Stainless steel equipment that has performed without visible corrosion for years can develop cracking that propagates through the material cross-section while the surrounding surface appears essentially unaffectedIl s'agit d'une fissuration de la corrosion par stress au chlorure (Cl-SCC) un mécanisme de défaillance distinct de la corrosion par crevasses, de la corrosion par fissure et de la corrosion générale.Il ne nécessite pas d'acide agressif ni d'immersion continueIl nécessite la présence simultanée de trois conditions: un matériau sensible, un environnement contenant du chlorure,et contraintes de traction ̇ toutes dans une plage de température où le mécanisme est actif.
La conséquence pratique pour l'approvisionnement et l'ingénierie est que la sélection d'un grade avec une résistance à la crevasse adéquate (PREN élevé) n'offre pas automatiquement une résistance adéquate à la SCC.avec une teneur en molybdène, résiste mieux à la crevaison que le 304 dans des environnements chlorés mais en tant qu'acier inoxydable austénitique, il reste sensible à la SCC du chlorure dans des conditions de température élevée,une contrainte de traction suffisanteCe guide explique le mécanisme, le rôle de la température et de la contrainte, la différence entre les grades austenitiques et duplex dans la résistance aux SCC,et comment sélectionner le bon grade pour les conditions de service du chlorure.
| Grade | La structure | Approximativement | Résistance au chlorure SCC | Guidance typique en matière d'application |
|---|---|---|---|---|
| Pour les produits de la catégorie 304 | Auténitique | ~ 18 ¢ 20 | Faible sensibilité à la SCC au chlorure à des températures supérieures à 60 °C environ en présence de chlorures et de contraintes de traction | Environnements intérieurs non chlorés; non recommandé pour le service au chlorure au-dessus de la température ambiante sous contrainte de traction |
| 316 / 316L | Auténitique | ~ 24 ¢ 26 | Moins ou modéré ‡ molybdène améliore la résistance aux crevasses mais ne modifie pas la structure austénitique; toujours sensible au chlorure SCC | Exposition à l'atmosphère côtière; environnements à chlorure modéré à température ambiante; évaluer le duplex lorsque la température dépasse ~ 60°C |
| Pour les appareils à commande numérique | Ferrite-austénite (duplex) | ~ 34 ¢ 36 | Bonne la microstructure mixte ferritique-austénitique offre une résistance SCC significativement améliorée par rapport aux qualités entièrement austénitiques | Environnements à chlorure chaud; traitement de l'eau de mer; équipement de traitement chimique; où le 316L présenterait un risque inacceptable de SCC |
| Super Duplex 2507 | Ferrite-austénite (super duplex) | ~ 40 ¢ 43 | Conçu pour des environnements à chlorure sévère où la résistance à la corrosion par SCC, les crevasses et les fissures est requise | Chlorure sévère et environnements à haute température; offshore, sous-marin, dessalement et traitement chimique agressif |
Principales informations sur les achats:La résistance à la crevaison (mesurée par PREN) et la résistance à la SCC sont des propriétés apparentées mais distinctes.mais la résistance SCC d'un grade austénitique comme le 316L est limitée par sa structure cristallineLa différence structurelle fondamentale entre les grades austenitiques (304, 316) et les grades duplex (2205,2507) est ce qui fournit l'amélioration de la résistance au chlorure SCC par changement d'étapeUne PREN élevée sur une qualité austénitique ne la rend pas équivalente à une qualité duplex pour la résistance SCC.
Chloride stress corrosion cracking (Cl-SCC) is a failure mechanism in which cracks initiate and propagate through a stainless steel component under the combined action of a corrosive environment (containing chlorides) and sustained tensile stressContrairement à la corrosion générale, qui entraîne une perte progressive du métal,Le SCC implique une fissuration qui peut se propager à travers la section transversale du matériau avec un produit de corrosion visible minimal et sans réduction significative de l'épaisseur de la paroi.
Le chlorure SCC nécessite la présence simultanée de trois facteurs.
