Cara Memilih Gred Keluli Tahan Karat Yang Tepat untuk Aplikasi Air Laut

Air laut adalah salah satu bahan menghakis semula jadi yang paling agresif.Tidak semua keluli tahan karat boleh mengendalikannya.

316L: Hampir tidak sesuai - hanya untuk-kemasinan atau pendedahan jangka-pendek yang sangat rendah. Kakisan lubang dan celah adalah risiko yang serius.

Dupleks 2205: Pilihan tujuan umum-yang kukuh untuk struktur air laut, paip dan perumah pam. PREN Lebih besar daripada atau sama dengan 35.

Super Dupleks 2507/ 254 SMO / 6Mo aloi: Peringkat teratas untuk perkhidmatan air laut berterusan - saluran paip, penukar haba, penyahgaraman, penaik luar pesisir. PREN Lebih besar daripada atau sama dengan 40.

Satu-Peraturan Ayat:Semakin tinggi kepekatan klorida, suhu dan tegasan - semakin tinggi nilai PREN yang anda perlukan.

Mod Kakisan

Apa yang Berlaku

Mengapa Ia Penting

Kakisan Lubang

Ion klorida memecahkan filem pasif secara tempatan, mewujudkan lubang dalam yang menembusi logam

Boleh menembusi dinding paip dalam beberapa bulan; tidak kelihatan sehingga gagal

Kakisan Celah

Oksigen-zon habis di dalam celah (di bawah gasket, pada bebibir, dalam sambungan berulir) menjadi anodik dan terhakis dengan cepat

Mod kegagalan yang paling biasa dalam air laut-penukar haba yang disejukkan dan bebibir yang dibolt

Tekanan-Retak Kakisan (SCC)

Tegasan tegangan + persekitaran klorida menyebabkan keretakan rapuh secara tiba-tiba - walaupun dalam aloi dengan rintangan pitting yang baik

Common at elevated temperatures (>60 darjah); gred austenit paling mudah terdedah

Kakisan Galvanik

Logam yang tidak serupa dalam sentuhan elektrik dalam air laut mencipta sel elektrokimia; logam yang kurang mulia terhakis lebih disukai

Kritikal untuk campuran-pemasangan logam - keluli karbon, aluminium dan aloi kuprum yang dipasangkan dengan keluli tahan karat

PREN=%Cr + 3.3 × %Mo + 16 × %N

Untuk keluli tahan karat dupleks (yang mempunyai kedua-dua fasa austenit dan ferit), formula alternatif kadangkala digunakan:

PRENᵀ=%Cr + 3.3 × (%Mo + 0.5 × %W) + 16 × %N

Di mana %W=peratus berat tungsten (berkaitan untuk gred yang mengandungi tungsten, seperti Zeron 100).

Julat PREN

Pengelasan

Kesesuaian Air Laut

Gred Biasa

<25

Tidak mencukupi untuk air laut

TIDAK disyorkan. Pitting cepat dalam air laut, walaupun pada suhu ambien

304, 304L, 430

25–35

Penggunaan Air Laut Pinggir / Terhad

Air laut-jangka pendek atau rendah-sahaja. Bukan untuk rendaman berterusan atau zon klorida tinggi-

316L (PREN ~24–26), 317L

35–40

Perkhidmatan Air Laut Am - Baik

Sesuai untuk struktur air laut, paip, perumah pam pada suhu ambien

Dupleks 2205 (PREN ~34–36), S31803

Lebih besar daripada atau sama dengan 40

Perkhidmatan Air Laut Penuh - Cemerlang

Rendaman berterusan, tiub penukar haba, penyahgaraman, luar pesisir. Ambang standard{1} industri untuk perkhidmatan air laut

2507, 254 SMO, AL-6XN, Zeron 100

Gred (UNS)

taip

%Cr

%Mo

%N

PREN

Penilaian Air Laut

Kos Relatif

Terbaik Untuk

304L (S30403)

Austenit

18–20%

-

-

~18

elakkan

Terendah

Air tawar, dalaman

316L (S31603)

Austenit

16–18%

2.0–3.0%

-

~25

Marginal

rendah

Percikan cahaya, payau

317L (S31703)

Austenit

18–20%

3.0–4.0%

-

~28

Terhad

Rendah+

Proses kimia

904L (N08904)

Austenit

19–23%

4.0–5.0%

-

~34

Adil

Sederhana

Asid, sulfurik

2205 (S32205)

Dupleks

22–23%

3.0–3.5%

0.14–0.20%

~35

bagus

Sederhana+

Struktur air laut

254 SMO (S31254)

6Mo Austenit

19.5–20.5%

6.0–6.5%

0.18–0.22%

~43

Cemerlang

tinggi

Tiub HX, penyahgaraman

AL-6XN (N08367)

