1. C70600 flanšai yra jūros vandens vamzdynų sistemų standartas. Koks konkretus mechanizmas, pagal kurį 10 % nikelio iš esmės pakeičia vario korozijos savybes, kad jis būtų atsparus smūgiams didelio greičio{4}}jūros vandenyje?
Pridėjus 10 % nikelio, keičiasi lydinio apsauginės paviršiaus plėvelės pobūdis ir atsparumas.
Gryno vario pažeidžiamumas: varis remiasi Cu₂O (vario oksido) sluoksniu, kuris, nors ir apsaugo nuo tylių vandenų, yra minkštas ir gali būti mechaniškai nuvalytas dideliu{0}}greičiu, neramiu vandeniu, kuriame yra smėlio arba oro burbuliukų. Tai veda prie greito smūgio atakos.
C70600 mechanizmas: puiki pasyvioji plėvelė
Nikelis modifikuoja oksido sluoksnį dviem pagrindiniais būdais:
Padidintas katijonų selektyvumas: nikelis skatina sudėtingo, plono ir labai sukibusio sluoksnio, kurį daugiausia sudaro Cu₂O, bet praturtintas nikelio oksidu (NiO) metalo -oksido sąsajoje, susidarymą. Šis nikelio-turtingas po-sluoksnis puikiai apsaugo ir veikia kaip puiki kliūtis.
Filmo reforma ir savaiminis{0}}taisymas: dar svarbiau, kad nikelis drastiškai pagerina filmo gebėjimą savarankiškai-taisytis. Esant nedideliam mechaniniam pažeidimui (pvz., dėl smėlio dalelės), nikelis katalizuoja greitą atviro paviršiaus pasyvavimą. Plėvelė atsinaujina beveik akimirksniu, neleidžiant vietinei korozijai plisti į duobę ar griovelį.
Dėl šios tvirtos ir savaime{0}}gyjančios plėvelės C70600 flanšai gali atlaikyti didesnį nei 4 m/s jūros vandens greitį, todėl jie idealiai tinka siurblių išleidimo linijoms, gaisrinio vandens sistemoms ir kitoms didelio-srauto srautams, kai varis arba Admiralty žalvaris greitai sugestų.
2. Sudėtingame jūros vandens vamzdyno komplekte flanšai, pagaminti iš C70600, bus prijungti prie to paties lydinio vamzdžių. Tačiau jie taip pat gali būti prisukami prie vožtuvų arba įrangos, pagamintos iš skirtingų medžiagų, pvz., Super Duplex Stainless Steel. Kokia yra pirminė galvaninės korozijos rizika pagal šį scenarijų ir kokių dviejų konkrečių projektavimo priemonių imamasi jai sumažinti?
Pagrindinė rizika yra ta, kad C70600 veiks kaip anodas galvaninėje poroje, todėl jo korozija paspartės.
Galvaninė serija: jūros vandenyje metalų korozijos potencialas yra gana fiksuotas. Super dvipusis nerūdijantis plienas (pvz., UNS S32750) yra labai kilnus (katodinis) dėl savo tvirtos pasyviosios plėvelės. C70600, nors ir atsparus korozijai{6}}, yra mažiau kilnus (anodinis). Kai elektra prijungiama prie elektrolito (jūros vandens), elektronai teka iš C70600 (anodo) į Super Duplex (katodą), sukeldami C70600 koroziją.
Sušvelninimo priemonės:
Elektros izoliacija (dielektrinė izoliacija): tai pats efektyviausias būdas. Tarp flanšų sumontuoti izoliacinių tarpiklių rinkiniai. Šiuos rinkinius sudaro ne-laidūs tarpikliai (pvz., PTFE, su guma{5}}pamušalu) ir movos bei poveržlės, kurios izoliuoja varžtus nuo vieno flanšo ir taip nutraukia elektros grandinės tęstinumą. Tai neleidžia galvaninei srovei tekėti.
