Блог

Неліктен 316 маркалы қышқылға төзімді болат теңіз ортасындағы коррозияға төзімділікте үздік

316 маркалы болат бұрандалар қоспаның құрамында шамамен 2-3 пайыз молибден болуы себебінен әдеттегі 304 маркаға қарағанда жақсырақ. Бұл не дегенді білдіреді? Молибден хром оксидінің бетінде тұрақты қабат түзуде көмектеседі, осылайша уақыт өте келе пайда болатын ұяшықтар мен трещиндердің алдын алады. Соңғы жылы «Marine Materials Journal» журналында жарияланған зерттеулерге сәйкес, 316 маркалы бөлшектер тұзды су буына ұшыраған кезде стандартты 304 материалдарына қарағанда үштен бес есе дейін ұзақ қызмет етуі мүмкін. Сондықтан да инженерлер су астындағы орнатулар немесе теңіз суы жабдыққа жиі шайқалатын аймақтар үшін жиі 316 маркасын көрсетеді. Көптеген мамандар молибденнің маңызды рөл атқаратынын, өйткені ол иондардың металл ішіне енуіне кедергі жасайды деп айтады, бұл толқындар мен теңіз жағдайларының әсеріне ұшырайтын аймақтар үшін өте маңызды.

Теңіз суында бекітпе элементтерінің бұзылуына әсер ететін негізгі факторлар

Теңіз ортасында болат шегелердің коррозиясына әкелетін төрт негізгі фактор бар:

• Хлорид концентрациясы : Теңіз суы пассив қабаттарды бұза алатын 19 000–35 000 млн/млн хлоридтерден тұрады
• Температура : Су температурасының әрбір 10°C-қа көтерілуімен коррозия жылдамдығы екі есе өседі
• Оттегі деңгейі : Толқын аймағындағы, ылғал мен құрғақ циклдер ауысып тұратын шегелерге қарағанда, толығымен суға батырылған шегелер баяулау коррозияланады
• Гальваникалық жұптар : Алюминий сияқты аз тұрақты металдармен жанасу разрушительді электрхимиялық элементтердің пайда болуына әкеледі

Бұл айнымалылар динамикалық әрекеттеседі — әсіресе, оттегінің қайта толығуы мен тұздың жиналуы жергілікті коррозияны күшейтетін су толқыны аймағында.

Тұзды суға ұшырау болат шегелерге әсері

Ұзақ уақыт тұзды суға ұшырау болат шегелерде екі бұзылу механизмін іске қосады:

1. Құралық коррозия : Хлоридтер оксидті қабатты жергілікті түрде бұзып, ішкі қуыстарды тудырады
2. Сыңардағы коррозия резьба аймақтарындағы су тоған қышқылды микроорта тудырады

Зерттеулер 316 маркалы болаттың маңызды пісіру басталмас бұрын орташа теңіз жағдайында 10–15 жыл шыдайтынын, ал 304 маркалы болаттың тек 3–5 жыл шыдайтынын көрсетеді (Corrosion Science 2023). Тұщы сумен жиі шайып және сәйкес изоляциялық материалдарды қолдану қызмет көрсету мерзімін 30–40% арттыра алады.

Болат маркаларын салыстыру: 316 неге 304 және басқа қорытпалардан жоғары

304 және 316 болат маркалары: теңіз үшін негізгі айырмашылықтар

304 және 316 маркалы болат шегелерді таңдау кезінде теңізде коррозияға төзімділік деңгейі ең маңызды фактор болып табылады. Екі түрінің де хром мөлшері 18-20 пайыз, никельдікі шамамен 8-12 пайыз шамасында болады, бірақ 316-ның өзіндік ерекшелігі бар. Ол 2-3 пайыз молибден қосады, бұл хлоридтерге бай ортада шегелер әсер алып жатқан кезде айырмашылықты анықтайды. Өткен жылы AISI жүргізген зерттеулер теңіз суына бай ортада 316 шегелердің 304 шегелерге қарағанда шамамен 30 пайызға аз эрозияға ұшырайтынын көрсетті. Тұзды суға жақын жұмыс істейтіндер үшін мұндай айырмашылық қайта орнату шығындары мен ұзақ мерзімді сенімділік арасындағы айырмашылық болып табылады.

