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 unaffectedЭто хлоридное коррозионное растрескивание под давлением (Cl-SCC) - механизм сбоя, отличающийся от разрыва, коррозии трещин и общей коррозии.Он не требует агрессивной кислоты или непрерывного погруженияЭто требует одновременного присутствия трех условий: восприимчивого материала, среды, содержащей хлорид,и напряжения натяжения все в пределах температурного диапазона, в котором механизм активен.
Практическое следствие для закупок и проектирования заключается в том, что выбор класса с достаточным сопротивлением отверстиям (высокий PREN) автоматически не обеспечивает достаточного сопротивления SCC.с содержанием молибдена, лучше, чем 304 в условиях хлоридной среды, но как аустенитная нержавеющая сталь, она остается восприимчивой к хлоридному SCC в условиях повышенной температуры,достаточное напряжение натяженияВ этом руководстве объясняется механизм, роль температуры и напряжения, разница между аустенитами и дуплексами в сопротивлении SCC,и как выбрать правильный класс для хлорида условиях эксплуатации.
| Уровень | Структура | Приблизительно. | Устойчивость к хлору | Типичное руководство по применению |
|---|---|---|---|---|
| 304 / 304L | Аустенитные | ~18 ¢20 | Низкая восприимчивость к хлоридам SCC при температурах выше приблизительно 60°C при наличии хлоридов и напряжения на тягу | В помещениях, не содержащих хлорид; не рекомендуется использовать хлорид при температуре воздуха выше температуры окружающей среды при напряжении под давлением. |
| 316 / 316L | Аустенитные | ~ 24 ¢ 26 | Низкий до умеренного уровня | Воздействие прибрежной атмосферы; умеренная хлоридная среда при температуре окружающей среды; оценка дуплекса при температуре более ~ 60 °C |
| Дуплекс 2205 | Ferritic-austenitic (двойной) | ~ 34 ¢ 36 | Хорошая | Теплая хлоридная среда; обработка морской воды; оборудование для химических процессов; где 316L будет иметь неприемлемый риск SCC |
| Супер дуплекс 2507 | Ferritic-austenitic (сверхдуплексный) | ~40 ¢43 | Высокий | Сильные хлориды и высокотемпературные среды; морская, подводная, опреснение и агрессивная химическая обработка |
Ключевое понимание закупок:Противопоказания к свертыванию (измеряемые PREN) и SCC соотносятся, но отличаются друг от друга свойствами.но сопротивление SCC аустенитного сорта, как 316L, ограничено его кристаллической структурой.Основное структурное различие между аустенитовыми сортами (304, 316) и дуплексовыми сортами (2205,2507) обеспечивает улучшение стойкости к SCC хлоридаВысокий PREN на аустенитном классе не делает его эквивалентным дуплексному классу для сопротивления 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 stressВ отличие от отщепления или общей коррозии, которые включают прогрессивную потерю металла,SCC включает в себя трещины, которые могут распространяться через поперечное сечение материала с минимальным видимым продуктом коррозии и без значительного снижения толщины стенки.
Хлорид SCC требует одновременного присутствия трех факторов.
Практические последствия:Даже правильно указанный класс может потерпеть неисправность от хлорида SCC, если при изготовлении вводится высокое остаточное напряжение натяжения, которое впоследствии не снимается,или если рабочая температура превышает пороговый показатель SCC для специфической концентрации хлоридаВыбор качества, проектирование и изготовление должны учитывать риск SCC. Ни один из этих трех элементов не является достаточным.
Температура является наиболее значимой переменной окружающей среды, влияющей на восприимчивость к SCC хлорида после самой концентрации хлорида.Риск SCC увеличивается с температурой, потому что повышенные температуры ускоряют передвижение ионов хлорида, увеличивает скорость электрохимических реакций на вершине трещины и может увеличить концентрацию хлорида на поверхности металла путем испарения воды, содержащей хлорид.
Влияние на закупки и проектирование:Совокупный эффект температуры и концентрации хлорида определяет риск SCC.и допустимый рабочий диапазон для данного класса зависит от конкретной средыУровень, обеспечивающий адекватную стойкость к SCC для воздействия окружающей среды на прибрежных территориях, может быть недостаточным для того же уровня хлорида при 80 °C.Когда оборудование будет работать при повышенных температурах в среде, содержащей хлорид, выбор сорта должен учитывать повышенный риск SCC, а двойные или более высокие сорта сплавов должны оцениваться.
