Корозия в процепи: защо фугите и отлаганията корозират първи е форма на локализирана корозия, която се проявява във вътрешността на защитени, застояли процепи като лицеви повърхности на уплътнения (гарнитури), резбови съединения, контакти при шайби и пространството под повърхностни отлагания, където малък затворен обем електролит става химически различен от основната течност.
Механизмът се задвижва от недостиг на кислород в процепа и самоускоряващо се понижаване на локалното pH.
При пасивни сплави като неръждаеми стали корозията в процепи обикновено започва при по-ниска концентрация на хлориди и при по-ниска температура в сравнение с откритата точкова корозия (pitting) на същата сплав, което обяснява защо скритите съединения често корозират много преди откритият метал да покаже някакви признаци на проблем.
Вътре в тесен процеп разтвореният кислород бързо се изразходва при катодното редуциране и не може да бъде попълнен чрез дифузия, защото процепът ограничава масовия трансфер. Външната масова повърхност остава насищана с кислород и става катод, докато лишеният от кислород процеп става анод. Металът се разтваря вътре в процепа, образувайки положително заредени метални катиони.
За да се запази електрическият баланс, хлоридните йони мигрират навътре. Тези метални хлориди след това се хидролизират във вода, отделяйки солна киселина и понижавайки pH в процепа до стойности понякога 2, 3. Ниското pH и високата концентрация на хлориди локално разрушават пасивния филм, така че разтварянето се ускорява само по себе си.
Това е същият принцип на диференциално аериране, който стои зад атаката под отлагания, което обяснява защо процесът се припокрива с корозията, повлияна от микроорганизми , когато биофилми и шлам създават защитената зона.
Питингът изисква дефект, който да наруши пасивността на открита повърхност, изложена на цялата масова химия. Процепът осигурява собствена агресивна микрообстановка: той концентрира хлоридите и генерира киселина независимо колко мека е основната течност.
Оклузивната геометрия означава, че критичната температура за процепи (CCT) е значително по-ниска от критичната температура за питинг (CPT) за същата стомана, често с десетки градуси, и инициацията става при по-ниски прагове на хлориди.
На практика това правило важи за аустенитните и дуплексните марки, така че съединение, което преминава обща проверка за питинг, все пак може да се провали в седлото на гарнитурата. Сравнете поведението на откритата повърхност в точковата корозия (pitting) , за да видите защо геометрията, а не само сплавта, определя резултата.
Устойчивостта се скалира с индекса Pitting Resistance Equivalent Number, PREN = %Cr + 3.3 x %Mo + 16 x %N. Сплави с по-висок PREN понасят по-голяма концентрация на хлориди и по-високи температури преди да се активира процеп. Стойностите по-долу са ориентировъчни и зависят от стегнатостта на процепа и от финиша на повърхността.
| Сплав | Тип | PREN (прибл.) | Относителна устойчивост към процепи |
|---|---|---|---|
| 304 / 1.4301 | Аустенитна | 18 до 20 | Ниска |
| 316L / 1.4404 | Аустенитна (с Mo) | 24 до 26 | Умерена |
| 2205 / 1.4462 | Дуплекс | 34 до 36 | Висока |
| 254 SMO / 1.4547 | Супераустенитна | 42 до 45 | Много висока |
| Alloy C-276 | Ni-Cr-Mo | >65 | Отлична |
Корозията в процепи предпочита всяка геометрия, която задържа течност и блокира кислорода. Често срещаните нарушители в технологичните и помощните системи са предвидими, което ги прави лесни за елиминиране чрез дизайн или за регулярна инспекция.
