الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي الفائق: 904ل مقابل 254 SMO مقابل 654 نحن

لقد قمت بمراجعة عدد كبير جدًا من حزم اختيار المواد للمعدات الحاملة للكلوريد, ولقد لاحظت وجود نمط.

عندما تظهر مشكلة التآكل, الاستجابة الأولى دائمًا تقريبًا هي تغيير الدرجة في عمود المادة في الرسم: 316L يصبح 904L, ثم يصبح 904L 254 نحن, ثم 254 يصبح SMO 654 نحن. تبدو كل خطوة وكأنها تأمين إضافي. كل خطوة تضيف تكلفة.

ولكن في الميدان, لقد رأيت المعدات المصنوعة من 654 يفشل SMO في غضون أشهر لأنه لم تتم معالجة شق الحشية مطلقًا, تم اختيار مستهلكات اللحام حسب العادة, أو لم يتم كتابة درجة حرارة التداخل مطلقًا في WPS.

يتم تنظيم هذا الدليل حول المراجعة المكونة من ست خطوات التي أستخدمها في المشاريع الحقيقية: المتوسط ​​ودرجة الحرارة ← آلية التآكل ← هندسة الشق ← المعدن الأساسي ← مستهلكات اللحام ← التصنيع والمعايير.

الهدف هو جعل نتيجة الاختيار يمكن تتبعها في الرسم, مواصفات الشراء, ووثائق اللحام، وليس فقط في عمود المواد.

1. ما هو الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي الفائق?

سوبر الأوستنيتي الفولاذ المقاوم للصدأ عبارة عن فولاذ مقاوم للصدأ عالي السبائك تم تطويره لتوفير مقاومة أفضل للتآكل مقارنة بالدرجات الأوستنيتي التقليدية, وخاصة في البيئات الغنية بالكلوريد والعدوانية كيميائيا.

يتم تثبيت بنيتها المجهرية الأوستنيتي بشكل أساسي بواسطة النيكل والنيتروجين. تعمل المحتويات العالية من الكروم والموليبدينوم على تحسين مقاومة التآكل الموضعي, بينما يعزز النيتروجين مقاومة الحفر ويساهم في القوة الميكانيكية.

اعتمادا على الصف, قد يؤدي النحاس أيضًا إلى تحسين الأداء في بعض البيئات الحمضية المخفضة.

يشير المصطلح الأوستنيتي الفائق عمومًا إلى الدرجات التي تحتوي على محتويات سبائك أعلى بكثير من الفولاذ المقاوم للصدأ التقليدي من سلسلة 300.

يحتوي الكثير منها تقريبًا 6% أو المزيد من الموليبدينوم, على الرغم من أن 904L يتم تجميعه بشكل شائع مع الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي عالي السبائك على الرغم من انخفاض محتوى الموليبدينوم.

الدرجات الثلاث في لمحة

مقارنة 904L, 254 نحن, و 654 نحن

2. التركيب الكيميائي والخصائص المعدنية

يتم تحديد مقاومة التآكل للفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي الفائق من خلال كيمياء السبائك, البنية المجهرية, والحالة المعدنية.

إن فهم هذه العوامل يساعد المهندسين على اختيار المواد بناءً على أكثر من مجرد أسمائهم التجارية.

904ل الفولاذ المقاوم للصدأ (الولايات المتحدة رقم 08904 / في 1.4539)

904L عبارة عن فولاذ مقاوم للصدأ الأوستنيتي عالي السبائك يحتوي على مستويات مرتفعة من النيكل, الكروم, والموليبدينوم, مع إضافة النحاس.

وقد تم تطويره خصيصًا للتطبيقات التي تتضمن حمض الكبريتيك والبيئات الكيميائية العدوانية الأخرى.

يتضمن تصميمها النموذجي من السبائك تقريبًا:

• 19– 23% كروم.
• 23– 28% نيكل.
• 4– 5% موليبدينوم.
• 1– 2% نحاس.
• محتوى منخفض الكربون, يقتصر عموما على 0.02% الحد الأقصى في المواصفات المشتركة.

مزيج النيكل, الموليبدينوم, ويعطي النحاس 904L مقاومة جيدة للتآكل العام في البيئات الحمضية المخفضة المختارة.

كما يساعد محتواه المنخفض من الكربون على تقليل مخاطر التحسس والتآكل الحبيبي بعد اللحام, شريطة اتباع إجراءات التصنيع المناسبة.

خصائص المواد الرئيسية:

• مقاومة جيدة لحمض الكبريتيك تحت ظروف التركيز ودرجة الحرارة المناسبة.
• مقاومة محسنة للتنقر الناتج عن الكلوريد مقارنة مع 316L التقليدي.
• مقاومة جيدة للعديد من بيئات حمض الفوسفوريك.
• قابلية اللحام الجيدة باستخدام معادن وإجراءات الحشو المناسبة.
• تكاليف المواد والتصنيع أعلى من الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي القياسي.

أحد القيود المهمة هو أن 904L ليس سبيكة عالمية مقاومة لمياه البحر.