Третий важный фактор для хлорида SCC - напряжение натяжения.Процессы изготовления являются распространенным источником напряжений натяжения, которые не всегда признаются в спецификации материала:
Сварка вводит остаточные натяжные нагрузки в металл сварки и теплозатратную зону (HAZ), поскольку материал сокращается во время охлаждения.Эти напряжения могут приблизиться к прочности материала и присутствуют без какой-либо нагрузки на эксплуатациюПослесварка с помощью отжигания раствором может уменьшить эти напряжения, но не всегда практична для крупных изделий и может не быть указана, если риск SCC не признан.
Холодное изгибание, формирование, выпрямление и обработка производятся с использованием остаточных напряжений и могут также повысить восприимчивость холоднообрабатываемой области к SCC.Сочетание остаточного напряжения натяжения и микроструктуры холодной обработки может быть особенно восприимчивымХолоднообработанные изгибы в аустенитных трубах из нержавеющей стали, работающих в теплом хлоридном обслуживании, являются известными местами, подверженными SCC.
Конструкционные особенности, сосредоточивающие напряжение: острые углы, резкие изменения сечения, неполные сварки с проникновением,и натянутые соединения под нагрузкой создают локальные концентрации напряжения, которые могут инициировать SCC при нагрузках ниже номинального проектного напряженияВ условиях эксплуатации, чувствительных к SCC, следует учитывать факторы концентрации напряжения, и при проектировании следует избегать ненужных повышающих напряжение.
Инженерное руководство:Выбор материала сам по себе не может предотвратить SCC хлорида, если в конструкции и изготовлении присутствует высокое остаточное напряжение на тягу.Для решения проблемы SCC дуплексный класс все равно потребует контролируемой практики изготовления, управление тепловым входом и рассмотрение послеварной обработки для обеспечения ожидаемого сопротивления SCC в эксплуатации.
Наиболее распространенный вопрос о закупках в профилактике хлорида SCC заключается в том, остаться ли с 316L или перейти на двойной класс.и последствия неудачи:
| Аспект | 316 / 316L | Дуплекс 2205 | Супер дуплекс 2507 |
|---|---|---|---|
| Сила | ~205 МПа (отжигается) | ~450 МПа (отжигается) ≈ приблизительно вдвое 316L | ~550 МПа рентабельность |
| Устойчивость к хлору | Ограниченная. Аустенитная структура по своей сути чувствительна. Молибден улучшает сопротивление скважинам, но не устраняет чувствительность к SCC. | Ферритно-аустенитная микроструктура обеспечивает значительно лучшую стойкость к SCC. | Высокое содержание сплава и двойная структура, предназначенная для тяжелых хлоридов. |
| Доступность и изготовление | Отличная доступность во всех формах продукции, легко сваривается и изготавливается по стандартным процедурам. | Хорошая доступность в трубах, пластинах, фитингах. Требует контролируемых процедур сварки с учетом ввода тепла и температуры промежутка. | Более ограниченная доступность, чем 2205; специализированный продукт. Требует строгого контроля процедуры сварки. |
| Типичный конверт | Окружающая среда до умеренной температуры; низкий до умеренного хлорида; где напряжение натяжения контролируется | Услуга по хлориду повышенной температуры; системы морской воды; технологическое оборудование, где 316L будет подвергаться риску SCC | Высокий хлорид, высокая температура, высокое напряжение; морская, подводная и тяжелая химическая среда |
Логика отбора:316L подходит для хлоридной службы при температуре окружающей среды, где напряжения натяжения умеренные и хорошо контролируемые.При температуре работы, превышающей приблизительно 60°C, и присутствии хлоридовДля тяжелых хлоридов, высоких температур и условий высокого напряжения, ≈ производство на море.,Горячая морская вода, агрессивные химические потоки
Обновление от 316L к дуплексу 2205 представляет собой шаговое изменение в сопротивлении SCC, а не постепенное улучшение.Более высокие затраты на дуплексный материал следует оценивать по расходам, связанным с неисправностью СКК в конкретной службе for critical equipment where failure causes production lossДля некритических услуг при температуре окружающей среды 316L остается подходящим коммерческим выбором.
