Monel 400 v morskej vode: údaje o jamkovej korózii, štrbinovej korózii a odolnosti voči biologickému znečisteniu

⚡ RÝCHLA ODPOVEĎ - Monel 400 v morskej vode

• Všeobecná korózia: veľmi nízka tečúca, prevzdušnená morská voda - bežne uvádzaná okolo 0,02 – 0,03 mm/rok (približne 1 mpy).

• Pitting: v podstate kontrolovaný rýchlosťou, nie koncentráciou chloridov; riziko prudko stúpa, keď sa tok zastaví.

• Štrbinová korózia: K hlavnému poruchovému stavu zliatiny v morskej vode - dochádza pod tesneniami, morským porastom a sedimentmi v stagnujúcom alebo nízkom{1}}prietoku, pokiaľ nie je katodicky chránená.

• Biologické znečistenie: NIE JE odolné tak, ako sú zliatiny medi-niklu, napriek tomu, že obsahujú 28-34 % medi - Monel 400 je tuhý roztok s niklovou-matricou, nie zliatina s medenou matricou.

• Keď sa nedá vyhnúť stagnácii-morskej vody, zvyčajnými špecifikáciami sú zliatina 625, C-276 alebo super duplexná nehrdzavejúca oceľ.

MONEL® zliatina 400(UNS N04400) bola špecifikovaná pre morskou vodou-zmáčané hriadele čerpadiel, obloženie ventilov, upevňovacie prvky a potrubia od začiatku dvadsiateho storočia a zostáva -zliatinou prvej voľby všade tam, kde je prevádzkovou podmienkou rýchla-tečúca, dobre{4}}morská voda. Ale tvrdenia o „námornej kvalite“ pre Monel 400 sú v literatúre distribútorov často prehnané, najmä pokiaľ ide o výkonnosť stojatej-vody a biologické znečistenie.

Tento článok pracuje so skutočnými mechanizmami a údajmi, ktoré stoja za jamkovou koróziou, štrbinovou koróziou a biologickým znečistením v morskej vode, a porovnáva Monel 400 so zliatinami medi-niklu, austenitických a duplexných zliatin, s ktorými sa najčastejšie uvádza vedľa alebo proti nim.

Odoláva Monel 400 bodovej korózii v morskej vode?

Áno, ale iba pod prúdom. V prevzdušnenej, tečúcej morskej vode Monel 400 vytvára tenký, priľnavý korózny produkt a vykazuje zanedbateľné jamky; odolnosť zliatiny proti bodaniu klesá, keď rýchlosť klesne a zloženie povrchového filmu sa posunie.

Odolnosť Monel 400 voči morskej vode nefunguje tak ako nerezová oceľ. Typ 316 a iné austenitické triedy závisia od pasívneho filmu oxidu chrómu-, ktorý môžu chloridové ióny lokálne roztrhnúť, a preto sa pri 316 vyvíjajú jamky a trhliny, keď rýchlosť prúdenia klesne pod približne 1,5 m/s (asi 5 stôp/s) v morskej vode.

Monel 400 neobsahuje žiadny chróm, a teda ani pasívny film-oxidu chrómu, ktorý by sa rozložil. Jeho odolnosť pochádza z vlastného korózneho správania samotného tuhého roztoku niklu-meď: jednofázová, čelne{5}}centrovaná-kubická matrica (Ni 63% min., Cu 28,0-34,0%, Fe 2,5% max., podľa druhej obmedzujúcej chemickej fázy zliatiny na selektívnu koróziu) bez korózie.

Praktickým výsledkom je korózny režim, ktorý sa riadi skôr kyslíkom a prietokom než koncentráciou chloridov. Vlastný bulletin Special Metals jasne uvádza, že produkty zliatiny 400 vykazujú veľmi nízku mieru korózie v tečúcej morskej vode, zatiaľ čo stagnujúce podmienky preukázateľne vyvolávajú štrbinové aj jamkové napadnutie - literatúra primárnych výrobcov neuverejňuje kvantifikovanú stagnujúcu-mieru bodovej korózie v morskej vode, čo je samo osebe užitočný údajový bod: neexistuje žiadne číslo výrobcu{} pre návrh tichej korózie.{5{5}

Nezávislé recenzie o{0}}korózii morskej vody bežne uvádzajú všeobecnú rýchlosť korózie Monel 400 tečúcou-morskou vodou rádovo 0,02{7}}0,03 mm/rok (približne 1 mpy) v prevzdušnených podmienkach, čo je dostatočne nízka hodnota na to, aby väčšina námorného hardvéru bola dimenzovaná na mechanickú pevnosť a nie na koróziu. Tento údaj pochádza zo sekundárnych kompilácií a nie z primárneho bulletinu SMC{8}}053 a mal by sa považovať za typickú rádovú hodnotu a nie za zaručené číslo návrhu.

