1. فلنج های C70600 استاندارد سیستم های لوله کشی آب دریا هستند. مکانیسم خاصی که با آن محتوای نیکل 10 درصد به طور اساسی رفتار خوردگی مس را تغییر میدهد تا در برابر حمله برخورد در آب دریا با سرعت بالا مقاوم شود، چیست؟
افزودن 10% نیکل باعث ایجاد تغییر دگرگونی در ماهیت و استحکام لایه محافظ سطح آلیاژ می شود.
آسیب پذیری مس خالص: مس متکی به یک لایه Cu2O (اکسید مس) است که در حالی که در آب های آرام محافظت می کند، نرم است و می تواند با سرعت بالا و آب متلاطم حاوی ماسه یا حباب های هوا به صورت مکانیکی پاک شود. این منجر به حمله برخورد سریع می شود.
مکانیسم C70600: فیلم غیرفعال برتر
نیکل لایه اکسید را به دو روش کلیدی اصلاح می کند:
گزینش پذیری کاتیونی افزایش یافته: نیکل تشکیل یک لایه پیچیده، نازک و بسیار چسبنده را که عمدتاً از Cu2O تشکیل شده است، اما با اکسید نیکل (NiO) در رابط فلز- اکسید غنی شده است، ترویج میکند. این لایه-زیر- غنی از نیکل بسیار محافظ است و به عنوان یک مانع برتر عمل می کند.
اصلاح فیلم و خود تعمیر-: مهمتر از آن، نیکل توانایی فیلم را برای خود ترمیم-به شدت بهبود میبخشد. در صورت آسیب مکانیکی جزئی (مثلاً از ذرات شن)، وجود نیکل باعث کاتالیزور سریع{5} غیرفعال شدن سطح در معرض دید می شود. این فیلم تقریباً فوراً اصلاح می شود و از انتشار خوردگی موضعی در یک گودال یا شیار جلوگیری می کند.
این فیلم محکم و خود ترمیم شونده دلیلی است که فلنجهای C70600 میتوانند در برابر سرعت آب دریا بیش از 4 متر بر ثانیه مقاومت کنند، و آنها را برای خطوط تخلیه پمپ، سیستمهای آب آتشنشانی و سایر کاربردهای جریان بالا که در آنها مس یا برنج دریاسالاری به سرعت خراب میشود، ایدهآل میکند.
2. در مجموعه لوله های پیچیده آب دریا، فلنج های ساخته شده از C70600 به لوله هایی از همان آلیاژ متصل خواهند شد. با این حال، آنها همچنین ممکن است به دریچه ها یا تجهیزات ساخته شده از مواد مختلف مانند فولاد ضد زنگ Super Duplex پیچ شوند. خطر خوردگی گالوانیکی اولیه در این سناریو چیست و چه دو اقدام طراحی خاص برای کاهش آن انجام می شود؟
خطر اصلی این است که C70600 به عنوان آند در جفت گالوانیکی عمل می کند و منجر به خوردگی سریع آن می شود.
سری گالوانیک: در آب دریا، پتانسیل خوردگی فلزات نسبتاً ثابت است. فولاد ضد زنگ سوپر دوبلکس (به عنوان مثال، UNS S32750) به دلیل فیلم غیرفعال قوی خود بسیار نجیب (کاتدی) است. C70600، در حالی که در برابر خوردگی مقاوم است، نجیب کمتری دارد (آندی). هنگامی که به صورت الکتریکی در یک الکترولیت (آب دریا) متصل می شود، الکترون ها از C70600 (آند) به سوپر دوپلکس (کاتد) جریان می یابند و باعث خوردگی C70600 می شوند.
اقدامات کاهشی:
جداسازی الکتریکی (دی الکتریک ایزوله): این روش مؤثرترین روش است. کیت های واشر عایق بین فلنج ها نصب می شود. این کیت ها شامل واشرهای غیر رسانا (به عنوان مثال، PTFE، لاستیکی-روکش شده) و آستین ها و واشرهایی است که پیچ ها را از یک فلنج جدا می کند و در نتیجه تداوم الکتریکی مدار را می شکند. این امر از عبور جریان گالوانیکی جلوگیری می کند.
