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 unaffectedSe trata de la corrosión por tensión por cloruro (Cl-SCC), un mecanismo de fallo distinto de la corrosión por fosas, grietas y corrosión general.No requiere un ácido agresivo o inmersión continuaSe requiere la presencia simultánea de tres condiciones: un material susceptible, un ambiente que contenga cloruro, un ambiente que contenga cloruro, un ambiente que contenga cloruro, un ambiente que contenga cloruro y un ambiente que contenga cloruro.y tensión de tracción, todos dentro de un rango de temperatura en el que esté activo el mecanismo.
La consecuencia práctica para la adquisición y la ingeniería es que la selección de un grado con una resistencia adecuada a los agujeros (PREN alto) no proporciona automáticamente una resistencia adecuada a la SCC.con un contenido de molibdeno, resiste mejor que el 304 a los agujeros en entornos de cloruro, pero como acero inoxidable austenítico, sigue siendo susceptible a la SCC del cloruro en condiciones de temperatura elevada,esfuerzo de tracción suficienteEsta guía explica el mecanismo, el papel de la temperatura y la tensión, la diferencia entre los grados austeníticos y duplex en la resistencia a la SCC,y cómo seleccionar el grado correcto para las condiciones de servicio de cloruro.
| Grado | Estructura | Aproximadamente | Resistencia al cloro SCC | Guía típica para la aplicación |
|---|---|---|---|---|
| Las demás partidas | Las demás sustancias | ~ 18 ¢ 20 | Baja sensibilidad al CCS por cloruro a temperaturas superiores aproximadamente a 60 °C cuando están presentes cloruros y tensión de tracción | Entornos interiores sin cloruro; no se recomienda el uso de cloruro por encima de la temperatura ambiente bajo tensión de tracción |
| Se trata de un artículo de la Directiva 2006/112/CE. | Las demás sustancias | ~ 24 ¢ 26 | Bajo a moderado ‡ molibdeno mejora la resistencia a los agujeros pero no altera la estructura austenítica; todavía susceptible al cloruro SCC | Exposición a la atmósfera costera; entornos con cloruro moderado a temperatura ambiente; evaluar duplex cuando la temperatura exceda de ~ 60 °C |
| Las demás máquinas | Las sustancias enumeradas en el punto 1 del presente capítulo no pueden utilizarse para la fabricación de otros productos. | ~ 34 ¢ 36 | Buena la microestructura mixta ferrítica-austenítica proporciona una resistencia SCC significativamente mejorada en relación con los grados totalmente austeníticos | Entornos cálidos de cloruro; manipulación de agua de mar; equipos de proceso químico; donde el 316L tendría un riesgo inaceptable de SCC |
| Super duplex 2507 | Las demás partidas de los productos de la partida 9402 incluyen: | ~ 40 ¢ 43 | Alta resistencia a la corrosión de las grietas, donde se requiere resistencia a la corrosión de SCC, fosas y grietas | Cloruro severo y ambientes de alta temperatura; en alta mar, bajo el mar, desalinización y procesamiento químico agresivo |
Información clave sobre las compras:La resistencia a los agujeros (medida por PREN) y la resistencia al SCC son propiedades relacionadas pero distintas.pero la resistencia SCC de un grado austenítico como el 316L está limitada por su estructura cristalinaLa diferencia estructural fundamental entre los grados austeníticos (304, 316) y los grados dúplex (2205,2507) es lo que proporciona la mejora del cambio de paso en la resistencia al cloruro SCCUn PREN alto en un grado austenítico no lo hace equivalente a un grado dúplex para la resistencia 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 diferencia de la corrosión general, que implica una pérdida progresiva de metal.SCC implica agrietamiento que puede propagarse a través de la sección transversal del material con un producto de corrosión visible mínimo y sin una reducción significativa del grosor de la pared.
Cloruro SCC requiere la presencia simultánea de tres factores.
