فولاد مقاوم در برابر خوردگی کم-آلیاژ آب دریا-: نمرات، مکانیسم و ​​کاربردهای دریایی

فولاد مقاوم در برابر خوردگی پایین{0}آلیاژ آب دریا- چیست؟

فولادهای مقاوم در برابر خوردگی کم آلیاژی-آب دریا، خانواده ای از فولادهای ساختاری آلیاژی هستند که به جای زنگ شل و متخلخل تولید شده توسط فولاد کربنی ساده، یک لایه زنگ فشرده و محافظ در آب دریا و جوهای دریایی تشکیل می شود. کل محتوای آلیاژی عمداً کم است، معمولاً زیر 2٪ است که هزینه را نزدیک به فولاد کربن نگه می دارد و در عین حال عمر مفیدی را چندین برابر در محیط دریایی می دهد. به همین دلیل است که این گریدها برای بنادر، سازه‌های فراساحلی و زیرساخت‌های ساحلی که دسترسی به بازرسی و نگهداری دشوار و پرهزینه است، استفاده می‌شود.

گریدها فولاد ضد زنگ نیستند و خوردگی را متوقف نمی کنند. آنها متکی به یک لایه اکسیدی آهسته، خود{1}}ترمیم شونده هستند و برای سازه های دائمی همچنان همراه با پوشش ها و حفاظت کاتدی استفاده می شوند.

چگونه عناصر آلیاژی کار می کنند

مقاومت در برابر خوردگی ناشی از برهمکنش چند افزودنی در طول فرآیند خوردگی است نه از هر عنصر واحد.

سیستم-مس دار-نیکل دار فسفر که در سال 1951 در ایالات متحده توسعه یافت، اولین فولاد تجاری مقاوم در برابر خوردگی-آب دریا بود. محتوای فسفر آن از 0.08 تا 0.15 درصد عملکرد منطقه پاشش عالی را ارائه می دهد اما جوشکاری را دشوار می کند و صفحات بیش از 20 میلی متر ضخامت عموماً جوش داده نمی شوند. توسعه ژاپنی در دهه 1960 فسفر را به 0.03 درصد یا کمتر کاهش داد و به سیستم آلیاژی مبتنی بر کروم{11}} با تقریباً 1 درصد کروم، در مس-کروم-فسفر، مس{15}کروم{11} و فسفر{15} کروم{11} تغییر داد. انواع مس-کروم-مولیبدن، که در عین حفظ عملکرد خوردگی قوی، قابلیت جوشکاری را بازیابی کردند. یک سیستم کروم{21}}آلومینیوم اروپایی از همان اصل پیروی می‌کرد و تحقیقات چینی که در اواسط-1960 آغاز شد، منجر به سیستم آلومینیومی کروم{{24}مولیبدن- شد که اکنون در GB/T 30070 استاندارد شده برای آب دریا به عنوان نمونه فولادی CMo1 مقاوم در برابر خوردگی است.

مناطق خوردگی دریایی

از آنجایی که یک گرید در آن نواحی متفاوت رفتار می کند، اجازه خوردگی، مشخصات پوشش و طراحی حفاظت کاتدی باید به جای اعمال یکنواخت، منطقه به منطقه تنظیم شود. منطقه پاشش تقریباً همیشه بیشترین میزان خوردگی و قوی ترین سیستم پوشش را دریافت می کند.

گریدها و سیستم های آلیاژی

هنگام انتخاب درجه، سه عامل بر انتخاب حاکم است: استاندارد حاکم، که برای پروژه‌های چینی ممکن است GB/T 30070 برای خوردگی آب دریا-صفحه مقاوم در برابر خوردگی آب دریا یا GB/T 712 برای فولاد سازه‌ای مهندسی کشتی و اقیانوس باشد. مقاومت تسلیم مورد نیاز طراحی سازه؛ و خورندگی منطقه نصب واقعی. گواهی بازرسی آسیاب به جای اتکا به نام درجه، باید بر اساس استاندارد بررسی شود.

الزامات جوشکاری و حفاظتی

محتوای فسفر بالا سیستم{0}}فسفر-نیکل اصلی، یک مبادله عمدی- بین عملکرد خوردگی و خطر ترک خوردگی جوش بود، و به همین دلیل است که گریدهای مدرن فسفر را در سطوح پایین نگه می‌دارند. در مواردی که شیمی اجازه جوشکاری را می دهد، تمرین از قوانین کلی برای فولاد سازه ای کم آلیاژ{{4} پیروی می کند: مواد مصرفی کم{{5}هیدروژن مانند نوع E5015، پیشگرمای کنترل شده، و تنش زدایی پس از جوش-در صورت نیاز به ضخامت و مشخصات حاکم. روش جوشکاری باید با درجه واقعی قبل از تولید مطابقت داشته باشد، زیرا آلیاژهای افزوده شده، پاسخ ناحیه تحت تأثیر حرارت-را تغییر می‌دهند.

