Шимжилтийн орчинд зориулан цагаан тугалган болт сонгох нь яаж вэ?
Цагаан тугал идэвхжлийг хэрхэн эсэргүүцдэгийг ойлгох
Цагаан тугалын идэвхжлийг тэсвэртэй байлгах чадвар нь түүний онцгой химийн найрлага болон гадаргуугийн өөрийгөө засварлах чанар дээр үндэслэдэг.
Нислэгтэй төмсны коррозийн хамгааллын шинжлэх ухаан
Үндсэндээ цагаан тугал нь хромоор баялаг нурангилах бүрхүүл үүсгэдэг хүчилтөрөгчид өртөх үед. Энэ харагдахгүй давхарга нь чий, хлорид, химийн бодисоос саатуулах 3-5 нанометр зузаан хамгаалалтын хана болдог. 10.5%-иас доошгүй хромын агууламж энэхүү өөрийгөө засварлах механизмыг идэвхжүүлдэг бөгөөд механик эсвэл химийн гэмтэлд даруй дахин сэргэдэг (Ponemon 2023).
Үндсэн хайлшийн элементүүд: Хром, Никель, Молибден
Хром нь суурь болдог ч, орчин үеийн хайлш нар нэмэлт элементүүдийг нэмж үзүүлэлтийг сайжруулдаг:
- Никель (8-12%) : Шүрмэгшилтийг сайжруулж, хүчиллэг орчинд тэсвэрт чанарыг нэмэгдүүлдэг
- Молибден (2-3%) : Далайн ус шиг хлорид ихтэй орчинд цэврүүжилтийг саатуулдаг
- Азот : Коррозийн тэсвэрт чанарыг алдалгүйгээр хатуужлыг нэмэгдүүлдэг
Бодит ерөнхийд тохиолдсон гэмтэл: Тав тэнгисийн инфраструктураас авсан хичээл
2019 оны судалгаа нь замын бэхэлгээний элементүүдийн талаар 304 зэвэрдэггүй болт цайны бүс нутагт 18 сарын дотор гэмтэж, харин 316-ийн төрлүүд 10 гаруй жил амьдардаг байв. Шалтгаа нь юу вэ гэвэл, 304 маркийн молибден байхгүй байснаас хлоридын нөлөөгөөр цэврүүжихэд өртөмтгий байдаг бөгөөд энэ нь хот суурин газруудад урьдчилан солих асуудлаар 740 мянган ам.долларын алдагдал учруулсан (Coastal Engineering Journal 2019).
Шинэчлэгдэж буй чиг хандлага: Өндөр үзүүлэлттэй зэвэрдэггүй гангуудын эрэлт
Одоо үед илүү хүнд нөхцөл шаардлагатай 316L (бага нүүрстөрөгчтэй) ба 904L (6% молибдентой) зэрэг маркуудыг илүүд үздэг. Ийнхүү эдгээр хайлшийн дэлхий дахины эрэлт 2023 онд 22% өссөн бөгөөд далайн эрчим хүч, давсгүйжүүлэх төслүүдийн шаардлагаар 80,000 ppm-аас дээш хлоридын агууламжийг тэсвэрлэх чадвартай болтуудыг шаардаж байна (IWA 2023).
Зэвэрдэггүй гангуудын найрлагыг орчны дарамтанд нийцүүлэн сонгох
Тохиромжтой марк сонгох нь дараах гурван хүчин зүйлд хамаарна:
- Хлоридын нөлөөллийн түвшин (далай орчим эсвэл газар дотоод)
- Температурын хэлбэлзэл (дулааны циклд орох эрсдэл)
- Химийн бодисын хүрэлцэл (хүчил, шүлт, эсвэл бохирдуулагчид)
Жишээ нь, 2023 оны коррозийн эсэргүүцлийн судалгаагаар далайн орчинд 316 төрлийн цэвэрхэн ган шулуургууд нь 304-тэй харьцуулахад гэмтлийн түвшинг 60%-иар бууруулдаг.
