1. Οι φλάντζες C70600 είναι το πρότυπο για τα συστήματα σωληνώσεων θαλασσινού νερού. Ποιος είναι ο συγκεκριμένος μηχανισμός με τον οποίο η περιεκτικότητα σε νικέλιο 10% αλλάζει θεμελιωδώς τη συμπεριφορά διάβρωσης του χαλκού για να τον καταστήσει ανθεκτικό σε προσβολή πρόσκρουσης σε θαλασσινό νερό υψηλής ταχύτητας-;
Η προσθήκη νικελίου 10% προκαλεί μια μεταμορφωτική αλλαγή στη φύση και την αντοχή της προστατευτικής επιφανειακής μεμβράνης του κράματος.
Ευπάθεια καθαρού χαλκού: Ο χαλκός βασίζεται σε ένα στρώμα Cu2O (οξείδιο του χαλκού), το οποίο, ενώ είναι προστατευτικό σε ήσυχα νερά, είναι μαλακό και μπορεί να καθαριστεί μηχανικά με υψηλή-ταχύτητα, τυρβώδες νερό που περιέχει άμμο ή φυσαλίδες αέρα. Αυτό οδηγεί σε ταχεία επίθεση πρόσκρουσης.
The C70600 Mechanism: A Superior Passive Film
Το νικέλιο τροποποιεί το στρώμα οξειδίου με δύο βασικούς τρόπους:
Ενισχυμένη επιλεκτικότητα κατιόντων: Το νικέλιο προάγει το σχηματισμό ενός πολύπλοκου, λεπτού και εξαιρετικά προσκολλημένου στρώματος που αποτελείται κυρίως από Cu2O, αλλά εμπλουτισμένο με οξείδιο του νικελίου (NiO) στη διεπιφάνεια οξειδίου του μετάλλου-. Αυτό το-πλούσιο υπο-νικέλιο είναι εξαιρετικά προστατευτικό και λειτουργεί ως ανώτερο φράγμα.
Αναμόρφωση φιλμ και αυτοεπισκευή-: Το πιο σημαντικό, το νικέλιο βελτιώνει δραστικά την ικανότητα της ταινίας για αυτοεπισκευή-. Σε περίπτωση μικρής μηχανικής βλάβης (π.χ. από ένα σωματίδιο άμμου), η παρουσία νικελίου καταλύει την ταχεία επανα-παθητικοποίηση της εκτεθειμένης επιφάνειας. Η μεμβράνη αναμορφώνεται σχεδόν ακαριαία, αποτρέποντας τη διάδοση της τοπικής διάβρωσης σε λάκκο ή αυλάκωση.
Αυτό το στιβαρό και αυτοθεραπευόμενο φιλμ-είναι ο λόγος που οι φλάντζες C70600 αντέχουν σε ταχύτητες θαλασσινού νερού άνω των 4 m/s, καθιστώντας τις ιδανικές για γραμμές εκκένωσης αντλιών, συστήματα πυροσβεστικού νερού και άλλες εφαρμογές υψηλής-ροής όπου ο χαλκός ή ο ορείχαλκος του Admiralty θα αστοχούσαν γρήγορα.
2. Σε ένα σύνθετο συγκρότημα σωληνώσεων θαλασσινού νερού, οι φλάντζες από C70600 θα συνδέονται με σωλήνες του ίδιου κράματος. Ωστόσο, μπορούν επίσης να βιδωθούν σε βαλβίδες ή εξοπλισμό κατασκευασμένο από διαφορετικά υλικά όπως ανοξείδωτο χάλυβα Super Duplex. Ποιος είναι ο κύριος κίνδυνος γαλβανικής διάβρωσης σε αυτό το σενάριο και ποια δύο συγκεκριμένα μέτρα σχεδιασμού λαμβάνονται για τον μετριασμό του;
Ο κύριος κίνδυνος είναι ότι το C70600 θα λειτουργήσει ως άνοδος στο γαλβανικό ζεύγος, οδηγώντας σε επιταχυνόμενη διάβρωση.