6Mo Austenit

20.0–22.0%

6.0–7.0%

0.18–0.25%

~46

Cemerlang

tinggi

Luar Pesisir, FGD

2507 (S32750)

Super Dupleks

24–26%

3.0–5.0%

0.24–0.32%

~43

Cemerlang

tinggi

Luar pesisir, pam air laut

Zeron 100 (S32760)

Super Dupleks

24–26%

3.0–4.0%

0.20–0.30%

~41

Cemerlang

tinggi

Dasar laut, anak naik

Keadaan Perkhidmatan

Temp. (ijazah)

Gred Minimum yang Disyorkan

Gred Pilihan

Nota / Awas

Pantai atmosfera (semburan, kabus)

Ambien

316L

2205

316L boleh diterima untuk pendedahan cahaya; bersihkan dengan kerap untuk menghilangkan mendapan klorida

Air payau (masinan rendah, muara)

<30

316L

2205

Klorida < 1,000 ppm; Garis sempadan 316L. Pilih 2205 untuk-kebolehpercayaan jangka panjang

Paip air laut (ambien, mengalir)

<30

2205

2507 / 254 SMO

Flow velocity >1.5 m/s menghalang biofouling; kritikal untuk mengelakkan kaki mati di mana genangan berlaku

Paip air laut (suhu dinaikkan)

30–60

254 SMO / AL-6XN

2507

Suhu mempercepatkan pitting; PREN Lebih daripada atau sama dengan 40 wajib untuk julat ini

Tiub penukar haba (air laut-disejukkan)

20–60

254 SMO / AL-6XN

2507 / Titanium

Permohonan air laut yang paling menuntut; serangan celah pada sambungan tiub-ke-tubes helaian adalah risiko utama

Pendesak/aci pam air laut

Ambien

2205

2507 / Dupleks CD4MCu

Hakisan-kakisan daripada pasir terperangkap; gred dupleks{1}kekuatan tinggi mengatasi 316L dengan ketara

Struktur luar pesisir (zon percikan)

Ambien

2205

2507 / Zeron 100

Zon percikan menggabungkan klorida, oksigen dan pembasahan kitaran - zon marin yang paling menghakis

Penyahgaraman (membran RO, air garam)

20–45

254 SMO / AL-6XN

2507

Air garam pekat boleh mempunyai 2× paras klorida air laut biasa; aloi super-wajib

Dasar laut (tenggelam sepenuhnya, perlindungan katodik)

<20

2205 (dengan CP)

2507 / Zeron 100

Perlindungan katodik mengurangkan risiko celah; sahkan kerosakkan hidrogen bukan kebimbangan untuk komponen yang sangat-tertekan

High-temp seawater (>80 darjah)

>60

Aloi titanium / Ni

Hastelloy C-276

Tiada gred SS standard yang boleh dipercayai selamat melebihi 80 darjah dalam air laut; Risiko SCC adalah teruk

Bottom Line:316L ialah keluli tahan karat industri yang paling biasa, tetapi PRENnya sebanyak ~25 meletakkannya di bawah ambang yang disyorkan untuk perkhidmatan air laut. Gunakannya hanya untuk-pendedahan atmosfera pantai jangka pendek atau-air payau klorida yang sangat rendah. Belanjawan untuk pemeriksaan biasa dan jangan nyatakan untuk perkhidmatan tenggelam atau penukar haba secara berterusan dalam air laut penuh.

Sifat utama: UTS ~485 MPa|Hasil ~170 MPa|Pemanjangan 40%|Kebolehkimpalan yang baik|ASTM A312 TP316L untuk paip.

Bottom Line:2205 ialah gred dupleks kuda kerja dan minimum disyorkan untuk kebanyakan aplikasi struktur air laut. PRENnya ~35 meletakkannya tepat pada ambang, menjadikannya sesuai untuk paip, perumah pam, cengkerang penukar haba dan anggota struktur luar pesisir pada suhu ambien. Struktur mikro ferit-dwi austenit memberikannya kira-kira dua kali ganda kekuatan hasil 316L, membolehkan reka bentuk dinding-yang lebih nipis.

Sifat utama: UTS ~620 MPa min|Hasil ~450 MPa min|Pemanjangan Lebih besar daripada atau sama dengan 25%|Rintangan SCC yang sangat baik (vs. austenit)|ASTM A790 untuk paip, ASTM A789 untuk tiub

Penting: 2205 harus digunakan dengan berhati-hati di atas perkhidmatan air laut 25 darjah dan tidak disyorkan untuk aplikasi tiub penukar haba di mana PREN Lebih daripada atau sama dengan ambang 40 digunakan.