Tabuľka 1 - Korózne správanie Monela 400 podľa režimu prúdenia morskej vody

Zdroj: Správanie zhrnuté zo špeciálnych kovov SMC-053 a literatúry o morskej korózii; správanie sedimentov/sulfidov potvrdené terénnymi správami združenia Copper Development Association, na ktoré sa odkazuje v nezávislých prehľadoch morskej vody Monel.

Je štrbinová korózia skutočným slabým bodom Monel 400 v morskej vode?

áno. Štrbinová korózia - nie je otvorená-prehĺbenie povrchu - je dominantný spôsob zlyhania morskej vody Monel 400 a objavuje sa najmä tam, kde je prietok prerušený: pod tesneniami, spojovacími prvkami, morským porastom a usadeninami.

Štrbina sústreďuje stojatý mikro{0}}objem vody proti tesnej medzere, či už ide o tesniacu plochu, skrutkový spoj alebo spodnú stranu pripojeného barnacle. Kyslík vo vnútri štrbiny sa rýchlo vyčerpá, chloridy sa koncentrujú a miestna chémia sa môže prudko líšiť od objemnej morskej vody okolo nej. Monel 400 je výslovne uvedený vlastným výrobcom ako náchylný na tento mechanizmus v stagnujúcich podmienkach, popri všeobecnom bodovaní, aj keď zliatina funguje dobre v tej istej vode, keď sa pohybuje.

Laboratórne a terénne práce v LaQue Center for Corrosion Technology (Wrightsville Beach, Severná Karolína) porovnávali štrbinové-korózne správanie Monel 400, Monel K-500, 90-10 meď-nikel (CDA 706) a 70-30 meď-niklových a 715-niklových pod vodou rozšírených 715- niklových pod vodou expozičných dôb.

Dve zistenia z tohto programu sa oplatí úprimne označiť a nie vyhladzovať: -laboratórne elektrochemické a štrbinové{1}}testovanie kupónov správne predpovedalo všeobecnú morfológiu štrbinového napadnutia, ale nepredpovedalo skutočný rozsah korózie pozorovanej pri vonkajších expozíciách morskej vody v Severnej Karolíne. Toto je zmysluplná výstraha pre každého, kto sa spolieha len na krátkodobé-laboratórne údaje, aby kvalifikoval komponent Monel pre dlhodobý-nestály alebo prerušovaný{5}}tok morskej vody.

Z praktického hľadiska vyplýva, že katódová ochrana je pre Monel 400 v morskej vode dôležitejšia ako samotná odolnosť voči chloridom. Zliatiny s vyšším obsahom chrómu a molybdénu - Zliatina 625 (UNS N06625) a Hastelloy C-276 (UNS N10276) medzi nimi - odolávajú jamkovej a štrbinovému napadnutiu v tichej morskej vode v oveľa širšom rozsahu podmienok prúdenia než pri vyšších stupňoch prúdenia, čo je dôvod, prečo sú Monel stojaté vody vyššie. sám.

Je obsah medi Monel 400 odolný voči biologickému znečisteniu?

Nie. Napriek tomu, že Monel 400 obsahuje 28-34 % medi -, čo je frakcia porovnateľná so 70-30 meď-skupinou niklu -, nie je v inžinierskej praxi klasifikovaný ako odolný voči biologickému znečisteniu,-pretože odolnosť voči biologickému znečisteniu v zliatinách medi je meď-{10}efekt hromadného zloženia, nie hmota typu povrch-film.

Toto je najbežnejšia mylná predstava, ktorá sa opakuje v marketingovom obsahu Monel, a zaslúži si priamu opravu. Zavedené zliatiny odolné voči biologickému znečisteniu-v námornom inžinierstve sú tvárnená meď-nikla - C70600 (90-10 CuNi) a C71500 (70-30 CuNi) - a akceptovaný mechanizmus je špecifický: tieto zliatiny sú prevažne{15} meď{15} 88-90 % Cu pre C70600, zhruba 69 % Cu pre C71500) a ich povrch tvorí film na báze oxidu meďného, z ktorého sa ióny medi postupne uvoľňujú do bezprostrednej hraničnej vrstvy. Morské organizmy netolerujú túto chémiu hraničnej vrstvy, takže makroznečistenie (kôrovce, lastúrniky, burina) sa buď neusadí, alebo zostane voľne prichytené a odpadáva.

