למה עמידות בפני שחיקה היא הקריטריון המכריע בבורגי נירוסטה מדרגה ימית
האתגר האלקטרוכימי של חשיפה למים מלוחים
תכולת המלח במים ימיים גורמת לו לפעול כמו מוליך חזק, ומאיץ את התפרקות המתכות באמצעות תגובות אלקטרוכימיות. סגורות פלדה לא מדודה מתמודדות עם מאבק מתמיד נגד ציפוי ההגנה שלהם, שהוא בעצם שכבת דקה של חמצן כרום בעיות מתעוררות כאשר סדקים קטנים מאפשרים ליאונים של קלוריד להתגנב, ויוצרים תאים חשמליים קטנים על פני השטח של הבולט, אשר למעשה הופכים חלקים ממנו למגבלות חיוביות בהשוואה לאזורים הסובבים. נתוני התעשייה מראים כי קורוזיה מתרחשת בערך 3 עד 5 פעמים מהר יותר בסביבות מים ימיים מאשר בתנאי מים מתוקים רגילים. זה אומר שאיבוד מתכת משמעותי מתרחש במקומות פגיעים כמו חוטים של סגורים ובמקומות בהם ראשים פוגשים סוללות, עבור מהנדסים שעובדים עם מבנים ימיים, שמירה על שכבות הגנה אלה שלמות היא לא רק על בחירת חומרים טובים יותר - זה משפיע ישירות אם מערכות שלמות יחזיקו יחד תחת לחץ.
איך כלורידים מפעילים קורוזיה נקודתית וקורוזיה בסדקים בברגים מפלדת אל חלד
יונים של כלוריד מתחילים קורוזיה ממוקדת באמצעות תהליך שמתפתח מאליו: הם מתרכזים בפגמים על פני השטח, מחללים אוקסידי כרום ויוצרים סביבות מיקרו-חומצתיות שמגרות דרישה נוספת של השכבה הפסיבית.
| מנגנון הקורוזיה | מזורק ההתחלה | פגיעות קריטית של הברג |
|---|---|---|
| קורוזיה חריטתית | ריכוז כלורידים בפגמי שטח | שורשי החוטים וב переход מהראש לגוף הברג |
| קורוזיה בסדקים | התרוקנות חמצן במרחבים סגורים | מתחת לפנים של המניעים ובממשק בין אום לברג |
נוצרים סדקים במקומות כמו מתחת למחזורי שטיפה או בין אום וברגים שבהם הסביבה הופכת לחומצית ועמוסה כלורידים, מה שיוצר תגובות קורוזיה עצמאיות. ברגי נירוסטה סטנדרטיים מסוג 316 הנמצאים במים ימיים חמים יכולים לפתח פיטים שגדלים במהירות של מילימטר אחד לשנה. דוחות תעשייתיים מדגישים שכמעט מחצית מכל כשלים של ברגים ימיים מתחילה למעשה מקורוזיה נסתרת זו בנקודות החיבור. הוספת מוליבדן לسبائك עוזרת ללחום בבעיה זו מכיוון שהיא יוצרת תרכובות מוליبدט מגנות שמונעות מהכלורידים לחדור ושומרות על השכבה הגנתית של המתכת שלמה לתקופות ארוכות יותר.
ברגי נירוסטה 304 לעומת 316: ביצועים, מגבלות ואישור ימי בפועל
התפקיד הקריטי של מוליבדן בהגדרת השכבה האסיבית של ברגי נירוסטה 316
מה שמייחד את ברגי נירוסטה 304 לעומת 316 הוא נוכחותה של המוליבדן. לשני הסוגים יש כ-18% כרומיום ומשהו בין 8 ל-10% ניקל, אך רק ב-316 קיים מוליבדן בשיעור של 2 עד 3%, וזה מה שמייצר את ההבדל. כאשר הם נחשפים לסביבות מים מלוחים, מוליכלדים אלו מתמזגים עם מולקולות חמצן ויוצרים תרכובות לא מסיסות הנקראות מוליבדטים. תרכובות כימיות קטנות אלו בעצם חוסמות סדקים קטנים וכשלים ב lớp האוקסיד הכרומי המגונן על פני השטח המתכתי. בזכות הגנה נוספת זו, ברגי 316 יכולים לעמוד בכ-שלוש פעמים יותר נזק מחמצון על ידי כלורידים בהשוואה לברגי 304 רגילים, כשמשתמשים בהם קרוב לאוקיינוס. לכל מי שעוסק בצORZI ציוד שנחשף באופן קבוע למים מלוחים, שימוש בדרגה 316 אינו רק טוב יותר – אלא דרוש כמעט לחלוטין אם אנו רוצים שהציוד שלנו יחזיק לאורך עונות רבות ללא בעיות חלודה.