على الرغم من أن محتواه من الموليبدينوم أعلى من محتوى 316L, إن مقاومتها للتآكل الموضعي غير كافية عمومًا لظروف الشقوق الغنية بمياه البحر والكلوريد.

بخاصة, يمكن لمياه البحر التي تحتوي على أنواع أو رواسب مؤكسدة أن تخلق ظروفًا يصبح فيها 904L عرضة للتآكل والتآكل.

254 إس إم أو ستانلس ستيل (الولايات المتحدة S31254 / في 1.4547)

254 SMO عبارة عن فولاذ مقاوم للصدأ عالي الموليبدينوم تم تطويره لبيئات الكلوريد شديدة العدوانية.

يجمع تصميم السبائك تقريبًا 20% الكروم, 18% النيكل, 6% الموليبدينوم, واضافة النيتروجين.

تشمل نطاقات التكوين النموذجية:

• 19.5– 20.5% كروم.
• 17.5– 18.5% نيكل.
• 6.0-6.5% موليبدينوم.
• حوالي 0.18-0.22% نيتروجين.
• إضافة نحاسية صغيرة.

تعمل محتويات الموليبدينوم والنيتروجين العالية على تحسين مقاومة التآكل والشقوق بشكل كبير.

مقارنة مع 904L و316L, 254 يعتبر SMO أكثر ملاءمة لأنظمة مياه البحر, سوائل المعالجة المحتوية على الكلوريد, وإزالة الكبريت من غاز المداخن (مجموعة التركيز) معدات.

خصائص المواد الرئيسية:

• مقاومة عالية للتآكل الناجم عن الكلوريد.
• تحسين مقاومة التآكل في الشقوق مقارنة بالفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي التقليدي.
• مقاومة جيدة لمياه البحر في ظل ظروف يتم التحكم فيها بشكل صحيح.
• مقاومة جيدة للعديد من الوسائط الصناعية المؤكسدة والمختزلة.
• قوة عالية مقارنة بالدرجات الأوستنيتي التقليدية.
• حساسية أكبر لظروف التصنيع من الفولاذ المقاوم للصدأ العادي.

254 غالبًا ما يتم اختيار SMO لأنابيب مياه البحر, مبادلات حرارية, معدات تحلية المياه, أنظمة المعالجة الكيميائية, وأجهزة غسل FGD.

مع ذلك, يعتمد أدائه بشكل كبير على هندسة المكونات.

أ 254 قد تقاوم لوحة SMO الحفر في بيئة مياه البحر المفتوحة ولكنها تتعرض لتآكل الشقوق أسفل الحشية, إيداع, أو اتصال شفة سيئة التصميم.

654 إس إم أو ستانلس ستيل (الولايات المتحدة S32654 / في 1.4652)

654 SMO عبارة عن فولاذ مقاوم للصدأ أوستنيتي عالي السبائك تم تطويره لبيئات التآكل شديدة العدوانية.

يحتوي على نسبة أعلى من الكروم, الموليبدينوم, ومستويات النيتروجين من 254 نحن, مما يمنحها مقاومة متميزة للتآكل الموضعي.

يتضمن تركيبها النموذجي من السبائك تقريبًا:

• 24% الكروم.
• 22% النيكل.
• 7.3% الموليبدينوم.
• 0.45% نتروجين.
• تقريبًا 3% المنغنيز.
• إضافة النحاس.

المحتوى العالي من النيتروجين مهم بشكل خاص. إنه يقوي المصفوفة الأوستنيتي ويساهم بشكل كبير في مقاومة التآكل الموضعي.

يعطي نظام الكروم والموليبدينوم والنيتروجين المدمج 654 SMO قيمة PREN نموذجية على الأقل 56.

خصائص المواد الرئيسية:

• مقاومة عالية للغاية للتآكل الحفر.
• مقاومة متميزة لتآكل الشقوق مقارنة بمعظم أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ التقليدية.
• إمكانات ممتازة لتطبيقات الكلوريد ومياه البحر الشديدة.
• قوة عالية نتيجة لسبائك النيتروجين.
• العمل الساخن الأكثر تطلبًا, تشكيل البرد, ومتطلبات اللحام.
• ارتفاع تكلفة المواد ومتطلبات التصنيع الأكثر تخصصًا.

654 يعتبر SMO للتطبيقات التي تتضمن بيئات كلوريد شديدة العدوانية, بما في ذلك نباتات التبييض, تتطلب معدات مياه البحر, والأنظمة البحرية العميقة.

لكن, حتى هذا الصف ليس في مأمن من التآكل. في ظل ظروف شق شديدة, درجات حرارة عالية, ظروف مؤكسدة قوية, أو ممارسات التصنيع غير المناسبة, قد يستمر حدوث التآكل الموضعي.

ولذلك ينبغي أن يكون اختياره مدعومًا باختبارات التآكل والتقييم الهندسي ذي الصلة.

3. مقاومة التآكل: فهم آلية الفشل قبل اختيار الدرجة

من الأخطاء الشائعة في اختيار الفولاذ المقاوم للصدأ التعامل مع مقاومة التآكل كخاصية واحدة. في الممارسة العملية, تتطلب آليات التآكل المختلفة طرق تقييم مختلفة.