Conséquence pratique:Même une qualité correctement spécifiée peut échouer à cause du SCC du chlorure si la fabrication introduit une forte contrainte résiduelle de traction qui n'est pas ensuite soulagée,ou si la température de fonctionnement dépasse le seuil SCC pour la concentration spécifique de chlorureLa sélection de la qualité, la conception et la fabrication doivent toutes prendre en compte le risque de SCC. Aucun des trois éléments ne suffit.
La température est la variable environnementale la plus importante affectant la sensibilité au SCC du chlorure après la concentration du chlorure lui-même.Le risque de SCC augmente avec la température, car les températures élevées accélèrent la mobilité des ions chlorure, augmentent le taux de réactions électrochimiques à la pointe de la fissure, et peuvent augmenter la concentration de chlorure à la surface métallique par évaporation de l'eau contenant du chlorure.
Implication des marchés publics et de la conception:L'effet combiné de la température et de la concentration de chlorure détermine le risque de SCC.et la plage de fonctionnement acceptable pour une qualité donnée dépend de l'environnement spécifiqueUne teneur qui offre une résistance SCC adéquate à l'exposition environnementale côtière peut ne pas être adéquate pour le même niveau de chlorure à 80°C.Lorsque les équipements fonctionneront à des températures élevées dans des environnements contenant du chlorure, la sélection du grade doit tenir compte du risque accru de SCC, et les nuances duplex ou supérieures doivent être évaluées.
La force de traction est le troisième facteur essentiel pour le SCC du chlorure.Les processus de fabrication sont une source commune de contraintes de traction qui ne sont pas toujours reconnues dans les spécifications des matériaux:
Le soudage introduit des contraintes de traction résiduelles dans le métal de soudage et la zone affectée par la chaleur (HAZ) lorsque le matériau se contracte pendant le refroidissement.Ces contraintes peuvent s'approcher de la résistance au rendement du matériau et sont présentes sans aucune charge de service appliquéeLe soulagement des contraintes post-soudure par recuit par solution peut réduire ces contraintes, mais n'est pas toujours pratique pour les grandes fabrications et peut ne pas être spécifié si le risque SCC n'est pas reconnu.
Le pliage à froid, le formage, le redressage et l'usinage introduisent des contraintes résiduelles et peuvent également augmenter la susceptibilité de la région travaillée à froid au SCC.La combinaison des contraintes résiduelles de traction et d'une microstructure travaillée à froid peut être particulièrement sensibleLes courbes à froid dans les tuyaux d'acier inoxydable austénitiques fonctionnant dans le service de chlorure chaud sont un endroit connu pour être sujet aux SCC.
Caractéristiques de conception qui concentrent les contraintes ∙ les coins tranchants, les changements brusques de section, les soudures de pénétration incomplètes,et les connexions filetées sous charge créent des concentrations de contraintes locales pouvant déclencher une SCC à des charges inférieures à la contrainte nominale de conceptionLes facteurs de concentration de contraintes doivent être pris en considération dans les conditions de service sensibles au SCC et la conception doit éviter les facteurs de contrainte inutiles.
Direction technique:La sélection du matériau à elle seule ne peut pas empêcher le SCC du chlorure si la conception et la fabrication introduisent un stress de traction résiduel élevé.Une qualité duplex spécifiée pour résoudre un problème de SCC nécessitera toujours des pratiques de fabrication contrôléesLes matériaux, la conception et la fabrication doivent être corrects.