Katodinė apsauga: Sistemose, kuriose izoliacija yra nepraktiška, visa sistema gali būti apsaugota paverčiant ją katodu. Tai pasiekiama sujungiant jį su anodiškesne medžiaga (aukos anodu), pvz., cinko arba aliuminio anodais, pritvirtintais varžtais prie vamzdyno. Apsauginė srovė iš anodo slopina C70600 koroziją, todėl jis veiksmingai tampa katodiniu anodo atžvilgiu.
Naudojant izoliaciją ir apsauginę dangą ant C70600 flanšo paviršių, užtikrinama tvirta, daugiasluoksnė apsauga nuo galvaninės korozijos.
3. Sėkmingas C70600 flanšo suvirinimas su C70600 vamzdžiu yra labai svarbus sistemos vientisumui. Kokia vienintelė svarbiausia turi būti naudojama užpildo metalo savybė ir kokią specifinę suvirinimo metalo mikrostruktūrą tai skatina, kad būtų išvengta pirmenybės korozijos?
Vienintelė svarbiausia savybė yra ta, kad užpildo metalas turi būti per{0}}legiruotas stipresniu nitrido formuotoju nei varis.
Problema: suvirinimo metalo lengvatinė korozija
Standartinio C70600 užpildo metalo (pvz., ERCuNi) sudėtis yra panaši į netauriojo metalo sudėtį. Suvirinimo metu dėl stipraus karščio suvirinimo metale esantis nikelis ir geležis gali oksiduotis, todėl šie kritiniai elementai gali šiek tiek išeikvoti. Dar svarbiau, jei suvirinimo metalas sukietėja su šerdies struktūra, tarpdendritinės sritys gali būti praturtintos variu. Jūros vandenyje dėl šios mikro-atskyrimo gali susidaryti mikro-galvaniniai elementai, todėl vario-turtingos sritys tampa anodinės ir suvirinimo rutulys yra selektyviai pažeistas.
Sprendimas: niobis{0}}stabilizuotas užpildas
Standartinis ir teisingas užpildas suvirinant C70600 yra ERCuNi (pagal AWS A5.7), kuriame paprastai yra 1,0–2,0 % niobio (Nb).
Niobio vaidmuo: Niobis yra galingas nitrido ir karbido formuotojas. Jis turi daug stipresnį afinitetą azotui (įprastai priemaišai) nei varis ar nikelis. Sudarydamas stabilius niobio nitridus/karbidus, jis neleidžia susidaryti nepageidaujamiems vario nitridams, kurie yra ėsdinantys.
Gauta mikrostruktūra: niobis skatina smulkesnę, homogeniškesnę kaip{0}}liejamo metalo mikrostruktūrą, sumažindamas segregaciją. Tai sukuria elektrochemiškai vienodesnį paviršių, pašalinant anodinius kelius, dėl kurių atsiranda pirminė suvirinimo korozija.
Norint sukurti suvirinimo siūlę, kurios atsparumas korozijai atitinka netauriojo metalo C70600 atsparumą korozijai, naudoti tinkamą niobio{0}}užpildą.
4. Didelio-skersmens ir aukšto slėgio jūros vandens sistemoje FPSO (plaukiojančiame gamybos saugojimo ir iškrovimo laive) C70600 flanšas būtų masyvus ir brangus kalimas. Kokia pagrindinė savybė, be atsparumo korozijai, pateisina jos naudojimą su pigesniu, dengto anglinio plieno flanšu šioje dinamiškoje, svoriui jautrioje aplinkoje?
Pagrindinė pateisinamoji savybė yra didesnis atsparumas biologiniam užteršimui.
FPSO yra ilgalaikis{0}}turtas, stovintis vienoje vietoje ilgus metus, sukuriantis puikią aplinką jūrų organizmams (baltoms, midjoms, dumbliams, vamzdžių kirmėlėms) kolonizuoti panardintas struktūras -procesas, žinomas kaip biologinis užsiteršimas.