إن المادة التي تعمل بشكل جيد ضد التآكل الموحد في حامض الكبريتيك قد تفشل بسرعة من خلال التآكل أو التآكل الشقوقي في مياه البحر.

التآكل الموحد: لماذا يمكن أن يكون 904L أفضل من 254 SMO في بعض الأحماض

904تم تطوير L في المقام الأول للبيئات الكيميائية العدوانية, وخاصة خدمة حامض الكبريتيك.

النيكل لها, الموليبدينوم, وتوفر إضافات النحاس مقاومة جيدة للتآكل الموحد في تركيزات ودرجات حرارة حمض الكبريتيك المختارة.

يمكن أن يؤدي أيضًا أداءً جيدًا في بعض بيئات حمض الفوسفوريك المخفف. وهذا يجعلها مادة مفيدة لمعدات المعالجة الكيميائية, أنظمة تخزين الأحماض, والتطبيقات الصناعية ذات الصلة.

لكن, وجود أيونات الهاليد يمكن أن يغير سلوك التآكل بشكل كبير.

حمض الهيدروكلوريك, حمض الهيدروفلوريك, حمض الكبريتيك الملوث بالكلوريد, وقد تكون بعض بيئات حمض الفوسفوريك ذات العملية الرطبة شديدة العدوانية بالنسبة لـ 904L.

في مثل هذه الظروف, 254 سمو أو 654 قد يصبح SMO مرشحين أكثر ملاءمة, اعتمادا على تكوين الحمض الفعلي, درجة حرارة, وإمكانية الأكسدة.

تأليب التآكل: فهم دور PREN

يحدث التآكل عندما يتحلل الفيلم السلبي محليًا ولا يمكن للمعدن المكشوف أن يتجدد في ظل الظروف البيئية السائدة. تعتبر أيونات الكلوريد فعالة بشكل خاص في بدء هذه العملية.

معلمة الفحص شائعة الاستخدام هي الرقم المكافئ لمقاومة التنقر (خشب):

PRE = %Cr + 3.3 × % مو + 16 × %ن

هذه الصيغة تقدر مساهمة الكروم, الموليبدينوم, والنيتروجين لمقاومة التآكل الموضعية. استخدام التراكيب التمثيلية, قيم PREN التقريبية هي:

القيم المذكورة أعلاه مفيدة للمقارنة الأولية, ولكن لا ينبغي معاملتها على أنها تقييمات أداء مضمونة.

تعتمد النتيجة الدقيقة على التركيب الكيميائي للحرارة الفعلية واتفاقية حساب PREN. تستخدم بعض المواصفات والمراجع الفنية أيضًا صيغًا معدلة.

والأهم من ذلك, لا يتنبأ PREN بشكل مباشر بدرجة الحرارة التي سيبدأ عندها مكون معين في الخدمة.

استخدم PREN لفحص المواد المرشحة, عدم التصديق على أداء التآكل.

CPT: تقييم مباشر أكثر لمقاومة الحفر

الطريقة الأكثر عملية لمقارنة مقاومة التنقر هي قياس درجة حرارة التنقر الحرجة (CPT).

يحدد CPT درجة الحرارة التي يحدث فيها التنقر المستقر في ظل بيئة وإجراءات اختبار محددة.

إحدى الطرق المشار إليها بشكل شائع هي ASTM G150, والذي يستخدم اختبارًا كهروكيميائيًا في محلول كلوريد متحكم فيه.

تم الحصول على بيانات الاختبار المذكورة في المواد التقنية الموردة في 1 M محلول كلوريد الصوديوم, تحتوي على تقريبا 35,000 ملغم/لتر كلوريد, باستخدام خلية أفستا.

هذه الشروط مهمة. تم الحصول على قيمة CPT في 1 لا يمكن نقل M NaCl باستخدام ASTM G150 مباشرة إلى تركيز كلوريد مختلف, PH, إمكانية الأكسدة, أو طريقة الاختبار.

تآكل الشقوق: لماذا 654 يحتاج SMO إلى أكثر من CPT مرتفع

غالبًا ما يكون التحكم في تآكل الشقوق أكثر صعوبة من التحكم في حفر السطح المفتوح.

يتطور في الأماكن الضيقة حيث يتم تقييد تبادل السوائل, مثل تحت الحشيات, الودائع, غسالات, شفة الوجوه, والصفائح المتداخلة.

داخل شق, يمكن أن يؤدي استنفاد الأكسجين والتغيرات في الكيمياء المحلية إلى زعزعة استقرار الفيلم السلبي. قد تصبح أيونات الكلوريد مركزة, ويمكن أن تنخفض درجة الحموضة المحلية.

بمجرد إنشاء عملية التآكل, قد تظل بيئة الشق عدوانية حتى عندما يبدو السطح المكشوف المحيط غير متأثر.

وهذا ينطبق بشكل خاص على المبادلات الحرارية لمياه البحر, مبادلات حرارية لوحة, اتصالات انسحب, والتجمعات الملحومة المعقدة.