Consecuencia práctica:Incluso un grado correctamente especificado puede fallar por CCS de cloruro si la fabricación introduce una tensión de tracción residual alta que no se alivia posteriormente,o si la temperatura de funcionamiento excede el umbral SCC para la concentración específica de cloruroLa selección del grado, el diseño y la fabricación deben abordar todos los riesgos de SCC. Ninguno de los tres es suficiente.
La temperatura es la variable ambiental más importante que afecta a la susceptibilidad al CCS del cloruro después de la concentración de cloruro en sí.El riesgo de SCC aumenta con la temperatura porque las temperaturas elevadas aceleran la movilidad de los iones cloruro, aumenta la velocidad de las reacciones electroquímicas en la punta de la grieta, y puede aumentar la concentración de cloruro en la superficie del metal a través de la evaporación del agua que contiene cloruro.
Implicación de la contratación y el diseño:El efecto combinado de la temperatura y la concentración de cloruro determina el riesgo de SCC.y el rango de funcionamiento aceptable para un grado determinado depende del entorno específicoUn grado que proporcione una resistencia SCC adecuada para la exposición ambiental costera puede no ser adecuado para el mismo nivel de cloruro a 80 °C.Cuando el equipo funcione a temperaturas elevadas en ambientes que contengan cloruro, la selección del grado debe tener en cuenta el mayor riesgo de SCC y deben evaluarse los grados de aleación dúplex o superior.
El estrés de tracción es el tercer factor esencial para el CCS del cloruro. La magnitud y la fuente del estrés influyen significativamente en si el CCS se inicia y qué tan rápidamente se propagan las grietas.Los procesos de fabricación son una fuente común de tensiones de tracción que no siempre se reconocen en la especificación del material:
La soldadura introduce tensiones de tracción residuales en el metal de soldadura y en la zona afectada por el calor (HAZ) a medida que el material se contrae durante el enfriamiento.Estas tensiones pueden acercarse a la resistencia de rendimiento del material y están presentes sin ninguna carga de servicio aplicadaEl alivio de las tensiones post-saldas mediante recocido en solución puede reducir estas tensiones, pero no siempre es práctico para grandes fabricaciones y puede no especificarse si no se reconoce el riesgo de SCC.
La flexión en frío, el moldeado, el enderezado y el mecanizado introducen tensiones residuales y también pueden aumentar la susceptibilidad de la región de trabajo en frío a la SCC.La combinación de tensión de tracción residual y una microestructura de trabajo en frío puede ser particularmente susceptibleLas curvas de acero inoxidable austenítico trabajadas en frío que funcionan en servicio de cloruro caliente son un lugar conocido propenso a SCC.
Características de diseño que concentran la tensión ∙ esquinas afiladas, cambios bruscos de sección, soldaduras de penetración incompletas,y conexiones roscadas bajo carga crean concentraciones locales de tensión que pueden iniciar SCC a cargas por debajo de la tensión nominal de diseñoLos factores de concentración de tensión deben tenerse en cuenta en condiciones de servicio sensibles a la SCC, y el diseño debe evitar aumentadores de tensión innecesarios.
Guía de ingeniería:La selección del material por sí sola no puede prevenir la CCS del cloruro si el diseño y la fabricación introducen una alta tensión de tracción residual.Un grado dúplex especificado para resolver un problema de SCC seguirá requiriendo una práctica de fabricación controladaEl material, el diseño y la fabricación deben ser todos correctos.