Monel 400 je niklová-väčšinová zliatina - jednofázový pevný roztok niklu{4}}s niklom{4}} s rozpustenou meďou, nie zliatina s medenou-matricou s pridaným niklom. Povrchový film, ktorý vytvára v morskej vode, je zodpovedajúcim spôsobom bohatý na nikel-a nie medený-oxidový film, na ktorý sa meď-nik spolieha pri jeho antivegetatívnom správaní.

Univerzitná inžinierska štúdia porovnávajúca nové medené-zliatiny s tvrdonávarom so zavedenými námornými materiálmi zistila, že zliatina s iba 16 % medi koncentrovanými vo fáze matrice bohatej na meď, dosiahla odolnosť proti zanášaniu podobnú ako Monel 400, a dospela k záveru, že je to preto, že meď je potrebné lokálne koncentrovať na povrchu-prejavuje sa, že jej vlastný percentuálny podiel medi nie je účinný. Americký patent na antivegetatívne tepelné-striekané povlaky ide ešte ďalej a spája zliatiny Monel spolu s nehrdzavejúcou oceľou ako materiály, ktoré sa „všeobecne považujú za odolné voči korózii, ale podliehajú biologickému znečisteniu“, v priamom kontraste s medenoniklovými povlakmi testovanými v rovnakej práci.

Nič z toho neznamená, že Monel 400 sa zanáša tak ľahko ako holá uhlíková oceľ -, jej korózne správanie v morskej vode je stále oveľa lepšie ako u ocele a určitý vedľajší účinok proti znečisteniu z obsahu medi je prijateľný. Ale „má meď, a preto odoláva biologickému znečisteniu ako meď-nikel“ nie je tvrdenie, ktoré podporuje literatúra o korózii, a špecifikovať Monel 400 pre kritickú aplikáciu na biologické znečistenie-na tomto základe je konštrukčná chyba, ktorú stojí za to zachytiť ešte pred tým, než sa dostane k objednávke.

Tabuľka 2 - Obsah medi a klasifikácia biologického znečistenia v rámci medi-Rodina niklu/Monel

Zdroj: Rozsahy zloženia podľa ASTM B466/B127/A240, ako sú zostavené v-zliatinách medi a literatúre výrobcu Monel; klasifikácia biologického znečistenia podľa vyššie citovanej literatúry CDA/Nickel Institute.

Ako sa celkovo porovnáva Monel 400 s 316L, Super Duplex a Copper{2}}niklom v morskej vode?

Monel 400 sa nachádza medzi štandardnou austenitickou nehrdzavejúcou oceľou a prvotriednou niklovou-zliatinou/duplexnou vrstvou: prekonáva 316 l pri tečúcej-odolnosti proti jamkovej vode v morskej vode a všeobecnej korózii, stráca na super duplex a zliatine 625/C-276 na biologickej stojatej a štrbinovej vode a odolnosti proti bio stojatej a medenej štrbine.

Tabuľka 3 - Porovnanie výkonnosti morskej vody

Zdroj: Kompilované z Special Metals SMC-053, Nickel Institute morská voda-pokynov pre koróziu (Carol Powell, 2020) a CDA/Nickel Institute bioznečisťovanie medi-niklu citovanej v tomto článku. Kontext odolnosti PREN a duplexnej -rodiny pitting{8}} podľa nižšie uvedeného porovnania Super Duplex 2507 chlorid-SCC.

Poctivým výberom je, že žiadna zliatina v tejto tabuľke nie je bezpodmienečne „najlepšia“ pre morskú vodu. Monel 400 vyhráva špecifickou kombináciou vysokej pevnosti, ne-magnetického správania v blízkosti izbovej teploty a vynikajúcej odolnosti voči prúdeniu-morskej vody, vďaka čomu je štandardnou voľbou pre hriadeľové čerpadlá a vrtule; nezvíťazí pri stojatej-odolnosti voči jamkám/štrbinám (lepšie sú duplexné a Ni{5}}Cr-zliatiny Mo) ani pri biologickom znečistení (lepšia je meď-nikel).

Kedy by ste mali špecifikovať Monel 400 vs. alternatívu pre službu s morskou vodou?

Špecifikujte Monel 400, kde je prietok morskej vody nepretržitý a diel ťaží zo svojej pevnosti a ne-magnetických vlastností; prejdite na meď-nikel, super duplex alebo zliatinu 625/C-276, akonáhle sa stagnujúca expozícia, kontrola biologického znečistenia alebo extrémna závažnosť chloridov stanú hnacou požiadavkou.

