फ़्लैंग्ड कनेक्शन में दरार संक्षारण: 316L विफल क्यों होता है और इसके बजाय क्या उपयोग करें

316L फ्लैंग्ड जोड़ों में विफल रहता है क्योंकि गैसकेट चेहरे के नीचे तंग, स्थिर अंतर बिल्कुल कम {0}ऑक्सीजन, अम्लीय, क्लोराइड {{1} केंद्रित सूक्ष्म वातावरण बनाता है कि इसकी निष्क्रिय फिल्म अक्सर क्लोराइड के स्तर और तापमान से नीचे - जीवित नहीं रह सकती है जहां 316L एक ही प्रणाली पर हर जगह पूरी तरह से पर्याप्त दिखता है। फिक्स यह है कि निकला हुआ किनारा सामग्री का चयन पिटिंग प्रतिरोध समतुल्य संख्या (PREN) के आधार पर किया जाए, न कि मिश्र धातु परिवार की प्रतिष्ठा के आधार पर, और समुद्री जल जैसी क्लोराइड - असर वाली सेवा के लिए 40 से ऊपर PREN के साथ एक ग्रेड निर्दिष्ट किया जाए।

स्टेनलेस स्टील पाइपिंग सिस्टम में फ्लैंग्ड जोड़ सबसे आम विफलता बिंदुओं में से एक हैं, और वे खुले पाइप बोर पर प्रक्रिया तरल पदार्थ पर हमला करने से शायद ही कभी विफल होते हैं। वे दो संयुग्मित धातु सतहों के बीच संकीर्ण अंतराल में, गैस्केट चेहरे पर विफल हो जाते हैं। यह आलेख उस विफलता के पीछे के तंत्र की व्याख्या करता है, क्यों विशेष रूप से 316एल उस वातावरण के लिए एक खराब मेल है जो एक निकला हुआ किनारा बनाता है, और कौन से मिश्र धातु वास्तव में समस्या को हल करते हैं - डेटा के साथ पसंद को सही ठहराने के लिए, न कि केवल प्रतिष्ठा के लिए।

दरार संक्षारण क्या है, और फ़्लैंज इसके लिए उपयुक्त परिस्थितियाँ क्यों बनाते हैं?

दरार का क्षरण एक स्वत: त्वरित, स्थानीयकृत हमला है जो स्थिर होने पर शुरू होता है, एक तंग अंतराल के अंदर फंसा हुआ ऑक्सीजन समाप्त तरल पदार्थ अम्लीय और क्लोराइड युक्त - हो जाता है और एक निकला हुआ किनारा का गैसकेट चेहरा अनिवार्य रूप से प्रत्येक जोड़ में निर्मित एक निर्मित दरार होता है।

स्टेनलेस स्टील एक पतली, स्वयं को ठीक करने वाली क्रोमियम{{1}ऑक्साइड निष्क्रिय फिल्म के कारण जंग का प्रतिरोध करता है। उस फिल्म को खुद को बनाए रखने के लिए ऑक्सीजन की जरूरत होती है। गैस्केट और फ्लैंज फेस के बीच की दरार के अंदर, वॉशर के नीचे, या डिपॉजिट के नीचे - फंसा हुआ तरल तेजी से अपने घुलित ऑक्सीजन का उपयोग करता है और बाहर के थोक तरल पदार्थ के साथ आदान-प्रदान नहीं कर सकता है। दरार के अंदर की धातु प्रतिक्रिया करने की कोशिश करती रहती है, लेकिन निष्क्रिय फिल्म के पुनर्निर्माण के लिए ऑक्सीजन के बिना, सतह संक्षारण शुरू कर देती है।

वह संक्षारण धातु आयनों को छोड़ता है, जो पानी और क्लोराइड के साथ प्रतिक्रिया करके दरार के अंदर एक अम्लीय, क्लोराइड - केंद्रित घोल बनाता है - अक्सर प्रक्रिया तरल पदार्थ की तुलना में कहीं अधिक अम्लीय और क्लोराइड में कहीं अधिक केंद्रित होता है। यह एक फीडबैक लूप बनाता है: दरार जितना अधिक संक्षारित होती है, उसका आंतरिक रसायन उतना ही अधिक आक्रामक हो जाता है, और उतनी ही तेजी से संक्षारण होता है। एक बोल्टयुक्त, गैसकेटेड निकला हुआ किनारा इस तंत्र के लिए एक आदर्श ज्यामिति के करीब है - निरंतर यांत्रिक दबाव के तहत एक संकीर्ण, तंग, स्थिर अंतराल।

316L फ़्लैंग्ड जोड़ों में विशेष रूप से विफल क्यों होता है?