Bottom Line:2507 ialah gred super dupleks yang paling banyak ditentukan untuk aplikasi air laut yang menuntut. Dengan PREN ~43 dan kekuatan luar biasa (kekuatan hasil Lebih besar daripada atau sama dengan 550 MPa), ia mengendalikan rendaman berterusan, suhu tinggi sehingga 60 darjah , aliran halaju- tinggi dan air garam pekat. Ia adalah bahan rujukan untuk saluran suntikan/pelupusan air laut minyak dan gas luar pesisir serta komponen pam tekanan tinggi-penyahgaraman.

Sifat utama: UTS Lebih besar daripada atau sama dengan 795 MPa|Hasil Lebih Besar daripada atau sama dengan 550 MPa|Pemanjangan Lebih besar daripada atau sama dengan 15%|ASTM A790 / A789 untuk paip/tiub|ASTM A276 untuk bar

Nota: Memerlukan prosedur kimpalan yang teliti (input haba rendah, pengisi yang betul, tiada pemanasan awal) untuk mengekalkan keseimbangan fasa. Gunakan pengisi yang sepadan ER2594 (AWS A5.9).

Bottom Line:Gred austenit 6Mo (254 SMO / AL-6XN) menggabungkan PREN Lebih besar daripada atau sama dengan 43 dengan kebolehbentukan yang sangat baik, kebolehkimpalan dan keupayaan membuat tiub dinding-nipis bagi gred austenit. Ini menjadikan merekapilihan pilihan untuk tiub penukar habadalam perkhidmatan air laut, di mana kemuluran terhad gred dupleks menjadikan pengembangan tiub-ke-lembaran tiub lebih mencabar. Ia juga ditentukan untuk penyental-gas desulfurisasi (FGD) serombong dan loji kimia pantai.

Sifat utama (254 SMO): UTS ~650 MPa|Hasil ~300 MPa|Pemanjangan Lebih besar daripada atau sama dengan 35%|ASTM B673 (paip/tiub, UNS N08367)|ASTM B676 (tiub lancar AL-6XN)

Gred

PREN

Pitting (air laut 25 darjah)

Celah (25 darjah )

Suhu Pitting. (CPT, ijazah )*

Hayat Perkhidmatan Air Laut

304L

~18

Pitting teruk dalam beberapa minggu

Serangan pantas

<10°C

- yang tidak sesuai jangan gunakan

316L

~25

Pitting dalam masa 1–3 bulan di ambien

Serangan celah yang ketara

~15–20 darjah

Marginal - jangka pendek sahaja

2205

~35

Tiada pitting pada 25 darjah air laut (rendam)

Risiko celah ringan pada suhu tinggi.

~30 darjah

Baik - sesuai untuk kebanyakan kegunaan marin

254 SMO

~43

Tiada lubang sehingga 40 darjah air laut

Minimum kepada nol

~60 darjah

Piawaian industri - yang sangat baik

AL-6XN

~46

Tiada lubang sehingga 50 darjah air laut

Minimum kepada nol

~65 darjah

- air laut + FGD yang sangat baik

2507

~43

Tiada lubang sehingga 40 darjah air laut

Minimum kepada nol

~50 darjah

Pilihan utama luar pesisir - yang sangat baik

Keluli tahan karat 316L (UNS S31603) mempunyai PREN kira-kira 25, yang berada di bawah PREN Lebih besar daripada atau sama dengan ambang 40 yang disyorkan untuk perkhidmatan air laut penuh. 316L oleh itu hanya sesuai untuk pendedahan air laut-jangka pendek atau-jangka pendek - seperti air semburan atmosfera pantai} (air brack7} berklorida} rendah<1,000 ppm Cl⁻), or splash zones where the surface is regularly rinsed.

Untuk rendaman berterusan dalam air laut, penukar haba, atau sebarang aplikasi di atas 20 darjah dalam air laut, jurutera hendaklah menentukan minimum Dupleks 2205 (PREN ~35) dan sebaik-baiknya super dupleks atau gred 6Mo (PREN Lebih besar daripada atau sama dengan 40).

Keluli tahan karat terbaik untuk air laut-tiub penukar haba yang disejukkan ialah gred austenit 6-molibdenum: 254 SMO (UNS S31254, ASTM B673) dan AL-6XN (UNS N08367, ASTM B676).

