خواص خوردگی لوله های فولادی جوش داده شده: آلیاژی، جوش و محیط

چگونه لوله فولادی جوش داده شده در سرویس خورنده رفتار می کند

خواص خوردگی یک لوله فولادی جوش داده شده توسط سه عامل با هم تعیین می شود: ترکیب فولاد، کیفیت درز جوش و شیمی محیط سرویس. برای لوله های فولادی کربنی ساده، خود فلز پایه مقاومت ذاتی کمی دارد، بنابراین حفاظت به پوشش های مانع، آسترها و حفاظت کاتدی بستگی دارد. برای لوله های جوش داده شده آلیاژی و ضد زنگ، محتوای آلیاژ به عامل غالب تبدیل می شود و جوش به ضعیف ترین نقطه تبدیل می شود، مگر اینکه رویه جوشکاری و وضعیت پست{2}}جوش کنترل شود.

این یک سوء تفاهم رایج است که افزودن عناصر آلیاژی به لوله فولاد کربنی آن را برای اسیدهای قوی مناسب می کند. کروم و نیکل مقاومت در برابر محیط های خاص را بهبود می بخشد، اما اسید هیدروکلریک غلیظ حتی به فولادهای ضد زنگ بسیار آلیاژی نیز حمله می کند. بنابراین انتخاب مواد باید از محیط واقعی، غلظت، دما و محتوای اکسیژن آن شروع شود و نه از یک انتظار کلی که آلیاژسازی مشکل را حل کند.

اثر عناصر آلیاژی

در لوله های جوشی فولاد کربنی، مسیر عملی کنترل محیط و جداسازی آن از فولاد است. پوشش‌های داخلی و خارجی، پوشش‌های سیمانی یا اپوکسی، گالوانیزه و حفاظت کاتدی همگی بخشی از این استراتژی هستند و سیستم پوشش معمولاً بر اساس استانداردهای شناخته‌شده برای آماده‌سازی سطح و دوام مشخص می‌شود.

چرا درز جوش مهم است

عدم تطابق ترکیب:اگر فلز پرکننده با فلز پایه مطابقت نداشته باشد، درز می تواند آندی شود و ترجیحاً خورده شود.

نفوذ ناقص و عدم همجوشی:این عیوب هندسی شکاف هایی ایجاد می کنند که در آن مایع راکد متمرکز شده و حفره شروع می شود.

منطقه تحت تأثیر گرما-:جوشکاری ریزساختار را به صورت محلی تغییر می دهد. در لوله‌های زنگ نزن، بارش کاربید کروم در منطقه تحت تأثیر گرما{0}} باعث ایجاد حساسیت و حمله بین دانه‌ای می‌شود، مگر اینکه از کربن کم- یا گریدهای تثبیت شده استفاده شود.

استرس پسماند:تنش های کششی در درز به نیروی محرکه برای ترک خوردگی ناشی از تنش، به ویژه در محیط های کلریدی یا سولفیدی می افزاید.

پاشش جوش و آسیب سطح:سطوح ناهموار و ذرات آهن جاسازی شده لایه های غیرفعال را می شکنند و حمله موضعی را آغاز می کنند.

برای لوله های آستنیتی جوش داده شده به ASTM A312 یا ساخته شده از صفحه تا ASTM A240، از آزمون های خوردگی مانند ASTM A262 برای خوردگی بین دانه ای و ASTM G48 برای مقاومت حفره ای در محلول کلرید آهن استفاده می شود تا بررسی شود که مواد و روش جوشکاری عملکرد مورد نیاز را ارائه می دهند.

عوامل محیطی که باعث خوردگی می شوند

شرایط خدمات معمولاً بر نتیجه غالب است. محتوای کلرید و اکسیژن محلول کنترل حفره و حمله شکاف. دما سرعت واکنش را افزایش می دهد و می تواند مکانیسم های خاصی را تحریک کند. سرعت جریان بر نحوه تشکیل لایه‌های محافظ و ایجاد فرسایش-خوردگی یا زیر{2}}حمله رسوبی تأثیر می‌گذارد. و pH تعیین می کند که کدام مکانیسم خوردگی فعال است. در سرویس ترش ترش حاوی سولفید هیدروژن، NACE MR0175 / ISO 15156 بر انتخاب مواد حاکم است و کربن و فولادهای آلیاژ پایین را به حداکثر سختی 22 HRC محدود می کند تا خطر ترک خوردگی تنش سولفید را کاهش دهد. در مواردی که محیط به شدت اسیدی یا به شدت اکسید کننده است، انتقال به درجه آستنیتی یا آلیاژی بالاتر-یا به روکش غیرفلزی{10}معمولاً قابل اعتمادتر از محافظت از سطح فولاد کربنی است.