این فولادها جایگزین پوشش های محافظ یا حفاظت کاتدی در سازه های دریایی دائمی نمی شوند. آنها پیامد خرابی پوشش را کاهش می دهند و فاصله بین چرخه های تعمیر و نگهداری را طولانی می کنند. در جاهایی که به هیچ وجه نمی توان یک لایه زنگ زدگی را تحمل کرد، مانند لوله های مبدل حرارتی، قطعات داخلی پمپ و نشیمنگاه شیرها، فولاد ضد زنگ یا صفحه روکش دار انتخاب بهتری است. راهنمای طراحی برای سیستم‌های حفاظتی توسط اسنادی مانند DNV-RP-B401 برای طراحی حفاظت کاتدی، EN 10225 برای فولادهای سازه‌ای قابل جوش برای سازه‌های دریایی ثابت، و ISO 12944-9 برای سیستم‌های رنگ محافظ برای سازه‌های فراساحلی ارائه شده است، در حالی که خدمات دریایی ترش NACE1515 توسط ISO1515 نشان داده شده است.

کاربردها و محدودیت های عملی

سازه های بندر: اسکله ها، اسکله ها، موج شکن ها و شمع بندی ورق

پایه های سکوی دریایی و اعضای منطقه اسپلش

پل های ساحلی، اسکله ها و سیستم های آب خنک کننده نیروگاه های ساحلی

لوله های ورودی و خروجی آب دریا و پشتیبانی از خطوط لوله زیردریایی

آبکاری بدنه کشتی در نواحی جزر و مد و آبکاری

این گریدها نرخ خوردگی را در مقایسه با فولاد کربنی به میزان قابل توجهی کاهش می‌دهند، یک لایه زنگ زدگی پایدارتر و تا حدی خود ترمیم‌شونده‌تر تشکیل می‌دهند و در صورت کم بودن مقدار فسفر، روش‌های جوشکاری استاندارد را تحمل می‌کنند. با این حال، آنها با مقاومت به خوردگی فولاد ضد زنگ مطابقت نخواهند داشت، حفره‌ها را در شرایط راکد-کلرید یا باکتری-بالا از بین نمی‌برند، و در هر منطقه به یک اندازه خوب عمل نمی‌کنند: منطقه پاشش جایی است که بیشترین ارزش را به آن اضافه می‌کنند.

سوالات متداول

س: فولاد مقاوم در برابر خوردگی کم-آلیاژ آب دریا- چیست؟
یک فولاد ساختاری با افزودنی های کوچک مس، فسفر، کروم، نیکل، مولیبدن و آلومینیوم که یک لایه زنگ محافظ را در آب دریا تشکیل می دهد و هزینه ای نزدیک به فولاد کربنی دارد.

س: چقدر بیشتر از فولاد کربنی موجود در آب دریا دوام می آورد؟
در شرایط منطقه پاشش تهاجمی، نرخ خوردگی معمولاً چندین برابر کمتر از فولاد کربنی ساده است، که به نسبت طول عمر طولانی‌تری دارد. نرخ دقیق به دما، شوری، جریان و رسوب زیستی بستگی دارد.

س: آیا این فولاد هنوز به پوشش و حفاظت کاتدی نیاز دارد؟
بله. آلیاژ خوردگی را کند می کند اما آن را متوقف نمی کند، بنابراین سازه های دائمی همچنان به پوشش های محافظ و حفاظت کاتدی نیاز دارند، با فولاد که پیامدهای خرابی پوشش محلی را کاهش می دهد.

س: 10CrMoAl چیست؟
10CrMoAl یک فولاد چینی-مولیبدن-آلومینیوم در برابر خوردگی آب دریا-استاندارد شده در GB/T 30070 است که برای لوله‌کشی آب دریا، کشتی‌سازی و تجهیزات پتروشیمی ساحلی استفاده می‌شود.

س: چرا فسفر در گریدهای مدرن محدود است؟
فسفر بالا مقاومت در برابر خوردگی را بهبود می بخشد اما حساسیت به ترک خوردگی جوش را افزایش می دهد و جوشکاری مقاطع ضخیم را محدود می کند، بنابراین گریدهای مدرن آن را در سطوح پایین نگه می دارند و در عوض به کروم متکی هستند.

س: آیا فولاد مقاوم در برابر خوردگی-آب دریا می تواند جایگزین فولاد ضد زنگ شود؟
نه. این یک ماده ساختاری است که در خدمات دریایی از فولاد کربنی بهتر عمل می کند، اما فولاد ضد زنگ و صفحه روکش شده همچنان برای مبدل های حرارتی، قطعات داخلی پمپ و سایر وظایف مورد نیاز است که در آن لایه زنگ زدگی قابل قبول نیست.