Ruostumattomasta teräksestä valmistettujen kaasuputkien korroosionkestävyyteen vaikuttavat tekijät

Huoltoympäristötekijät ruostumattomasta teräksestä valmistettujen kaasuputkien sisällä

Kaasua kuljettavien ruostumattomien teräsputkien vahingollisimmat korroosioskenaariot alkavat tyypillisesti, kun putken seinämään muodostuu johtava nestefaasi. Ilman elektrolyyttiä (yleensä vettä) useimmat sisäiset korroosiomekanismit hidastuvat dramaattisesti.

Veden läsnäolo ja kaasun kastepiste

Ilmainen vesi on mahdollistava ehto suurimmalle osalle sisäistä korroosiota. Vaikka kaasu lähtisi laitoksesta "kuivana", lämpötilan lasku reitin varrella voi pakottaa veden tiivistymään, jos veden kastepistettä ei säädetä riittävästi. Teollisuuden ohjeistuksessa painotetaan kuivausta kaasun kastepisteen alentamiseksi ja korroosiota edistävien olosuhteiden poistamiseksi.

• Märkää kaasua aiheuttavat (tai kondensoitumisen mahdollistavat) häiriöt keskittävät riskin alhaisiin kohtiin, kuolleisiin jalkoihin ja jäähdytyksen jälkeen.
• Pienet vesimäärät voivat riittää, jos ne pysyvät paikallaan ja keräävät suoloja, rautahiukkasia tai bakteereja.

Happamat kaasut, happi ja suolat, jotka "aktivoivat" paikallisen hyökkäyksen

Kun vettä on läsnä, liuenneet lajit ohjaavat vakavuutta ja vikatilaa:

• Kloridit (tuotetusta vedestä, vesitestivedestä, rannikon ilman sisäänpääsystä tai puhdistusnesteistä) ovat yleisin piste-/rakokorroosion ja kloridijännityskorroosiohalkeilun laukaiseva tekijä.
• CO₂ alentaa pH:ta kondensoituneessa vedessä (hiilihappo) ja voi lisätä yleistä korroosioriskiä sekametallijärjestelmissä; hapen sisäänpääsy voi edelleen kiihdyttää korroosiota märillä alueilla.
• H₂S muuttaa halkeiluherkkyyttä ja materiaalin pätevyysvaatimuksia happamissa ympäristöissä; materiaalin käyttöä säätelee yleisesti MR0175/ISO 15156.

Käytännöllinen takeaway: ohjaa prosessia niin, että sisäpinnat näkevät kuivaa kaasua ja minimaalista suolakertymää ; kun sitä ei voida taata (käynnistykset, siivous, hydrotestit tai erikoiskaasu), materiaalin valinta ja valmistuksen laatu ovat ratkaisevia.

Seoskemia ja laadun valinta: miksi "ruostumaton" ei ole yksi materiaali

Ruostumattomat teräkset kestävät korroosiota, koska pinnalle muodostuu ohut kromioksidi-passiivinen kalvo. Kloridipitoisessa kostutuksessa "riittävän" ja "korkean" kestävyyden eroa hallitsee usein kromi (Cr), molybdeeni (Mo) ja typpi (N) pitoisuus, joita verrataan yleisesti käyttämällä PREN-arvoa (Pitting Resistance Equivalent Number).

PREN:in käyttö piste-/rakovastuksen vertailuun

PREN ≈ %Cr (3,3 × %Mo) (16 × %N) . Korkeampi PREN-arvo osoittaa yleensä parantuneen kloridipohjaisen piste- ja rakokorroosionkestävyyden (avainongelma, kun märkä kaasu tai suolainen kondensaatti on mahdollista).

Käytännöllinen takeaway: jos kostutus klorideilla on uskottavaa (kondensaatti, hydrotestijäännös, rannikon altistuminen, muodostuvan veden siirtymä), laadun valinnan tulee perustua paikallinen korroosio ja SCC-marginaali , ei vain "ruostumaton vs hiiliteräs".

Lämpötila, kloridit ja jännitys: SCC- "laukaisulanka" kaasuputkille

Kloridijännityskorroosiohalkeilu (Cl-SCC) vaatii kolme olosuhdetta samanaikaisesti: vetojännitys (jäännöshitsauksen jännitys voi riittää), kloridit kostutetulla pinnalla ja kohotettu lämpötila. Käytännössä lämpötila on se tekijä, joka usein muuttaa hallittavan pistesyöpymisriskin halkeiluriskiksi.

