1. Príruby C70600 sú štandardom pre potrubné systémy s morskou vodou. Aký je špecifický mechanizmus, ktorým 10 % obsah niklu zásadne mení korózne správanie medi, aby bola odolná voči nárazom vo vysoko-rýchlej morskej vode?
Pridanie 10% niklu vyvoláva transformačnú zmenu v povahe a pevnosti ochranného povrchového filmu zliatiny.
Zraniteľnosť čistej medi: Meď sa opiera o vrstvu Cu₂O (oxid meďnatý), ktorá síce chráni v tichých vodách, ale je mäkká a dá sa mechanicky odstrániť turbulentnou vodou s vysokou rýchlosťou{0}} obsahujúcou piesok alebo vzduchové bubliny. To vedie k rýchlemu nárazovému útoku.
Mechanizmus C70600: Špičkový pasívny film
Nikel modifikuje vrstvu oxidu dvoma kľúčovými spôsobmi:
Vylepšená katiónová selektivita: Nikel podporuje tvorbu komplexnej, tenkej a vysoko priľnavej vrstvy zloženej predovšetkým z Cu₂O, ale obohatenej o oxid nikelnatý (NiO) na rozhraní oxidu kovu-. Táto -podvrstva bohatá na nikel- je vysoko ochranná a pôsobí ako vynikajúca bariéra.
Film Reformation and Self{0}}Repair: Ešte dôležitejšie je, že nikel drasticky zlepšuje schopnosť filmu samo-opravovať sa. V prípade menšieho mechanického poškodenia (napr. časticami piesku) prítomnosť niklu katalyzuje rýchlu repasiváciu exponovaného povrchu. Film sa takmer okamžite zreformuje, čím sa zabráni šíreniu lokalizovanej korózie do jamy alebo drážky.
Táto robustná a samoliečivá fólia je dôvodom, prečo príruby C70600 dokážu vydržať rýchlosti morskej vody presahujúce 4 m/s, vďaka čomu sú ideálne pre výtlačné potrubia čerpadiel, systémy požiarnej vody a iné aplikácie s vysokým prietokom-, kde by meď alebo mosadz Admirality rýchlo zlyhali.
2. V komplexnej zostave potrubia na morskú vodu budú príruby vyrobené z C70600 pripojené k potrubiam z rovnakej zliatiny. Môžu však byť tiež priskrutkované k ventilom alebo zariadeniam vyrobeným z rôznych materiálov, ako je Super Duplex Stainless Steel. Aké je primárne riziko galvanickej korózie v tomto scenári a aké dve konkrétne konštrukčné opatrenia sú prijaté na jeho zmiernenie?
Primárnym rizikom je, že C70600 bude pôsobiť ako anóda v galvanickom páre, čo povedie k jeho zrýchlenej korózii.
Galvanická séria: V morskej vode je korózny potenciál kovov relatívne fixný. Super Duplex Stainless Steel (napr. UNS S32750) je vysoko ušľachtilá (katódová) vďaka svojej robustnej pasívnej vrstve. C70600, hoci je odolný proti korózii-, je menej ušľachtilý (anodický). Pri elektrickom zapojení v elektrolyte (morskej vode) prúdia elektróny z C70600 (anóda) do Super Duplex (katóda), čo spôsobuje koróziu C70600.
Zmierňujúce opatrenia:
Elektrická izolácia (dielektrická izolácia): Toto je najúčinnejšia metóda. Súpravy izolačných tesnení sa inštalujú medzi príruby. Tieto súpravy obsahujú -nevodivé tesnenia (napr. PTFE, pogumované-) a objímky a podložky, ktoré izolujú skrutky od jednej príruby, čím prerušia elektrickú kontinuitu obvodu. Tým sa zabráni galvanickému toku prúdu.
Katódová ochrana: Pre systémy, kde je izolácia nepraktická, môže byť celý systém chránený vytvorením katódy. To sa dosiahne pripojením k anódovejšiemu materiálu (obetovanej anóde), ako sú zinkové alebo hliníkové anódy priskrutkované k potrubiu. Ochranný prúd z anódy potláča koróziu C70600, čím sa účinne stáva katodickým vzhľadom na anódu.
Použitie izolácie a ochranného povlaku na čelných plochách prírub C70600 poskytuje robustnú, viacvrstvovú ochranu proti galvanickej korózii.
3. Úspešné zváranie príruby C70600 s rúrkou C70600 je rozhodujúce pre integritu systému. Aká je najdôležitejšia charakteristika prídavného kovu, ktorá sa musí použiť, a akú špecifickú mikroštruktúru zvarového kovu to podporuje, aby sa zabránilo preferenčnej korózii?
Najdôležitejšou vlastnosťou je, že prídavný kov musí byť nad-legovaný silnejším nitridovým tvorcom ako meď.
Problém: Preferenčná korózia zvarového kovu
Štandardný prídavný kov C70600 (napr. ERCuNi) má podobné zloženie ako základný kov. Počas zvárania môže intenzívne teplo spôsobiť oxidáciu niklu a železa vo zvarovom kove, čo v ňom zanechá mierne ochudobnené o tieto kritické prvky. Čo je kritickejšie, ak zvarový kov stuhne s jadrovou štruktúrou, medzidendritické oblasti môžu byť obohatené o meď. V morskej vode môže táto mikro-segregácia vytvoriť mikro-galvanické články, vďaka čomu budú oblasti bohaté na meď-anodické, čo vedie k selektívnemu napadnutiu zvaru.
Riešenie: Nióbom-stabilizovaný prídavný kov
Štandardným a správnym prídavným materiálom na zváranie C70600 je ERCuNi (podľa AWS A5.7), ktorý zvyčajne obsahuje prídavok 1,0-2,0 % nióbu (Nb).
