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 unaffectedSi tratta di un meccanismo di rottura da corrosione da cloruro (Cl-SCC) che è diverso da quello delle fessure, della corrosione delle fessure e della corrosione generale.Non richiede un acido aggressivo o immersione continua- richiede la presenza simultanea di tre condizioni: un materiale sensibile, un ambiente contenente cloruri,e sollecitazione di trazione, tutte entro un intervallo di temperatura in cui il meccanismo è attivo.
La conseguenza pratica per l'approvvigionamento e l'ingegneria è che la selezione di un grado con una resistenza adeguata alle buche (elevato PREN) non fornisce automaticamente una resistenza adeguata alla SCC.con un contenuto di molibdeno, è resistente alle fessure meglio del 304 in ambienti clorurati ma, in quanto acciaio inossidabile austenitico, rimane suscettibile alla SCC del cloruro in condizioni di temperatura elevata,sollecitazione di trazione sufficienteQuesta guida spiega il meccanismo, il ruolo della temperatura e dello stress, la differenza tra i gradi austenitici e duplessici nella resistenza SCC,e come selezionare il grado corretto per le condizioni di servizio dei cloruri.
| Grado | Struttura | Approx. | Resistenza al cloro SCC | Guida tipica per l'applicazione |
|---|---|---|---|---|
| 304 / 304L | Austenitici | ~ 18 ¢ 20 | Basso ¢ sensibile al CCS clorurico a temperature superiori a circa 60°C quando sono presenti cloruri e tensione di trazione | Ambienti interni non clorurati; non raccomandato per il funzionamento con cloruro al di sopra della temperatura ambiente sotto stress di trazione |
| 316 / 316L | Austenitici | ~ 24 ¢ 26 | Basso a moderato molibdeno migliora la resistenza alle buche ma non altera la struttura austenitica; ancora suscettibile al cloruro SCC | Esposizione atmosferica costiera; ambienti con cloruro moderato a temperatura ambiente; valutare duplex quando la temperatura supera ~ 60°C |
| Doppia sede 2205 | Ferritico-austenitico (duplex) | ~ 34 ¢ 36 | Buona | Ambienti caldi a cloruro; trattamento dell'acqua di mare; attrezzature di processo chimico; in cui il 316L comporterebbe un rischio di SCC inaccettabile |
| Super Duplex 2507 | Ferritico-austenitico (super duplex) | ~ 40 ¢ 43 | Alta resistenza alla corrosione, progettata per ambienti a cloruro severi in cui sono richieste SCC, pitting e resistenza alla corrosione delle fessure | Ambienti a cloruro e ad alta temperatura; offshore, sottomarino, desalinizzazione e lavorazione chimica aggressiva |
Informazioni chiave sugli appalti:Il molibdeno migliora la resistenza al buco e si riflette in un PREN più elevato,ma la resistenza SCC di un grado austenitico come il 316L è limitata dalla sua struttura cristallinaLa differenza strutturale fondamentale tra i gradi austenitici (304, 316) e i gradi duplex (2205,2507) è ciò che fornisce il miglioramento di cambiamento di passo nella resistenza al cloro SCCUn elevato PREN su un grado austenitico non lo rende equivalente a un grado duplex per la resistenza 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 stressA differenza delle fosse o della corrosione generale, che comportano una progressiva perdita di metallo,SCC comporta la crepa che può propagarsi attraverso la sezione trasversale del materiale con un prodotto di corrosione visibile minimo e nessuna riduzione significativa dello spessore della parete.
Il cloro SCC richiede la presenza simultanea di tre fattori.
Conseguenze pratiche:Anche un grado correttamente specificato può essere danneggiato dal cloruro SCC se la fabbricazione introduce elevate sollecitazioni residue di trazione che non vengono successivamente alleviate,o se la temperatura di funzionamento supera la soglia SCC per la concentrazione specifica di cloruroLa selezione del grado, la progettazione e la fabbricazione devono tutti affrontare il rischio di SCC.