AISI 304 ба 316 цэвэрхэн гангийн материалын ялгаа
AISI 304 цэвэрхэн ган нь 18% хром, 8% никель агуулж, ердийн орчинд найдвартай коррозийн эсэргүүцэл үзүүлдэг. AISI 316 нь хлоридын задралаас хамгаалах чухал элемент болох 2—3% молибден нэмсэн байдаг. Энэ найрлага дахь ялгаа нь 316 нь 304-с 20—40% илүү үнэтэй байдаг (Huaxiao Metal Analysis) шалтгаан юм. Гэхдээ хүнд орчинд илүү сайн ажилладаг.
| Чадвар | 304 зэвэрдэггүй ган | 316 төгсгөлтэй нүүрс |
|---|---|---|
| Хэт зэвэрдэггүй | Гоё (ерөнхий зориулалт) | Агуу (хлорид ихтэй бүс нутаг) |
| Үндсэн хайлшлагын элементүүд | 18% Cr, 8% Ni | 16% Cr, 10% Ni, 2—3% Mo |
| Зардалын индекс | 1.0 (суурь) | 1.2—1.4 |
Хатуу нөхцөлд 316 төрлийн зэвэрдэггүй гангийн онцгой эсэргүүцэл
316 төрлийн зэвэрдэггүй ган дахь молибден нь цэврүүт коррозийг идэвхтэй саатуулдаг тул далайн орчин болон химийн боловсруулалтын үйлдвэрүүдэд үнэлхүй юм. Хамаатай стрессийн шинжилгээний дагуу 316 болт нь харагдахуйц задрал үүсэхээс өмнө 304-тэй адил болтоос давсны түрхэцийн нөхцөлд 3—5 дахин илүү тэсвэртэй байдаг. Энэ нь ISO 3506 стандартын шаардлагатай нийцэж, 316-г элсэн цагаан хөвсгөрийн дагуу "далайн ангилал"-д хамааруулдаг.
304 ба 316 болтын техникийн зааварчилгаа болон индустрийн стандартууд
Болт үйлдвэрлэхийг ASTM A193 (өндөр температурт ашиглах) ба ASME B18.2.1 (хэмжээний дутагдал) стандартууд зохицуулдаг. 304 нь ердийн үйлдвэрийн шаардлагыг хангаж чадахад, 316 нь ихэвчлэн устөрөгчийн сульфидтэй орчинд ашиглагдах нефть/хийн төслүүдэд NACE MR0175 шиг нэмэлт сертификат шаарддаг.
304 төрлийн зэвэрдэггүй ган далайн бага нөхцөлд тохиромжтой юу?
Далайн давсны нөлөө багатай, хамгаалалттай хэсгүүдэд 304 болт нь 316-аас 30—50% хямд үед хангалттай ажиллагааг хангана. Амьдралын мөчлөгийн зардалд үндэслэн үзэхэд 304 болт нь сул далайн бүсэд солих шаардлагагүйгээр 15—20 жилийн үйлчилгээ үзүүлдэг бөгөөд маш их тэсвэрт чадал шаардлагагүй, төсөв хязгаарлагдмал тохиолдолд зориулалтын шийдэл болно.
Суудлын болон цахилгаан хөдөлгүүртэй автомашинуудад нөлөөлөх цэвэр төмрийн болтны коррозийн ердийн төрлүүд
Батлуурын коррозийн механизмийн тойм
Зэвэрдэггүй гангаар хийсэн болтыг хатуу нөхцөлд өртөх үед тэд ойролцоогоор зургаан төрлийн коррозийн асуудалтай тулгардаг. Хамгийн голууд нь? Сүүлийн жилүүдийн таван жилийн өмнө далайн материал судлалын сүүлийн судалгаанд дурдсанчлан, далай, тэнгисийн хэрэглээнд илрэх бүх гэмтлийн ойролцоогоор гурван хоёрыг пүршлэгт ба хонхор коррози үүсгэдэг. Энэ коррозийн үед хромын исэлтийн нимгэн хамгаалах давхарга нь энгийн тохиолдолд металлыг хамгаалдаг ч түүнийг задалж чаддаг. Заримдаа химийн бодис, өөр үед физик гэмтэл эсвэл зөвхөн орчны нөлөөлөл үүнийг хийдэг. Мөн гальваник коррози байдаг бөгөөд энэ нь давстай ус эсвэл бусад дамжуулагч шингэнд хоёр ялгаатай төрлийн металл хоорондоо харьцах үед үүсдэг. Түүнчлэн стресс-коррозийн трещин (SCC) - г дарагдалд орсон болт хүрээлэн буй орчинд коррозийн нөлөөтэй хавсарч, хэн ч хариуцаж авахыг хүсэхгүй муу цоорхой үүсгэдэг.
