316 nerūsējošais tērauds ir plaši pazīstams ar savu izturību pret koroziju, jo īpaši hlorīdu-saturošā vidē, kur zemākas-klases nerūsējošais tērauds var sabojāt. Tomēr reālos rūpnieciskos lietojumos joprojām notiek priekšlaicīga 316 nerūsējošā tērauda apkures cauruļu atteice.
Ja notiek neveiksme, tā bieži tiek nepareizi attiecināta uz "nepietiekamu materiāla pakāpi". Tomēr detalizēta analīze parasti atklāj, ka pret koroziju{1}}izturīgie sakausējumi nebojājas nejauši-tie sabojājas, ja vairāki vides, termiskie, mehāniskie un elektriskie faktori saplūst, pārsniedzot drošas darbības robežas.
Šo mijiedarbīgo mainīgo izpratne ir būtiska, lai novērstu atkārtotas kļūmes un optimizētu ilgtermiņa{0}}uzticamību.
Izturība pret koroziju ir nosacīta, nevis absolūta
Izturība pret koroziju nekad nav neierobežota.
316 nerūsējošais tērauds darbojas droši noteiktā ķīmiskā un termiskā loga ietvaros. Ja hlorīda koncentrācija, temperatūra, pH līmenis un skābekļa līdzsvars paliek pieņemamās robežās, tiek saglabāta pasīvās plēves stabilitāte.
Tomēr, ja viens vai vairāki no šiem mainīgajiem pārsniedz kritiskos sliekšņus, -pat īslaicīgi-var sākties lokalizēta korozija.
Pēc iedarbināšanas punktveida vai sprieguma korozijas plaisāšana var progresēt pat tad, ja ekspluatācijas apstākļi vēlāk atgriežas normāli.
Sakausējums nodrošina pretestību, bet ne imunitāti.
Ķīmisko efektu termiskā pastiprināšana
Apkures caurules darbojas paaugstinātā virsmas temperatūrā, salīdzinot ar beztaras šķidrumu.
Šī temperatūras starpība ievērojami paātrina elektroķīmiskās reakcijas ātrumu. Paaugstināta virsmas temperatūra samazina pretestību punktveida izsitumiem un palielina jutību pret hlorīda joniem.
Ja zvīņošanās vai zemas plūsmas apstākļi vēl vairāk palielina apvalka temperatūru, korozijas robeža strauji samazinās.
Daudzas kļūmes rodas nevis tāpēc, ka lielapjoma ūdens ķīmija ir agresīva, bet gan tāpēc, ka lokāla temperatūras pastiprināšanās rada mikro{0}vidi, kas pārsniedz drošās robežas.
Tāpēc siltuma pārvaldība nav atdalāma no korozijas pārvaldības.
Lokalizētas mikro{0}}vides diska kļūme
Vienmērīga korozija reti ir dominējošais atteices mehānisms 316 nerūsējošā tērauda apkures caurulēs.
Tā vietā lokalizēts uzbrukums zem skalas, spraugās vai tuvu stresa koncentrācijas punktiem parasti izraisa kļūmi.
Nogulšņu korozija rodas, kad katlakmens aiztur koncentrētu hlorīdu un ierobežo skābekļa difūziju. Montāžas saskarnēs vai konstrukcijas pārtraukumos veidojas spraugas korozija.
Šīs lokalizētās mikro{0}}vides var krasi atšķirties no izmērītajiem lielapjoma apstākļiem.
Bojājumu analīze bieži parāda, ka korozija rodas slēptās zonās, nevis atklātās virsmās.
Mehāniskā un termiskā sprieguma ietekme
Mehāniskie faktori arī ietekmē izturību.
Nepareiza uzstādīšana, ierobežota termiskā izplešanās un atkārtoti palaišanas/izslēgšanas cikli rada stiepes spriegumu. Apvienojot to ar hlorīda iedarbību un paaugstinātu temperatūru, kļūst iespējama sprieguma korozijas plaisāšana.
Siltuma cikls pakāpeniski uzkrāj mikrostrukturālo spriedzi. Pat tad, ja ķīmiskie apstākļi saglabājas mēreni, atkārtots stress var vājināt aizsargājošo oksīda plēvi un radīt labvēlīgas vietas lokalizētam uzbrukumam.
Mehāniskā stabilitāte un izturība pret koroziju ir savstarpēji atkarīgas.
Ūdens ķīmijas nestabilitāte
Stabila ūdens ķīmija ir ļoti svarīga{0}}ilgtermiņa izturībai.
