Rozsdamentes acél tengeri mérnöki anyagminőségben tengervízhűtéshez, ballaszthoz és tűzoltáshoz

Ugyanazon a hajón három rendszer kezeli ugyanazt a folyadékot - tengervizet -, mégis három különböző rozsdamentes acélt igényelnek. A tengervíz hűtése folyamatos áramlású, így a duplex 2205 kezeli a legtöbbet. A ballaszt időszakos, pangó, üledékterhelésű feladat, ezért magasabb molibdéntartalomra vagy bevonási stratégiára van szüksége. A tűzoltás egy normál üresjáratú, hirtelen maximális áramlású feladat, és ez a legnehezebb a három közül: egy nedves tűzoltóvezeték egy évig mozdulatlanul áll, majd kilencven másodperc alatt teljes sebességgel üzemel.

Stainless Steel in Marine Engineering

Ha csak egy mondatra emlékszel, emlékezz erre:a tengervízben a rozsdamentes acél a réskorrózió és a lerakódás alatti lyukkorrózió miatt tönkremegy, nem pedig az egyenletes korrózió miatt – ezért a választott minőséget a felület nedves és mozdulatlanságának időtartamához kell igazítani, nem csak a víz sósságához.

Ez az útmutató a csővezeték- és berendezésmérnököknek, a beszerzési csoportoknak és az osztályozó társaságok felmérőinek szól, akiknek papíron kell megvédeniük az anyagválasztást. Minden rész egy kérdéssel kezdődik, egy-két mondatban megadja a választ, majd elmagyarázza az indoklást és a mögötte álló számokat.

Elolvashatja a végétől a végéig, vagy közvetlenül a megadott rendszerre ugorhat: tengervízhűtés, ballaszt vagy tűzoltás. A középső összehasonlító mátrix mindhármat összevonja, a függelék pedig felsorolja a szabványokat, a feltételezéseket és a közzétételi metaadatokat.

Három változó határozza meg az eredményt – az ötvözettartalom (PREN-ben kifejezve), az üzemi hőmérséklet, valamint a felület nedvesedésének és folyásának gyakorisága. A sótartalom önmagában szinte semmit sem mond.

A mérnökök gyakran „tengervízálló minőséget” kérnek, mintha az ellenállás egyetlen tulajdonság lenne. Nem az. A tengervíz megtámadja a rozsdamentes acélt a passzív film lokális lebomlásán keresztül, és ez a lebomlás a hőmérséklettel együtt mozgó küszöbértéktől függ.

A 316 literes csőami tizenöt évet ad egy északi-tengeri hűtővezetékben 12 fokon, az 45 fokos öböl-menti kondenzátor kimenetén tizennyolc hónap alatt kilyukadhat. Ugyanaz a vízkémia, ugyanaz az ötvözet, más a hőmérséklet. Az ötvözet nem változott; a küszöb az üzemállapot alá került.

Ennek gyakorlati következménye, hogy az üzemi hőmérséklet és áramlási rendszer nélküli anyagadatlap nem specifikáció. Ez egy kívánság. A tengervízrendszerre vonatkozó minden hiteles javaslatnak tartalmaznia kell a tervezési hőmérsékletet, a minimális és maximális sebességet, a klórozási rendszert, valamint a várható stagnálási periódusokat – mert mind a négy bemenet egy-két fokozattal módosíthatja a választ.

Semmi formális. Ez egy marketingkifejezés, amelynek semmilyen szabványban nincs definíciója, és leggyakrabban 316 - olyan osztályokra alkalmazzák, amelyek valóban alkalmasak a fedélzeti hardverekhez és kapaszkodókhoz, és valóban alkalmatlanok merülő tengervízcsövekhez.

Az ASTM, EN vagy ISO nem rendelkezik "tengeri minőségű" besorolással. Létezik az osztályozó társaságok, a NORSOK által közzétett, szolgáltatás-specifikus anyagválogatás és a tulajdonosi előírások, és ezek a dokumentumok sokkal konzervatívabbak, mint a marketingkifejezés sugallja.

A zűrzavarnak valódi ára van. Az a vásárló, aki az igénylésen azt írja, hogy "tengeri minőségű rozsdamentes acél", 316 litert kap, mert ez a legolcsóbb minőség, amit a kifejezés hihetően leírhat. Ez a 316L ezután egy tengervizes hűtőfejbe kerül, ahol ez lesz az első elem a hibalistán.

