Типичные случаи применения супер двухшпиндельной стали

В развитии материаловедения дуплексная нержавеющая сталь с ее уникальной двухфазной микроструктурой «аустенит + феррит» обеспечивает как высокую прочность, так и отличную коррозионную стойкость, что делает ее идеальным выбором для многих суровых условий. Супер двухшпиндельная нержавеющая сталь, как 2507 и УР52Н +, как высококачественные продукты внутри это семейство, достигает значений (PREN) сопротивления питтинга эквивалентных превышая 40 (сравненный до 30-35 для стандартных двухшпиндельных сталей) более добавочно увеличивая хромий, молибден, и содержание азота. Это демонстрирует незаменимые преимущества в преодолении комбинированных проблем хлорид-ионной коррозии, коррозии под напряжением и механического износа. В этой статье основное внимание будет уделено трем типичным сценариям применения-глубоководным нефтяным и газовым платформам, системам охлаждения ядерной энергии и высококлассному оборудованию для защиты окружающей среды-для анализа того, как супердуплексная сталь решает инженерные проблемы благодаря своим свойствам материала.

Глубоководные нефтяные и газовые платформы-«структурный краеугольный камень» для выдерживания сред с высоким содержанием соли и высоким давлением

Сценарные задачи:

При морской добыче нефти и газа подводные трубопроводы, рождественские елки и подводные производственные системы подвергаются длительным воздействиям сред, содержащих ионы хлорида (концентрации более 30 000 ppm), низких температур (0-10 ° C) и высоких давлений (20-30 МПа). Обычная углеродистая сталь или низколегированная сталь быстро выходит из строя из-за точечной и щелевой коррозии, вызванной ионами хлорида. В то время как традиционные аустенитные нержавеющие стали (такие как 316L) обладают хорошей коррозионной стойкостью, им не хватает прочности (предел текучести обычно составляет всего 200-300 МПа), что затрудняет их соответствие требованиям к облегчению глубоководного оборудования высокого давления.

Супер решения дуплексной стали:

Возьмите, например, супер дуплексную сталь 2507. Его предел текучести достигает 450-550 МПа (примерно вдвое больше, чем у 316L), что позволяет выдерживать более высокие давления без увеличения толщины стенки. Важно отметить, что его высокое содержание хрома (25%), молибдена (3,5-4%) и азота (0,2-0,3%) синергетически образует плотную пассивную пленку (в основном состоящую из производных Cr2O₃ и MoO₃), которая стабильно противостоит ионам хлора, атакующим границы металлических зерен.

Пример практического применения:

Норвежская национальная нефтяная компания Equinor использует супердуплексную сталь 2507 для производства корпусов клапанов и соединительных фланцев для подводной добычи на нефтяном месторождении Johan Sverdrup в Северном море. Морская вода месторождения имеет концентрацию хлоридных ионов, превышающую 25 000 ppm, и зимние температуры около 0 ° C. Тем не менее, после пяти лет непрерывной службы оборудование остается свободным от коррозии. Между тем, вспомогательные трубопроводы из обычной дуплексной стали (например, 2205) были заменены преждевременно из-за локализованной питтинговой коррозии. Данные показывают что под этими эксплуатационными режимами, тариф корозии питтинга стали 2507 чем 0,01 мм/еар (далеко превышающ верхний предел стандарта АПИ 17Д 0,1 мм/еар), и свое сопротивление к напряжению сульфида треская (SSCC) соотвествует НАКЭ МР0175, становится «базовым уровнем безопасности» для глубоководного оборудования.