316L की मिश्रधातु सामग्री - लगभग 2 से 3% मोलिब्डेनम और कोई महत्वपूर्ण नाइट्रोजन जोड़ नहीं है - एक बार जब दरार रसायन अम्लीय और क्लोराइड समृद्ध हो जाता है, तो इसकी निष्क्रिय फिल्म को स्थिर रखने के लिए पर्याप्त नहीं है, और इसका महत्वपूर्ण दरार तापमान सामान्य परिवेश स्थितियों पर या उससे नीचे हो सकता है।

मोलिब्डेनम और नाइट्रोजन दो मिश्रधातु तत्व हैं जो स्टेनलेस स्टील की निष्क्रिय फिल्म को अम्लीय, क्लोराइड सांद्रित स्थितियों - के तहत स्थिर करने के लिए सबसे अधिक जिम्मेदार होते हैं, ठीक वही स्थिति जो एक दरार उत्पन्न करती है {{2} एल की मामूली मोलिब्डेनम सामग्री इसे खुली, अच्छी तरह से ऑक्सीजन युक्त सतह पर सामान्य क्लोराइड हमले के लिए अच्छा प्रतिरोध देती है, यही कारण है कि यह रोजमर्रा के उपयोग के मामले में अच्छा प्रदर्शन करती है।

लेकिन इसका क्रिटिकल क्रेविस संक्षारण तापमान (सीसीसीटी) -, जिसके नीचे क्रेविस हमला शुरू नहीं होगा - कुछ परीक्षण स्थितियों के तहत तापमान लगभग -2 डिग्री (28 डिग्री फारेनहाइट) जितना कम हो सकता है, जिसका अर्थ है कि क्लोराइड मौजूद होने के बाद सामान्य परिवेश या प्रक्रिया तापमान सुरक्षा का कोई वास्तविक मार्जिन नहीं देता है। फ़ील्ड डेटा सीधे तौर पर इसका समर्थन करता है: 316एल को समुद्री जल में और लगभग 1,000 मिलीग्राम/लीटर क्लोराइड से अधिक ले जाने वाले किसी भी पानी में दरार के क्षरण से पीड़ित होने के लिए प्रलेखित किया गया है - एक सीमा जो कई औद्योगिक जल ऑपरेटरों के बिना इसे पार कर जाती है।

PREN क्या है, और यह मिश्र धातु के नाम से बेहतर क्रेविस प्रदर्शन की भविष्यवाणी क्यों करता है?

PREN (पिटिंग प्रतिरोध समतुल्य संख्या) एक संरचना है {{0}आधारित स्कोर - PREN=%Cr {{3}×%Mo + 16×%N - और यह सीधे मिश्र धातु के महत्वपूर्ण पिटिंग और दरार तापमान के साथ संबंध रखता है, जिससे ग्रेड को "काफी अच्छा" मानने की तुलना में यह कहीं अधिक विश्वसनीय चयन उपकरण बन जाता है क्योंकि यह स्टेनलेस है।

सूत्र मोलिब्डेनम और नाइट्रोजन को भारी महत्व देता है क्योंकि दोनों तत्व स्टेनलेस स्टील के क्रिटिकल पिटिंग तापमान (सीपीटी) और क्रिटिकल क्रेविस तापमान (सीसीटी) को मापते हैं। एक उच्च PREN का मतलब है कि मिश्र धातु अपनी निष्क्रिय फिल्म के टूटने से पहले अधिक अम्लीय, अधिक क्लोराइड - केंद्रित दरार वाले वातावरण को सहन कर सकती है। यही कारण है कि PREN, न कि उत्पाद परिवार ("स्टेनलेस," "डुप्लेक्स," "सुपर ऑस्टेनिटिक"), निकला हुआ किनारा सामग्री चयन के लिए सही धुरी है - एक ही परिवार में दो मिश्र धातुओं में अर्थपूर्ण रूप से भिन्न PREN मान हो सकते हैं और इसलिए अलग-अलग वास्तविक -विश्व दरार प्रदर्शन हो सकता है।

व्यापक रूप से उद्धृत उद्योग सीमा परिवेश में विश्वसनीय दरार प्रतिरोध के लिए 40 से ऊपर PREN है {{1}तापमान समुद्री जल - एक बेंचमार्क जिसे नॉर्वे के NORSOK मानक जैसे अपतटीय सामग्री विनिर्देशों में औपचारिक रूप से अपनाया गया है। ध्यान दें कि 2205 डुप्लेक्स और यहां तक ​​कि 904एल, दोनों ही 316एल की तुलना में अधिक मिश्रित हैं, फिर भी उस सीमा से कम हैं और आक्रामक सेवा में अभी भी दरार के हमले का सामना कर सकते हैं।

क्या निकेल मिश्र धातु पर स्विच करने से समस्या स्वचालित रूप से हल हो जाती है?