للدرجات عالية السبائك مثل 654 نحن, قد لا تكون اختبارات التنقر التقليدية كافية لتمييز الأداء في ظل ظروف الشقوق الشديدة.

ولذلك توصي المواد التقنية المتوفرة بتقييم درجة حرارة تآكل الشقوق الحرجة (CCCT) باستخدام إجراء خاص بالشقوق.

تستخدم مجموعة بيانات مرجعية واحدة 6% محلول FeCl₃ تحت ظروف اختبار MTI-2 لتقييم درجة حرارة تآكل الشق الحرج.

يقوم CPT وCCCT بقياس سلوكيات التآكل المختلفة. ولا ينبغي دمجها في تصنيف واحد أو مقارنتها دون مراعاة حلول الاختبار المختلفة الخاصة بها, تكوينات العينة, والإجراءات.

للمعدات ذات المفاصل الحشية, الودائع, الفجوات الضيقة, أو هندسة داخلية معقدة, قد يكون اختبار تآكل الشقوق أكثر صلة بمخاطر الخدمة الفعلية من قيمة PREN العالية وحدها.

تكسير التآكل الإجهاد: يجب أن يشمل اختيار السبائك الإجهاد والبيئة

يتطلب تكسير التآكل الإجهادي وجود مادة حساسة في وقت واحد, بيئة تآكل مناسبة, وإجهاد الشد.

قد يأتي الضغط من أحمال التشغيل, ضغوط اللحام المتبقية, تشكيل بارد, أو شروط التجمع.

يعد SCC الناجم عن الكلوريد أحد الاعتبارات المهمة بالنسبة للفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي, خاصة عند درجات الحرارة المرتفعة.

يمكن أن تؤدي الإضافات العالية من النيكل والسبائك إلى تحسين المقاومة في بيئات معينة, ولكن لا ينبغي اعتبار أي درجة أوستنيتي فائقة محصنة ضد كل أشكال SCC.

عند تقييم 904L, 254 نحن, أو 654 نحن, يجب على المهندسين فحص:

• تركيز الكلوريد والتركيب الكيميائي.
• درجة حرارة المعدن, بما في ذلك النقاط الساخنة المحلية.
• مستويات الشد والإجهاد المتبقي.
• هندسة اللحام والمناطق المتأثرة بالحرارة.
• مناطق العمل البارد وتشكيل التاريخ.
• إمكانية التبخر, تركيز, أو الودائع.

حيث تشارك خدمة النفط والغاز الحامض, يجب تقييم آليات التكسير الإضافية مثل التكسير الناتج عن إجهاد الكبريتيد وفقًا لمتطلبات المواد المعمول بها.

لا يؤدي اجتياز مؤهل الخدمة الحامضة إلى إنشاء مقاومة عامة للتآكل أو التآكل.

4. تطبيقات مياه البحر: درجة حرارة, الكلورة, ومسألة هندسة الشق

تعد خدمة مياه البحر واحدة من أكثر التطبيقات تطلبًا للفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي. لكن, إن اختيار مادة تعتمد فقط على مصطلح مياه البحر ليس كافيًا.

يعتمد سلوك التآكل لمياه البحر على معالجتها الكيميائية, النشاط البيولوجي, درجة حرارة التشغيل, وهندسة المكونات المبللة.

مياه البحر الطبيعية مقابل. مياه البحر المكلورة: ظروف التآكل المختلفة

أحد العوامل التي يتم التغاضي عنها كثيرًا في اختيار مادة مياه البحر هو ما إذا كانت المياه طبيعية أم مكلورة.

تدعم مياه البحر الطبيعية تكوين الأغشية الحيوية على أسطح الفولاذ المقاوم للصدأ.

يمكن لهذه الأفلام البيولوجية أن تغير الظروف الكهروكيميائية المحلية وتزيد من احتمالية تآكل المادة, زيادة احتمال التآكل الموضعي.

تختلف شدتها باختلاف الظروف البحرية, بما في ذلك درجة حرارة الماء, النشاط البيولوجي, والموقع الجغرافي.

ويحدد الكتيب الفني الظروف القاسية بشكل خاص في مناطق المياه الباردة عند درجة حرارة تتراوح بين 25 و30 درجة مئوية تقريبًا, بينما تكون درجة الحرارة المقابلة لها في المناطق الاستوائية أعلى بقليل من 30 درجة مئوية.

وينبغي فهم هذه القيم على أنها ملاحظات مرجعية مرتبطة بالنشاط البيولوجي الإقليمي, بدلا من عتبات درجة الحرارة العالمية.

يعتمد خطر التآكل الفعلي على البيئة البحرية وظروف التشغيل المحددة.

تقدم المعالجة بالكلور عامل تآكل إضافي. يضاف الكلور أو هيبوكلوريت عادة إلى أنظمة مياه البحر للتحكم في النمو البيولوجي, لكن هذه العوامل المؤكسدة تزيد أيضًا من الإمكانات الكهروكيميائية للمياه.