Η Γαλβανική Σειρά: Στο θαλασσινό νερό, το δυναμικό διάβρωσης των μετάλλων είναι σχετικά σταθερό. Ο ανοξείδωτος χάλυβας Super Duplex (π.χ. UNS S32750) είναι εξαιρετικά ευγενής (καθοδικός) λόγω της στιβαρής παθητικής μεμβράνης του. Το C70600, ενώ είναι-ανθεκτικό στη διάβρωση, είναι λιγότερο ευγενές (ανοδικό). Όταν συνδέονται ηλεκτρικά σε έναν ηλεκτρολύτη (θαλασσινό νερό), τα ηλεκτρόνια ρέουν από το C70600 (άνοδος) στο Super Duplex (κάθοδος), προκαλώντας τη διάβρωση του C70600.
Μέτρα μετριασμού:
Ηλεκτρική απομόνωση (Dielectric Isolation): Αυτή είναι η πιο αποτελεσματική μέθοδος. Ανάμεσα στις φλάντζες τοποθετούνται κιτ μονωτικών παρεμβυσμάτων. Αυτά τα κιτ περιλαμβάνουν μη αγώγιμα παρεμβύσματα (π.χ. PTFE, επένδυση από καουτσούκ-) και χιτώνια και ροδέλες που απομονώνουν τα μπουλόνια από τη μία φλάντζα, σπάζοντας έτσι την ηλεκτρική συνέχεια του κυκλώματος. Αυτό εμποδίζει τη ροή του γαλβανικού ρεύματος.
Καθοδική Προστασία: Για συστήματα όπου η απομόνωση δεν είναι πρακτική, ολόκληρο το σύστημα μπορεί να προστατευτεί κάνοντας την κάθοδο. Αυτό επιτυγχάνεται συνδέοντάς το με ένα πιο ανοδικό υλικό (μια θυσιαστική άνοδο), όπως άνοδοι ψευδαργύρου ή αλουμινίου που βιδώνονται στις σωληνώσεις. Το προστατευτικό ρεύμα από την άνοδο καταστέλλει τη διάβρωση του C70600, καθιστώντας το ουσιαστικά καθοδικό σε σχέση με την άνοδο.
Η χρήση τόσο απομόνωσης όσο και προστατευτικής επίστρωσης στις όψεις της φλάντζας C70600 παρέχει μια στιβαρή,-πολυεπίπεδη άμυνα έναντι της γαλβανικής διάβρωσης.
3. Η επιτυχής συγκόλληση μιας φλάντζας C70600 σε σωλήνα C70600 είναι κρίσιμη για την ακεραιότητα του συστήματος. Ποιο είναι το πιο σημαντικό χαρακτηριστικό του μετάλλου πλήρωσης που πρέπει να χρησιμοποιηθεί και ποια συγκεκριμένη μικροδομή στο μέταλλο συγκόλλησης προωθεί αυτό για την αποφυγή προτιμησιακής διάβρωσης;
Το μοναδικό πιο σημαντικό χαρακτηριστικό είναι ότι το μέταλλο πλήρωσης πρέπει να είναι υπερ-κραματοποιημένο με έναν ισχυρότερο σχηματιστή νιτριδίου από τον χαλκό.
Το πρόβλημα: Προτιμητική διάβρωση μετάλλων συγκόλλησης
Το τυπικό μέταλλο πλήρωσης C70600 (π.χ. ERCuNi) έχει παρόμοια σύνθεση με το βασικό μέταλλο. Κατά τη συγκόλληση, η έντονη θερμότητα μπορεί να προκαλέσει την οξείδωση του νικελίου και του σιδήρου στο μέταλλο της συγκόλλησης, αφήνοντάς το ελαφρώς εξαντλημένο σε αυτά τα κρίσιμα στοιχεία. Πιο κρίσιμο, εάν το μέταλλο της συγκόλλησης στερεοποιηθεί με μια δομή με πυρήνα, οι μεσοδενδριτικές περιοχές μπορούν να εμπλουτιστούν σε χαλκό. Στο θαλασσινό νερό, αυτός ο μικρο-διαχωρισμός μπορεί να δημιουργήσει μικρο-γαλβανικές κυψέλες, καθιστώντας τις περιοχές που είναι πλούσιες σε χαλκό-ανοδικές και οδηγώντας σε επιλεκτική προσβολή του σφαιριδίου συγκόλλησης.