Для предотвращения СЦК хлорида необходимо рассмотреть все три фактора, способствующих этому: материал, окружающая среда и стресс, с помощью комплексного подхода:
| Применение | Рекомендуемый класс | Причины |
|---|---|---|
| Оборудование для помещений, не содержащие хлорид | 304L или 316L | Нет риска SCC хлорида; класс выбран для общей коррозионной стойкости и стоимости |
| Обработка пищевых продуктов (очистители окружающей среды, легкие очистители) | 304L или 316L | 316L при использовании хлоридсодержащих химических средств для очистки/дезинфекции; 304L при стандартных условиях |
| Прибрежные архитектурные и структурные (окружающая среда) | 316L | адекватная стойкость к скважинам; низкий риск SCC при температуре окружающей среды даже при отложении хлорида |
| Прибрежное оборудование, работающее при температуре выше ~ 60 °C | Дуплекс 2205 | Повышенная температура повышает риск SCC в хлоридной среде; дуплексная структура обеспечивает сопротивление SCC |
| Системы охлаждения и обработки морской воды | Duplex 2205 или Super Duplex 2507 | 316L восприимчив к SCC и коррозии трещин в теплой морской воде; дуплексные сорта обеспечивают как SCC, так и сопротивление отверстиям |
| Оффшорное оборудование и подводное оборудование | Супер дуплекс 2507 | Высокий хлорид, повышенная температура, высокое напряжение; супердуплекс обеспечивает наивысшее сопротивление SCC среди распространенных сортов нержавеющей стали |
| Химическая обработка с высоким содержанием хлора (повышенная температура) | Duplex 2205 или Super Duplex 2507 | Класс выбран на основе концентрации хлорида, температуры и напряжения; аустенитные классы не рекомендуются |
Логика отбора определяется комбинированным объемом хлорида-температуры-напряжения службы, а не только концентрацией хлорида.Тот же уровень хлорида, который приемлем для 316L при температуре окружающей среды, может потребовать дуплекса 2205 при 80°CОкончательный выбор класса должен основываться на конкретных условиях эксплуатации, применимых кодах,и квалифицированная инженерная оценка.
1Если предположить, что 316L иммунен к хлориду, потому что он содержит молибден.Молибден улучшает стойкость к отверстиям, но 316L является аустенитной нержавеющей сталью и остается восприимчивым к хлориду SCC.Молибден не изменяет кристаллическую структуру, что делает аустенитные сорта склонными к SCCПереход от 304L к 316L устраняет пробоины, но не исключает риск SCC при повышенной температуре.
2Выбор материала по степени коррозионной стойкости без рассмотрения SCC как отдельного механизма.Противостойкость к свертыванию, коррозионная стойкость к трещинам и стойкость к SCC - это не одно и то же свойство.SCC должен быть оценен как отдельный механизм сбоя с использованием критериев хлорида-температуры-напряжения., не только PREN.
3Не учитывая остаточные нагрузки при изготовлении при выборе материала.Правильно указанный дуплексный соединение с плохим контролем процедуры (чрезмерный вход тепла, неправильный металл наполнителя, отсутствие послеварной обработки) может не обеспечивать ожидаемое сопротивление SCC.Спецификация материала и спецификация изготовления должны соответствовать риску SCCДуплексный класс, указанный без соответствующей спецификации процедуры сварки, является неполным решением.
4Выбор дуплекса без подтверждения производительности.Двойные нержавеющие стали требуют контролируемых процедур сварки с конкретными ограничениями ввода тепла, регулированием температуры промежутка и соответствующими наполнительными металлами.Установка дуплекса 2205 для проекта без проверки того, что производитель имеет квалифицированные процедуры дуплексной сварки, может привести к сваркам с ухудшенной коррозией и механическими свойствами..
5Не указать материальную документацию для проверки качества и состава.Для критически важных применений СКК следует указать обозначение материала UNS, стандарт ASTM и EN 10204 3.1 MTC.МТК подтверждает, что поставляемый материал соответствует требованиям химического состава класса. PMI (Positive Material Identification) может быть указан для дополнительной проверки в критической эксплуатации.
6Выбор класса для нормальной рабочей температуры без учета максимальных температурных условий.Риск SCC зависит от температуры. Выбранный для нормальной рабочей температуры класс может быть неадекватным, если оборудование испытывает более высокие температуры во время запуска, остановки, сбоев процесса,или циклы очисткиПри выборе класса следует учитывать максимальную температуру, которую будет испытывать оборудование, а не среднюю.