في ظل هذه الظروف, قد يصبح الفيلم السلبي الموجود على الفولاذ المقاوم للصدأ أكثر عرضة للانهيار الموضعي.

مع ارتفاع درجة حرارة مياه البحر المكلورة, يرتفع خطر التآكل والشقوق بشكل عام.

بالتالي, لا ينبغي تطبيق معايير اختيار المواد الموضوعة لمياه البحر الطبيعية تلقائيًا على مياه البحر المكلورة.

هندسة الشقوق: لماذا يغير تصميم المكونات مقاومة التآكل؟

حتى عندما تظل كيمياء مياه البحر ودرجة الحرارة دون تغيير, يمكن أن تؤثر هندسة المكونات بشكل كبير على أداء التآكل.

يضيف الهيكل طبقة أخرى من الصعوبة. يؤدي الاتصال المنحني بين الحشيات والألواح في المبادل الحراري للوحة إلى إنشاء شقوق أعمق وأكثر فعالية من الوصلة ذات الحواف, ويكون بشكل عام أكثر خطورة.

هذا هو السبب 254 لدى SMO خط حدود منفصل للمبادلات الحرارية للوحة.

لا ينبغي التعامل مع المفاصل ذات الحواف تلقائيًا على أنها الحالة الأكثر تساهلاً. بمجرد تغيير التحميل المسبق الترباس, يمكن لهندسة الشق الفعلية أن تقترب من شدة المبادل الحراري للوحة.

حدود درجة الحرارة المرجعية ل 254 سمو و 654 نحن

يوفر الكتيب العديد من القيم المرجعية المفيدة لاختيار الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي الفائق في مياه البحر المكلورة.

لكن, هذه الأرقام لا تكون ذات معنى إلا عند الاحتفاظ بشروط الخدمة الأصلية الخاصة بها.

لماذا لا يُنصح باستخدام 904L لخدمة مياه البحر

يتخذ الكتيب موقفًا واضحًا من 904L: 904لا ينبغي استخدام L في خدمة مياه البحر.

لا تعني هذه التوصية أن 904L يفتقر إلى مقاومة التآكل.

وهو عبارة عن فولاذ مقاوم للصدأ الأوستنيتي عالي السبائك يحتوي على ما يقرب من 4.5% الموليبدينوم والنحاس, ويوفر مقاومة جيدة للتآكل الموحد في بيئات مختارة من حمض الكبريتيك وحمض الفوسفوريك المخفف.

وتتمثل حدودها في مقاومتها المنخفضة نسبيًا لظروف التآكل والشقوق التي تواجهها مياه البحر, وخاصة عند تركيز الكلوريد, درجة حرارة, وتخلق الأشكال الهندسية المحصورة بيئة أكثر عدوانية.

لمعدات مياه البحر, 254 سمو و 654 SMO هم بشكل عام مرشحون أكثر ملاءمة:

• 254 يعتبر SMO مناسبًا للعديد من التطبيقات ذات الكلوريد العالي حيث تلبي مقاومته للتآكل والشقوق متطلبات التصميم.
• 654 يوفر SMO مستوى أعلى من مقاومة التآكل الموضعي وهو مرشح لظروف مياه البحر المكلورة الأكثر شدة وهندسة الشقوق الصعبة.

يجب أن يظل الاختيار النهائي مدعومًا ببيانات التآكل الخاصة بالتطبيق.

ولا ينبغي التعامل مع أي من الصنفين على أنهما محصنان ضد التآكل الناتج عن مياه البحر تحت كل مجموعة من درجات الحرارة, الكلور, وتصميم المكونات.

5. لحام الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي الفائق: يجب أن يتطابق معدن اللحام مع واجب التآكل

إن اختيار المعدن الأساسي الصحيح هو نصف مهمة هندسة المواد فقط.

في المعدات الملحومة, يجب أن يحافظ معدن اللحام والمنطقة المتأثرة بالحرارة أيضًا على مقاومة كافية للتآكل.

وهذا مهم بشكل خاص للفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي عالي الموليبدينوم. أثناء اللحام, تذوب المادة وتتصلب.

لا تتوزع عناصر صناعة السبائك بالضرورة بشكل موحد أثناء عملية التصلب, ويمكن أن يحتوي معدن اللحام الناتج على اختلافات محلية في التركيب.

فصل الموليبدينوم مهم بشكل خاص. قد تتمتع المناطق المستنفدة في الموليبدينوم بمقاومة أقل للتآكل الموضعي ويمكن أن تصبح مواقع تفضيلية للحفر أو الهجوم على الشقوق.

بالتالي, لا يضمن المعدن الأساسي المقاوم للتآكل تجميعًا ملحومًا مقاومًا للتآكل.

لحام 904L: مطابقة حشو المعادن

904L لديه ميل أقل نسبيًا نحو الفصل الشديد للسبائك مقارنة بـ 254 سمو و 654 نحن. تُستخدم معادن الحشو المطابقة أو المتوافقة تركيبيًا بشكل شائع.