ראיות מתחום: ברגים מפלדת אל חלד 316L לאחר 8 שנים בסביבות גאות ושפל (נמל רוטרדם)
חוקרים בחנו מה קרה לברגים מפלדת אל חלד שהוצבו באזורים של גאות ושפל בנמל רוטרדם לאורך תקופה של שמונה שנים. מחברי הסגסוגת 316L, שמכילים אחוז פחמן נמוך יותר כדי להימנע מבעיות בתהליך הייצור, הפגינו נזק קל מאוד מחורצים (פחות מ-0.1 מ"מ בעומק), על אף שנכללו באופן קבוע וחשופים לאוויר. בינתיים, הברגים מסוג 304 סבלו מתהודה קשה של קורוזיה בפערים בדיוק במקום שבו נפגשו עם טבעות, והפסידו יותר מ-0.8 מ"מ של חומר בנקודות שנמצאו תחת מתח גבוה. בהסתכלות קרוב יותר, זיהינו סימנים של קורוזיה בין-גבישית בדגימות 304 אך לא זיהינו כלל קיומה בדגימות 316L. המסקנה ברורה: השכבה הפאסיבית הטובה יותר ב-316L מעניקה לה יתרונות אמיתיים לאורך זמן, במיוחד כשרמות החמצן משתנות ומחמירות את הקורוזיה.
כשסטנדרט 316 אינו מספיק: ברגים מפלדת אל חלד בעלת ביצועים גבוהים ליישומים ימיים קיצוניים
ברגים מסגסוגת אוסטניטית מתקדמת (254 SMO, AL-6XN) ומסגסוגת דופלקס (2205, 2507) לתחנות התפלה ולתשתית תת-ימית
כאשר מתמודדים עם סביבות קשות במיוחד כמו מתקני התפלה, פלטפורמות נפט תת-מיימיות או מי ים טרופיים חמים, רמות הכלור וטמפרטורות לעתים קרובות עולות על מה שפלדת נירוסטה 316 רגילה יכולה להתמודד עם. במצבים אלו, בעיות כמו נקבוביות וסדקים מסיבריים של קורוזיה הופכות לדאגות חמורות, אלא אם כן עוברים לسبוכי איכות גבוהה יותר. קחו למשל דרגות סופר אוסטניות. חומרים כמו 254 SMO ו-AL-6XN מכילים בין 6 ל-7.5 אחוז מולדנום בתוספת חנקן, מה שנותן להם מספרי שווי עמידות בפני נקבוביות (PREN) שמעל 40. מה זה בעצם אומר? חומרים אלו פועלים באופן מהימן גם בהבע exposure לרציפיקציות של כלור שמשיגות 100,000 חלקים למיליון וטמפרטורות שמעל 60 מעלות צלסיוס. זה פי שלושה ממה שפלדת 316 סטנדרטית יכולה לסבול. סבוכים דופלקיים כמו 2205 ו-2507 פועלים בצורה שונה באמצעות שילוב של מבני אוסטניט ופרריט. שילוב זה הופך אותם ליותר עמידים ולעמידות גבוהה יותר בפני סדקים מסיבריים של קורוזיה ביישומים תת-ימיים. דוגמה טובה מהעולם האמיתי מגיעה מים צפוני, שם ברגים מ-2507 נשארו שלמים במשך חמש עשרה שנים שלמות בתנאי איזור רטיפה. מחברי פלדת 316 סטנדרטיים בסביבה זהה החלו להראות סימני כשל לאחר רק חמש שנים עקב נזק קורוזיה של שסעים הדרגמית.
בחירת ברגים מתאימים מפלדת אל חלד: מסגרת החלטות מעשית להנדסאים ימיים
למהנדסי ים העובדים על פרויקטים אמיתיים, אי אפשר להסתפק בחומרים כלליים יותר. הם צריכים לעקוב אחר תהליך קבלת החלטות מדויק שמבוסס על תנאים ממשיים ולא על ניחושים. בואו נתחיל בכך שנבדוק מהי חומרת הסביבה. ברגים מעשויי פלדת אל חלד 316 מתאימים לאזורי חשיפה בלבד לאוויר, אך כאשר הסביבה נעשית רטובה יותר או תחת השפעת גאות ושפל, המהנדסים צריכים לבחון אפשרויות דופלקס כמו 2205 או 2507, שכן אלו עמידות כלורידים הרבה יותר. שלב הבא הוא לבדוק האם החומר מסוגל לעמוד בכוחות מתח. סגסוגות דופלקס בעלות חוזק כפלי ביחס לברגים רגילים מסוג 316, מה שמהווה הבדל משמעותי כשמדובר בתנועה מתמדת ורטט, כפי שמוצג במחקר של ASM International בשנה שעברה. ולסיום, אף אחד לא רוצה להוציא כסף בהתחלה בלי לדעת מה יחסכו בהמשך. ברגים סופר אוסטניטיים כמו 254 SMO עלולים לעלות יותר בתחילה, אך הם מחזיקים הרבה יותר זמן בסביבות קשות כמו אלו הנמצאות במתקני שיקוע הפוך, כך שרבות מההתקנות חוסכות בסופו של דבר כ-60% על החלפות בעתיד. עקיבה אחר התהליך הזה בשלושה שלבים עוזרת להבטיח שהכל יעבוד בצורה אמינה לאורך שנים, שמחירי תחזוק יישארו נמוכים, ויפחיתו את הסיכון לכשלים יקרים שאף אחד לא רוצה להתמודד איתם.