La temperatura è la variabile ambientale più significativa che influisce sulla suscettibilità al CCS del cloruro dopo la concentrazione stessa del cloruro.Il rischio di SCC aumenta con la temperatura perché le temperature elevate accelerano la mobilità degli ioni clorurici, aumenta la velocità delle reazioni elettrochimiche alla punta della crepa e può aumentare la concentrazione di cloruro sulla superficie metallica attraverso l'evaporazione dell'acqua contenente cloruro.
Implicazioni per gli appalti e la progettazione:L'effetto combinato della temperatura e della concentrazione di cloruro determina il rischio di SCC.e la gamma di funzionamento accettabile per un determinato grado dipende dall'ambiente specificoUn grado che fornisca una resistenza SCC adeguata per l'esposizione costiera ambientale potrebbe non essere adeguato per lo stesso livello di cloruro a 80°C.Quando l'apparecchiatura funzionerà a temperature elevate in ambienti contenenti cloruro, la selezione del grado deve tener conto dell'aumento del rischio di SCC e dovrebbero essere valutati i gradi duplex o di lega superiore.
Lo stress di trazione è il terzo fattore essenziale per il CCS del cloruro.I processi di fabbricazione sono una fonte comune di sollecitazioni di trazione che non sono sempre riconosciute nelle specifiche dei materiali:
La saldatura introduce sollecitazioni di trazione residue nel metallo di saldatura e nella zona colpita dal calore (HAZ) mentre il materiale si contrae durante il raffreddamento.Queste sollecitazioni possono avvicinarsi alla resistenza al rendimento del materiale e sono presenti senza alcun carico di servizio applicatoIl sollevamento delle sollecitazioni post-saldatura mediante ricottura in soluzione può ridurre tali sollecitazioni, ma non è sempre pratico per le grandi fabbricazioni e può non essere specificato se il rischio di SCC non è riconosciuto.
La piegatura a freddo, la modellazione, lo raddrizzamento e la lavorazione meccanica introducono sollecitazioni residue e possono anche aumentare la suscettibilità della regione lavorata a freddo alla SCC.La combinazione di sollecitazioni di trazione residue e una microstruttura lavorata a freddo può essere particolarmente suscettibileLe curve lavorate a freddo in tubi in acciaio inossidabile austenitici che operano in servizio con cloruro caldo sono un luogo noto per la SCC.
Caratteristiche di progettazione che concentrano lo stress: angoli affilati, cambi di sezione improvvisi, saldature di penetrazione incomplete,e connessioni a filettatura sotto carico creano concentrazioni di sollecitazione locali che possono avviare la SCC a carichi inferiori alla sollecitazione nominale di progettoI fattori di concentrazione dello stress devono essere presi in considerazione in condizioni di servizio sensibili alla SCC e la progettazione deve evitare inutili fattori di stress.
Guida tecnica:La sola selezione del materiale non può impedire il CCS del cloruro se la progettazione e la fabbricazione presentano elevate tensioni di trazione residue.Un grado duplex specificato per risolvere un problema di SCC richiederà comunque una pratica di fabbricazione controllata, controllo dell'input di calore e considerazione del trattamento post-saldatura per fornire la resistenza SCC prevista in servizio.