La pregunta de contratación más común en la prevención de la SCC del cloruro es si se mantiene con 316L o se actualiza a un grado dúplex.y la consecuencia del fracaso:
| Aspecto | Se trata de un artículo de la Directiva 2006/112/CE. | Las demás máquinas | Super duplex 2507 |
|---|---|---|---|
| Fuerza | El rendimiento de ~205 MPa (anillado) | ~ 450 MPa de rendimiento (anillado) ≈ aproximadamente el doble 316L | ~550 MPa de rendimiento más alto entre los grados inoxidables comunes |
| Resistencia al cloro SCC | La estructura austenítica es intrínsecamente susceptible, el molibdeno mejora la resistencia a los agujeros, pero no elimina la susceptibilidad al SCC. | La microestructura ferrítico-austenítica proporciona una resistencia significativamente mejor a la SCC. | Con un alto contenido de aleación y una estructura doble diseñada para un servicio de cloruro severo. |
| Disponibilidad y fabricación | Excelente disponibilidad en todas las formas de producto, fácil de soldar y fabricar con procedimientos estándar, ampliamente almacenado. | Requiere procedimientos de soldadura controlados con atención a la entrada de calor y a la temperatura del intervalo. | Disponibilidad más limitada que 2205; producto especializado. Requiere un estricto control del procedimiento de soldadura. |
| Envase de servicio típico | Temperatura ambiente a moderada; cloruro bajo a moderado; donde se controla la tensión de tracción | Servicio de cloruro de temperatura elevada; sistemas de agua de mar; equipos de proceso donde el 316L estaría en riesgo de SCC | Cloruro alto, alta temperatura, alto estrés; mar adentro, bajo el mar y ambientes químicos severos |
Lógico de selección:El 316L es adecuado para el servicio de cloruro a temperaturas ambientales donde las tensiones de tracción son moderadas y bien controladas.Cuando la temperatura de funcionamiento exceda aproximadamente de 60°C y los cloruros estén presentes, o cuando es inevitable un alto esfuerzo de tracción residual por soldadura o moldeado, debe evaluarse el dúplex 2205.,agua de mar caliente, corrientes químicas agresivas super duplex 2507 proporciona la mayor resistencia a la SCC entre los grados inoxidables comunes.
La actualización de 316L a duplex 2205 representa un cambio gradual en la resistencia SCC, no una mejora incremental.El coste más elevado del material dúplex debe evaluarse en relación con la consecuencia del coste de la falla del SCC en el servicio específico ¢ para equipos críticos en los que la falla causa pérdidas de producción.Para el servicio de temperatura ambiente no crítico, el 316L sigue siendo la opción comercial adecuada.
La prevención de la CCS por cloruro requiere abordar los tres factores contribuyentes material, medio ambiente y estrés mediante un enfoque integrado:
| Aplicación | Grado recomendado | Razón |
|---|---|---|
| Equipamiento interior, entornos no clorados | Las demás partidas de los artículos del capítulo 9 | No hay riesgo de SCC por cloruro; grado seleccionado para la resistencia general a la corrosión y el coste |
| Procesamiento de alimentos (limpiadores ambientales y suaves) | Las demás partidas de los artículos del capítulo 9 | 316L cuando se utilicen productos químicos de limpieza o desinfección que contengan cloruro; 304L para condiciones estándar |
| Arquitectura y estructuras costeras (ambientes) | Las demás: | Resistencia adecuada a las fosas; bajo riesgo de SCC a temperatura ambiente incluso con deposición de cloruro |
| Equipo costero que funcione a una temperatura superior a ~ 60 °C | Las demás máquinas | La temperatura elevada aumenta el riesgo de SCC en el ambiente de cloruro; la estructura dúplex proporciona resistencia a SCC |
| Sistemas de refrigeración y manipulación del agua de mar | Las condiciones de producción de los productos incluidos en el anexo II se determinarán en el anexo II. | El 316L es susceptible a la corrosión por SCC y grietas en agua de mar caliente; los grados dúplex proporcionan resistencia tanto a la SCC como a las hendiduras |
| Equipos de superficie y submarinos en alta mar | Super duplex 2507 | Cloruro alto, temperatura elevada, alto estrés; el super duplex proporciona la mayor resistencia a la SCC entre los grados inoxidables comunes |
| Procesamiento químico con alto contenido de cloruro (temperatura elevada) | Las condiciones de producción de los productos incluidos en el anexo II se determinarán en el anexo II. | Grado seleccionado en función de la concentración de cloruro, temperatura y tensión; no se recomiendan los grados austeníticos |
La lógica de selección se basa en la combinación de cloruro, temperatura y tensión del servicio, no solo en la concentración de cloruro.El mismo nivel de cloruro que es aceptable para 316L a temperatura ambiente puede requerir duplex 2205 a 80°C.La selección final del grado debe basarse en las condiciones de servicio específicas, los códigos aplicables,y evaluación de ingeniería cualificada.