Úloha nióbu: Niób je silný tvorca nitridov a karbidu. Má oveľa silnejšiu afinitu k dusíku (bežná nečistota) ako meď alebo nikel. Vytváraním stabilných nitridov/karbidov nióbu zabraňuje tvorbe nežiaducich nitridov medi, ktoré sú korozívne.
Výsledná mikroštruktúra: Niób podporuje jemnejšiu a homogénnejšiu-mikroštruktúru zvarového kovu znížením segregácie. To vytvára elektrochemicky rovnomernejší povrch, čím sa eliminujú anodické cesty, ktoré vedú k preferenčnej korózii zvaru.
Pri vytváraní zvarenca, ktorého odolnosť proti korózii sa zhoduje s odolnosťou základného kovu C70600, nie je možné obchodovať- o použití správneho prídavného kovu upraveného nióbom.
4. Pre veľký-priemer a vysoký{2}}tlakový systém morskej vody na FPSO (plávajúca produkčná skladovacia a vykladacia nádoba) by príruba C70600 predstavovala masívny a drahý výkovok. Aká kľúčová vlastnosť, okrem odolnosti proti korózii, ospravedlňuje jeho použitie v porovnaní s lacnejšou prírubou z uhlíkovej ocele s povlakom v tomto dynamickom, na hmotnosť-citlivom prostredí?
Kľúčovou odôvodňujúcou vlastnosťou je vynikajúca odolnosť voči biologickému znečisteniu.
FPSO je dlhodobé -aktivum umiestnené na jednom mieste celé roky a vytvára dokonalé prostredie pre morské organizmy (mušle, lastúrniky, riasy, hlúbikové červy) na kolonizáciu ponorených štruktúr-proces známy ako biologické znečistenie.
Potiahnutá príruba z uhlíkovej ocele:
Povlak je dočasnou bariérou. Po poškodení (nárazom, abráziou alebo UV degradáciou) je spodná oceľ odkrytá.
Biologické znečistenie ľahko priľne k povlaku a exponovanej oceli. Metabolická aktivita organizmov a fyzická prítomnosť znečistenia vytvárajú pod znečistením korozívne mikroprostredie s vyčerpaným kyslíkom-, čo urýchľuje lokalizovanú koróziu.
Zvýšený odpor a hmotnosť v dôsledku silného znečistenia sú významnými prevádzkovými sankciami.
Vyžaduje časté, nákladné a nebezpečné-kontroly a čistenie vody.
Príruba C70600:
Ióny medi sa pomaly vyplavujú z povrchu zliatiny v morskej vode. Tieto ióny sú toxické pre štádiá lariev a spór väčšiny morských organizmov, ktoré znečisťujú more.
Tým sa okolo príruby vytvorí zóna proti-znečisteniu, ktorá zabráni usadzovaniu a rastu makro-znečistení. Na povrchu sa môže vytvoriť slizový mikrofilm, ale nebude podporovať silné znečistenie.
Poskytuje to{0}}bezúdržbové, trvalé riešenie, ktoré eliminuje náklady, riziká a prestoje spojené s kontrolou znečistenia kritického systému nasávania alebo vypúšťania morskej vody.
Pre FPSO, kde je suché{0}}dokovanie na údržbu udalosťou za niekoľko-miliónov dolárov, poskytuje odolnosť C70600 voči biologickému znečisteniu počas životnosti bezkonkurenčnú ekonomickú a prevádzkovú výhodu.
5. Počas inštalácie príruby C70600 je výber tesnenia kritický. Prečo sú pri dlhodobej-spotrebe morskej vody uprednostňované -absorpčné, ne{4}}vodivé materiály tesnení, ako je vystužený PTFE alebo gumené-typy s vložkou pred stlačeným -azbestovým (CNAF) tesnením?
Výber tesnenia je riadený potrebou zabrániť štrbinovej korózii a galvanickej korózii.
Riziko štrbinovej korózie:
Tesnenia CNAF: Sú na báze celulózy-a sú savé. Môžu nasávať morskú vodu do svojej vláknitej štruktúry, čím vytvárajú perzistentný, zachytený elektrolyt v štrbine príruby. Stagnujúca morská voda vo vnútri štrbiny sa môže odkysličiť a okysliť, čo môže časom narušiť ochranný film na C70600 a iniciovať koróziu štrbiny.
Tesnenia s PTFE/gumou{0}}: Tieto materiály nie sú-absorpčné a sú chemicky inertné. Nezadržiavajú vlhkosť, účinne tesnia čelo príruby a zabraňujú vytvoreniu trvalého, korozívneho štrbinového prostredia.
Riziko galvanickej korózie:
Ak je príruba pripojená k inému materiálu (napr. titánovému ventilu alebo oceľovému čerpadlu), použitie vodivého tesnenia by vytvorilo priamu elektrickú cestu, čím by sa zhoršila galvanická korózia, ako bolo uvedené vyššie.
PTFE a guma sú vynikajúce elektrické izolátory. Keď sa používajú ako súčasť súpravy izolačných tesnení, prerušia elektrický obvod medzi dvoma prírubami, čím poskytujú zásadnú ochranu pred galvanickým napadnutím.
Preto, zatiaľ čo tesnenia CNAF sú vhodné pre mnohé služby, pre kritické, trvalé a korozívne prostredie systémov s morskou vodou, inertná a nevodivá povaha tesnení s PTFE alebo gumou-povrchu poskytuje oveľa spoľahlivejšie a odolnejšie tesnenie, ktoré zaisťuje dlhodobú-integritu prírubového spojenia C70600.