Молибденнің хлорид және теңіз суына төзімділікті арттырудың рөлі

Молибден пассивті тотық қабатының тұрақтылығын жақсартып, хлоридпен ыдырауға қарсы төзімділікті арттырады. Молибден мөлшерінің әрбір 1% артуы хлоридтің шектік төзімділігін шамамен ~250 млн теңге дейін жақсартады, бұл 316-шы марканы су астындағы аймақтар мен теңіз суының шайқалуына ұшырайтын офшорлық құрылымдар үшін идеалды етеді.

316-шы марканың құрамы мен механикалық қасиеттері салыстырмалы нұсқалармен

Теңіз класының 316 нержелі болат шегелері тек коррозияға төзімді болумен қатар, 304 немесе 430 ферритті құймалары сияқты басқа нұсқалармен салыстырғанда 620 МПа және одан жоғары беріктігімен, сонымен қатар созылу қасиеттерінің жақсырауымен ерекшеленеді. Бұл шегелердің ие болатын өзгеше аустениттік құрылымы температураның тұрақты өзгеруі кезінде тұрақты болып қалуына көмектеседі, бұл теңіз суы жағдайында жиі кездесетін қажулы коррозия трещиндерін азайтады. Сараптама сынақтары 316 шегелерінің қолданыстағы белгілер пайда болғанға дейін су астында 15-тен 20 жылға дейін қызмет ете алатынын көрсетті, ал қалыпты 304 шегелері осындай жағдайларда үш есе жиірек ауыстырылуы керек. Қайықтар мен жағалау құрылыстарында жұмыс істейтіндер үшін бұл ұзақ мерзімділік уақыт өте қызмет көрсету құнында үлкен айырмашылық жасайды.

Теңіз класының нержелі болат шегелерінің сипаттамасы қандай?

Теңіз жағдайына арналған болаттан жасалған бұрандалар тұзды су сияқты қатаң жағдайларда болуға шыдамды болады. Оларды өндіру кезінде осындай қиын орталарға төтеп беру үшін металдардың нақты қоспасы қажет. Шынымен теңізге арналған деп есептелуі үшін құрамында, әдетте, 16-ден 18 пайызға дейін хром мен шамамен 2-ден 3 пайызға дейін молибден болуы керек. Молибден бөлігі шынымен маңызды, себебі хлорид иондары металл бетіне әсер еткенде пайда болатын ширақтармен күресуге көмектеседі. Өндіруден кейін бұрандалар пассивтендіру деп аталатын процестен өтеді. Бұл олардың бетінде қорғаныш хром оксиді қабығының пайда болуына әкеледі. Қызықтырып отырғаны, бұл қабық жеңіл зақымданған жағдайда өзін-өзі түзете алады, бұны теңіз коррозиясы саласындағы мамандар жылдар бойы әртүрлі зерттеу мақалаларында кеңінен жазып келген.

Бұранданы 'теңізге арналған' деп санауға мүмкіндік беретін сипаттамалар

• Қоспа құрамы : Никель (10–14%) пластиктілікті жақсартады; марганец өңдеу ыңғайлылығын арттырады
• СЕРТИФИКАТТАР : ASTM A193/A193M немесе ISO 3506-2 стандарттарына сәйкестік
• Өзендеу сапасы : Ыдыстағы коррозия қаупін азайту үшін тегіс бет (Ra ≤ 3,2 µm)

Теңіз қоспасындағы болттардың негізгі сапалық сипаттамалары

1. Кернеулі коррозиялық сынуға төзімділік : Тұзды су буы тестерінде (ASTM B117) 500 сағаттан астам шыдайды
2. Механикалық күш : Сырт кезде 5 жылдан кейін де 70 000–100 000 фунт/кв. дюйм (psi) созылу беріктігін сақтайды
3. Галваникалық үйлесімділік : Гальваникалық байланыстың алдын алу үшін SCE-ге қатысты электрхимиялық потенциал -0,5 В пен +0,5 В аралығында

Тәуелсіз материалдарды талдау хабарламасында 316 маркалы теңіз болттары он жылдық теңіз суына ұшырағаннан кейін қиылу беріктігінің 92%-ын сақтайтыны, ал 304 стандартты маркасынан коррозияға төзімділігі бойынша 300% асып түсетіні көрсетілген.