Käytännön kynnys: 60 °C (150 °F) ohjaus

Kun ruostumattomat teräkset ovat täysin upotettuina, on harvinaista nähdä kloridi SCC:tä alle noin 60 °C:n (150 °F) lämpötilassa. . Tämän alueen yläpuolella herkkyys nousee jyrkästi, ja jopa suhteellisen alhaiset kloridipitoisuudet voivat tulla ongelmallisiksi - varsinkin märkä-/kuivapyöräilyssä, joka keskittyy suolat pintaan.

Ohjaimet, jotka toimivat todellisissa putkistojärjestelmissä

• Pidä metallin lämpötilat SCC-herkän järjestelmän alapuolella mahdollisuuksien mukaan (eristyssuunnittelu, reititys ja kuumien pisteiden välttäminen).
• Vähennä kloridialtistusta hydrotestin/käyttöönoton aikana ja varmista perusteellinen tyhjennys ja kuivaus (jäännöskalvot voivat aiheuttaa kuoppia, jotka kehittyvät myöhemmin halkeamiksi).
• Jos lämpötilaa ja märkiä klorideja ei voida luotettavasti välttää, määritä duplex-/superduplex- tai korkeampi seostusmateriaalit (ja kelpuuta ne sovellettavien hapan/huoltostandardien mukaan).

Hitsaus, lämpösävy ja pinnan kunto: kuinka valmistus voi poistaa korroosionkestävyyden

Ruostumattomasta teräksestä valmistettujen kaasuputkien monet "mysteeriset" korroosio-ongelmat juontavat juurensa valmistukseen: lämpösävy, upotettu rauta, ID:n huono puhdistus, karkea viimeistely ja epätäydellinen puhdistus/passivointi. Nämä ongelmat luovat heikkoja kohtia, joissa passiivinen kerros on vaurioitunut tai ei voi uudistua tasaisesti.

Lämpösävy ja oksidihilse hitsauksen jälkeen

Lämpösävy on muutakin kuin värjäytymistä: se osoittaa hapettunutta pintaa ja usein pinnalla olevaa kromipuuteista kerrosta. Jos se jätetään paikalleen, se voi merkittävästi vähentää paikallista korroosionkestävyyttä juuri siellä, missä jäännösjännitykset ovat suurimmat (lämmön vaikutusalue ja hitsin kärki).

Peittaus ja passivointi (ja miksi molemmilla on väliä)

Peittaus poistaa hitsaushilsettä/lämpösävyä ja vaurioituneen pintakerroksen; passivointi edistää kestävää passiivikalvoa. Standardeja, kuten ASTM A380 (puhdistus/kalkinpoisto/passivointikäytännöt) ja ASTM A967 (kemiallinen passivointikäsittely), käytetään yleisesti hyväksyttävien prosessien ja todentamisen määrittelemiseen.

• Käytä asianmukaista ID-huuhtelua estääksesi voimakkaan sisäisen hapettumisen putkien hitsausjuurissa (erityisesti kriittistä kaasuputkissa, joissa sisäinen pääsy on rajoitettua asennuksen jälkeen).
• Poista rautakontaminaatio hiomatyökaluista tai kosketuksesta hiiliteräksen kanssa (raudanpoiminta voi "ruostua" pinnalla ja aiheuttaa alijäämän hyökkäyksen).
• Määritä hyväksymiskriteerit hitsin viimeistelylle (tasaiset siirtymät, minimaaliset rakot), koska geometria ohjaa rakokemiaa ja kerrostuman säilymistä.

Suunnittelu- ja asennusyksityiskohdat, jotka edistävät korroosiota

Jopa oikealla laadulla ja hyvällä hitsauksella suunnittelun yksityiskohdat määräävät, kerääntyykö syövyttäviä nesteitä ja kerrostumia, pääseekö happea sisään ja nopeuttavatko galvaaniset parit hyökkäystä.

Vältä rakoja, kuolleita jalkoja ja nesteloukkuja

• Kaltevuuslinjat, jos se on käytännöllistä, ja tyhjennyspisteet matalissa paikoissa estämään kondenssiveden pysähtymistä.
• Minimoi kuolleet jalat ja peittyneet oksat; seisova vesi on yleinen mikrobiologisesti vaikuttavan korroosion (MIC) aiheuttaja.
• Käytä tiiviste-/liitosmalleja, jotka eivät aiheuta pysyviä rakoja, joissa kloridipitoiset suolavedet keskittyvät.