Η λύση: Νιόβιο-Σταθεροποιημένο μέταλλο πλήρωσης
Το τυπικό και σωστό μέταλλο πλήρωσης για τη συγκόλληση C70600 είναι το ERCuNi (σύμφωνα με το AWS A5.7), το οποίο τυπικά περιέχει μια προσθήκη 1,0-2,0% Νιόβιου (Nb).
Ο ρόλος του νιόβιου: Το νιόβιο είναι ένας ισχυρός παράγοντας σχηματισμού νιτριδίων και καρβιδίων. Έχει πολύ ισχυρότερη συγγένεια με το άζωτο (μια κοινή ακαθαρσία) από τον χαλκό ή το νικέλιο. Σχηματίζοντας σταθερά νιτρίδια/καρβίδια νιοβίου, αποτρέπει το σχηματισμό ανεπιθύμητων νιτριδίων χαλκού, τα οποία είναι διαβρωτικά.
Προκύπτουσα μικροδομή: Το νιόβιο προάγει μια λεπτότερη, πιο ομοιογενή ως-μικροδομή στο μέταλλο συγκόλλησης μειώνοντας τον διαχωρισμό. Αυτό δημιουργεί μια πιο ηλεκτροχημικά ομοιόμορφη επιφάνεια, εξαλείφοντας τις ανοδικές οδούς που οδηγούν σε προτιμώμενη διάβρωση συγκόλλησης.
Η χρήση του σωστού μετάλλου πλήρωσης τροποποιημένου με νιόβιο-δεν είναι-διαπραγματεύσιμη για τη δημιουργία μιας συγκόλλησης της οποίας η αντίσταση στη διάβρωση ταιριάζει με αυτή του βασικού μετάλλου C70600.
4. Για ένα μεγάλο-σύστημα θαλασσινού νερού υψηλής Ποια βασική ιδιότητα, πέρα από την αντίσταση στη διάβρωση, δικαιολογεί τη χρήση της πάνω από μια λιγότερο ακριβή, επικαλυμμένη φλάντζα από ανθρακούχο χάλυβα σε αυτό το δυναμικό, ευαίσθητο σε βάρος περιβάλλον;
Η βασική ιδιότητα που δικαιολογεί είναι η ανώτερη αντίσταση στο Biofouling.
Το FPSO είναι ένα μακροπρόθεσμο-περιουσιακό στοιχείο που σταθμεύει σε μια τοποθεσία για χρόνια, δημιουργώντας ένα τέλειο περιβάλλον για θαλάσσιους οργανισμούς (βραχίονες, μύδια, φύκια, σωληνοσκώληκες) να αποικίσουν βυθισμένες δομές-μια διαδικασία γνωστή ως βιοαπόρριψη.
Επενδυμένη φλάντζα από ανθρακούχο χάλυβα:
Η επίστρωση είναι ένα προσωρινό εμπόδιο. Μόλις υποστεί ζημιά (από κρούση, τριβή ή υποβάθμιση της υπεριώδους ακτινοβολίας), ο υποκείμενος χάλυβας εκτίθεται.
Η βιοαπόρριψη θα προσκολληθεί εύκολα στην επικάλυψη και στον εκτεθειμένο χάλυβα. Η μεταβολική δραστηριότητα των οργανισμών και η φυσική παρουσία της ρύπανσης δημιουργούν ένα διαβρωτικό,-με εξαντλημένο μικροπεριβάλλον οξυγόνου κάτω από τη ρύπανση, επιταχύνοντας την τοπική διάβρωση.
Η αυξημένη οπισθέλκουσα και το βάρος από τα βαριά ρύπανση είναι σημαντικές λειτουργικές ποινές.
Απαιτεί συχνές, δαπανηρές και επικίνδυνες-επιθεωρήσεις και καθαρισμό νερού.
Φλάντζα C70600:
Τα ιόντα χαλκού εκπλένονται αργά από την επιφάνεια του κράματος στο θαλασσινό νερό. Αυτά τα ιόντα είναι τοξικά για τα στάδια των προνυμφών και των σπορίων των περισσότερων θαλάσσιων ρυπαντικών οργανισμών.