Далай, тэнгис, химийн орчинд пүршлэгт ба хонхор коррози
Далайн усанд агуулагдах хлорид ионууд зэвэрдэггүй болтын болтод байгаа эзэмшгүй жижиг гэмтэлд нэвтрэх бөгөөд 0.5 мм-ээс бага өргөнтэй, гүнзгийрч буй хөндий үүсгэдэг. Болт, шайбаны хооронд болон резьбийн холболтод урсгалгүй, хүчилтөрөгч багатай нөхцөлд пассив давхаргын сэргэлт саатаж, хөндийд коррози үүсдэг. Молибден ихтэй 316-р ангиллын зэвэрдэггүй болт нь 304-р ангилалтай харьцулахад далайн усанд цэврүүжих эрсдэлийг 72%-иар бууруулдаг (Parker Laboratory, 2023).
Өндөр температурт ажилладаг үйлдвэрийн тоног төхөөрөмжинд үүсэх напряжений коррозийн хагналт
Химийн үйлдвэрийн газрууд болон цахилгаан станцуудад болтны хурц задралын (SCC) улмаас ихэвчлэн гамшгийн дараалал үүсдэг. ASM International-ийн 2022 оны тайлангийн мэдээллээр, нийт тохиолдлын дөрвөөс гурваас илүү нь ойролцоогоор 50-200 градус Цельсийн хооронд температур дахь үед явагддаг. Хлорид эсвэл сульфидийн нэгдлүүд шиг идэвхитэй бодисууд үйлдвэрлэлийн үе шатнаас үлдсэн хүчдэлтэй холилдоход энэ төрлийн трещин хурдан тархдаг нь аюултай тал нь юм. Сүүлийн судалгааны үр дүнгээр Дуплекс 2205 маркийн тосонгүй гангууд нь шатахуун боловсруулах үйлдвэрийн хоолойн сүлжээнд хэрэглэгддэг ердийн тосонгүй гангуудтай харьцуулахад SCC-д ойролцоогоор гурван дахин илүү тэсвэртэй байдаг байна. Энэ нээлт нь үйлдвэрийн техникийн үйлчилгээний төсөв болон аюулгүй байдлын стандартад томоохон нөлөө үзүүлэх болно.
Тосонгүй ган болтны ажиллагаанд нөлөөлөх орчны хүчин зүйлс
Усны давс, чийгшилтийн урт хугацааны тэсвэрт чанартах нөлөө
Зэсэлхий болон далайн орчимд суурилуулахад зэвэрдэг том асуудалд орж болно. Агаарын давс нь металл гадаргуу дээр хуримтлагдаж, хлоридын цэврүү үүсгэх замаар түүнийг задална. Өнгөрсөн жилийн сүүлийн үеийн судалгаа нь янз бүрийн төрлийн зэсэлхий ямар далайн хүйтэн цаг агаарт хэр сайн эсэхийг судалсан. Гол дүгнэлтүүд нь ил харагдаж байв: стандарт 304-р ангилал хоёр жилийн дотор зэвэрсэн байсан бол 316-р ангилал илүү сайн эсэргүүцэл үзүүлсэн. Харин чийгшилт ихтэй үед байдал илүү мууддаг. Чийгшилт 60%-иас дээш үргэлжлэх үед металл гадаргуу дээр бага зээний усны бүрхүүл үүсдэг. Эдгээр нь жижиг химийн урвалын капсул шиг ажиллаж, хуурай мэт харагдахад ч зэвэрхий үргэлжилдэг. Иймээс далайн орчим дахь бүтээцүүдийг батлагч элементийг сонгохдоо тусгай анхаарал тавих шаардлагатай.