حفاظت کاتدی: برای سیستمهایی که جداسازی غیرعملی است، میتوان کل سیستم را با تبدیل آن به کاتد محافظت کرد. این امر با اتصال آن به یک ماده آندی تر (یک آند قربانی)، مانند آندهای روی یا آلومینیومی که به لوله پیچ شده است، به دست می آید. جریان محافظ از آند خوردگی C70600 را سرکوب می کند و به طور موثر آن را نسبت به آند کاتدی می کند.
استفاده از عایق و پوشش محافظ روی سطوح فلنج C70600 یک دفاع قوی و چند لایه در برابر خوردگی گالوانیکی ایجاد می کند.
3. جوشکاری موفقیت آمیز فلنج C70600 به لوله C70600 برای یکپارچگی سیستم بسیار مهم است. مهمترین ویژگی فلز پرکننده که باید مورد استفاده قرار گیرد چیست و چه ساختار خاصی در فلز جوش برای جلوگیری از خوردگی ترجیحی ایجاد می کند؟
تنها مهمترین ویژگی این است که فلز پرکننده باید بیش از-با مادهساز نیترید قویتری نسبت به مس آلیاژ شود.
مشکل: خوردگی ترجیحی فلز جوش
فلز پرکننده استاندارد C70600 (به عنوان مثال، ERCuNi) ترکیبی مشابه با فلز پایه دارد. در حین جوشکاری، گرمای شدید می تواند باعث اکسید شدن نیکل و آهن در فلز جوش شود و در این عناصر حیاتی کمی خالی شود. مهمتر از آن، اگر فلز جوش با ساختار هسته ای جامد شود، می توان مناطق بین دندریتی را در مس غنی کرد. در آب دریا، این جداسازی میکرو-میتواند سلولهای میکرو-گالوانیکی را راهاندازی کند، که مناطق غنی از مس را آندی میکند و منجر به حمله انتخابی مهره جوش میشود.
راه حل: نیوبیم{0}}فلز پرکننده تثبیت شده
فلز پرکننده استاندارد و صحیح برای جوشکاری C70600 ERCuNi (طبق استاندارد AWS A5.7) است که معمولاً حاوی 1.0-2.0 درصد نیوبیم (Nb) است.
نقش نیوبیوم: نیوبیم یک نیترید و کاربید قوی است. میل ترکیبی بسیار قوی تری برای نیتروژن (ناخالصی رایج) نسبت به مس یا نیکل دارد. با تشکیل نیتریدها/کاربیدهای نیوبیم پایدار، از تشکیل نیتریدهای مس نامطلوب که خورنده هستند جلوگیری می کند.
ریزساختار حاصل: نیوبیم با کاهش تفکیک، ریزساختار ظریفتر و همگنتر به عنوان{0}}ریختهگری را در فلز جوش ایجاد میکند. این یک سطح الکتروشیمیایی یکنواخت تر ایجاد می کند و مسیرهای آندی را که منجر به خوردگی جوش ترجیحی می شوند حذف می کند.
استفاده از فلز پرکننده اصلاحشده نیوبیم{0}}برای ایجاد جوشکاری که مقاومت آن در برابر خوردگی با فلز پایه C70600 مطابقت دارد، قابل مذاکره نیست.
4. برای یک سیستم آب دریا با قطر بزرگ-در یک FPSO (کشتی ذخیره سازی و تخلیه تولید شناور)، فلنج C70600 آهنگری عظیم و گران قیمت خواهد بود. چه ویژگی کلیدی، فراتر از مقاومت در برابر خوردگی، استفاده از آن را بر روی فلنج فولادی کربنی ارزانتر و روکششده در این محیط پویا و حساس به وزن-توجیه میکند؟
ویژگی اصلی توجیه کننده مقاومت برتر در برابر رسوب زیستی است.
FPSO یک دارایی درازمدت است که برای سالها در یک مکان مستقر میشود و محیطی عالی برای موجودات دریایی (بارناکلها، صدفها، جلبکها، کرمهای لولهای) ایجاد میکند تا ساختارهای غوطهور را مستعمره کنند- فرآیندی که به رسوب زیستی معروف است.