Материалдардың үйлесімділігі арқылы гальваникалық коррозияның алдын алу

Әртүрлі металл жинақтарында гальваникалық коррозияның болат болттарға әсері

Алюминий немесе көміртегі болаты сияқты басқа да металдармен қатар қайық бөлшектерінде пайдаланылатын болат шегелер жиі гальваникалық коррозия мәселелеріне әкеледі, бұл метал бөлшектерді тез бүлдіреді. Бұның негізгі себебі — әртүрлі электр қасиеттерге ие металдар, олардың арасындағы нақты физикалық жанасу және теңіз суы сияқты өткізгіш сұйықтықтың болуы деген үш негізгі фактордың бірігіп әсер етуі. Осы процесте болат катод деп аталатын күйге түседі, бұл қоршаған айналаның азырақ таза металдарының тез бүлінуіне ықпал етеді. Зерттеулер 316 болат бекіткіштеріне жақын орналасқан алюминий бөлшектердің тұрақты түрде су астында болған кезде жеке тұрған кездің 3-5 есе тезірек бүліну белгілерін көрсетуі мүмкін екенін көрсетеді. Толқындар тұзды су шашып тұратын аймақтарда жағдай одан да нашарлайды, себебі тұрақты ылғалдану жүйеге таза электролиттің түсуін қамтамасыз етеді.

Теңіз ортасында электрхимиялық деградацияны болдырмау бойынша ең жақсы тәжірибелер

Тұзды су қолданыстарында гальваникалық коррозияны азайту үшін:

• Гальваникалық қатарда 0,15 В-пен шектелген металдарды таңдаңыз , саланың нұсқауларында ұсынылғандай
• Диэлектрикалық кедергілерді қолданыңыз әртүрлі металдардың арасына нейлонды сақиналар немесе PTFE таспасы сияқты
• Балқытып жағатын компоненттерге мырышпен бай қаптамаларды қолданыңыз бақыланатын коррозиялық жолдарды жасау үшін
• Жинақтарды жобалаңыз тұзды су жиналатын саңылаулардан қашу үшін
• Катодтық қорғау жүйелерін енгізу теңіз бен мұхит құрылымдары үшін маңызды

Электрохимиялық сәйкестік тестілеу негізінде басқарылатын комбинациялармен салыстырғанда, алдын ала материалдарды таңдау коррозияның деңгейін 85% дейін төмендетеді.

Теңізде болат шегелердің стандарттары мен нақты қолданылуы

Байланысты стандарттар: теңіз қосылыстары үшін ISO 3506-1 және ISO 3506-2

Су көлігі үшін болттар ISO 3506-1 және ISO 3506-2 талаптарын қанағаттандыруы керек. Бұл халықаралық стандарттар азотты болаттың қатаң теңіз суы жағдайына жарамдылығын анықтайды. 316 маркасы үшін тарту беріктігі кемінде 500 МПа және шамамен 40% созылуы керек, бұл океандық стрессті - приливы мен тұздың тұрақты әсерін - шыдай алады. 2023 жылы жүргізілген нақты сынақта қызық нәрсе анықталды. Бұл спецификацияларға сай келетін бөлшектер суда әлдеқайда ұзақ уақыт жұмыс істеді. Нәтижелер шынымен де елеулі болды: рейтингі жоқ арзан нұсқалармен салыстырғанда теңіз суында бес жыл өткеннен кейін дегенмен 70% аз ақаулар болды. Ойланып көрсеңіз түсінікті, уақыт өте келе теңіз суы металға қатты зиянды.

Қайық жасау, құрылымдар мен теңіз орындарында қолданылуы

Кеме корпусының бекітпелері мен мұнай құбырының кернеу жүйелері тұрақты түрде теңіз суы болатын жағдайда 316 маркалы болат шаршыларына сүйенеді. Бұл шаршылар таспалардың ашылуы мен жабылуы кезінде шамамен 8-10 кН күш түсетін жағалау бойындағы құрылыстарды бекітуге арналған. Тереңірек, теңіз инженерлері де 200 метрден астам тереңдіктегі су қысымының әсері күшті болатын теңіз түбіндегі құбырларды жалғау үшін осы шаршыларға сүйенеді. Пассивтендіру арқылы дұрыс өңделген кезде 316 шаршылар теңіз суындағы хлоридтерден пайда болатын шұңқырларға қарсы тұру қабілеті әдеттегі 304 маркалы болатқа қарағанда шамамен 12-15 есе жоғары болады. Теңізде коррозияланған жабдықтарды ауыстыру мыңдаған баға тұратын және күндер бойы операцияларды тоқтата алатын жағдайда мұндай қорғаныс өте маңызды.