नहीं, - निकल - आधारित मिश्र धातु दरार प्रतिरोध के लिए स्वचालित रूप से उच्च {{2} PREN स्टेनलेस स्टील से बेहतर नहीं हैं, और प्रयोगशाला तुलनाओं में पाया गया है कि कुछ निकल मिश्र धातु समुद्री जल दरार स्थितियों में 6Mo सुपर {{4} ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील से कम प्रदर्शन कर रहे हैं।

यह एक आम और महँगी ग़लतफ़हमी है। निकल सामग्री कई संक्षारण तंत्रों के प्रतिरोध में सुधार करती है, लेकिन दरार प्रतिरोध विशेष रूप से अभी भी क्रोमियम, मोलिब्डेनम और (स्टेनलेस ग्रेड के लिए) नाइट्रोजन सामग्री - को ट्रैक करता है, अकेले निकल सामग्री को नहीं। ऊंचे तापमान पर नियंत्रित समुद्री जल परीक्षण में, मिश्र धातु 625 - एक अच्छी तरह से {{4} माना जाता है कि निकेल {{5} क्रोमियम - मोलिब्डेनम मिश्र धातु - को उसी अध्ययन में 254 एसएमओ स्टेनलेस स्टील की तुलना में कम प्रभावी PREN पाया गया और स्टेनलेस विकल्प की तुलना में तेजी से दरार का क्षरण शुरू हुआ।

अलग-अलग, सी-276, सी-22, और 625 सहित कई निकल मिश्र धातुओं के वेल्ड ओवरले ने समान परीक्षण में एस31254 आधार सामग्री की तुलना में कम महत्वपूर्ण दरार तापमान दिखाया; केवल अलॉय 59 ने इससे बेहतर प्रदर्शन किया। व्यावहारिक सबक: मिश्र धातु परिवार वास्तविक पीआरईएन की जांच करने का विकल्प नहीं है और, जहां एप्लिकेशन इसे उचित ठहराता है, विशिष्ट मिश्र धातु और खरीदे जा रहे उत्पाद फॉर्म के लिए वास्तविक परीक्षण डेटा (सीपीटी/सीसीटी)।

क्या गैसकेट सामग्री फ़्लैंज सामग्री जितनी ही मायने रखती है?

हां - गैस्केट का चुनाव गैल्वेनिक जंग को ट्रिगर कर सकता है या फ्लैंज मिश्र धातु से स्वतंत्र रूप से दरार के हमले को तेज कर सकता है, इसलिए गैस्केट चयन को फ्लैंज सामग्री के साथ-साथ इंजीनियर किया जाना चाहिए, इसे बाद के विचार के रूप में नहीं माना जाना चाहिए।

गैस्केट फेस पर दो अलग-अलग तंत्र काम करते हैं। सबसे पहले, साधारण दरार का क्षरण किसी भी तंग गैस्केट के नीचे होता है, चाहे उसकी सामग्री कुछ भी हो, क्योंकि ज्यामिति ही स्थिर अंतराल बनाती है। दूसरा, गैल्वेनिक संक्षारण तब हो सकता है जब गैसकेट सामग्री इलेक्ट्रोकेमिकल रूप से फ़्लैंज - की तुलना में अधिक उत्कृष्ट होती है, जिसका अर्थ है कि फ़्लैंज बलि एनोड बन जाता है और जोड़ पर अधिमानतः संक्षारण करता है।

प्रलेखित फ़ील्ड विफलताओं में 316एल और मिश्र धातु 400 गास्केट शामिल हैं जो समस्याएँ पैदा करते हैं, और यहां तक ​​कि समुद्री जल में मिश्र धातु 825 या मिश्र धातु 718 गास्केट के साथ जोड़े जाने पर सुपर डुप्लेक्स फ्लैंज भी खराब हो जाते हैं। कई प्रलेखित मामलों में, व्यावहारिक समाधान बिल्कुल भी महंगा निकला हुआ किनारा सामग्री नहीं था - यह निकला हुआ किनारा चेहरे को फिर से मशीनीकृत करना और सिंथेटिक फाइबर या नियोप्रीन गैसकेट पर स्विच करना था, विशेष रूप से कम दबाव प्रणालियों में जहां धातु गैसकेट संरचनात्मक रूप से आवश्यक नहीं है।

क्रेविस में 316L को कौन से मिश्रधातु से प्रतिस्थापित किया जाना चाहिए -प्रोन फ्लैंज्ड जोड़?