1Suponiendo que el 316L es inmune al cloruro SCC porque tiene molibdeno.El molibdeno mejora la resistencia a los agujeros, pero el 316L es un acero inoxidable austenítico y sigue siendo susceptible al cloruro SCC.El molibdeno no cambia la estructura cristalina que hace que los grados austeníticos sean propensos a SCCLa actualización de 304L a 316L aborda el agujero pero no elimina el riesgo de SCC a temperaturas elevadas.
2. Selección de materiales por su grado de resistencia a la corrosión sin considerar el SCC como un mecanismo separado.La resistencia a las hendiduras, la resistencia a la corrosión de grietas y la resistencia a la SCC no son la misma propiedad.El SCC debe evaluarse como un mecanismo de falla distinto utilizando criterios de cloruro-temperatura-estrés., no sólo PREN.
3Ignorar el esfuerzo residual de fabricación al seleccionar el grado de material.Un tipo de doble soldado correctamente especificado con un control de procedimiento deficiente (input de calor excesivo, metal de relleno incorrecto, sin tratamiento post-soldado) puede no ofrecer la resistencia SCC esperada.La especificación de material y la especificación de fabricación deberán abordar el riesgo de SCC.Un grado dúplex especificado sin una especificación de procedimiento de soldadura correspondiente es una solución incompleta.
4- Elegir un grado duplex sin confirmar la capacidad de fabricación.Los aceros inoxidables dúplex requieren procedimientos de soldadura controlados con límites específicos de entrada de calor, control de temperatura de interfase y metales de relleno apropiados.La especificación de duplex 2205 para un proyecto sin verificar que el fabricante tenga procedimientos de soldadura duplex calificados puede dar lugar a soldaduras con corrosión y propiedades mecánicas degradadas.
5No especifica la documentación del material para verificar el grado y la composición.Para las aplicaciones críticas para la SCC, debe especificarse la designación UNS del material, la norma ASTM y la norma EN 10204 3.1 MTC.El MTC confirma que el material suministrado cumple los requisitos de composición química del grado. Puede especificarse un PMI (Positive Material Identification) para la verificación adicional en el servicio crítico.
6. Selección de un grado para la temperatura de funcionamiento normal sin tener en cuenta las condiciones de temperatura máxima.El riesgo de SCC depende de la temperatura: un grado seleccionado para la temperatura de funcionamiento normal puede ser inadecuado si el equipo experimenta temperaturas más altas durante el arranque, el apagado, las alteraciones del proceso,o ciclos de limpiezaLa selección del grado debe tener en cuenta la temperatura máxima que experimentará el equipo, no la media.
Shaanxi Shangyou Stainless Steel Co., Ltd. suministra productos de acero inoxidable en grados que ofrecen una gama de resistencias a los cloruros SCC:304/304L y 316/316L (austenítico) para el servicio a temperatura ambiente y moderadaLos productos incluyen láminas, placas, bobinas, tubos, tubos, barras y perfiles estructurales.El apoyo a la calidad incluye::
Suministramos toda la gama de grados, desde el austenítico estándar hasta duplex y super duplex, porque el grado correcto para el servicio de cloruro está determinado por el efecto combinado de la temperatura,concentración de cloruro, y tensión de tracción, no por especificación predeterminada.
1¿Qué es la corrosión por cloruro en acero inoxidable?
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 stressSe requieren tres condiciones: un material susceptible (los grados austeníticos son los más susceptibles), la exposición al cloruro y la tensión de tracción (aplicada o residual).A diferencia de las fosasLas grietas son típicamente transgranulares en los grados austeníticos.Pasando a través de los granos en lugar de a lo largo de los límites de los granos.
