Melyek a martenzites rozsdamentes acélcsövek gyakori meghibásodási módjai használat közben?

Martenzites rozsdamentes acél cső nagy szilárdsága és mérsékelt korrózióállósága miatt értékelik, ami döntő fontosságú az olyan kritikus ágazatokban, mint az olaj- és gázkémiai feldolgozás és az energiatermelés. Azonban nagy igénybevétel és specifikus agresszív közegek esetén az MSS nagyon érzékeny a környezet által kiváltott repedésre, amely gyakori és súlyos meghibásodási módot jelent.

1. Szulfid stressz-repedés (SSC)

Az SSC az MSS-csövek legpusztítóbb meghibásodási mechanizmusa olaj- és gázipari "savanyú" körülmények között, ahol hidrogén-szulfid HS van jelen.

• Mechanizmus: A hidrogén-szulfid lebomlik a fém felületén, és atomos hidrogén keletkezik, amely beszivárog az acélba. A martenzites acél nagy szilárdságú és helyi feszültségkoncentrációjú területei, mint például a hidegen megmunkált zónák vagy varratok, a hidrogén felhalmozódásának elsődleges helyei. A beszorult hidrogén helyi plaszticitáscsökkenést és ridegséget okoz, ami a hirtelen feszültség alatti törésekhez vezet.

• Magas kockázatú zónák: Hegesztési hőhatású zónák (HAZ) nagy feszültségkoncentrációjú területek és ellenőrizetlen keménységű (túlzott keménységű) csövek.

• Iparági trendek: A mély és ultramély kútkörnyezetekben növekvő HS parciális nyomás miatt az ipar az ultraalacsony szén-dioxid-tartalmú és nikkel-módosított martenzites acélok felé fordul szigorú, magas hőmérsékletű temperálási eljárásokkal az SSC-érzékenység minimalizálása érdekében.

2. Chloride Stress Corrosion Cracking (CISCC)

• Mechanizmus: A kloridionok károsítják a rozsdamentes acél felületén lévő passzív filmréteget, feszültségkoncentráció helyeket hoznak létre. Tartós húzófeszültség hatására repedések keletkeznek és terjednek át szemcséken át, vagy szemcsék között, végül a falon áthaladó tönkremenetelhez vezetnek.

• Tipikus alkalmazások: Gőzgenerátorok erőművekben, nagy koncentrációjú sóoldat-kezelő rendszerekben és bizonyos magas hőmérsékletű, nagynyomású vegyi csővezetékekben.

MÁSODIK KATEGÓRIA MECHANIKAI TERHELÉS ÉS FÁRADÁSI KÁROK

Mivel az MSS csöveket gyakran használják teherhordó és dinamikus alkatrészekben, a meghibásodás gyakran közvetlenül ciklikus feszültségekhez vagy extrém mechanikai terhelésekhez kapcsolódik.

1. Fáradtság kudarca

A kifáradás a legáltalánosabb mechanikai meghibásodási mód nagy szilárdságú anyagoknál ciklikus terhelés alatt, például folyadéknyomás-ingadozások vagy mechanikai vibráció hatására.

• Mechanizmus: A repedések jellemzően felületi hibáknál keletkeznek belső fal karcolások korróziós gödrök vagy mikroszkopikus zárványok Az időszakos feszültségciklusok felhalmozódó károsodást okoznak a repedéscsúcsnál a plasztikus zónában, ami a repedés lassú terjedését eredményezi, amíg a fennmaradó keresztmetszet már nem bírja a pillanatnyi terhelést, ami hirtelen rideg törést eredményez.

• Magas kockázatú zónák: A szivattyútengelyek turbinalapátjai, ahol martenzites acélt használnak a gyökérrészekhez és a nagy vibrációjú szakaszokhoz a nagy távolságú szállító csővezetékekben.

• Technikai kihívás: A kifáradási szilárdság nagyon érzékeny a felület integritására. A finom felületi polírozás és a hidegen megmunkált réteg mélységének szabályozása kritikus fontosságú az MSS kifáradási élettartamának növelésében.

2. Hidrogén törékenység (HE)

Az SSC-vel szorosan összefüggő HE-t előidézhetnek olyan gyártási folyamatok, mint például galvanizálás vagy pácolás, vagy a nem megfelelő katódos védelem a szolgáltatás során, függetlenül a szulfidok jelenlététől.

• Mechanizmus: Az acél elnyeli az atomos hidrogént, ami a hajlékonysági szívósság és a törési szilárdság meredek csökkenéséhez vezet. Még külső korrozív anyagok nélkül is, ha húzófeszültség van jelen, a hidrogénatomok elősegítik a repedések gócképződését és növekedését.

HARMADIK KATEGÓRIA HŐSTABILITÁS ÉS MIKROSTRUKTURÁLIS BONTÁS

A martenzites rozsdamentes acél teljesítménye nagymértékben függ a stabil temperált mikroszerkezetétől. A nem megfelelő hőmérséklet-expozíció mikroszerkezeti degradációhoz és a teljesítmény meredek csökkenéséhez vezethet.

1. Az indulat ridegsége

Bizonyos ötvözőelemek, mint például a foszfor-ón és az antimon a szemcsehatárok mentén szétválódhatnak lassú hűtés vagy hosszan tartó expozíció során a 350 °C és 550 °C közötti tartományban. Ez az acél ütésállóságának jelentős csökkenéséhez vezet, ami rideggé válást eredményez.

• Következmény: Bár a keménység nem változtat jelentősen, az anyag ütésállósága gyorsan romlik alacsony hőmérsékleten vagy nagy alakváltozási sebesség mellett, így nagyon érzékeny a rideg törésre.

• Megelőző intézkedések: Vízhűtés vagy gyors hűtés alkalmazása a kritikus ridegedési hőmérsékleti tartományban a temperálás után.

2. 475 fok C ridegedés és szigma fázisú csapadék

A martenzites rozsdamentes acél hosszú távú expozíciója 400 C és 500 C között krómban gazdag fázisok kiválásához vezethet, különösen 475 C körüli hőmérsékleten, ami a 475 C-os ridegedés néven ismert jelenséget idézi elő. Ezen túlmenően a hosszabb ideig tartó expozíció magasabb hőmérsékleten, például 600 C-tól 900 fokos keménységű és 900 fokos kiválást okozhat.

• Hatás: Mindkét jelenség jelentősen csökkenti az anyag plaszticitását és szívósságát, miközben csökkenti a korrózióállóságot.

• Alkalmazási betekintés: Az MSS csövek hosszú távú működési hőmérsékletét szigorúan korlátozni kell, hogy elkerüljük ezeket az érzékeny hőmérsékleti tartományokat.