| Място на процепа | Основна причина | Практическо решение |
|---|---|---|
| Гарнитура / лице на фланец | Застоял филм под ръба на гарнитурата | Пълно-лицеви гарнитури, монтирани подравнено; PTFE или графит; фланец с по-висок PREN |
| Резбови съединения | Задържан електролит в резбите | Запечатани или непрекъснато заварени съединения; уплътнител за резби |
| Болтове и шайби | Защитен метал-към-метал контакт | Уплътняващи шайби; покритие на контактните повърхности; крепежни елементи от по-висока сплав |
| Под отлагания | Мащаб, тиня, биофилм като щит | Увеличаване на скоростта на потока; рутинно почистване; филтрация и дозиране |
| Тръба/трубна плоча | Оклузивна междина при разширяване | Разширяване на пълна дълбочина плюс запечатващ заваръчен шев; ъпгрейд на сплавта на тръбата |
| Заваръчни дефекти | Липса на проникване, процепи | Заварки с пълна проникваемост; шлифоване до равнина; избягвайте опорни пръстени |
Най-дълготрайният контрол е геометричен. Съединения с челно заваряване са по-добри от нахвърлящи се, непрекъснатите заварки са по-добри от прекъснатите, а пълно-лицевите гарнитури са по-добри от вградените.
Когато едно съединение не може да бъде елиминирано, запечатайте процепа, така че електролитът да не може да проникне, и специфицирайте сплав, чиято критична температура за процепи значително надвишава работните условия. Поддържайте повърхностите чисти: повишаването на скоростта на потока и отстраняването на отлаганията лишава процеса от неговата защитена отправна точка.
При покрито или изолирано оборудване същата логика за задържана влага стои зад корозията под изолация , затова стратегиите за инспекция и за двете трябва да се провеждат заедно. Понеже повредите в процепи по дефиниция са скрити, инспекционна програма, базирана на състоянието и насочена към известни места, е от съществено значение.
Екипи, които регистрират смяната на гарнитури, данните за моментите на затягане и цикли за почистване на отлагания като повтарящи се работни поръчки в Fabrico, улавят повтарящите се нарушители, преди теч да принуди непланирано спиране.
Тъй като атаката се намира под гарнитури, отлагания и крепежни елементи, само визуални проверки често я пропускат. Разглобявайте проба от фланцови съединения при планов ремонт и инспектирайте седлото.
Ултразвуково картографиране на дебелината, инспекция с бороскоп на тръби на топлообменници и скрининг с вихрови токове откриват загуба на стена, която никога не се вижда на външната повърхност. Купони и електрохимични сонди, поставени в представителни геометрии на процепи, дават ранно предупреждение там, където отварянето на съединение е непрактично.
Тенденциите на тези резултати през последователни спирания показват дали ъпгрейд на сплавта или промяна в химията действително дават резултат.
И двете са локализирани хлоридни атаки върху пасивни сплави, но питингът започва на открита, напълно изложена повърхност, докато корозията в процепи започва вътре в защитен процеп, който създава собствена кисела, високохлоридна микрообстановка. При една и съща сплав формата в процепи инициира при по-ниска температура и при по-ниска концентрация на хлориди, защото геометрията концентрира агресивните видове.
Устойчивостта се увеличава с съдържанието на молибден и азот, проследявано чрез индекса PREN. Дуплекс 2205, супераустенитна 254 SMO и никелови сплави като C-276 понасят значително по-жестоки условия на хлориди и температура в сравнение с 304 или 316L преди да се активира процеп.
Звуково, непрекъснато покритие, което не позволява навлизане на електролит в процепа, помага, но повредено, мехуресто или неправилно нанесено покритие може да създаде нов процеп и да влоши положението. Запечатването на съединението и изборът на правилната сплав са по-надеждни от разчитането само на покритие.
Започнете от геометриите с най-висок риск: седла на гарнитури, резбови съединения, контакти на крепежни елементи, съединения тръба/трубна плоча и всяка повърхност с отлагания. Тези места се повредят първи, затова инспекционна програма, базирана на състоянието и фокусирана върху тях, дава най-добра възвръщаемост. Запазете демо на Fabrico, за да видите как повтарящите се инспекции се планират и проследяват: Запазете демо на Fabrico.
Вход
Блог
