállóságot, de növeli a hegesztési repedésekre való hajlamot és korlátozza a vastag szakaszok hegesztését, így a modern minőségek alacsony szinten tartják, és helyette krómra támaszkodnak.
K: Helyettesítheti-e a rozsdamentes acélt a tengervíz-korrózióálló-acél?
Nem. Ez egy szerkezeti anyag, amely felülmúlja a szénacélt a hajózásban, de a rozsdamentes acél és a burkolat továbbra is szükséges a hőcserélőkhöz, a szivattyú belső részéhez és egyéb olyan feladatokhoz, ahol a rozsdaréteg nem fogadható el.