क्लोराइड -बेयरिंग सेवा के लिए, एक डुप्लेक्स, सुपर {{1}डुप्लेक्स, या सुपर {2}ऑस्टेनिटिक ग्रेड निर्दिष्ट करें जिसमें PREN 40 - से ऊपर हो, आमतौर पर 2507 सुपर डुप्लेक्स या 254 एसएमओ - और आरक्षित निकल मिश्र धातु उन मामलों के लिए जहां उनका विशिष्ट सत्यापित सीसीटी, न कि उनका मिश्र धातु परिवार, अतिरिक्त लागत को उचित ठहराता है।

2507 सुपर डुप्लेक्स (एस32750): पीआरईएन ~42, 316एल की उपज शक्ति का लगभग तीन गुना, व्यापक रूप से अपतटीय और समुद्री जल फ्लैंग्स के लिए निर्दिष्ट।

254 एसएमओ / 6एमओ सुपर-ऑस्टेनिटिक (एस31254): पीआरईएन ~43, समुद्री जल शीतलन और अलवणीकरण फ्लैंज सेवा में मजबूत प्रलेखित प्रदर्शन।

S31266: 40 से ऊपर PREN, वर्तमान उद्योग मार्गदर्शन में एक उच्च -क्लोराइड निकला हुआ किनारा सामग्री के रूप में तैनात है।

निकेल मिश्र धातु (625, सी - 276, सी - 22): सत्यापित अनुप्रयोगों के लिए आरक्षित, मिश्र धातु - विशिष्ट सीसीटी/सीपीटी डेटा - सामान्य प्रतिष्ठा नहीं - उच्च-पीआरईएन स्टेनलेस विकल्प की तुलना में उनकी उच्च लागत को उचित ठहराता है।

हर मामले में, मिश्र धातु की पसंद को सही गैसकेट चयन के साथ जोड़ा जाना चाहिए और, जहां संभव हो, एक निकला हुआ किनारा डिजाइन जो दरार की गहराई और ठहराव को कम करता है - सामग्री उन्नयन और डिजाइन परिवर्तन एक साथ काम करते हैं, एक दूसरे के विकल्प के रूप में नहीं।

क्या ऐसे डिज़ाइन परिवर्तन हैं जो मिश्र धातु को बदले बिना दरार के जोखिम को कम करते हैं?

हां - दरार की गहराई को कम करना, फ्लैंज फेस फिनिश में सुधार करना, और गैस्केट का चयन करना जो स्थिर अंतराल क्षेत्र को कम करता है, दरार के जोखिम को सार्थक रूप से कम कर सकता है, हालांकि वास्तव में आक्रामक क्लोराइड सेवा में पर्याप्त पीआरईएन के लिए अकेले डिजाइन परिवर्तन शायद ही कभी प्रतिस्थापित होते हैं।

दरार की ज्यामिति को कम करें: सख्त {{0}सहिष्णुता मशीनिंग और पूर्ण {{1}फेस गैसकेट जोड़ में फंसे स्थिर तरल की मात्रा को कम करते हैं।

सतह की फिनिश में सुधार करें: चिकने फ़्लैंज चेहरे उन सूक्ष्म दरारों को कम करते हैं जो अनुप्रयोग के लिए रेटेड गैस्केट के तहत भी न्यूक्लियेट हमला कर सकते हैं।

गैर-प्रवाहकीय, रासायनिक रूप से संगत गास्केट का चयन करें: सिंथेटिक फाइबर या पीटीएफई-आधारित गास्केट गैल्वेनिक युग्मन जोखिम से बचते हैं जो धातु गास्केट पेश कर सकते हैं।

द्रव वेग और ठहराव को नियंत्रित करें: ऐसे डिज़ाइन जो मृत पैरों से बचते हैं और गैसकेट चेहरों पर प्रवाह को प्रोत्साहित करते हैं, क्लोराइड एकाग्रता के निर्माण को कम करते हैं।

ये उपाय जोखिम को कम करते हैं; वे कम -PREN मिश्र धातु की अंतर्निहित भेद्यता को समाप्त नहीं करते हैं। प्रलेखित क्लोराइड बियरिंग और समुद्री जल सेवा में, उन्हें सही मिश्र धातु चयन के पूरक के रूप में माना जाना चाहिए, न कि इसके प्रतिस्थापन के रूप में।

निकला हुआ किनारा सामग्री निर्दिष्ट करने से पहले इंजीनियरों को दरार प्रतिरोध को कैसे सत्यापित करना चाहिए?