La question d'approvisionnement la plus courante dans la prévention des SCC du chlorure est de savoir si on doit rester avec le 316L ou passer à une qualité duplex.et la conséquence de l'échec:
| Aspect! | 316 / 316L | Pour les appareils à commande numérique | Super Duplex 2507 |
|---|---|---|---|
| Résistance | Résistance à la combustion (annealement) de ~205 MPa | ~ 450 MPa de rendement (réchauffé) | ~ 550 MPa de rendement plus élevé parmi les types d'acier inoxydable courants |
| Résistance au chlorure SCC | La structure austénitique est intrinsèquement sensible, le molybdène améliore la résistance aux creux mais n'élimine pas la sensibilité au SCC. | La microstructure ferritique-austénitique offre une résistance significativement meilleure à la SCC. | Une teneur en alliage plus élevée et une structure duplex conçue pour un service de chlorure sévère. |
| Disponibilité et production | Excellente disponibilité dans toutes les formes de produits, facile à souder et à fabriquer selon des procédures standard, largement stocké. | Une bonne disponibilité dans les tuyaux, les plaques, les raccords nécessite des procédures de soudage contrôlées en tenant compte de la chaleur d'entrée et de la température d'intervalle. | Disponibilité plus limitée que 2205; produit spécialisé nécessitant un contrôle strict des procédures de soudage. |
| Enveloppe de service typique | Température ambiante à température modérée; chlorure faible à modérée; lorsque la contrainte de traction est contrôlée | Service de chlorure à température élevée; systèmes d'eau de mer; équipements de traitement où 316L serait à risque de SCC | Chlorure élevé, température élevée, stress élevé; en mer, sous-marine et en milieu chimique sévère |
La logique de sélection:Le 316L est adapté au service au chlorure à température ambiante où les contraintes de traction sont modérées et bien contrôlées.Lorsque la température de fonctionnement dépasse environ 60°C et que des chlorures sont présents, ou lorsque des contraintes de traction résiduelles élevées dues au soudage ou au formage sont inévitables, le duplex 2205 doit être évalué.,l'eau de mer chaude, les courants chimiques agressifs super duplex 2507 offre la plus haute résistance à la SCC parmi les catégories d'acier inoxydable courantes.
La mise à niveau du 316L au duplex 2205 représente un changement progressif de la résistance au SCC, et non une amélioration progressive.Le coût plus élevé du matériau duplex devrait être évalué par rapport au coût de la défaillance du SCC dans le service spécifique pour les équipements critiques où la défaillance entraîne une perte de productionPour les services non critiques à température ambiante, le 316L reste le choix commercial approprié.
La prévention de la SCC du chlorure nécessite de s'attaquer aux trois facteurs contributifs: le matériau, l'environnement et le stress, grâce à une approche intégrée:
| Application du projet | Grade recommandé | La raison |
|---|---|---|
| Équipement intérieur, environnements non chlorés | 304L ou 316L | Aucun risque de SCC du chlorure; qualité choisie pour la résistance générale à la corrosion et le coût |
| Traitement des aliments (nettoyants ambiants et légers) | 304L ou 316L | 316L lorsque des produits chimiques de nettoyage/d'assainissement contenant du chlorure sont utilisés; 304L pour les conditions standard |
| Architecture et structure côtière (ambient) | autres | Résistance adéquate aux creux; faible risque de SCC à température ambiante, même avec dépôt de chlorure |
| Équipement côtier fonctionnant à une température supérieure à ~ 60 °C | Pour les appareils à commande numérique | La température élevée augmente le risque de SCC dans l'environnement du chlorure; la structure duplex fournit une résistance à la SCC |
| Systèmes de refroidissement et de traitement de l'eau de mer | Duplex 2205 ou Super Duplex 2507 | Le 316L est sensible à la corrosion par SCC et la corrosion par fissure dans l'eau de mer chaude; les nuances en duplex offrent à la fois une résistance à la SCC et à la crevasse |
| Équipement de surface et sous-marin en mer | Super Duplex 2507 | Chlorure élevé, température élevée, contrainte élevée; le super duplex fournit la plus haute résistance à la SCC parmi les catégories d'acier inoxydable courantes |
| Traitement chimique à haute teneur en chlorure (température élevée) | Duplex 2205 ou Super Duplex 2507 | Grade sélectionné en fonction de la concentration de chlorure, de la température et de la contrainte; les grades austénitiques ne sont pas recommandés |
La logique de sélection est déterminée par l'enveloppe combinée chlorure-température-stress du service, et non par la concentration de chlorure seule.Le même niveau de chlorure que celui acceptable pour 316L à température ambiante peut exiger du duplex 2205 à 80°C.La sélection finale du grade doit être fondée sur les conditions de service spécifiques, les codes applicables,et évaluation technique qualifiée.
