Aké sú bežné spôsoby zlyhania rúr z martenzitickej nehrdzavejúcej ocele počas používania

Rúry z martenzitickej nehrdzavejúcej ocele je cenený pre svoju vysokú pevnosť a miernu odolnosť proti korózii, vďaka čomu je rozhodujúci v kritických sektoroch, ako je chemické spracovanie ropy a zemného plynu a výroba energie. Avšak v podmienkach vysokého napätia a špecifických agresívnych médií je MSS vysoko náchylný na praskanie spôsobené prostredím, čo je rozšírený a závažný spôsob zlyhania.

1. Krakovanie sulfidového stresu (SSC)

SSC predstavuje najničivejší mechanizmus zlyhania hadíc MSS v podmienkach „kyslej prevádzky“ ropy a plynu, kde je prítomný sírovodík HS.

• Mechanizmus: Sírovodík sa rozkladá na povrchu kovu a vytvára atómový vodík, ktorý preniká do ocele. Oblasti vysokej pevnosti a lokálnej koncentrácie napätia martenzitickej ocele, ako sú oblasti opracované za studena alebo zvary, sú hlavnými miestami pre akumuláciu vodíka Zachytený vodík spôsobuje lokálne zníženie plasticity a skrehnutie, čo vedie k náhlemu lomu pri namáhaní v ťahu hlboko pod medzou klzu materiálu.

• Zóny vysokého rizika: Zvárajte oblasti ovplyvnené teplom (HAZ) oblasti s vysokou koncentráciou napätia a rúrky s nekontrolovanými úrovňami tvrdosti (nadmerná tvrdosť).

• Priemyselné trendy: V dôsledku zvyšujúcich sa parciálnych tlakov HS v prostredí hlbokých a veľmi hlbokých vrtov sa priemysel posúva smerom k martenzitickým oceliam s ultra nízkym obsahom uhlíka a niklom v kombinácii s prísnymi procesmi popúšťania pri vysokých teplotách, aby sa minimalizovala náchylnosť SSC.

2. Chloridové stresové korózne praskanie (CISCC)

• Mechanizmus: Chloridové ióny poškodzujú pasívny film na povrchu nehrdzavejúcej ocele a vytvárajú miesta pre koncentráciu napätia Pri trvalom ťahovom napätí sa trhliny iniciujú a šíria buď transgranulárne alebo intergranulárne, čo nakoniec vedie k porušeniu steny.

• Typické aplikácie: Parné generátory v elektrárňach, v systémoch úpravy soľanky s vysokou koncentráciou a v určitých vysokoteplotných vysokotlakových chemických potrubiach.

2. KATEGÓRIA MECHANICKÉ ZAŤAŽENIE A POŠKODENIE ÚNAVOU

Keďže rúrky MSS sa často používajú v nosných a dynamických komponentoch, ich zlyhanie je často priamo spojené s cyklickým namáhaním alebo extrémnym mechanickým zaťažením.

1. Únavové zlyhanie

Únava je najbežnejší spôsob mechanického zlyhania pre vysokopevnostné materiály pri cyklickom zaťažení, ako je kolísanie tlaku kvapaliny alebo mechanické vibrácie.

• Mechanizmus: Trhliny zvyčajne vznikajú pri povrchových defektoch škrabance vnútornej steny korózne jamky alebo mikroskopické inklúzie Periodické cyklovanie napätia spôsobuje nahromadené poškodenie v plastickej zóne na vrchole trhliny, čo vedie k pomalému šíreniu trhliny, až kým zostávajúci prierez už neznesie okamžité zaťaženie, ktoré vedie k náhlemu krehkému lomu.

• Zóny s vysokým rizikom: Hriadeľ čerpadla poháňa lopatky turbíny, kde sa na koreňové časti a časti s vysokými vibráciami v diaľkových prepravných potrubiach používa martenzitická oceľ.

• Technická výzva: Únavová pevnosť je vysoko citlivá na integritu povrchu Jemné leštenie povrchu a kontrola hĺbky za studena spracovanej vrstvy sú rozhodujúce pre zvýšenie únavovej životnosti MSS.

2. Vodíková krehkosť (HE)

Úzko súvisiace s SSC HE môže byť vyvolané výrobnými procesmi, ako je galvanické pokovovanie alebo morenie, alebo nesprávnou katódovou ochranou počas prevádzky nezávisle od prítomnosti sulfidov.

• Mechanizmus: Oceľ absorbuje atómový vodík, čo vedie k prudkému zníženiu húževnatosti a lomovej pevnosti Aj bez vonkajších korozívnych činidiel, ak je prítomné ťahové napätie, atómy vodíka podporia nukleáciu a rast trhlín.

3. KATEGÓRIA TEPELNÁ STABILITA A MIKROŠTRUKTURÁLNA DEGRADÁCIA

Výkon martenzitickej nehrdzavejúcej ocele závisí vo veľkej miere od jej stabilnej temperovanej mikroštruktúry. Neprimerané vystavenie teplote môže viesť k degradácii mikroštruktúry a prudkému poklesu výkonu.

1. Povahová krehkosť

Určité legujúce prvky, ako je fosfor, cín a antimón, môžu segregovať pozdĺž hraníc zŕn počas pomalého ochladzovania alebo dlhodobého vystavenia v rozsahu 350 °C až 550 °C. To vedie k podstatnej strate rázovej húževnatosti ocele, čo vedie k popúšťaciemu krehnutiu.

• Dôsledok: Aj keď sa tvrdosť nemusí výrazne meniť, odolnosť materiálu voči rázovému namáhaniu sa rýchlo zhoršuje pri nízkych teplotách alebo vysokých rýchlostiach deformácie, čím je vysoko náchylný na krehké lomy.

• Preventívne opatrenia: Využitie vodného kalenia alebo rýchleho ochladzovania cez kritický teplotný rozsah krehnutia po temperovaní.

2. Krehnutie 475 stupňov C a zrážanie vo fáze sigma

Dlhodobé vystavenie martenzitickej nehrdzavejúcej oceli v rozsahu 400 °C až 500 °C môže viesť k precipitácii fáz bohatých na chróm, najmä okolo 475 °C, čo spôsobuje jav známy ako skrehnutie pri 475 °C Okrem toho dlhodobé vystavenie vyšším teplotám, ako je 600 °C až 900 °C, môže spôsobiť precipitáciu sigma tvrdej a krehkej fázy.

• Vplyv: Oba javy výrazne znižujú plasticitu a húževnatosť materiálu a súčasne znižujú odolnosť proti korózii.

• Prehľad aplikácie: Dlhodobá prevádzková teplota hadičiek MSS musí byť striktne obmedzená, aby sa predišlo týmto citlivým teplotným rozsahom.