Care sunt modurile de defectare comune ale țevilor din oțel inoxidabil martensitic în timpul utilizării

Tub din oțel inoxidabil martensitic este apreciat pentru rezistența sa ridicată și rezistența la coroziune moderată, ceea ce îl face crucial în sectoare critice, cum ar fi procesarea chimică a petrolului și gazelor și generarea de energie.

1. Fisurarea la stres cu sulfuri (SSC)

SSC reprezintă cel mai distructiv mecanism de defectare pentru tubulatura MSS în condiții de „serviciu acru” de petrol și gaze în care este prezentă hidrogen sulfurat HS.

• Mecanism: Hidrogenul sulfurat se descompune pe suprafața metalului producând hidrogen atomic care pătrunde în oțel. Rezistența ridicată și zonele de concentrare a tensiunilor localizate ale oțelului martensitic, cum ar fi zonele prelucrate la rece sau sudurile, sunt locuri principale pentru acumularea de hidrogen. Hidrogenul prins provoacă reducerea plasticității locale și fragilizarea ducând la rupere bruscă sub tensiunile de tracțiune mult sub rezistența materialului.

• Zone cu risc ridicat: sudați zonele afectate de căldură (HAZ) zonele cu concentrație mare de tensiuni și țevile cu niveluri de duritate necontrolate (duritate excesivă).

• Tendințe în industrie: Datorită presiunii parțiale HS în creștere în mediile de puțuri adânci și ultra-profunde, industria se îndreaptă către oțeluri martensitice cu carbon ultra scăzut și modificate cu nichel combinate cu procese stricte de revenire la temperatură înaltă pentru a minimiza susceptibilitatea SSC.

2. Cracarea prin coroziune sub tensiune (CISCC)

• Mecanism: Ionii de clorură deteriorează filmul pasiv de pe suprafața din oțel inoxidabil creând locuri pentru concentrarea tensiunilor Sub tensiune susținută, fisurile de tracțiune inițiază și se propagă fie transgranular, fie intergranular, ducând în cele din urmă la cedarea peretelui.

• Aplicații tipice: Generatoare de abur din centralele electrice sisteme de tratare a saramură cu concentrație mare și anumite conducte chimice de înaltă presiune și temperatură înaltă.

CATEGORIA A DOUA ÎNCĂRCARE MECANĂ ȘI DAUNE DE OBOSEBIL

Deoarece tubulatura MSS este adesea folosită în componentele portante și dinamice, defectarea sa este frecvent legată direct de solicitările ciclice sau sarcinile mecanice extreme.

1. Eșecul oboselii

Oboseala este cel mai comun mod de defecțiune mecanică pentru materialele de înaltă rezistență sub încărcare ciclică, cum ar fi fluctuațiile presiunii fluidului sau vibrațiile mecanice.

• Mecanism: Fisurile se inițiază în mod obișnuit la defecte de suprafață, zgârieturi de perete intern, gropi de coroziune sau incluziuni microscopice. Ciclul periodic al tensiunii cauzează deteriorarea acumulată în zona de plastic la vârful fisurii, ducând la propagarea lentă a fisurii, până când secțiunea transversală rămasă nu mai poate suporta sarcina instantanee, ceea ce duce la o fractură bruscă fragilă.

• Zone cu risc ridicat: paletele turbinelor arborilor pompei în care oțelul martensitic este utilizat pentru secțiunile de rădăcină și secțiunile cu vibrații mari în conductele de transport pe distanțe lungi.

• Provocare tehnică: Rezistența la oboseală este foarte sensibilă la integritatea suprafeței Lustruirea fină a suprafeței și controlul adâncimii stratului prelucrat la rece sunt esențiale pentru creșterea duratei de oboseală a MSS.

2. Degradarea prin hidrogen (HE)

Strâns legat de SSC HE poate fi indus de procese de fabricație precum galvanizarea sau decaparea sau prin protecție catodică necorespunzătoare în timpul funcționării, independent de prezența sulfurilor.

• Mecanism: Oțelul absoarbe hidrogenul atomic conducând la o scădere bruscă a tenacității ductilității și a rezistenței la rupere Chiar și fără agenți corozivi externi, dacă este prezentă tensiunea de tracțiune, atomii de hidrogen vor promova nuclearea și creșterea fisurilor.

CATEGORIA A TREIA STABILITATE TERMICA SI DEGRADAREA MICROSTRUCTURALA

Performanța oțelului inoxidabil martensitic se bazează în mare măsură pe microstructura sa temperată stabilă. Expunerea inadecvată la temperatură poate duce la degradarea microstructurală și la o scădere bruscă a performanței.

1. Deteriorarea temperamentului

Anumite elemente de aliere, cum ar fi staniul fosfor și antimoniul, se pot separa de-a lungul granițelor granulelor în timpul răcirii lente sau expunerii prelungite în intervalul de la 350 grade C până la 550 grade C. Acest lucru duce la o pierdere substanțială a tenacității la impact a oțelului, ceea ce duce la fragilizarea la temperatură.

• Consecință: Deși duritatea nu poate modifica semnificativ, rezistența materialului la stresul de impact se deteriorează rapid la temperaturi scăzute sau rate de deformare ridicate, făcându-l foarte susceptibil la rupere fragilă.

• Măsuri preventive: Folosirea de călire a apei sau răcire rapidă prin intervalul critic de temperatură de fragilizare după revenire.

2. 475 grade C fragilizare și precipitații în fază Sigma

Expunerea pe termen lung a oțelului inoxidabil martensitic în intervalul de la 400 de grade C până la 500 de grade C poate duce la precipitarea fazelor bogate în crom, în special în jurul a 475 de grade C, provocând fenomenul cunoscut sub numele de fragilizare la 475 de grade C. În plus, expunerea prelungită la temperaturi mai ridicate, cum ar fi 600 de grade Celsius, poate provoca precipitații dure la sigma de 600 de grade C. faza.

• Impact: Ambele fenomene reduc semnificativ plasticitatea și duritatea materialului, scăzând în același timp rezistența la coroziune.

• Informații despre aplicație: temperatura de funcționare pe termen lung a tuburilor MSS trebuie să fie strict limitată în proiectare pentru a evita aceste intervale sensibile de temperatură.