1En supposant que 316L soit immunisé contre le chlorure SCC parce qu'il contient du molybdène.Le molybdène améliore la résistance aux crevasses, mais le 316L est un acier inoxydable austénitique et reste sensible au chlorure SCC.Le molybdène ne modifie pas la structure cristalline qui rend les grades austénitiques sujettes à SCCLa mise à niveau de 304L à 316L élimine les creux, mais n'élimine pas le risque de SCC à température élevée.
2. Sélection du matériau par indication de résistance à la corrosion sans considérer le SCC comme un mécanisme distinct.La résistance à la crevasse, la résistance à la corrosion des fissures et la résistance à la SCC ne sont pas la même propriété.Le SCC doit être évalué comme un mécanisme de défaillance distinct en utilisant des critères chlorure-température-stress., pas le PREN seul.
3. ignorant les contraintes résiduelles de fabrication lors du choix de la qualité du matériau.Une soude de qualité duplex correctement spécifiée avec un contrôle de procédure médiocre (entrée de chaleur excessive, métal de remplissage incorrect, aucun traitement post-soudure) peut ne pas fournir la résistance SCC attendue.La spécification des matériaux et la spécification de fabrication doivent tous deux traiter du risque de SCC.Une qualité duplex spécifiée sans une spécification de procédure de soudage correspondante est une solution incomplète.
4Choisir une qualité duplex sans confirmer la capacité de fabrication.Les aciers inoxydables duplex nécessitent des procédures de soudage contrôlées avec des limites d'entrée de chaleur spécifiques, un contrôle de la température d'intervalle et des métaux de remplissage appropriés.Spécifier le duplex 2205 pour un projet sans vérifier que le fabricant a des procédures de soudage en duplex qualifiées peut entraîner des soudures à corrosion et propriétés mécaniques dégradées.
5Ne spécifiant pas de documentation matérielle pour vérifier la qualité et la composition.Pour les applications critiques en matière de SCC, il convient de spécifier la désignation UNS du matériau, la norme ASTM et la norme EN 10204 3.1 MTC.Le CTM confirme que le matériau fourni satisfait aux exigences de composition chimique du grade.Le PMI (Positive Material Identification) peut être spécifié pour une vérification supplémentaire en service critique.
6. Sélection d'un grade pour la température de fonctionnement normale sans tenir compte des conditions de température maximale.Le risque de SCC dépend de la température. Une qualité choisie pour la température de fonctionnement normale peut être inadéquate si l'équipement subit des températures plus élevées lors du démarrage, de l'arrêt, des perturbations de processus,ou des cycles de nettoyageLa sélection de la qualité doit tenir compte de la température maximale que l'équipement connaîtra, et non de la moyenne.
Shaanxi Shangyou Stainless Steel Co., Ltd. fournit des produits en acier inoxydable dans des catégories offrant une gamme de résistances aux chlorures et aux SCC:304/304L et 316/316L (austénitiques) pour le fonctionnement à température ambiante et à température modérée, et duplex 2205 et super duplex 2507 pour les environnements de chlorure à température élevée où une résistance SCC est requise.Le soutien de la qualité comprend::
Nous fournissons la gamme complète de qualités, de l'austénite standard au duplex et au super duplex, parce que la qualité correcte pour le service de chlorure est déterminée par l'effet combiné de la température,concentration de chlorure, et la contrainte de traction, pas par une spécification par défaut.
1Qu'est-ce que la fissuration par corrosion au chlorure dans l'acier inoxydable?
Chloride stress corrosion cracking (Cl-SCC) is a failure mechanism in which cracks initiate and propagate through stainless steel under the simultaneous action of a chloride-containing environment and tensile stressIl nécessite trois conditions: un matériau sensible (les grades austénitiques sont les plus sensibles), une exposition au chlorure et une contrainte de traction (appliquée ou résiduelle).Contrairement au pitting, le SCC peut se propager à travers le matériau avec une corrosion visible minimale et aucune perte de métal significative.passer à travers les grains plutôt que le long des limites des grains.