La domanda di approvvigionamento più comune nella prevenzione delle SCC del cloruro è se rimanere con il 316L o passare a un grado duplex.e la conseguenza del fallimento:
| Aspetto | 316 / 316L | Doppia sede 2205 | Super Duplex 2507 |
|---|---|---|---|
| Forza | Prodotto di ~205 MPa (annellato) | ~450 MPa di resa (annealed) ≈ circa il doppio di 316L | Rendibilità ~ 550 MPa più alta tra i tipi comuni di inossidazione |
| Resistenza al cloro SCC | La struttura austenitica è intrinsecamente suscettibile, il molibdeno migliora la resistenza alle buche, ma non elimina la suscettibilità alla SCC. | La microstruttura ferritica-austenitica fornisce una resistenza significativamente migliore alla SCC. | Alto contenuto di lega e struttura duplex progettata per il servizio di cloruro. |
| Disponibilità e fabbricazione | Eccellente disponibilità in tutte le forme di prodotto, facile da saldare e fabbricare con procedure standard, ampi stock. | Buona disponibilità in tubi, piastre, accessori, richiede procedure di saldatura controllate con attenzione alla temperatura di ingresso di calore e di interpassaggio. | Disponibilità più limitata di 2205; prodotto specializzato. |
| Involucro di servizio tipico | Temperatura ambiente-moderata; cloruro basso-moderato; quando la tensione di trazione è controllata | Servizio di cloruro ad elevata temperatura; sistemi di acqua di mare; attrezzature di processo in cui il 316L sarebbe a rischio di SCC | Cloruro elevato, temperatura elevata, stress elevato; ambienti chimici offshore, sottomarini e severi |
Logica di selezione:Il 316L è adatto per l'impiego con cloruro a temperature ambientali in cui le tensioni di trazione sono moderate e ben controllate.Quando la temperatura di funzionamento supera approssimativamente 60°C e sono presenti cloruri, o quando è inevitabile un'elevata tensione di trazione residua dovuta alla saldatura o alla modellazione, si deve valutare il duplex 2205.,Acqua di mare calda, correnti chimiche aggressive super duplex 2507 offre la più alta resistenza SCC tra i tipi comuni di inossidazione.
L'aggiornamento da 316L a duplex 2205 rappresenta un cambiamento graduale nella resistenza SCC, non un miglioramento incrementale.Il costo più elevato del materiale duplex dovrebbe essere valutato in relazione al costo conseguente al guasto del sistema di controllo di sicurezza nel servizio specifico per le apparecchiature critiche in cui il guasto provoca una perdita di produzionePer i servizi non critici a temperatura ambiente, il 316L rimane la scelta commerciale appropriata.
La prevenzione della SCC del cloruro richiede di affrontare tutti e tre i fattori che ne contribuiscono: il materiale, l'ambiente e lo stress, attraverso un approccio integrato:
| Applicazione | Grado raccomandato | Motivo |
|---|---|---|
| Apparecchiature interne, ambienti non clorurati | 304L o 316L | Nessun rischio di SCC da cloruro; grado selezionato per la resistenza alla corrosione generale e il costo |
| Trasformazione alimentare (limpianti ambientali, leggeri) | 304L o 316L | 316L quando vengono utilizzati prodotti chimici per la pulizia/sanitizzazione contenenti cloruro; 304L per le condizioni standard |
| Architettura e struttura costiera (ambientale) | 316L | Adeguata resistenza alle buche; basso rischio di SCC a temperatura ambiente anche con deposizione di cloruro |
| Apparecchiature costiere che funzionano a temperature superiori a ~ 60 °C | Doppia sede 2205 | La temperatura elevata aumenta il rischio di SCC nell'ambiente cloridico; la struttura duplex fornisce resistenza alla SCC |
| Sistemi di raffreddamento e trattamento dell'acqua di mare | Duplex 2205 o Super Duplex 2507 | 316L è suscettibile alla corrosione da SCC e crepe nell'acqua calda del mare; i gradi duplex forniscono sia SCC che resistenza alle fessure |
| Apparecchiature di superficie e sottomarine offshore | Super Duplex 2507 | Cloruro elevato, temperatura elevata, tensione elevata; il super duplex fornisce la più alta resistenza SCC tra i tipi comuni di inossidabile |
| Trattamento chimico ad alto contenuto di cloruro (temperatura elevata) | Duplex 2205 o Super Duplex 2507 | Grado selezionato in base alla concentrazione di cloruro, alla temperatura e allo stress; non raccomandato il grado austenitico |
La logica di selezione è determinata dalla combinazione cloruro-temperatura-stress del servizio, non dalla sola concentrazione di cloruro.Lo stesso livello di cloruro accettabile per il 316L a temperatura ambiente può richiedere il duplex 2205 a 80°C, in particolare quando sono presenti sollecitazioni di trazione residue derivanti dalla saldatura o dalla modellazione.e valutazione di ingegneria qualificata.