Аж үйлдвэрийн орчинд химийн нөлөө ба pH-ийн нөлөө
| Фактор | Шүүлтүүр утга | Материалын хариу |
|---|---|---|
| pH < 4 (Хүчиллэг) | 3 ppm хлорид | 304 SS-д хурдан цэврүү үүсэх |
| pH 8-10 (Шүлтлэг) | 50°C | Хүчний зэрлэгтлийн трещин |
Сүүлийн үеийн коррозийн шинжлэх ухааны судалгаануудад үзүүлснээр химийн боловсруулах үйлдвэрүүд нь хайлангийн сонголтыг анхааралтайгаар хийх шаардлагатай. Жишээ нь, молибден ихтэй зэрэглэлүүд (316L) нь стандарт 304 болтыг pH-ийн хязгаарын нөхцөлд 3-5 дахин илүү үргэлжлүүлэн ашиглах боломжийг олгоно.
Температурын хэлбэлзэл ба материал гээдэг чанар
Дулаан цикл нержавейка түлхүүрүүдэд металл ядарч муудах үйлчлэлийг үзүүлдэг бөгөөд 2024 оны Материалын Тогтвортой байдлын Тайлангийн дагуу 304 болт нь 5,000 дулааны циклд (25-300°C) дараа суналтын бат бэхийг 15% алддаг. -50°C-с доош температурт ажиллах тохиолдолд хүйтэн нөхцөлд хугарч эвдэрэхээс сэргийлэхийн тулд тусгай аустенитийн зэрэглэл шаардлагатай бөгөөд энэ нь LNG төхөөрөмж, хойд цэцэрлэгийн инфраструктурын хувьд маш чухал асуудал юм.
Хортой орчинд нержавейка болт сонгохын тулд зөв аргачлал
Далайн ба үйлдвэрийн хэрэглээнд зориулсан нержавейка материалийн тохиромжийг үнэлэх
Коррозид өртөмхий бүс нутагт зориулж шар аюулгүй болтын болт сонгохдоо орчны нөхцөлд тохирсон цагаан тугалын найрлагаа олох нь чухал. Жишээ нь далайн орчинд ихэнх мэргэжилтнүүд 316-р цагаан тугалыг сонгодог. Яагаад гэвэл өнгөрсөн жилийн NACE International-ийн судалгаагаар 316-р болт нь мөнгөн усны ионоос хамгаалах чадварыг ердийн 304-р цагаан тугалтай харьцуулахад ойролцоогоор 58% сайжруулдаг 2-3% молибден агуулдаг. Химийн боловсруулах үйлдвэрүүд илүү тэсвэртэй зүйл шаарддаг. Жишээ нь 904L супер аустенитийн цагаан тугал нь хүчилтэй орчинд өндөр температурт тэсвэртэй байх чадвартай бөгөөд ойролцоогоор 92% үр дүнтэй ажилладаг. Таван хүртэлх ойр гарын барилга барих төслүүд ерөнхийдөө энгийн материалууд давстай орчинд тогтвортой байдалгүй учраас 316-р хайлшийг шаарддаг. Хлоридын уусмалтай ажилладаг бүх газрууд удаан хугацаанд хулхи тэсрэлтийн коррозийн асуудлыг зогсоохын тулд PREN 40-өөс дээш илтгэгчтэй болтуудыг сонгох нь зүйтэй.