2L'acier inoxydable 316L est-il immunisé contre le chlorure SCC?
Le n° 316L est un acier inoxydable austénitique et reste sensible au SCC chloré dans des conditions de température suffisante, de concentration de chlorure et de contrainte de traction.Le molybdène contenu dans le 316L (~ 2%) améliore la résistance à la corrosion par les fosses par rapport au 304L, mais la structure cristalline austénitique qui est la cause fondamentale de la sensibilité au SCC est inchangée.mais sa résistance SCC est limitée par sa structure austénitiqueÀ des températures élevées avec du chlorure et des contraintes de traction, le 316L ne doit pas être considéré comme immunisé contre le SCC.
3Pourquoi les aciers inoxydables duplex sont-ils plus résistants au chlorure SCC que les aciers austenitiques?
Les nuances duplex (2205, 2507) présentent une microstructure mixte d'une proportion approximativement égale d'austénite et de ferrite.La phase de ferrite a une structure cubique centrée sur le corps qui est intrinsèquement plus résistante au SCC du chlorure que la structure cubique de l'austénite centrée sur le visageEn outre, la phase de ferrite agit comme un arrêt de fissure - les fissures qui commencent dans la phase d'austénite sont arrêtées lorsqu'elles rencontrent des grains de ferrite, limitant la propagation des fissures.Cette caractéristique structurelle à double phase est ce qui fournit l'amélioration de changement d'étape dans la résistance SCC, pas simplement la teneur en alliage plus élevée.
4Quelle température déclenche le chlorure SCC dans l'acier inoxydable?
Il n'existe pas de température seuil unique; le risque de SCC augmente progressivement avec la température et dépend de l'effet combiné de la concentration de chlorure, de l'intensité de la contrainte de traction et de la qualité.À température ambiante (en dessous de 50 à 60 °C environ)Le risque est plus élevé à mesure que la température dépasse environ 60°C.et supérieurs à 80°C à 100°C avec chlorure présent, le risque de SCC dans les grades austénitiques devient significatif. The critical factor is the combination of chloride concentration and temperature — a low chloride level at high temperature or a high chloride level at moderate temperature can both create SCC conditions.
5Le chlorure SCC peut-il se produire sans corrosion visible à la surface?
C'est l'une des caractéristiques distinctives du SCC: les fissures peuvent se former et se propager à travers la section transversale du matériau avec peu ou pas de produit de corrosion visible à la surface.La surface peut sembler pratiquement intacte tandis que les fissures se propagent à l'intérieurC'est pourquoi le SCC est particulièrement dangereux dans les équipements sous pression ̇ il peut ne pas y avoir d'avertissement visible avant qu'une fuite ou une rupture ne se produise.UT) des endroits sujets aux CCS est recommandé pour les équipements critiques en service au chlorure à température élevée.
6Comment le soudage affecte-t-il le risque de SCC du chlorure?
Le soudage affecte le risque de SCC par trois mécanismes: 1) il introduit des contraintes résiduelles de traction qui peuvent approcher la résistance au rendement du matériau,fournir la composante de contrainte de l'exigence SCC sans aucune charge de service appliquée2) la zone affectée par la chaleur de soudure peut avoir une microstructure modifiée avec une sensibilité SCC modifiée;(3) la teinte thermique de la soudure (oxydation de la surface) indique une couche appauvrie de chrome sous l'oxyde visiblePour le service sensible au SCC, les procédures de soudage doivent contrôler l'entrée de chaleur et la température d'intervalle,le recuit de la solution après soudage doit être envisagé, et le décapage et la passivation post-soudure doivent être spécifiés comme étant obligatoires.
7Quand dois-je spécifier le duplex 2205 au lieu du 316L pour le service de chlorure?