1Supponendo che il 316L sia immune al cloruro SCC perché contiene molibdeno.Il molibdeno migliora la resistenza alle buche, ma il 316L è un acciaio inossidabile austenitico e rimane suscettibile al cloruro SCC.Il molibdeno non modifica la struttura cristallina che rende i gradi austenitici soggetti a SCCL'aggiornamento da 304L a 316L risolve le buche ma non elimina il rischio di SCC a temperature elevate.
2Selezione del materiale in base alla sua resistenza alla corrosione senza considerare la SCC come un meccanismo separato.La resistenza alle crepe, la resistenza alla corrosione delle fessure e la resistenza alla SCC non sono la stessa proprietà.La SCC deve essere valutata come un meccanismo di guasto distinto utilizzando criteri di cloruro-temperatura-stress., non PREN da solo.
3. ignorando lo stress residuo di fabbricazione nella selezione del grado del materiale.Un tipo di doppio impianto saldato correttamente specificato con un controllo di procedura scadente (input di calore eccessivo, metallo di riempimento non corretto, nessun trattamento post-saldatura) potrebbe non fornire la resistenza SCC prevista.La specifica del materiale e la specifica di fabbricazione devono entrambi affrontare il rischio di SCCUn grado duplex specificato senza una specifica di procedura di saldatura corrispondente è una soluzione incompleta.
4- Scegliere un duplex senza confermare la capacità di fabbricazione.Gli acciai inossidabili duplex richiedono procedure di saldatura controllate con limiti specifici di ingresso di calore, controllo della temperatura di interpassaggio e metalli di riempimento appropriati.La specifica del duplex 2205 per un progetto senza verificare che il fabbricante abbia procedure di saldatura duplex qualificate può comportare saldature con corrosione e proprietà meccaniche degradate.
5Non specificando la documentazione materiale per verificare il grado e la composizione.Per le applicazioni critiche per la SCC, è necessario specificare la designazione UNS del materiale, la norma ASTM e la norma EN 10204 3.1 MTC.Il CTM conferma che il materiale fornito soddisfa i requisiti di composizione chimica del grado. PMI (Positive Material Identification) può essere specificato per ulteriori verifiche in servizio critico.
6. selezione di un grado per la temperatura di funzionamento normale senza tener conto delle condizioni di temperatura massima.Il rischio di SCC dipende dalla temperatura: un grado selezionato per la temperatura di funzionamento normale può essere inadeguato se l'apparecchiatura subisce temperature più elevate durante l'avvio, l'arresto, i problemi di processo,o cicli di puliziaLa selezione del grado deve tener conto della temperatura massima che l'apparecchiatura subirà, non della media.
Shaanxi Shangyou Stainless Steel Co., Ltd. fornisce prodotti in acciaio inossidabile in gradi che offrono una gamma di resistenza ai cloruri SCC:304/304L e 316/316L (austenitici) per il funzionamento a temperatura ambiente e moderata, e duplex 2205 e super duplex 2507 per ambienti a cloruro a temperatura elevata in cui è richiesta la resistenza SCC. I prodotti includono lamiere, piastre, bobine, tubi, tubi, barre e profili strutturali.Il sostegno alla qualità comprende::
Forniamo l'intera gamma di qualità ¥ dal standard austenitico al duplex e super duplex ¥ perché il grado corretto per il servizio di cloruro è determinato dall'effetto combinato della temperatura,concentrazione di cloruro, e tensione di trazione, non secondo una specifica predefinita.
1Che cos'e' la cricca da corrosione da cloruro in acciaio inossidabile?
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 stressPer questo è necessario tre condizioni: un materiale sensibile (i gradi austenitici sono i più sensibili), l'esposizione al cloruro e lo stress di trazione (applicato o residuo).A differenza del pitting.Le crepe sono tipicamente transgranulari nei gradi austenitici, mentre le crepe sono di tipo transgranulare.passando attraverso i grani piuttosto che lungo i confini dei grani.
2L'acciaio inossidabile 316L è immune al cloruro SCC?