2¿El acero inoxidable 316L es inmune al cloruro SCC?
No. 316L es un acero inoxidable austenítico y sigue siendo susceptible al cloruro SCC en condiciones de temperatura suficiente, concentración de cloruro y tensión de tracción.El molibdeno en el 316L (~ 2%) mejora la resistencia a la corrosión por agujeros en comparación con el 304L, pero la estructura cristalina austenítica, que es la causa raíz de la susceptibilidad a la SCC, se mantiene sin cambios.pero su resistencia SCC está limitada por su estructura austeníticaA temperaturas elevadas con cloruro y tensión de tracción, no se debe suponer que el 316L sea inmune a la SCC.
3¿Por qué los aceros inoxidables dúplex son más resistentes al cloruro SCC que los grados austeníticos?
Los grados dúplex (2205, 2507) tienen una microestructura mixta de proporciones aproximadamente iguales de austenita y ferrita.La fase de ferrita tiene una estructura cúbica centrada en el cuerpo que es inherentemente más resistente al cloruro SCC que la estructura cúbica de austenita centrada en la caraAdemás, la fase de ferrita actúa como un detentor de grietas. Las grietas que se inician en la fase de austenita se detienen cuando se encuentran con granos de ferrita, limitando la propagación de grietas.Esta característica estructural de doble fase es lo que proporciona la mejora de cambio de paso en la resistencia SCC, no sólo el mayor contenido de aleación.
4¿Qué temperatura activa el cloruro SCC en acero inoxidable?
No existe una temperatura límite única; el riesgo de SCC aumenta progresivamente con la temperatura y depende del efecto combinado de la concentración de cloruro, la magnitud de la tensión de tracción y el grado.A temperaturas ambientales (por debajo de aproximadamente 50 ̊60°C)En el caso de los aceros inoxidables austeníticos, el cloruro SCC es poco común en la mayoría de los entornos prácticos.y por encima de 80 ̊100 °C con presencia de cloruros, el riesgo de SCC en los grados austeníticos se vuelve 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.
5¿Puede ocurrir el CCS de cloruro sin corrosión visible en la superficie?
Sí, esta es una de las características distintivas del SCC: las grietas pueden iniciarse y propagarse a través de la sección transversal del material con poco o ningún producto de corrosión visible en la superficie.La superficie puede parecer esencialmente intacta mientras que las grietas se propagan internamentePor esta razón, el SCC es particularmente peligroso en equipos a presión, donde puede no haber ninguna advertencia visible antes de que se produzca una fuga o ruptura.UT) de lugares propensos a CCS se recomienda para equipos críticos en el servicio de cloruro a temperatura elevada.
6¿Cómo afecta la soldadura al riesgo de SCC por cloruro?
La soldadura afecta el riesgo de SCC a través de tres mecanismos: (1) introduce tensiones de tracción residuales que pueden acercarse a la resistencia al rendimiento del material,proporcionando el componente de esfuerzo del requisito SCC sin ninguna carga de servicio aplicada2) la zona afectada por el calor de la soldadura puede tener una microestructura modificada con una susceptibilidad SCC alterada;(3) el tinte térmico de soldadura (oxidación superficial) indica una capa empobrecida de cromo debajo del óxido visiblePara el servicio sensible a la SCC, los procedimientos de soldadura deben controlar la entrada de calor y la temperatura del intervalo,debe considerarse el recocido de la solución después de la soldadura, y el decapado y la pasivación después de la soldadura deben especificarse como obligatorios.
7¿Cuándo debo especificar duplex 2205 en lugar de 316L para el servicio de cloruro?
Se evaluará el duplex 2205 cuando: la temperatura de funcionamiento exceda aproximadamente de 60 °C con cloruros presentes;el equipo tiene una tensión de tracción residual significativa por soldadura o moldeo que no puede aliviarse; la concentración de cloruro es elevada (agua de mar, flujos de procesos químicos); la consecuencia de una falla del SCC es elevada (equipos que contienen presión, sistemas de procesos críticos);o cuando la mayor resistencia del dúplex 2205 (rendimiento de ~ 450 MPa) permite una reducción del grosor de la sección y del peso que compensa el mayor costo por kilogramo de materialPara equipos costeros a temperatura ambiente con una tensión de fabricación bien controlada, el 316L sigue siendo la opción adecuada.