يعطي المرجع الفني المرفق تركيبة نموذجية من معدن اللحام المودع تقريبًا:

• 4.5% الموليبدينوم.
• 1.5% نحاس.

تساعد إضافة النحاس في الحفاظ على سلوك التآكل المقصود في البيئات الحمضية المناسبة. يجب أن يتبع اختيار الحشو مواصفات المعدن الأساسي, تصنيف اللحام المعمول به, ووسيلة العملية الفعلية.

لحام 254 نحن: استخدم حشوًا زائدًا

ل 254 نحن, توصي المواد التقنية المرفقة باستخدام معدن الحشو Avesta P12, مع محتوى موليبدينوم معدن اللحام المترسب النموذجي تقريبًا 9%.

وهذا أعلى بكثير من محتوى الموليبدينوم في المعدن الأساسي, الذي هو حولها 6%.

والسبب هو التعويض عن فصل السبائك أثناء تصلب اللحام.

يساعد استخدام معدن حشو يحتوي على نسبة أعلى من الموليبدينوم في تقليل خطر عدم تمتع مناطق اللحام المعدنية المحلية بمقاومة كافية للتآكل والشقوق.

يجب التحقق من اختيار معدن الحشو وفقًا لشكل المنتج وتصنيفه المحددين. على سبيل المثال, تحديد مراجع المنتج الموردة:

• سلك P12: يرتبط عادةً بـ AWS A5.14 ERNiCrMo-3.
• القطب الكهربائي المغطى P12-R: يرتبط عادةً بـ AWS A5.11 ENiCrMo-12.

يجب التحقق من هذه التصنيفات مقابل البيانات الفنية الحالية للشركة المصنعة للمواد الاستهلاكية قبل وضعها في مواصفات الشراء.

اسم المنتج وحده لا يمثل مواصفات كاملة لمستهلكات اللحام.

لحام 654 نحن: مطلوب تعويض أعلى للسبائك

654 يحتوي SMO على محتوى سبائك أعلى ومتطلبات لحام معدنية أكثر تطلبًا.

توصي المواد المرفقة باستخدام Avesta P16, مع محتوى موليبدينوم معدن اللحام المترسب النموذجي تقريبًا 15%. يتم تعريف منتج السلك المقابل على أنه منتج مستهلك من نوع ERNiCrMo-13.

يهدف مستوى الموليبدينوم المرتفع هذا إلى تعويض الفصل والحفاظ على مقاومة التآكل الموضعية في منطقة اللحام.

حشو معدني مناسب ل 254 لا ينبغي أن يتم نقل SMO تلقائيًا إلى 654 نحن. يختلف تصميم السبائك المعدنية الأساسية عن كيمياء معدن اللحام المطلوبة.

تنظيف ما بعد اللحام واستعادة السطح

تلون اللحام, مقياس الأكسيد, جزيئات الصلب الكربوني المدمجة, وغيرها من التلوث السطحي يمكن أن يضر بمقاومة التآكل للفولاذ المقاوم للصدأ.

حتى عندما يتم اختيار المعدن الأساسي ومعدن الحشو بشكل صحيح, قد يصبح اللحام الذي تم تنظيفه بشكل غير مناسب هو الموقع الأول الذي يتعرض للتآكل الموضعي.

ولذلك يجب أن تحدد إجراءات التصنيع التنظيف المناسب بعد اللحام, تخليل, وطرق ترميم السطح.

يجب أن تكون هذه العمليات متوافقة مع السبيكة, هندسة المكونات, والمتطلبات البيئية والسلامة المعمول بها.

يمكن أن يساعد التلدين بالمحلول في تقليل تأثيرات فصل معدن اللحام في بعض المكونات البسيطة, وخاصة بعض تجهيزات الأنابيب. لكن, ولا ينبغي التعامل معه كعلاج عالمي للمعدات المعقدة.

السفن الكبيرة, تركيبات ملفقة, والمكونات ذات الأشكال الهندسية المعقدة قد لا تكون مناسبة لمعالجة الحلول الكاملة.

يجب أن تحدد مواصفات اللحام تصنيف معدن الحشو, شكل المنتج, متطلبات المعادن المودعة, مدخلات الحرارة, درجة حرارة التداخل, وحالة السطح بعد اللحام.

إن مجرد ذكر "استخدام معدن الحشو المطابق" غير كافٍ للمواد عالية السبائك.

6. التصنيع والمعالجة الحرارية: الحفاظ على مقاومة السبائك للتآكل

يمكن أن يفقد الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي الفائق جزءًا من ميزة مقاومة التآكل في حالة تشكيله, المعالجة الحرارية, أو تقدم الآلات هياكل مجهرية أو ظروف سطحية غير مواتية.

العمل الساخن وهطول المرحلة المعدنية

تحدد المواد التقنية الموردة المخاطر المحتملة لهطول الأمطار في المرحلة المعدنية 254 سمو و 654 SMO ضمن نطاق درجة الحرارة التقريبي 600-1000 درجة مئوية.

اعتمادا على كيمياء السبائك ووقت التعرض, قد تتشكل مراحل غير مرغوب فيها وتقلل محليًا من توفر الكروم أو الموليبدينوم في المصفوفة المحيطة.