فلنج فولادی کربنی پوشش داده شده:
پوشش یک مانع موقت است. پس از آسیب (در اثر ضربه، سایش، یا تخریب UV)، فولاد زیرین در معرض قرار می گیرد.
رسوب زیستی به راحتی به روکش و فولاد در معرض دید می چسبد. فعالیت متابولیکی موجودات زنده و حضور فیزیکی رسوب، یک محیط خورنده و کم اکسیژن در زیر رسوب ایجاد می کند و باعث تسریع خوردگی موضعی می شود.
افزایش کشش و وزن ناشی از رسوب سنگین جریمه های عملیاتی قابل توجهی هستند.
به بازرسی و تمیز کردن آب مکرر، پرهزینه و خطرناک- نیاز دارد.
فلنج C70600:
یون های مس به آرامی از سطح آلیاژ در آب دریا شسته می شوند. این یون ها برای مراحل لارو و اسپور اکثر موجودات آلوده دریایی سمی هستند.
این یک منطقه "ضد رسوب" در اطراف فلنج ایجاد می کند و از نشست و رشد ماکرو- رسوب جلوگیری می کند. سطح ممکن است یک میکروفیلم لاغر کننده ایجاد کند، اما از رسوب سخت پشتیبانی نمی کند.
این یک راه حل دائمی-رایگان و رایگان است که هزینه، خطر و زمان توقف مرتبط با کنترل رسوب در سیستم ورودی یا تخلیه آب دریا را حذف می کند.
برای FPSO، که در آن اتصال خشک-برای تعمیر و نگهداری یک رویداد چند-میلیون دلاری است، مقاومت رسوب زیستی در طول عمر C70600 یک مزیت اقتصادی و عملیاتی بینظیر ایجاد میکند.
5. در هنگام نصب فلنج C70600، انتخاب واشر بسیار مهم است. چرا مواد واشر غیر جاذب و غیر رسانا مانند PTFE تقویتشده یا لاستیکی{5}}برای خدمات طولانی مدت آب دریا نسبت به واشرهای فشرده غیرآزبستی (CNAF) ترجیح داده میشوند؟
انتخاب واشر به دلیل نیاز به جلوگیری از خوردگی شکاف و خوردگی گالوانیکی انجام می شود.
خطر خوردگی شکاف:
واشرهای CNAF: اینها بر پایه سلولز- و جاذب هستند. آنها می توانند آب دریا را به ساختار فیبری خود بکشند و یک الکترولیت پایدار و محبوس در شکاف فلنج ایجاد کنند. آب دریا راکد داخل شکاف می تواند اکسیژن زدا و اسیدی شود و به طور بالقوه لایه محافظ C70600 را به چالش بکشد و در طول زمان باعث ایجاد خوردگی شکاف شود.
واشرهای PTFE/لاستیکی-: این مواد جاذب نیستند و از نظر شیمیایی بی اثر هستند. آنها رطوبت را حفظ نمی کنند، به طور موثر سطح فلنج را آب بندی می کنند و از ایجاد یک محیط شکاف پایدار و خورنده جلوگیری می کنند.
خطر خوردگی گالوانیکی:
اگر فلنج به مواد دیگری (مثلاً یک شیر تیتانیوم یا پمپ فولادی) متصل باشد، استفاده از واشر رسانا یک مسیر الکتریکی مستقیم ایجاد میکند و خوردگی گالوانیکی را تشدید میکند.
PTFE و لاستیک عایق های الکتریکی عالی هستند. هنگامی که به عنوان بخشی از یک کیت واشر عایق استفاده می شود، مدار الکتریکی بین دو فلنج را می شکند و محافظت بسیار مهمی در برابر حمله گالوانیکی ایجاد می کند.
بنابراین، در حالی که واشرهای CNAF برای بسیاری از خدمات مناسب هستند، برای محیط بحرانی، دائمی و خورنده یک سیستم آب دریا، ماهیت بی اثر و غیر رسانای واشرهای PTFE یا لاستیکی{1}} مهر و موم بسیار قابل اعتمادتر و بادوامتری را ارائه می دهد و یکپارچگی{0} طولانی مدت اتصال فلنج C70 را تضمین می کند.