8¿Qué precauciones de fabricación se requieren para el acero inoxidable dúplex?
Los grados dúplex requieren una fabricación controlada para mantener sus propiedades mecánicas y de corrosión.5 kJ/mm para 2205), temperatura máxima de paso (normalmente 150 °C para 2205), metal de relleno apropiado (composición coincidente o sobrealiada), control de gases de blindaje y decapado y pasivación después de la soldadura.La formación en frío de los grados dúplex requiere atención a la mayor resistencia y menor ductilidad en comparación con los grados austeníticosEl fabricante debe tener experiencia documentada con acero inoxidable dúplex; la fabricación dúplex no es simplemente "soldar un grado diferente" utilizando procedimientos estándar.
9¿El acabado de la superficie afecta a la susceptibilidad al CCS del cloruro?
El acabado de la superficie no cambia la resistencia inherente al SCC del material, pero puede influir en el inicio del SCC.Las superficies más lisas con una rugosidad menor retienen menos depósitos de cloruro y proporcionan menos sitios de iniciaciónEl tono térmico de la soldadura, la contaminación de la superficie y las partículas de hierro incrustadas son mucho más significativos que la designación de acabado de molino.El decapado y la pasivación posteriores a la fabricación son los tratamientos de superficie críticos para la resistencia a la SCCLa limpieza periódica de las superficies de acero inoxidable para eliminar los depósitos de cloruro es una medida práctica de prevención de la CCS para los equipos exteriores.
10¿En qué se diferencian los agujeros, la corrosión en las grietas y el SCC de cloruro en su enfoque de prevención?
La prevención de los agujeros es principalmente un problema de selección de materiales: elegir un grado con PREN adecuado para la concentración y la temperatura de cloruro.La prevención de la corrosión por grietas es principalmente un problema de diseñoLa prevención de la CCS por cloruro es un problema combinado de diseño de materiales y fabricación:seleccionar el grado correcto para la temperatura y la concentración de cloruro, diseñar para minimizar las concentraciones de tensión y las trampas de cloruro, y fabricar con procedimientos controlados que minimizen la tensión de tracción residual.especificar el dúplex 2205 pero ignorar el diseño de la tensión residual de soldadura o la trampa de cloruro es una estrategia incompleta de prevención de SCC.
Shaanxi Shangyou Stainless Steel Co., Ltd. suministra chapas, placas, bobinas, tubos, tubos, barras y perfiles estructurales de acero inoxidable de los grados 304/304L, 316/316L, dúplex 2205 y súper dúplex 2507.Todos los productos se suministran de acuerdo con las normas ASTM aplicables con EN 10204 3.1 MTC que documenta la composición química. Pruebas PMI están disponibles bajo petición. Nuestro equipo técnico puede ayudar con la selección de grado para la concentración específica de cloruro, temperatura,y condiciones de estrés de su solicitud.
Para una cotización, especifique:Grado / UNS / norma ASTM / Forma y dimensiones del producto / Requisito de la MTC / Cualquier ensayo suplementario / Cantidad.
Contacta con Shangyou Acero inoxidable de grado verificado, composición documentada, resistencia a la corrosión que puedes verificar.
Descargo de responsabilidad: La susceptibilidad a la SCC del cloruro depende del efecto combinado de la concentración de cloruro, la temperatura, la magnitud y la fuente del esfuerzo de tracción y el grado del material.Este artículo ofrece una guía general; la selección de los grados para el servicio sensible a la SCC debe basarse en los códigos aplicables, los datos de corrosión para el entorno específico y la evaluación de ingeniería cualificada.Los valores PREN son aproximados y se basan en las composiciones nominales de las aleaciones.