Система охлаждения ядерной энергии-соответствие высоким стандартам ядерной безопасности и радиационной стойкости

Сценарий Вызов:

В то время как вторичный контур атомной электростанции (система циркуляции от парогенератора к паровой турбине) не контактирует непосредственно с радиоактивными материалами, охлаждающая вода содержит следовые количества ионов хлорида (из остатков очистки питательной воды) и работает при высоких температурах (280-320 ° С). Традиционные материалы восприимчивы к коррозионному растрескиванию под напряжением (SCC) из-за длительной эксплуатации. Что еще более важно, оборудование ядерного класса предъявляет чрезвычайно высокие требования к радиационной стабильности материала (устойчивость к нейтронному охрупчиванию), свариваемости и долгосрочной структурной стабильности. Когда обычная дуплексная сталь использована на выдвинутые периоды над 300 ° К, хрупкие участки σ могут выпасть в осадок от участка феррита, уменьшая твердость. Супер решение дуплексной стали:

UR52N + (обычно используемая в Европе супердуплексная сталь с составом, аналогичным 2507, но с оптимизированным распределением азота и молибдена) поддерживает сбалансированную дуплексную структуру при 300 ° C благодаря точному контролю соотношения фаз (аустенит: феррит примерно 50:50, с отклонением менее 5%), Предотвращение чрезмерного роста в одну фазу. Кроме того, его высокое содержание никеля (приблизительно 7%) повышает устойчивость матрицы к набуханию излучения, в то время как добавление азота ингибирует скорость осаждения σ-фазы при высоких температурах.

Пример практического применения:

На проекте Фазы III АЭС Фламенвилль во Франции вторичный коллектор парогенератора (ключевой компонент, отвечающий за распределение охлаждающей воды) изготовлен с использованием UR52N +. Работая при температуре 290 °C, концентрация ионов хлорида в охлаждающей воде держится ниже 50 ppm (хотя все же выше, чем у обычной промышленной воды). С момента ввода в эксплуатацию в 2018 году регулярные вихревые испытания не выявили утончения стенок или роста трещин, что продлевает срок его расчетного срока службы с 20 лет для обычных материалов до 40 лет. Отчет об оценке Международного агентства по атомной энергии (МАГАТЭ) показывает что коррозионная устойчивость УР52Н + всесторонняя под этими условиями больше чем три раза эта из стандартных двухшпиндельных сталей (как 2205), пока твердость удара сваренных соединений остается над 80Дж (далеко превышая требование ядерн-ранга стандартное 50Дж).

Высококачественный оборудование для защиты окружающей среды-системы обессеривания влажных дымовых газов требуют чрезвычайно высокой износостойкости и коррозионной стойкости

Сценарий Вызов:

В системах влажной десульфурации дымовых газов (ДДГ) на угольных электростанциях или сталелитейных заводах циркуляционный насос суспензии и внутренняя стенка абсорбционной башни подвергаются воздействию хлорированной сульфатной суспензии с pH 4-6 (15-30% содержание твердых веществ, cl− концентрация 5000-10000 ppm), сопровождаемая высокоскоростной жидкой эрозией (Скорость потока до 3-5 м/с). Обычные коррозионно-стойкие материалы, такие как резиновые накладки, легко проникают твердыми частицами, в то время как нержавеющая сталь 316L под комбинированным воздействием эрозии Cl и суспензии может развить перфорации и утечки в течение нескольких месяцев.

Супер решение дуплексной стали:

Супер сталь дуплекса 2507 не только предлагает высокую коррозионную устойчивость, но также похваляется значительно более высокой твердостью (ХВ 280-320) чем 316Л (ХВ 180-220), эффектно сопротивляясь носке вырезывания от твердых частиц. Кроме того, ферритовая фаза в дуплексной структуре обеспечивает повышенную устойчивость к пластической деформации, в то время как аустенитная фаза буферизуется ударными нагрузками. Эти две фазы объединяются для достижения двойной коррозионной и износостойкости.

Пример применения:

В плену электростанции крупного сталелитейного завода под Китай Baoteel Group, крыльчатка циркуляционного насоса FGD slurry была первоначально построена из нержавеющей стали 316L, испытывая средний срок службы только восемь месяцев (из-за износа, ведущего к дисбалансу рабочего колеса и возможному перелому). Рабочее колесо впоследствии было заменено на одно-часть бросила турбинку 2507 супер двухшпиндельной стали, совмещенную с оптимизированной конструкцией канала подачи. После 26 месяцев непрерывной работы в тех же условиях эксплуатации наблюдались лишь незначительные поверхностные царапины (глубина износа <0,3 мм). После ремонта крыльчатка продолжала работать, продлив цикл замены до более чем трех лет и снизив общие затраты на техническое обслуживание на 60%.