Hriadele čerpadiel, hriadele vrtule, drieky ventilov a obloženie v nepretržite prúdiacej morskej vode - Klasická, dobre{2}}osvedčená aplikácia Monel 400.

Prístrojové vybavenie, kompasy a kryty snímačov vyžadujúce ne-magnetické správanie v morskom prostredí - Monel 400 alebo Monel K-500 pre vyššiu pevnosť.

Sitá na nasávanie morskej vody, potrubia kondenzátora a konštrukcie, kde je kontrola biologického znečistenia hnacím motorom dizajnu - špecifikujte namiesto toho 90-10 alebo 70-30 meď-nikel.

Potrubie{0}}mŕtvej nohy, zariadenie v pohotovostnom režime pri nečinnosti alebo komponenty, ktoré občas vidia stagnujúcu morskú vodu, - zvážte zliatinu 625, C-276 alebo super duplexnú nehrdzavejúcu oceľ, prípadne zaistite spoľahlivú katódovú ochranu, ak zostane Monel 400.

Upevňovacie prvky a hardvér pod vlajkou kontaktu - morského porastu alebo sedimentu na katódovú ochranu alebo inováciu; nechránený Monel 400 v blate/sedimente má v terénnych správach zdokumentovanú strednú-až{3}}závažnú koróziu.

Všeobecný námorný hardvér citlivý na rozpočet, kde sú známe rýchlostné limity 316L (presahy nad približne 1,5 m/s) prijateľné - 316L zostáva základnou nižšou-základnou cenou, s rovnakou opatrnosťou voči stojatej vode ako Monel 400.

Ktoré normy upravujú Monel 400 pre námorné obstarávanie?

Námorný hardvér Monel 400 sa najčastejšie obstaráva podľa ASTM B127/B164/B165 pre dosky, tyče a bezšvíkové rúry, pričom kvalifikácia pre kyslé-služby tam, kde je to možné, sa riadi NACE MR0175.

Zdroj: Special Metals Corporation, SMC-053, sekcia Dostupné produkty a špecifikácie.

Často kladené otázky

Otázka: Má Monel 400 jamy v morskej vode?

A: Zriedkavo v tečúcej morskej vode,ale riziko vzniku jamiek prudko stúpa, keď voda stagnuje, pretože odpor zliatiny závisí skôr od nepretržitého toku než od chloridového-stabilného pasívneho filmu.

Otázka: Aká je rýchlosť korózie Monel 400 v morskej vode?

Odpoveď: Bežne sa uvádza okolo 0,02 – 0,03 mm/rok (asi 1 mpy) v tečúcej, prevzdušnenej morskej vode,hoci toto číslo pochádza skôr zo sekundárnych kompilácií ako z kvantifikovanej hodnoty v primárnom bulletine Special Metals, ktorý uvádza správanie iba kvalitatívne.

Otázka: Je Monel 400 odolný voči štrbinovej korózii?

Odpoveď: Nie -štrbinová korózia pod tesneniami, spojovacími prvkami, morským porastom a sedimentmi v podmienkach stojaceho alebo nízkeho prietoku-je primárnym režimom zlyhania morskej vody Monel 400 a katódová ochrana je štandardným zmiernením.

Otázka: Odoláva Monel 400 biologickému znečisteniu ako medené-niklové rúry?

Odpoveď: Nie -napriek tomu, že obsahuje 28-34 % medi, Monel 400 je zliatina s matricou niklu-a nie je klasifikovaná ako odolná voči biologickému znečisteniu-; táto klasifikácia patrí do zliatin medi-s matricou, ako sú 90-10 a 70-30 meď-nikel, ktorých vlastnosti proti znečisteniu pochádzajú z povrchu s väčšinou medi, nie z obsahu medi.

Otázka: Mal by byť Monel 400 katodicky chránený v morskej vode?

Odpoveď: Áno, pre stagnujúci alebo prerušovaný-tok služby.Katódová ochrana predstavuje štandardné zmiernenie proti štrbinovému a pittingovému napadnutiu, keď nie je možné zaručiť nepretržitý prietok.

Otázka: Aká zliatina by mala nahradiť Monel 400 pre služby stojatej morskej vody?

Odpoveď: Zliatina 625, Hastelloy C-276 alebo super duplexná nehrdzavejúca oceľ, napríklad 2205/2507,všetky odolávajú jamkovej a štrbinovej korózii v oveľa širšom rozsahu podmienok prúdenia morskej vody ako Monel 400.