Jaké jsou běžné způsoby selhání martenzitických nerezových trubek během používání

Trubky z martenzitické nerezové oceli je ceněn pro svou vysokou pevnost a střední odolnost proti korozi, což je klíčové v kritických odvětvích, jako je chemické zpracování ropy a zemního plynu a výroba energie. Nicméně v podmínkách vysokého namáhání a specifických agresivních médií je MSS vysoce náchylný k praskání způsobenému prostředím, což je převládající a závažný způsob selhání.

1. Sulfidové praskání stresu (SSC)

SSC představuje nejničivější mechanismus selhání pro potrubí MSS v podmínkách „kyselé služby“ ropy a plynu, kde je přítomen sirovodík HS.

• Mechanismus: Sirovodík se rozkládá na povrchu kovu za vzniku atomárního vodíku, který proniká do oceli Oblasti vysoké pevnosti a lokalizované koncentrace napětí martenzitické oceli, jako jsou za studena opracované zóny nebo svary, jsou hlavními místy pro akumulaci vodíku Zachycený vodík způsobuje lokální snížení plasticity a křehnutí vedoucí k náhlému lomu při tahových napětích hluboko pod mezí kluzu materiálu.

• Zóny vysokého rizika: Svařte tepelně ovlivněné zóny (HAZ) oblasti s vysokou koncentrací napětí a potrubí s nekontrolovanými úrovněmi tvrdosti (nadměrná tvrdost).

• Průmyslové trendy: Kvůli zvyšujícím se parciálním tlakům HS v prostředí hlubokých a velmi hlubokých vrtů se průmysl posouvá směrem k martenzitické oceli s ultra nízkým obsahem uhlíku a niklem v kombinaci s přísnými procesy vysokoteplotního popouštění, aby se minimalizovala náchylnost SSC.

2. Chloridové stresové korozní praskání (CISCC)

• Mechanismus: Chloridové ionty poškozují pasivní film na povrchu nerezové oceli a vytvářejí místa pro koncentraci napětí Při trvalém tahovém napětí se trhliny iniciují a šíří buď transgranulárně nebo intergranulárně, což nakonec vede k porušení skrz stěnu.

• Typické aplikace: Parní generátory v elektrárnách, systémy čištění solanky s vysokou koncentrací a některá vysokoteplotní vysokotlaká chemická potrubí.

KATEGORIE 2 MECHANICKÉ ZATÍŽENÍ A POŠKOZENÍ ÚNAVOU

Protože se trubky MSS často používají v nosných a dynamických součástech, jejich selhání je často přímo spojeno s cyklickým namáháním nebo extrémním mechanickým zatížením.

1. Únavové selhání

Únava je nejběžnějším způsobem mechanického selhání u vysoce pevných materiálů při cyklickém namáhání, jako je kolísání tlaku kapaliny nebo mechanické vibrace.

• Mechanismus: Trhliny obvykle vznikají při povrchových defektech škrábance vnitřní stěny korozní důlky nebo mikroskopické vměstky Periodické cyklování napětí způsobuje nahromaděné poškození v plastické zóně na špičce trhliny, což vede k pomalému šíření trhliny, dokud zbývající průřez již neunese okamžité zatížení vedoucí k náhlému křehkému lomu.

• Zóny s vysokým rizikem: Hřídele čerpadla pohánějí lopatky turbíny, kde se pro kořenové části a části s vysokými vibracemi v potrubích dálkové dopravy používá martenzitická ocel.

• Technická výzva: Únavová pevnost je vysoce citlivá na integritu povrchu Jemné leštění povrchu a kontrola hloubky za studena zpracované vrstvy jsou rozhodující pro zvýšení únavové životnosti MSS.

2. Vodíková křehkost (HE)

Úzce související s SSC HE může být způsobeno výrobními procesy, jako je galvanické pokovování nebo moření, nebo nesprávnou katodickou ochranou během provozu nezávisle na přítomnosti sulfidů.

• Mechanismus: Ocel absorbuje atomární vodík, což vede k prudkému poklesu tažnosti a lomové pevnosti I bez vnějších korozivních činidel, pokud je přítomno tahové napětí, budou atomy vodíku podporovat nukleaci a růst trhlin.

KATEGORIE TŘETÍ TEPELNÁ STABILITA A MIKRESTRUKTURÁLNÍ DEGRADACE

Výkon martenzitické nerezové oceli do značné míry závisí na její stabilní temperované mikrostruktuře. Nevhodné vystavení teplotám může vést k degradaci mikrostruktury a prudkému poklesu výkonu.

1. Povahová křehkost

Některé legující prvky, jako je fosfor, cín a antimon, mohou segregovat podél hranic zrn během pomalého ochlazování nebo dlouhodobého vystavení v rozsahu 350 °C až 550 °C. To vede k podstatné ztrátě rázové houževnatosti oceli, což má za následek popouštěcí křehnutí.

• Důsledek: I když se tvrdost nemusí výrazně změnit, odolnost materiálu vůči rázovému namáhání se rychle zhoršuje při nízkých teplotách nebo vysokých rychlostech deformace, což jej činí vysoce náchylným ke křehkému lomu.

• Preventivní opatření: Využití vodního kalení nebo rychlého ochlazení přes kritický teplotní rozsah křehnutí po temperování.

2. 475 stupňů C Zkřehnutí a srážení ve fázi sigma

Dlouhodobé vystavení martenzitické korozivzdorné oceli v rozsahu 400 °C až 500 °C může vést k vysrážení fází bohatých na chrom, zejména kolem 475 °C, což způsobí jev známý jako 475 °C zkřehnutí Kromě toho dlouhodobé vystavení vyšším teplotám, jako je 600 °C až 900 °C, může způsobit vysrážení sigma tvrdé a křehké fáze.

• Dopad: Oba jevy výrazně snižují plasticitu a houževnatost materiálu a současně snižují odolnost proti korozi.

• Přehled aplikace: Dlouhodobá provozní teplota hadiček MSS musí být přísně omezena v konstrukci, aby se zabránilo těmto citlivým teplotním rozsahům.