بازرسی و مشکلات عملی

قبل از دفن یا راه اندازی خط، تداوم پوشش و پوشش، از جمله برش{0}}در انتهای لوله و قسمت های اتصال میدان را بررسی کنید.

کیفیت جوش را با رادیوگرافی یا آزمایش اولتراسونیک با معیارهای پذیرش توافق شده بین خریدار و سازنده بررسی کنید.

تأیید کنید که روش جوشکاری و فلز پرکننده برای مواد پایه و محیط خدمات واجد شرایط هستند.

مراقب اتصال گالوانیکی باشید که در آن اجزای ضد زنگ یا پوشش داده شده به فولاد کربنی ساده در یک محیط مرطوب وصل می شوند.

تأیید کنید که عملیات حرارتی پس از{0}}جوش، در صورت نیاز برای درجه و ضخامت، واقعاً انجام و ثبت شده است.

از شرایط راکد جریان اجتناب کنید و از زهکشی کافی اطمینان حاصل کنید، زیرا راکد بودن مایع{0}}کلرید یکی از شایع ترین علل سوراخ شدن زودرس است.

سوالات متداول

س: آیا افزودن نیکل به لوله فولادی جوش داده شده آن را در برابر اسید هیدروکلریک مقاوم می کند؟
نیکل مقاومت در برابر اسیدهای احیا کننده خاص را بهبود می بخشد، اما اسید هیدروکلریک غلیظ به فولادهای زنگ نزن آستنیتی و همچنین فولاد کربنی حمله می کند. چنین خدماتی به مواد آلیاژی بالاتر- یا پوشش غیر فلزی انتخاب شده برای آن محیط نیاز دارد.

س: کروم در فولاد چه می کند؟
کروم یک لایه اکسید غیرفعال نازک-خود ترمیم شونده بر روی سطح تشکیل می دهد که اساس مقاومت در برابر خوردگی در محیط های اکسید کننده و جوی است. نمرات ضد زنگ برای حفظ این فیلم به حداقل محتوای کروم وابسته است.

س: چرا درز جوش قبل از بدنه لوله خورده می شود؟
زیرا درز می تواند از نظر ترکیب و ریزساختار با فلز پایه متفاوت باشد و به دلیل اینکه نفوذ ناقص یا عدم همجوشی باعث ایجاد شکاف می شود. هر دو اثر حمله را در یک نوار باریک در امتداد جوش متمرکز می کنند.

س: لوله های جوش داده شده فولاد کربنی در خدمات مدفون چگونه محافظت می شود؟
معمولاً با ترکیبی از یک سیستم پوشش خارجی، گاهی اوقات یک پوشش داخلی، و حفاظت کاتدی، با انتخاب پوشش و آماده سازی سطح بر اساس استانداردهای صنعتی برای شرایط خاک و آب و هوا.

س: آیا سختی با خوردگی مرتبط است؟
بله در سرویس ترش ترش. سختی بالا در ناحیه تحت تأثیر جوش یا گرما{1}}فولاد را مستعد ترک خوردگی تنش سولفیدی می‌کند، به همین دلیل است که NACE MR0175 / ISO 15156 حداکثر سختی 22 HRC را برای فولادهای کربنی و{5}آلیاژی کم تعیین می‌کند.

س: چه آزمایشاتی مقاومت خوردگی لوله ضد زنگ جوش داده شده را تأیید می کند؟
آزمایش خوردگی بین دانه‌ای به ASTM A262 و تست خوردگی حفره‌ای برای ASTM G48 معمولاً همراه با صلاحیت جوش و، در صورت لزوم، کمک هزینه خوردگی یا افزایش ضخامت دیواره استفاده می‌شود.

س: آیا سرعت جریان بالاتر خوردگی را کاهش می دهد؟
تا حدی از رسوبات و شرایط راکد جلوگیری می کند، اما سرعت بیش از حد، لایه های محافظ را حذف می کند و باعث خوردگی-فرسایش می شود. هر ماده و سیستم پوشش دارای محدوده سرعت قابل قبولی است که باید در طراحی رعایت شود.