هذا يمكن أن يضعف مقاومة التآكل و, في بعض الحالات, الخصائص الميكانيكية.

لاستعادة الحالة المعدنية المطلوبة بعد العمل الساخن, توصي المواد الموردة بمعالجة المحلول عند درجة حرارة لا تقل عن 1150 درجة مئوية, تليها التبريد السريع.

معدل التبريد مهم. التبريد البطيء من خلال نطاق درجة حرارة حساس لهطول الأمطار يمكن أن يسمح بتكوين مراحل غير مرغوب فيها مرة أخرى, تقليل فوائد العلاج بالحل.

يجب تحديد الإجراء الفعلي للمعالجة الحرارية وفقًا لمواصفات المواد المعمول بها, سمك المنتج, هندسة المكونات, وعملية التصنيع المؤهلة.

تعتبر قيمة 1,150 درجة مئوية مرجعًا من المواد التقنية المتوفرة, ليس بديلاً عن مواصفات المعالجة الحرارية الخاصة بالصف.

تشكيل الباردة وتصلب العمل

254 سمو و 654 تحتوي SMO على مستويات نيتروجين عالية نسبيًا, مما يساهم في قوتها ومقاومتها للتآكل الموضعي. لكن, يساهم النيتروجين أيضًا في تصلب العمل بشكل كبير أثناء التشوه البارد.

بالمقارنة مع الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي التقليدي, قد تتطلب هذه الدرجات:

• قوى تشكيل أعلى.
• أدوات أكثر قوة.
• نصف قطر الانحناء أكبر, اعتمادا على سمك وهندسة التشكيل.
• تحكم أكثر دقة في Springback.
• التلدين المتوسط ​​أثناء عمليات التشكيل المعقدة أو الشديدة.

وهذا مهم بشكل خاص لأوعية الضغط, مكونات المبادل الحراري, أقسام الأنابيب المشكلة, والهياكل المصنعة المعقدة.

يمكن أن يؤدي التشكيل البارد أيضًا إلى ظهور ضغوط متبقية وتلف السطح المحلي.

لخدمة كلوريد الحرجة, يجب أن تتناول مواصفات التصنيع حالة المادة النهائية وأي إجهاد أو معالجة سطحية ضرورية.

التصنيع وجودة السطح

عادةً ما يكون الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي عالي السبائك أكثر تطلبًا للآلة من الفولاذ الكربوني العادي.

ميلهم إلى تصلب العمل, قوة, والمتانة يمكن أن تزيد من قوى القطع وتسرع من تآكل الأداة.

تتضمن ممارسات التصنيع الجيدة:

• باستخدام حاد, أدوات القطع المناسبة.
• الحفاظ على ظروف القطع مستقرة.
• تجنب فرك الأدوات غير الضرورية والسكن.
• تطبيق المبرد المناسب حيثما كان ذلك مناسبا.
• منع تلوث الفولاذ الكربوني المدمج.
• إزالة النتوءات والطبقات السطحية التالفة من الأسطح المانعة للتسرب والمبللة.

للمكونات الحرجة للتآكل, تشطيب السطح ليس مجرد متطلبات المظهر.

الأسطح الخشنة, علامات المعالجة العميقة, ويمكن للملوثات المدمجة الاحتفاظ بالرواسب وإنشاء بيئات محلية تعزز التآكل الشبيه بالشق.

ولذلك ينبغي تحديد بدلات التصنيع ومتطلبات السطح النهائية في رسم المكونات أو مواصفات التصنيع.

7. التطبيقات الصناعية النموذجية لـ 904L, 254 نحن, و 654 نحن

مع أن هذه الدرجات الثلاث تنتمي إلى نفس العائلة المادية الواسعة, تصميماتها المختلفة من السبائك تجعلها مناسبة لبيئات صناعية مختلفة.

904تطبيقات L: المعالجة الكيميائية والتعامل مع الأحماض

904يعتبر L مفيدًا بشكل خاص في أنظمة المعالجة الكيميائية حيث تكون مقاومة أحماض الاختزال المختارة أكثر أهمية من مقاومة الكلوريد الشديدة.

وتشمل التطبيقات النموذجية:

• صهاريج تخزين حمض الكبريتيك ومعدات النقل.
• أوعية المعالجة الكيميائية.
• تمييع معدات حمض الفوسفوريك.
• المبادلات الحرارية في البيئات الكيميائية المناسبة.
• خطوط الأنابيب والتجهيزات الخاصة بتداول الأحماض.
• المعدات الصيدلانية والكيميائية المتخصصة.

254 تطبيقات SMO: معدات مياه البحر والكلوريد العالي

254 يتم استخدام SMO بشكل شائع للمعدات المعرضة لمياه البحر, الكلوريدات المركزة, وغيرها من البيئات التي يكون فيها الفولاذ المقاوم للصدأ التقليدي عرضة للتآكل والشقوق.