Hlorīda koncentrācijas, pH, cietības vai izšķīdušā skābekļa svārstības īslaicīgi var pārsniegt drošas robežas.
Tā kā bedrīšu veidošanās sākšana ir atkarīga no sliekšņa apstākļiem, nevis no ilgtermiņa-vidējiem rādītājiem, īstermiņa-ķimikālijas var radīt ilgstošus bojājumus.
Iztvaikošanas koncentrācija, nekonsekventa dozēšana vai iepriekšējā procesa izmaiņas bieži rada nepamanītu mainīgumu.
Daudzos gadījumos korozija sākas īsu ekskursiju laikā, kas pārsniedz drošas robežas.
Elektriskie faktori un izkliedētā strāva
Elektriskās sistēmas rada papildu risku.
Nepareizs zemējums vai izolācijas pasliktināšanās var ļaut izkliedētai strāvai plūst caur apvalku vadošā vidē.
Izkliedētās strāvas korozija rada lokālu anodisku izšķīšanu neatkarīgi no ķīmiskās agresivitātes.
Ja elektriskā nelīdzsvarotība apvienojas ar paaugstinātu temperatūru un hlorīda iedarbību, korozijas ātrums var ievērojami paātrināties.
Tāpēc elektriskā stabilitāte ir daļa no korozijas kontroles.
Apkopes un tīrīšanas efekti
Apkopes prakse ietekmē arī atteices risku.
Agresīvi ķīmiskie tīrīšanas līdzekļi, īpaši hlorēti vai stipri skābi preparāti, var sabojāt pasīvās plēves stabilitāti, ja tos nepareizi kontrolē.
Bieža atkaļķošanas cikli rada virsmas spriegumu un mikro{0}}nelīdzenumu, kas palielina uzņēmību pret turpmākiem uzbrukumiem.
Lai gan apkope ir būtiska efektivitātes nodrošināšanai, nepareiza tīrīšana var netīšām paātrināt noārdīšanos.
Neveiksme kā ķēdes reakcija
Lielāko daļu kļūmju neizraisa viens ārkārtējs mainīgais. Tie rodas kumulatīvās mijiedarbības rezultātā.
Piemēram:
Mērena hlorīda koncentrācija + paaugstināta virsmas temperatūra + katlakmens uzkrāšanās + ierobežota plūsma + neliela zemējuma nelīdzsvarotība
Atsevišķi katrs faktors var šķist pārvaldāms. Kopā tie pārsniedz materiāla stabilitātes logu.
Neveiksme bieži vien ir daudzfaktoru ķēdes reakcijas pēdējais posms, nevis pēkšņs izolēts notikums.
Inženiertehniskie risinājumi papildus materiālu jaunināšanai
Jaunināšana uz augstāku sakausējumu var uzlabot pretestību, taču tā nenovērš sistēmiskās nepilnības.
Vatu blīvuma optimizēšana, plūsmas sadales uzlabošana, ūdens ķīmijas stabilizēšana, mērogošanas kontrole, pareiza zemējuma nodrošināšana un disciplinētas pārbaudes rutīnas ieviešana bieži nodrošina ilgtspējīgāku uzticamības uzlabošanos.
Materiālu izvēle ir tikai viena no izturības inženierijas sastāvdaļām.
Secinājums: Korozijas izturībai ir nepieciešama sistēmas kontrole
316 nerūsējošā tērauda sildīšanas caurules sabojājas nevis tāpēc, ka sakausējums pēc būtības ir neatbilstošs, bet gan tāpēc, ka darbības apstākļi pārsniedz tā drošās stabilitātes robežas.
Termiskā pastiprināšana, lokalizēta mikro-vide, mehāniskais spriegums, ķīmiskā nestabilitāte, elektriskā nelīdzsvarotība un apkopes metodes mijiedarbojas, lai veicinātu degradāciju.
Lai novērstu kļūmes, ir nepieciešams sistēmas{0}}līmeņa perspektīva, nevis tikai materiāls{1}}risinājums.
Pretkoroziju{0}}izturīgi materiāli nodrošina aizsardzību noteiktās robežās. Uzticama darbība ir atkarīga no vides, termisko, mehānisko un elektrisko mainīgo lielumu uzturēšanas šajās robežās.
Izturību nenosaka tikai sakausējuma nosaukums{0}}to nosaka tas, cik labi visa sistēma ir izstrādāta un kontrolēta.