वास्तविक ऊष्मा रसायन विज्ञान से PREN की गणना करें, फिर केवल नाममात्र मिश्र धातु डेटाशीट मूल्यों पर निर्भर रहने के बजाय ASTM G48 या ASTM G150 जैसे मानकीकृत दरार परीक्षण की पुष्टि करें।

वास्तविक ताप/कास्ट रसायन शास्त्र (नाममात्र विनिर्देश सीमा नहीं) खींचें और प्रमाणित संरचना से सीधे PREN की गणना करें।

प्रारंभिक संदर्भ बिंदु के रूप में PREN > 40 समुद्री जल बेंचमार्क का उपयोग करके, सर्विस क्लोराइड सांद्रता और अपेक्षित ऑपरेटिंग तापमान के विरुद्ध परिकलित PREN की जांच करें, न कि प्रत्येक वातावरण के लिए एक पूर्ण नियम।

क्रिटिकल या उच्च {{0}परिणाम सेवा के लिए, खरीदे जा रहे वास्तविक उत्पाद फॉर्म पर मानकीकृत परीक्षण - एएसटीएम जी48 (फेरिक क्लोराइड पिटिंग और क्रेविस परीक्षण) या एएसटीएम जी150 (इलेक्ट्रोकेमिकल क्रिटिकल पिटिंग तापमान परीक्षण) - का अनुरोध करें या प्रदर्शन करें।

गैसकेट सामग्री और निकला हुआ किनारा डिजाइन का मूल्यांकन मिश्र धातु की पसंद के साथ करें, अलग से नहीं।

सामग्री मांग में चयन के आधार (पीआरईएन गणना, परीक्षण डेटा, या दोनों) का दस्तावेजीकरण करें ताकि यह खरीद और गुणवत्ता रिकॉर्ड में आगे बढ़ सके।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्नों

समुद्री जल फ़्लैंज के लिए कौन सा PREN मान सुरक्षित माना जाता है?

40 से ऊपर का PREN परिवेशीय तापमान समुद्री जल में विश्वसनीय दरार प्रतिरोध के लिए व्यापक रूप से उद्धृत बेंचमार्क है, और इसे NORSOK जैसे अपतटीय विनिर्देशों में अपनाया गया है।

क्या दरार प्रतिरोध के लिए 316L के स्थान पर 2205 डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील का उपयोग किया जा सकता है?

यह 316एल की तुलना में एक महत्वपूर्ण सुधार है, लेकिन 35 के आसपास पीआरईएन पर 2205 डुप्लेक्स, अभी भी परिवेशी समुद्री जल में दरार क्षरण का सामना कर सकता है, इसलिए इसे स्वचालित रूप से आक्रामक क्लोराइड सेवा के लिए पूर्ण समाधान के रूप में नहीं माना जाना चाहिए।

क्या दरार संक्षारण के लिए मिश्र धातु 625 हमेशा स्टेनलेस स्टील से बेहतर है?

आवश्यक रूप से नहीं। परीक्षण डेटा से पता चला है कि मिश्र धातु 625 तुलनीय समुद्री जल स्थितियों के तहत 254 एसएमओ सुपर {{3} ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील की तुलना में तेजी से दरार संक्षारण शुरू कर रहा है, इसलिए मिश्र धातु परिवार को कभी भी वास्तविक पीआरईएन या परीक्षण डेटा की जांच के लिए प्रतिस्थापित नहीं करना चाहिए।

स्टेनलेस स्टील में भी दरार का क्षरण क्यों होता है, जिसे संक्षारण प्रतिरोधी माना जाता है?

स्टेनलेस स्टील का संक्षारण प्रतिरोध इसकी निष्क्रिय फिल्म को बनाए रखने वाली ऑक्सीजन पर निर्भर करता है। दरार के अंदर, ऑक्सीजन समाप्त हो जाती है और फंसा हुआ घोल अम्लीय और क्लोराइड सांद्रित हो जाता है, जिससे वह तंत्र नष्ट हो जाता है जो उसी घटक पर हर जगह मिश्र धातु को "स्टेनलेस" बनाता है।

क्या गैसकेट सामग्री बदलने से दरार का क्षरण अपने आप ठीक हो जाता है?

यह मदद कर सकता है, विशेष रूप से अधिक उत्कृष्ट गैसकेट सामग्री के साथ गैल्वेनिक युग्मन से बचकर, लेकिन यह अंतर्निहित दरार तंत्र को समाप्त नहीं करता है। गैस्केट चयन को सही मिश्र धातु चयन का पूरक होना चाहिए, न कि इसे प्रतिस्थापित करना चाहिए।