Болт сонгохыг хүлээгдэж буй үйлчилгээний хугацаатай нийлүүлэх
Зэвэрдэггүй гангаар холбогч сонгох үед төслийн инженерүүд орчин үеийн нөхцлөөс хамааран эд ангиудыг хугацааны турш хэр хялбархан засвар үйлчилгээтэй байх зэргийг жигнэх шаардлагатай. Хамгийн багадаа 25 жилийн амьдарлын хугацаатай цэвэр далайн платформуудад ихэнх техникийн шаардлагууд 316-р зэвэрдэггүй гангийн болтыг шаарддаг. Зарим 2022 оны ASM International-ийн судалгаагаар илтгэснээр эдгээр болтууд далайн усанд хорин жил байсан ч анхны хүч чадлаасаа ойролцоогоор 89%-ийг хадгалж чаддаг. Цэвэр тосны гүүрийн хувьд 2205 даблэкс зэвэрдэггүй гангаас өөр нэг давуу талтай. Сайн мэдээ нь энэ нь энгийн 316L гангаас харьцуулахад стресстэй үед 40%-иар удаан трещин үүсдэг гэсэн үг юм. Мөн чухал ASTM стандартуудыг санаж байна уу? Инженерүүд HVAC систем эсвэл материалууд өөр байдлаар зан ашигтай боломжит хүйтэн агуулах зэрэг температурын хязгаартай нөхцөлд A193 ба A320 техникийн шаардлагуудыг заавал шалгах ёстой.
Зардал ба найдвартай байдлыг тэнцвэржүүлэх: Богино хугацааны хямдралыг зогсоох
316 шингэн зэвэрдэггүй гахайнууд нь энгийн 304-өөс ихэвчлэн 20-30 хувийн илүү өртөгтэй байдаг. Гэсэн хэдий ч олон хүн урт хугацаанд хэмнэх боломжийг анхаардаггүй. Далайн суурилуулалтад эдгээр гахайнууд хэтэрхий урт хугацааны амьдралтай байдаг тул нийт зардал 2023 оны SSINA-ийн судалгаагаар дөнгөж 400 хувиар буурч болохыг харуулсан. Бодит өгөгдлийг харвал, 2022 онд хийсэн судалгаа нь бохир усны хоолойн системд ашиглахад 316 гахайнууд замын миляар хэдэн мильд ч солих хэрэгслээс татгалзаж, Понмэн институтын судалгаагаар 15 жилийн турш миль тутамд ойролцоогоор долоон зуун дөч мянга ам.доллар хэмнэсэн байна. Мөн төсөв хязгаарлагдмал ч нөхцөл хэт элэгсэхгүй байх тохиолдлуудыг мартаагүй байгаарай. Xylan хамгаалалттай энгийн 304 гахайнууд эдгээр тохиолдолд хангалттай сайн ажиллаж, коррозийн асуудлыг бараг хоёр хувиар бууруулдаг. Энэ нь тогтвортой шийдэл биш, дунд хугацаатай шийдлийг хайж буй үед мөнгөнийг задлахгүйгээр ажлыг хийхэд сайн сонголт болдог.
НӨАТ-ын хэсэг
Зэвэрдэггүй ган яагаад зэврэлтээс тэсвэртэй байдаг вэ?
Зэвэрдэггүй ган нь чийг, хлорид, химийн бодисоос хамгаалах үүрэгтэй хромын баяжсан пассив бүрхүүлтэй байдаг. Энэ давхарга нь өөрөө сэргэдэг бөгөөд гэмтсэнээс хойш мөчид дахин үүсдэг.
Хром, никель болон молибден зэвэрдэггүй гангийн шинж чанарт яаж нөлөөлдөг вэ?
Хром нь пассив бүрхүүлийг үүсгэхэд шаардлагатай. Никель нь хувиран багасах чадвар болон хүчиллэг орчинд тэсвэрт чанарыг сайжруулдаг бөгөөд молибден нь хлорид ихтэй орчинд цэврүү үүсэхээс сэргийлдэг.
Яагаад 316-р зэвэрдэггүй ганг далайн ашиглалтанд илүүд үзэж хэрэглэдэг вэ?
316-р зэвэрдэггүй ган нь илүү их молибден агуулдаг тул далайн хлорид ихтэй орчинд цэврүү үүсэх, зэврэх эрсдэлийг хамгийн ихээр бууруулдаг.
304-р зэвэрдэггүй ганг харьцангуй сул далайн орчинд ашиглаж болох уу?
Тийм ээ, далайн давстай усанд бага дэвшдэг цэвэрсэг хавиар газруудад 304-р зэвэрдэггүй ган болт нь 316-тай харьцуулахад илүү бага зардалд хангалттай үр дүнтэй ажиллах боломжтой.