Shaanxi Shangyou Stainless Steel Co., Ltd. поставляет изделия из нержавеющей стали в различных классах, которые имеют широкий спектр устойчивости к хлоридам и SCC:304/304L и 316/316L (аустенитные) для эксплуатации при окружающей среде и средней температуре, и дуплекс 2205 и супердуплекс 2507 для хлоридной среды повышенной температуры, где требуется сопротивление SCC. Продукты включают листы, пластины, катушки, трубы, трубы, стволы и структурные профили.Поддержка качества включает:
Мы поставляем весь ассортимент от стандартного аустенита до дуплекса и супер дуплекса, потому что правильный класс для хлорида определяется комбинированным эффектом температуры,концентрация хлорида, и напряжения натяжения, не по умолчанию.
1Что такое хлоридная коррозия при напряжении в нержавеющей стали?
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 stressДля этого требуются три условия: восприимчивый материал (аустенитные сорта наиболее восприимчивы), воздействие хлорида и напряжение на тягу (применяемое или остаточное).В отличие от питинга, SCC может распространяться через материал с минимальной видимой коррозией и без значительной потери металла.проходит через зерна, а не вдоль границ зерна.
2. 316L нержавеющая сталь иммунитет к хлориду SCC?
No 316L является аустенитной нержавеющей сталью и остается восприимчивой к хлориду SCC в условиях достаточной температуры, концентрации хлорида и напряжения натяжения.Молибден в 316L (~ 2%) улучшает коррозионную стойкость в сравнении с 304L, но аустенитная кристаллическая структура , которая является основной причиной восприимчивости к SCC не изменяется. 316L обеспечивает лучшее сопротивление отверстиям, чем 304L,но его сопротивление SCC ограничено его аустенитной структуройПри повышенных температурах с хлоридом и напряжением на растяжение, 316L не следует считать иммунным к SCC.
3Почему дуплексные нержавеющие стали более устойчивы к хлориду SCC, чем аустенитные сорта?
Дуплексные сорта (2205, 2507) имеют смешанную микроструктуру примерно равных пропорций аустенита и феррита.Ферритная фаза имеет кубическую структуру, ориентированную на тело, которая по своей сути более устойчива к хлориду SCC, чем кубическая аустенитная структура, ориентированная на лицоКроме того, ферритная фаза действует как предотвращающий трещины. Трещины, которые начинаются в аустенитной фазе, останавливаются при встрече с ферритными зернами, ограничивая распространение трещин.Эта двухфазная структурная характеристика обеспечивает улучшение сопротивления SCC, а не просто более высокое содержание сплава.
4Какая температура запускает хлорид в нержавеющей стали?
Не существует единой пороговой температуры; риск SCC постепенно увеличивается с температурой и зависит от комбинированного эффекта концентрации хлорида, величины напряжения на тягу и степени.При температуре окружающей среды (ниже приблизительно 50°C и 60°C)По мере того как температура повышается выше примерно 60°C, риск увеличивается.и выше 80-100°C при наличии хлоридов, риск SCC в аустенитных сортах становится значительным. 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.
5Может ли хлорид SCC возникнуть без видимой коррозии на поверхности?
Да, это одна из отличительных особенностей SCC: трещины могут возникать и распространяться через поперечное сечение материала с незначительным или отсутствующим видимым продуктом коррозии на поверхности.Поверхность может казаться практически нетронутой, в то время как трещины распространяются внутриПо этой причине SCC особенно опасен в оборудовании, содержащем давление, если до появления утечки или разрыва не может быть видимого предупреждения.UT) в местах, подверженных SCC, рекомендуется для критического оборудования в хлоридном обслуживании при повышенной температуре..
6Как сварка влияет на риск SCC хлорида?
Сварка влияет на риск SCC тремя механизмами: 1) она вводит остаточные напряжения натяжения, которые могут приблизиться к прочности материала;обеспечение стрессовой составляющей требования SCC без какой-либо нагрузки на эксплуатацию2) зона сварки, подверженная воздействию тепла, может иметь модифицированную микроструктуру с измененной чувствительностью к SCC;(3) Тепловой оттенок сварки (окисление поверхности) указывает на истощенный хромом слой под видимым оксидомДля обслуживания, чувствительного к SCC, процедуры сварки должны контролировать вход тепла и температуру промежутка,следует рассмотреть возможность отжига раствора после сварки, а послесварка и пассивация должны быть указаны как обязательные.