وتشمل التطبيقات النموذجية:

• أنظمة التبريد بمياه البحر.
• معدات تحلية المياه.
• المبادلات الحرارية ذات الألواح والقشرة والأنبوب.
• إزالة الكبريت من غاز المداخن (مجموعة التركيز) أجهزة غسل الغاز.
• الأنابيب البحرية ومعدات معالجة السوائل.
• أنظمة المعالجة الكيميائية التي تحتوي على الكلوريدات.
• معدات معالجة المياه البحرية.

654 تطبيقات SMO: كلوريد شديد وبيئات العمليات العدوانية

654 تم تصميم SMO لظروف الخدمة القاسية بشكل خاص حيث قد لا يوفر الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي التقليدي والعديد من الدرجات عالية السبائك مقاومة كافية.

وتشمل التطبيقات المحتملة:

• معدات تبييض اللب والورق.
• المبادلات الحرارية العدوانية لمياه البحر.
• معدات النفط والغاز البحرية العميقة.
• أنظمة معالجة الكلوريد عالية التركيز.
• معدات المعالجة الكيميائية ذات مخاطر التآكل الشديدة.
• مكونات متخصصة لمعالجة وتحلية المياه.

8. خاتمة

نقطة النهاية لاختيار المادة ليست درجة أعلى في عمود المادة.

إنها تصنع الوسيلة, الهيكل, المعدن الأساسي, اللحام, وحالة التصنيع تهبط على نفس تصنيف التآكل.

• 904ل (الولايات المتحدة رقم 08904 / في 1.4539): فولاذ مقاوم للصدأ أوستنيتي عالي السبائك يتمتع بمقاومة جيدة لحمض الكبريتيك وبيئات حمض الفوسفوريك المخففة.. وهي ليست درجة مياه البحر للأغراض العامة.
• 254 نحن (الولايات المتحدة S31254 / في 1.4547): الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي الفائق مع ما يقرب من 6% إضافات الموليبدينوم والنيتروجين, تقدم مقاومة عالية للتنقر الناجم عن الكلوريد وتآكل الشقوق. ويُنظر إليه على نطاق واسع في تطبيقات مياه البحر وFGD.
• 654 نحن (الولايات المتحدة S32654 / في 1.4652): فولاذ مقاوم للصدأ الأوستنيتي عالي السبائك بشكل استثنائي مع ما يقرب من 7.3% الموليبدينوم ومحتوى النيتروجين العالي.
  إنه مخصص لبيئات الكلوريد الشديدة والتطبيقات الصعبة حيث قد تكون المواد ذات السبائك المنخفضة غير كافية.

هذا هو الانضباط الذي أود أن أطلبه من أي حزمة اختيار. ليست درجة أفضل – درجة كاملة.

 

الأسئلة الشائعة

ما هو الفرق بين الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي الفائق والفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي القياسي?

يحتوي الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي الفائق على مستويات أعلى من عناصر صناعة السبائك مثل الكروم, النيكل, الموليبدينوم, والنيتروجين من الدرجات التقليدية مثل 304 و 316 ل.

تعمل هذه الإضافات على تحسين مقاومة الحفر, تآكل الشق, وبعض البيئات الكيميائية العدوانية.

لكن, كما أنها تزيد من تكاليف المواد وقد تجعل اللحام والتصنيع أكثر تطلبًا.

يكون 254 SMO أفضل من 904L?

للبيئات التي تتطلب الكلوريد ومياه البحر, 254 يوفر SMO بشكل عام مقاومة أفضل للتآكل والشقوق مقارنة بـ 904L بسبب محتواه العالي من الموليبدينوم والنيتروجين.

لكن, 904يمكن أن يكون L خيارًا اقتصاديًا وتقنيًا أفضل في بيئات حمض الكبريتيك وحمض الفوسفوريك المخفف المناسبة.

يعتمد الاختيار الصحيح على آلية التآكل وظروف العملية بدلاً من التصنيف العام البسيط.

يكون 654 SMO أفضل من 254 نحن?

654 يوفر SMO بشكل عام مقاومة أعلى للتآكل الموضعي لأنه يحتوي على المزيد من الكروم, الموليبدينوم, والنيتروجين. قيمتها PREN النموذجية هي على الأقل 56, مقارنة بحوالي 42-43 لـ 254 نحن.

ولذلك فهو مرشح لبيئات كلوريد أكثر عدوانية. لكن, إن تكلفته المرتفعة ومتطلبات التصنيع الأكثر تطلبًا تعني أنه يجب استخدامه حيث تبرر ظروف الخدمة الترقية.

يستطيع 254 يمكن استخدام SMO في مياه البحر?

نعم. 254 يعتبر SMO على نطاق واسع لأنظمة مياه البحر بسبب محتواه العالي من الموليبدينوم والنيتروجين.

لكن, تعتمد الملاءمة على درجة حرارة مياه البحر, الكلور, ظروف التدفق, وهندسة الشق.

قد تتطلب المفاصل الحشية والمناطق الراكدة مادة ذات مقاومة أعلى مثل 654 SMO أو تراكب مقاوم للتآكل مصمم بشكل مناسب.