Évaluer le duplex 2205 lorsque: la température de fonctionnement dépasse environ 60°C avec la présence de chlorures;l'équipement présente une contrainte de traction résiduelle importante due au soudage ou au formage qui ne peut pas être soulagée; la concentration de chlorure est élevée (eau de mer, flux de procédés chimiques); la conséquence d'une défaillance de la SCC est élevée (équipements à pression, systèmes de procédés critiques);ou lorsque la résistance plus élevée du duplex 2205 (rendement d'environ 450 MPa) permet une réduction de l'épaisseur de la section et du poids qui compense le coût du matériau par kilogramme plus élevéPour les équipements côtiers à température ambiante avec une contrainte de fabrication bien contrôlée, le 316L reste le choix approprié.
8Quelles sont les précautions de fabrication requises pour l'acier inoxydable duplex?
Les qualités duplex nécessitent une fabrication contrôlée pour maintenir leurs propriétés corrosives et mécaniques.5 kJ/mm pour 2205), température maximale d'intervalle (généralement 150°C pour 2205), métal de remplissage approprié (composition assortie ou suralliée), contrôle du gaz de blindage et décapage et passivation post-soudure.La formation à froid des nuances duplex nécessite une attention particulière pour la résistance et la ductilité plus élevées par rapport aux nuances austénitiques.Le fabricant doit avoir une expérience documentée de l'acier inoxydable duplex; la fabrication duplex n'est pas simplement "soudure d'une qualité différente" selon des procédures standard.
9La finition de surface affecte- t- elle la sensibilité au chlorure SCC?
La finition de surface ne modifie pas la résistance inhérente au SCC du matériau, mais elle peut influencer l'initiation du SCC.Les surfaces plus lisses et moins rugueuses retiennent moins de dépôts de chlorure et fournissent moins de sites d'initiationLa teinte thermique de la soudure, la contamination de la surface et les particules de fer incrustées sont beaucoup plus importantes que la désignation de finition de l'usine.Le décapage et la passivation post-fabrication sont les traitements de surface critiques pour la résistance aux SCCLe nettoyage régulier des surfaces en acier inoxydable pour éliminer les dépôts de chlorure est une mesure pratique de prévention du SCC pour les équipements extérieurs.
10En quoi la corrosion des fosses, des fissures et du SCC au chlorure diffèrent-elles dans leur approche de prévention?
La prévention des creux est avant tout un problème de sélection des matériaux: choisir une qualité avec PREN adéquate pour la concentration et la température du chlorure.La prévention de la corrosion des fissures est avant tout un problème de conception: éliminer la géométrie des fissures lorsque c'est possible; choisir un alliage de qualité supérieure lorsque les fissures sont inévitables.sélectionnez la qualité correcte pour la température et la concentration de chlorure, la conception pour minimiser les concentrations de contraintes et les pièges de chlorure, et la fabrication avec des procédures contrôlées qui minimisent les contraintes résiduelles de traction.la spécification du duplex 2205 mais l'ignorance de la conception des contraintes résiduelles de soudage ou des pièges à chlorure est une stratégie incomplète de prévention de la SCC.
Shaanxi Shangyou Stainless Steel Co., Ltd fournit des tôles, plaques, bobines, tuyaux, tubes, barres et profils structurels en acier inoxydable des catégories 304/304L, 316/316L, duplex 2205 et super duplex 2507.Tous les produits sont fournis selon les normes ASTM applicables selon la norme EN 10204 3.1 MTC documentant la composition chimique. Les tests PMI sont disponibles sur demande. Notre équipe technique peut vous aider à sélectionner le grade pour la concentration de chlorure spécifique, la température,et les conditions de stress de votre demande.
Pour une citation, veuillez préciser:Grade / UNS / norme ASTM / Forme et dimensions du produit / Exigence MTC / Épreuves complémentaires / Quantité.
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Disclaimer: la sensibilité au SCC du chlorure dépend de l'effet combiné de la concentration de chlorure, de la température, de l'ampleur et de la source de la contrainte de traction et de la qualité du matériau.Cet article fournit des conseils généraux; la sélection du grade pour un service sensible aux SCC devrait être basée sur les codes applicables, les données de corrosion pour l'environnement spécifique et une évaluation technique qualifiée.Les valeurs PREN sont approximatives et basées sur les compositions nominales des alliages.