7Когда я должен указать дуплекс 2205 вместо 316L для хлорида?
Оценивать дуплекс 2205, когда: рабочая температура превышает приблизительно 60°C при наличии хлоридов;оборудование имеет значительное остаточное напряжение натяжения от сварки или формования, которое не может быть устранено.; концентрация хлорида высока (морская вода, потоки химических процессов); последствия сбоя SCC высоки (оборудование, содержащее давление, критические процессовые системы);или когда более высокая прочность дуплекса 2205 (доходность ~ 450 МПа) позволяет уменьшить толщину сечения и вес, что компенсирует более высокую стоимость материала на килограммДля прибрежного оборудования при температуре окружающей среды с хорошо контролируемым производственным напряжением 316L остается подходящим выбором.
8Какие производственные меры предосторожности требуются для дуплексной нержавеющей стали?
Ключевые требования включают: квалифицированные процедуры сварки с ограниченным тепловым входом (обычно 0,5 ̊2.5 кДж/мм для 2205), максимальная температура промежутка (обычно 150 °C для 2205), подходящий металл наполнителя (соответствующий или сверхлегированный состав), управление защитным газом, а также послеварка и пассивация.Холодное формирование дуплексовых сортов требует внимания к более высокой прочности и более низкой пластичности по сравнению с аустенитными сортамиПроизводитель должен иметь документальный опыт работы с дуплексной нержавеющей сталью; дуплексная фабрикация - это не просто "сварка другого качества" с использованием стандартных процедур.
9. влияет ли поверхностная отделка на чувствительность к хлоридам к СКК?
Поверхностная отделка не изменяет присущее материалу сопротивление SCC, но может влиять на инициирование SCC.Гладкие поверхности с меньшей шероховатостью сохраняют меньше хлоридных отложений и обеспечивают меньше мест инициированияТепловой оттенок сварки, загрязнение поверхности и встроенные железные частицы гораздо более значимы, чем обозначение отделки.Послепроизводственное маринование и пассивация являются критическими поверхностными обработками для устойчивости к SCCРегулярная чистка поверхностей из нержавеющей стали для удаления хлоридов является практической мерой предотвращения SCC для наружного оборудования.
10- Чем различаются в своем подходе к предотвращению ямы, коррозии трещин и хлорида СКК?
Предотвращение высыпаний в первую очередь является проблемой выбора материала: выбирать класс с PREN, адекватным для концентрации хлорида и температуры.Предотвращение коррозии трещин является прежде всего проблемой проектирования: исключить геометрию трещин, где это возможно; выбрать более высокий класс сплава, где трещины неизбежны.выберите правильный класс для температуры и концентрации хлорида, проектирование для минимизации концентрации напряжения и хлоридных ловушек, и изготовление с контролируемыми процедурами, которые минимизируют остаточное напряжение натяжения.спецификация дуплекса 2205, но игнорирование остаточного напряжения сварки или конструкции хлоридной ловушки .
Shaanxi Shangyou Stainless Steel Co., Ltd поставляет листовые, пластиковые, катушечные, трубные, трубные, штанговые и конструктивные профили из нержавеющей стали классов 304/304L, 316/316L, дуплекс 2205 и супер дуплекс 2507.Все продукты поставляются в соответствии с применимыми стандартами ASTM EN 10204 3.1 MTC документирует химический состав. Испытания PMI доступны по запросу. Наша техническая команда может помочь с выбором класса для конкретной концентрации хлорида, температуры,и стрессовых условий вашей заявки.
Для цитаты, пожалуйста, укажите:Степень / UNS / стандарт ASTM / форма и размеры изделия / требования MTC / любые дополнительные испытания / Количество.
Свяжитесь с Shangyou Нержавеющей Стали ∙ класс проверен, состав задокументирован, коррозионная стойкость, которую вы можете проверить.
Отказ от ответственности: чувствительность к SCC хлорида зависит от комбинированного воздействия концентрации хлорида, температуры, величины и источника натяжного напряжения и качества материала.В этой статье приведены общие указания; выбор класса для службы, чувствительной к SCC, должен основываться на применимых кодах, данных о коррозии для конкретной среды и квалифицированной инженерной оценке.Значения PREN являются приблизительными и основаны на номинальных составах сплавов.