Kedua-duanya mencapai PREN Lebih besar daripada atau sama dengan 43, memberikan ketahanan yang boleh dipercayai terhadap kakisan lubang dan celah dalam air laut sehingga lebih kurang 60 darjah . Gred austenit ini lebih disukai berbanding gred dupleks untuk aplikasi tiub kerana kemulurannya yang lebih tinggi membolehkan tiub-ke-pengembangan helaian tiub tanpa retak. Untuk suhu melebihi 60 darjah dalam air laut, Gred 2 Titanium (ASTM B338) ialah piawaian industri.

PREN (Nombor Setara Rintangan Pitting) ialah formula - PREN=%Cr + 3.3×%Mo + 16×%N - yang meramalkan rintangan keluli tahan karat terhadap kakisan pitting dalam persekitaran klorida. Nombor yang lebih tinggi bermakna rintangan yang lebih baik.

The critical threshold for seawater service is PREN ≥40: at this level, the alloy resists pitting in natural seawater at ambient temperatures. For elevated-temperature seawater (>30 darjah ) atau air garam pekat, PREN Lebih besar daripada atau sama dengan 43 disyorkan. Gred biasa yang mencapai PREN Lebih daripada atau sama dengan ambang 40 termasuk Super Duplex 2507 (PREN ~43), 254 SMO (PREN ~43) dan AL-6XN (PREN ~46).

Ya - untuk kebanyakan aplikasi air laut, Duplex 2205 dan Super Duplex 2507 mengatasi prestasi keluli tahan karat 316L dengan ketara. Duplex 2205 mempunyai PREN ~35 (berbanding ~25 untuk 316L), menjadikannya sesuai untuk paip air laut, perumah pam dan aplikasi struktur pada suhu ambien. Super Duplex 2507 (PREN ~43) sesuai untuk rendaman berterusan,{13}}perkhidmatan suhu tinggi dan air garam pekat.

Selain itu, gred dupleks mempunyai lebih kurang dua kali ganda kekuatan hasil 316L (~450 MPa lwn. ~170 MPa), membolehkan reka bentuk dinding-nipis yang sebahagiannya mengimbangi kos bahan yang lebih tinggi. Gred dupleks juga mempunyai ketahanan yang jauh lebih baik terhadap tekanan-rekahan kakisan berbanding gred austenit seperti 316L.

Loji penyahgaraman moden menentukan gred yang berbeza bergantung pada zon perkhidmatan. Untuk saluran paip dan tekanan yang mengendalikan air garam pekat pada 20–45 darjah , Super Duplex 2507 (UNS S32750, ASTM A790) dan 254 SMO / AL-6XN ialah pilihan standard, semuanya dengan PREN Lebih Besar daripada atau sama dengan 40.

Tiub penukar haba menggunakan tiub lancar 254 SMO atau AL-6XN (ASTM B673/B676) untuk air garam-suhu pertengahan dan Titanium Gred 2 (ASTM B338) untuk peringkat-suhu tinggi. Untuk komponen pam tekanan tinggi dalam sistem osmosis terbalik (RO), Super Duplex 2507 ialah aloi pilihan kerana gabungan kekuatan tinggi dan rintangan kakisan. 316L tidak digunakan dalam perkhidmatan proses loji penyahgaraman moden kerana PRENnya yang tidak mencukupi.

316L: ASTM A312 TP316L (paip lancar/dikimpal), A240 Type 316L (plat), A276 Type 316L (bar)

2205 Dupleks:ASTM A790 (paip lancar/dikimpal), A789 (tiub), A240 UNS S32205 (plat), A276 S32205 (bar)

2507 Super Dupleks:ASTM A790 UNS S32750 (paip), A789 S32750 (tiub), A240 S32750 (plat), A276 S32750 (bar)

254 SMO:ASTM B673 UNS S31254 (paip/tiub), A240 S31254 (plat), A276 S31254 (bar)

AL-6XN:ASTM B676 UNS N08367 (tiub lancar), B673 N08367 (paip), A240 N08367 (plat)

Zeron 100:ASTM A790 UNS S32760 (paip), A240 S32760 (plat)

Suhu adalah pengganda kritikal kekakisan air laut. Apabila suhu meningkat, Suhu Pitting Kritikal (CPT) aloi mungkin melebihi, mencetuskan pitting cepat. Peraturan am:

• <20°C (ambient coastal): 2205 is generally adequate for most seawater service.

• 20–40 darjah : PREN Melebihi atau sama dengan 40 diperlukan (2507, 254 SMO, AL-6XN).

• 40–60 darjah : PREN Lebih besar daripada atau sama dengan 43 yang disyorkan; AL-6XN dengan CPT ~65 darjah diutamakan.

• >60 darjah : Tiada keluli tahan karat standard yang selamat di dalam air laut. Nyatakan Gred 2 Titanium atau Hastelloy C-276.