Il n. 316L è un acciaio inossidabile austenitico e rimane suscettibile al cloruro SCC in condizioni di temperatura sufficiente, concentrazione di cloruro e tensione di trazione.Il molibdeno contenuto nel 316L (~2%) migliora la resistenza alla corrosione da buco rispetto al 304L, ma la struttura cristallina austenitica, che è la causa principale della suscettibilità alla SCC, rimane invariata.ma la sua resistenza SCC è limitata dalla sua struttura austeniticaA temperature elevate con cloruro e stress di trazione, il 316L non deve essere considerato immune alla SCC.
3Perché gli acciai inossidabili duplex sono più resistenti al cloruro SCC rispetto ai gradi austenitici?
I gradi duplex (2205, 2507) presentano una microstruttura mista di austenite e ferrite in proporzioni approssimativamente uguali.La fase di ferrite ha una struttura cubica centrata sul corpo che è intrinsecamente più resistente al cloruro SCC rispetto alla struttura cubica di austenite centrata sulla facciaInoltre, la fase di ferrite agisce come un arresta le crepe. Le crepe che iniziano nella fase di austenite vengono fermate quando incontrano i grani di ferrite, limitando la propagazione delle crepe.Questa caratteristica strutturale a due fasi è ciò che fornisce il miglioramento di cambiamento di passo nella resistenza SCC, non semplicemente il più alto contenuto di lega.
4A che temperatura il cloruro in acciaio inossidabile attiva la SCC?
Non esiste una temperatura soglia unica; il rischio di SCC aumenta progressivamente con la temperatura e dipende dall'effetto combinato della concentrazione di cloruro, della grandezza della tensione di trazione e del grado.A temperature ambientali (inferiori a circa 50°/60°C)In alcuni casi, la presenza di SCC di acciai inossidabili austenitici è rara nella maggior parte degli ambienti pratici.e al di sopra di 80 ̊100°C con presenza di cloruri, il rischio di SCC nei gradi austenitici diventa significativo. 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.
5Può verificarsi il CCS del cloruro senza corrosione visibile sulla superficie?
Si, questa è una delle caratteristiche distintive della SCC: le crepe possono iniziare e propagarsi attraverso la sezione trasversale del materiale con poco o nessun prodotto di corrosione visibile sulla superficie.La superficie può apparire sostanzialmente intatta mentre le crepe si propagano internamentePer questo motivo il SCC è particolarmente pericoloso nelle apparecchiature a pressione ̇ può non esserci un avvertimento visibile prima che si verifichi una perdita o una rottura.UT) di località soggette a SCC è raccomandato per le apparecchiature critiche in servizio di cloruro a temperatura elevata.
6In che modo la saldatura influenza il rischio di SCC da cloruro?
La saldatura influisce sul rischio di SCC attraverso tre meccanismi: (1) introduce sollecitazioni di trazione residue che possono avvicinarsi alla resistenza al rendimento del materiale,fornire la componente di stress del requisito SCC senza alcun carico di servizio applicato2) la zona di saldatura affetta dal calore può avere una microstruttura modificata con una sensibilità SCC alterata;(3) la tinta termica della saldatura (ossidazione superficiale) indica uno strato impoverito di cromo sotto l'ossido visibile, che è più suscettibile all'avvio della corrosione.si dovrebbe considerare l'annegamento della soluzione dopo la saldatura, e la decapaggio e la passivazione post-saldatura devono essere specificate come obbligatorie.
7Quando devo specificare duplex 2205 invece di 316L per il servizio di cloruro?
Valutare il duplex 2205 quando: la temperatura di esercizio supera approssimativamente 60°C con presenza di cloruri;l'apparecchiatura presenta una tensione di trazione residua significativa dovuta alla saldatura o alla modellazione che non può essere eliminata■ la concentrazione di cloruro è elevata (acqua di mare, flussi di processo chimico); la conseguenza di un guasto della SCC è elevata (attrezzature a pressione, sistemi di processo critici);o quando la maggiore resistenza del duplex 2205 (rendimento di ~ 450 MPa) consente una riduzione dello spessore della sezione e del peso che compensa il costo del materiale per chilogrammo più elevatoPer le attrezzature costiere a temperatura ambiente con stress di fabbricazione ben controllato, il 316L rimane la scelta appropriata.