Galvaaniset vuorovaikutukset ja sekametallit

Jos ruostumaton teräs on sähköisesti kytketty vähemmän jalometalliin (esim. hiiliteräkseen) ja elektrolyyttiä on läsnä, galvaaninen korroosio voi nopeuttaa hyökkäystä vähemmän jaloa komponenttia kohtaan ja kerääntyä risteykseen, mikä luo paikallisen korroosioriskin myös ruostumattomalle teräkselle. Eristysstrategiat (dielektriset liitokset, huolellinen maadoitussuunnittelu ja "märien" liitoskohtien välttäminen) vähentävät tätä riskiä.

Toimenpiteet, vesitestaus ja MIC: "piilotetut" tekijät, jotka ratkaisevat pitkän aikavälin vastustuskyvyn

Monet ruostumattomien kaasuputkien korroosiohäiriöt eivät laukea vakaan tilan käytön aikana, vaan käyttöönoton, vesitestauksen, seisokkien tai prosessihäiriöiden aikana, jotka aiheuttavat vettä ja jättävät jäämiä.

Hydrotest veden laatu ja kuivauskuri

Hydrotesti ja huuhteluvesi voivat tuoda sisään klorideja ja mikrobeja. Käytännön alan ohjeissa suositellaan yleensä vähän kloridia sisältävää vettä (usein ~50 ppm kloridia konservatiivisena vertailukohtana) ja painottaa puhdistusta, tyhjennystä ja kuivaamista, jotta seisova vesi ei jää putken sisään.

MIC-riski, kun vesi jätetään seisomaan

Mikrobiologisesti vaikuttavaa korroosiota (MIC) voi esiintyä seisovissa vesissä – jopa suhteellisen vaatimattomilla kloridipitoisuuksilla – ja se on dokumentoitu ruostumattomissa järjestelmissä, joissa linjat jätettiin tyhjentämättä hydrotestauksen jälkeen. Välitön valvonta toimii: älä jätä seisovia vesikalvoja ja vältä pitkiä seisovia pitoa ilman biosidejä/valvontatoimenpiteitä, jos prosessisi ja säädöksesi sen sallivat.

1. Määritä käyttöönottojakso, joka päättyy täydelliseen tyhjennykseen, kuivakaasun puhallukseen (tai vastaavaan) ja kuivuuden tarkistamiseen.
2. Hallitse hapen sisäänpääsyä seisokkien aikana (peitto, tiukka eristys ja vuotojen hallinta), koska happi kosteilla alueilla nopeuttaa hyökkäystä.
3. Tarkista ensin haavoittuvimmat paikat: matalat kohdat, kuolleet jalat, jäähdyttimien jälkeen ja hitsaavat puolat.

Käytännön päätöstaulukko: tekijä, vikatila ja mitä tehdä asialle

Viimeinen takeaway: ruostumattomasta teräksestä valmistetut kaasuputket toimivat parhaiten, kun käsittelet korroosionkestävyyttä järjestelmän ominaisuutena – prosessin kuivuuden, kloridien hallinnan, lejeeringin valinnan (PREN/SCC-marginaali), valmistuksen laadun ja nesteenhallinnan suunnittelun on oltava samat.

Tietopisteissä ja kynnyksissä käytetyt viitteet

• SSINA: Chloride Stress Corrosion Cracking (harvinainen alle ~60 °C täysin upotettuna).
• Unified Alloys: PREN-kaava ja esimerkki PREN-alueista (PREN-yhtälö ja tyypilliset vaihteluvälit yleisille arvosanoille).
• PHMSA-raportti: Pipeline Corrosion (kuivaus ja kastepisteen hallinta korroosiota edistävien olosuhteiden poistamiseksi).
• GRI: Kaasuputkien sisäisen korroosion suora arviointi (kastepisteen määrittely ja veden kondensaatiomekanismi).
• TWI: Korroosio-ominaisuuksien palauttaminen hitsauksen jälkeen (poista lämpösävyoksidi ja kromivapaa kerros).
• Nickel Institute tekninen huomautus: Peittaus ja passivointi (ASTM A380/A967 viittaukset ja tarkoitus).
• Nickel Institute: MIC-tapausesimerkkejä ruostumattomasta teräksestä hydrotestauksen jälkeen (pysähtynyt vesi perimmäisenä syynä).
• NACE MR0175 / ISO 15156-1 (hapan palvelukonteksti ja H₂S:hen liittyvät varotoimenpiteet).