Αυτό δημιουργεί μια ζώνη "anti-ρυπαντικής ρύπανσης" γύρω από τη φλάντζα, αποτρέποντας την καθίζηση και την ανάπτυξη μακρο- ρύπανσης. Η επιφάνεια μπορεί να δημιουργήσει ένα μικροφίλμ αδυνατίσματος, αλλά δεν υποστηρίζει σκληρή ρύπανση.
Αυτό παρέχει μια-χωρίς συντήρηση, μόνιμη λύση που εξαλείφει το κόστος, τον κίνδυνο και τον χρόνο διακοπής λειτουργίας που σχετίζεται με τον έλεγχο ρύπανσης σε ένα κρίσιμο σύστημα εισαγωγής ή εκκένωσης θαλασσινού νερού.
Για ένα FPSO, όπου η ξηρή{0}}αποσύνδεση για συντήρηση είναι ένα συμβάν πολλών-εκατομμυρίων δολαρίων, η διάρκεια ζωής της αντοχής στη βιοαπόρριψη του C70600 παρέχει ένα απαράμιλλο οικονομικό και λειτουργικό πλεονέκτημα.
5. Κατά την εγκατάσταση μιας φλάντζας C70600, η επιλογή της φλάντζας είναι κρίσιμη. Γιατί προτιμώνται τα μη-απορροφητικά, μη{4}}μη αγώγιμα υλικά φλάντζας, όπως τα ενισχυμένα PTFE ή οι τύποι με επένδυση από καουτσούκ- έναντι των συμπιεσμένων παρεμβυσμάτων χωρίς-αμιάντου (CNAF) για μακροχρόνια χρήση θαλασσινού νερού;
Η επιλογή της φλάντζας βασίζεται στην ανάγκη αποτροπής διάβρωσης ρωγμής και γαλβανικής διάβρωσης.
Κίνδυνος διάβρωσης ρωγμών:
Φλάντζες CNAF: Έχουν βάση-κυτταρίνη και είναι απορροφητικές. Μπορούν να διοχετεύουν θαλασσινό νερό στην ινώδη δομή τους, δημιουργώντας έναν επίμονο, παγιδευμένο ηλεκτρολύτη μέσα στη σχισμή της φλάντζας. Το στάσιμο θαλασσινό νερό μέσα στη σχισμή μπορεί να αποοξυγονωθεί και να γίνει όξινο, προκαλώντας δυνητικά την προστατευτική μεμβράνη στο C70600 και πυροδοτώντας τη διάβρωση της σχισμής με την πάροδο του χρόνου.
Φλάντζες από PTFE/καουτσούκ-με επένδυση: Αυτά τα υλικά είναι μη-απορροφητικά και χημικά αδρανή. Δεν συγκρατούν την υγρασία, σφραγίζοντας αποτελεσματικά την πρόσοψη της φλάντζας και αποτρέποντας τη δημιουργία ενός επίμονου, διαβρωτικού περιβάλλοντος ρωγμών.
Κίνδυνος γαλβανικής διάβρωσης:
Εάν η φλάντζα είναι συνδεδεμένη με διαφορετικό υλικό (π.χ. βαλβίδα τιτανίου ή αντλία χάλυβα), η χρήση αγώγιμου παρεμβύσματος θα δημιουργούσε μια άμεση ηλεκτρική διαδρομή, επιδεινώνοντας τη γαλβανική διάβρωση, όπως αναφέρθηκε προηγουμένως.
Το PTFE και το καουτσούκ είναι εξαιρετικοί ηλεκτρικοί μονωτές. Όταν χρησιμοποιούνται ως μέρος ενός κιτ μονωτικής φλάντζας, διακόπτουν το ηλεκτρικό κύκλωμα μεταξύ των δύο φλαντζών, παρέχοντας κρίσιμη προστασία από γαλβανική προσβολή.
Επομένως, ενώ οι φλάντζες CNAF είναι κατάλληλες για πολλές υπηρεσίες, για το κρίσιμο, μόνιμο και διαβρωτικό περιβάλλον ενός συστήματος θαλασσινού νερού, η αδρανής και μη αγώγιμη φύση των παρεμβυσμάτων με επένδυση από PTFE ή καουτσούκ- παρέχει πολύ πιο αξιόπιστη και ανθεκτική στεγανοποίηση, διασφαλίζοντας τη μακροπρόθεσμη{0} ακεραιότητα της φλάντζας C76.