Dengtas anglies plieno flanšas:
Danga yra laikina kliūtis. Pažeistas (smūgio, trinties ar UV skilimo), apatinis plienas yra apnuogintas.
Biologinis užterštumas lengvai prilips prie dangos ir atviro plieno. Organizmų metabolinis aktyvumas ir fizinis užteršimo buvimas sukuria ėsdinančią, deguonies išeikvotą{1}}mikroaplinką po užteršimu, paspartindama vietinę koroziją.
Padidėjęs pasipriešinimas ir svoris dėl sunkių nešvarumų yra didelės nuobaudos.
Reikalingas dažnas, brangus ir pavojingas{0}}vandens patikrinimas ir valymas.
C70600 flanšas:
Vario jonai lėtai išplauna iš lydinio paviršiaus jūros vandenyje. Šie jonai yra toksiški daugumos jūrinių teršalų organizmų lervų ir sporų stadijoms.
Taip aplink flanšą sukuriama „anti{0}}užteršimo“ zona, neleidžianti susidaryti ir augti makro-užteršimui. Ant paviršiaus gali susidaryti plonėjanti mikroplėvelė, tačiau ji nepalaiko kieto užsiteršimo.
Tai suteikia nereikalaujantį priežiūros{0}}nuolatinį sprendimą, kuris pašalina išlaidas, riziką ir prastovos laiką, susijusį su užteršimo kontrole svarbioje jūros vandens įleidimo arba išleidimo sistemoje.
FPSO, kur sausas{0}}dokas priežiūrai yra kelių-milijonų dolerių vertės įvykis, C70600 atsparumas biologiniam užsiteršimui visą gyvenimą suteikia neprilygstamą ekonominį ir eksploatacinį pranašumą.
5. Montuojant C70600 flanšą, tarpiklio pasirinkimas yra labai svarbus. Kodėl ne-sugeriančioms, ne-laidioms tarpinėms medžiagoms, tokioms kaip sustiprintas PTFE arba guma{5}}pamušalas, pirmenybė teikiama, o ne suslėgtoms ne-asbesto (CNAF) tarpinėms ilgalaikiam- jūros vandens naudojimui?
Tarpiklių pasirinkimą lemia būtinybė išvengti plyšių korozijos ir galvaninės korozijos.
Plyšio korozijos rizika:
CNAF tarpikliai: jie yra celiuliozės{0}}pagrindo ir yra sugeriantys. Jie gali sugerti jūros vandenį į savo pluoštinę struktūrą, sukurdami patvarų, įstrigusį elektrolitą flanšo plyšyje. Sustingęs jūros vanduo plyšyje gali tapti deguonies ir rūgštus, todėl gali sugadinti C70600 apsauginę plėvelę ir laikui bėgant sukelti plyšio koroziją.
PTFE/guminiai{0}}tarpikliai: šios medžiagos nėra-absorbuojančios ir chemiškai inertiškos. Jie nesulaiko drėgmės, efektyviai užsandarina flanšo paviršių ir neleidžia susidaryti patvariai, korozinei plyšių aplinkai.
Galvaninės korozijos rizika:
Jei flanšas yra prijungtas prie kitos medžiagos (pvz., titano vožtuvo arba plieninio siurblio), naudojant laidžią tarpinę atsirastų tiesioginis elektros kelias, padidinant galvaninę koroziją, kaip aptarta anksčiau.
PTFE ir guma yra puikūs elektros izoliatoriai. Kai jie naudojami kaip izoliacinių tarpiklių komplekto dalis, jie nutraukia elektros grandinę tarp dviejų flanšų ir užtikrina itin svarbią apsaugą nuo galvaninio poveikio.
Todėl, nors CNAF tarpikliai tinka daugeliui paslaugų, esant kritinei, nuolatinei ir korozinei jūros vandens sistemos aplinkai, inertiškos ir nelaidžios PTFE arba guminės{1}}dėklos užtikrina patikimesnį ir patvaresnį sandariklį, užtikrinantį ilgalaikį C70600 flanšinės jungties vientisumą{2}.