8Quali sono le precauzioni di fabbricazione richieste per l'acciaio inossidabile duplex?
I gradi duplex richiedono una fabbricazione controllata per mantenere le loro proprietà corrosive e meccaniche.5 kJ/mm per 2205), temperatura massima di passaggio (in genere 150°C per 2205), metallo di riempimento appropriato (composizone corrispondente o sovrasciugata), controllo del gas di schermatura e decapaggio e passivazione post-saldura.La formazione a freddo dei gradi duplex richiede attenzione per la maggiore resistenza e la minore duttilità rispetto ai gradi austeniticiIl fabbricante deve avere esperienza documentata con l'acciaio inossidabile duplex; la fabbricazione duplex non è semplicemente "saldatura di un grado diverso" utilizzando procedure standard.
9La finitura superficiale influenza la sensibilità al cloruro SCC?
La finitura superficiale non modifica la resistenza SCC intrinseca del materiale, ma può influenzare l'avvio di SCC.Le superfici più lisce con una rugosità inferiore mantengono meno depositi di cloruro e forniscono meno siti di iniziazioneLa tonalità termica della saldatura, la contaminazione della superficie e le particelle di ferro incorporate sono molto più significative della designazione di finitura della macchina.Il decapaggio e la passivazione post-fabbricazione sono i trattamenti superficiali critici per la resistenza al SCCLa pulizia regolare delle superfici in acciaio inossidabile per rimuovere i depositi di cloruro è una pratica misura di prevenzione della SCC per le attrezzature per esterni.
10In che modo la corrosione da buche, dalle fessure e dal cloruro SCC differiscono nel loro approccio alla prevenzione?
La prevenzione delle buche è principalmente un problema di selezione del materiale: scegliere un grado con PREN adeguato per la concentrazione e la temperatura del cloruro.La prevenzione della corrosione delle fessure è principalmente un problema di progettazioneLa prevenzione delle SCC da cloruro è un problema combinato di progettazione e fabbricazione dei materiali:selezionare il grado corretto per la temperatura e la concentrazione di cloruro, progettato per ridurre al minimo le concentrazioni di stress e le trappole di cloruro e fabbricato con procedure controllate che riducono al minimo lo stress di trazione residuo.specifica del duplex 2205 ma ignora lo stress residuo di saldatura o la progettazione di trappole di cloruro è una strategia incompleta di prevenzione della SCC.
Shaanxi Shangyou Stainless Steel Co., Ltd fornisce lamiere, piastre, bobine, tubi, tubi, barre e profili strutturali in acciaio inossidabile dei gradi 304/304L, 316/316L, duplex 2205 e super duplex 2507.Tutti i prodotti sono forniti secondo le norme ASTM applicabili EN 10204 3.1 MTC che documenta la composizione chimica. I test PMI sono disponibili su richiesta. Il nostro team tecnico può assistere nella selezione del grado per la concentrazione di cloruro specifica, la temperatura,e condizioni di stress della domanda.
Per la citazione, specificare:Grado/UNS/norma ASTM/Forma e dimensioni del prodotto/Requisito MTC/Qualsiasi prova supplementare/Quantità.
Contatta la Shangyou Stainless Steel con certificazione di grado, documentazione della composizione, resistenza alla corrosione che puoi verificare.
Disclaimer: la sensibilità al CCS del cloruro dipende dall'effetto combinato della concentrazione del cloruro, della temperatura, della grandezza e della fonte dello sforzo di trazione e della qualità del materiale.Questo articolo fornisce indicazioni generali; la selezione del grado per il servizio sensibile alla SCC dovrebbe basarsi sui codici applicabili, sui dati di corrosione per l'ambiente specifico e su una valutazione tecnica qualificata.I valori PREN sono approssimativi e basati sulle composizioni nominali delle leghe.
