Czy rurociąg ze stali (1.4541) można zastosować dla 1% roztworu wodnego NaCl (temp. max 45°C) - 3% roztworu wodnego NaCl (temp. max 60°C)?
Czy rurociąg ze stali (1.4541) można zastosować dla 1% roztworu wodnego NaCl (temp. max 45°C) - 3% roztworu wodnego NaCl (temp. max 60°C)?
Stal gatunku 1.4541 (X6CrNiTi18-10) jest stalą nierdzewną o strukturze austenitycznej stabilizowaną tytanem. W normach ASTM odpowiednikiem jest gatunek AISI 321. Stal 1.4541 zawiera ≤0,08%C około 18%Cr i 10%Ni oraz dodatek stabilizującego tytanu (Ti:5xC - 0,7) i ponadto do 1%Si i 2%Mn.
Dobierając gatunek stali nierdzewnej do pracy w środowisku zawierającym chlorki należy pamiętać, że jest to jedne z bardziej niebezpiecznych i silnie korozyjnych środowisk dla stali nierdzewnych. Stężenie chlorków w wodzie jest najważniejszym parametrem podczas doboru gatunków do pracy w takich warunkach. Praktyczne doświadczenia i badania laboratoryjne wykazały, że korozja miejscowa – szczególnie szczelinowa nie zachodzi, jeżeli przy określonym stężeniu chlorków zastosuje się właściwy gatunek stali (tab. 1). Pozostałe gatunki stali niewymienione w tablicy 2 o zbliżonym składzie chemicznym mogą być również odpowiednie do zastosowania przy danym stężeniu chlorków. Należy pamiętać, że stale nie zawierające dodatku molibdenu (takie jak 1.4541) wykazują niższą odporność korozyjną w środowisku chlorków niż stale z dodatkiem tego pierwiastka, np. 1.4401. W przypadku wody gorącej lub bardziej konserwatywnych wymagań konstrukcyjnych, należy stosować wartość wyższe o 50 ppm dla gatunku 304 i 250 ppm dla gatunku 316 niż podane w tablicy 2 [1].
Tablica 1. Zastosowanie różnych gatunków stali odpornych na korozję w zależności od stężenia chlorków w wodzie.
|
Stężenie chlorków |
Właściwy gatunek stali |
|
<200 ppm |
1.4301 (304), 1.4307 (304L), 1.4404 (316L) |
|
200 - 1000 ppm |
1.4404 (316L), duplex 2205 (1.4462) |
|
1000 - 3600 ppm |
duplex 2205 (1.4462), austenityczne z 6% Mo (1.4547, 1.4539), |
|
>3600 ppm |
austenityczne z 6% Mo (1.4547, 1.4539), |
Na wykresie poniżej (rys. 1) przedstawiono zakres temperatury, do jakiej mogą być stosowane stale nierdzewne w środowisku roztworów nasyconych tlenem, przy różnych stężeniu chlorków. Należy podkreślić, że odporność korozyjna materiału zależy również od innych czynników takich jak: zanieczyszczenia i tlenki na powierzchni stali powstałe w wyniku spawania lub innych zabiegów cieplnych, wady spawalnicze, zanieczyszczenia cząstkami metalicznymi żelaza i innych stali - stali węglowych lub niskostopowych, wartość pH środowiska.
W instalacjach wody zawierających chlorki można stosować standardowe gatunki stali takie jak 1.4301 i 1.4401, należy jednak pamiętać, że istnieje ryzyko powstania pęknięć korozyjnych w temperaturze powyżej 60°C. Dlatego też do pracy w takich warunkach zaleca się gatunki wysokostopowe lub typu duplex (ferrytyczno – austenityczne) [2].
Rys. 1. Ryzyko wystąpienia korozji wżerowej (linia ciągła) i szczelinowej (linia przerywana) dla wybranych gatunków stali nierdzewnych w wodzie o różnej temperaturze i zawartości chlorków (phe – płytowy wymiennik ciepła) [2].
Ryzyko korozji szczelinowej niechlorowanej wodzie morskiej jest znacznie niższe. Stal gatunku 1.4547 (254SMO) jest stosowana z dużym sukcesem w instalacjach odsalania wody morskiej. Gatunek 1.4547 (254SMO) również dobrze sprawdza się w przypadku kształtek złącznych pracujących pod ciśnieniem. Próby laboratoryjne wykazały, że gatunek 1.4562 (654SMO) może być stosowany w konstrukcjach płytowych wymienników ciepła, gdzie medium chłodzącym jest chlorowana woda morska.
Literatura
[1]. Cutler P., Moulinier F., Seminarium „Zastosowanie stali nierdzewnych”, PUDS, Warszawa, 2007
[2]. Strona domowa firmy Outokumpu, High Performance Austenic Stainless Steel, http://www.outokumpu.com