Írja be helyette az UNS számot. S31603, S32205, S32750, S31254 - ezek egyértelműek, a malomtanúsítványon szerepelnek, ellenőrizhetők. A "tengeri minőség" nem ellenőrizhető, pontosan ezért soha ne jelenjen meg a beszerzési rendelésen.

PREN=%Cr + 3.3 × %Mo + 16 × %N. Folyamatosan áramló hideg tengervízhez nagyjából PREN 35; meleg, pangó vagy résekre hajlamos szolgáltatáshoz PREN 40 vagy magasabbra van szüksége. De a PREN egy szűrőeszköz, nem garancia.

A PREN, a lyukasztási ellenállás ekvivalens száma, annak a három elemnek a súlyozott összege, amely stabilizálja a passzív filmet a klorid támadásával szemben. A króm képezi a filmet; a molibdén és a nitrogén helyileg javítja a klorid áttörésekor.

A képlet szándékosan egyszerű, ami egyben az erőssége és a gyengesége is. Figyelmen kívül hagyja a mikrostruktúrát, a zárványtartalmat, a felületi minőséget és a hőkezelést – ezek mind számítanak. Két 2205-ös melegítés azonos PREN-nel mérhetően eltérhet a mért kritikus pitting hőmérséklettől, ha az egyiket nem megfelelően hőkezelték.

Éppen ezért a komoly specifikációk nem állnak meg a számított számnál. Mért eredményt igényelnek: az ASTM G48 A módszer szerinti kritikus pontozási hőmérsékletet, vagy az ASTM G150 szerinti korróziós tesztet, amely a tényleges hőt jelenti. Az alábbi táblázat tipikus értékeket mutat; a PREN oszlopot tervezési segédeszközként, a CPT oszlopot pedig elfogadási kritériumként kezelje.

fokozat (UNS)	Közös név	Tipikus PREN	Tipikus CPT, diploma (ASTM G48 A)	Praktikus tengervizes mennyezet
S31603	316L	24–26	20–25	25-30 fok, csak folyik
N08904	904L	34–36	40–50	35-40 fok
S32205	Duplex 2205	34–36	45–55	45-50 fok
S31254	6hó / 254SMO	42–44	65–80	60-70 fok
S32750	Super duplex 2507	41–43	80–90	80-90 fok
N06625	625-ös ötvözet	~50	>85	Súlyos, ráadásul nagy szilárdságú

Vegye figyelembe a rendelési anomáliát: a 6Mo PREN értéke valamivel magasabb, mint a Super duplex 2507, a 2507 mégis jobban teljesít számos tengervízi feladatban. A PREN nem ragadja meg a duplex mikrostruktúra előnyeit, amely ellenáll a kloridos feszültségkorróziós repedéseknek, ahogyan azt a teljesen ausztenites 6Mo nem tudja. Ez az első hely, ahol egyetlen szám félrevezet.

Mert a kritikus lyukhőmérséklet csak 20-25 fok körül van, a kritikus réshőmérséklete pedig még ennél is alacsonyabb. A legtöbb tengervízrendszerben a fém élete nagy részét egy hasadékban tölti, e küszöb feletti hőmérsékleten.

Why does 316L fail in seawater even

Nézze meg, hol tönkremegy a 316L. Ritkán egyenes csőfutásról van szó. Ez egy tömítés alatt található a karima felületén, egy csőtartó nyereg alatt, egy csücskös fürt alatt, egy menetes csatlakozáson belül, vagy egy zárt szelep mögötti holt lábban.

Ezen helyek mindegyike egy rés: egy geometria, ahol a tengervíz behatol, de nem tud szabadon cserélni. Az oxigén gyorsabban fogyasztódik el, mint amennyit pótolni lehetne, a helyi kémia eltolódik, klorid koncentrál, a résen belüli pH csökken. A passzív film ebben a környezetben nem tud újjáépülni, és elkezdődik a gödrösödés.

Ez az oka annak, hogy a 316 literes tengervíz meghibásodásai úgy néznek ki, mint – elszigetelt mély gödrök, amelyek alján fényes fém található, érintetlen felülettel körülvéve. A cső nem korrodált. Egy négyzetcentiméternyire sikerült.

Van egy intuitív fordulat, amelyet érdemes tudni. A természetes tengervíz biofilmet képez a rozsdamentes acélon, ami nagyjából 200-400 mV-tal növeli a korróziós potenciált, a nagyobb potenciál pedig nagyobb hajtóerőt jelent a réstámadások számára.

A klórozás megakadályozza azt a biofilmet, ígya klórozott tengervíz gyakran kevésbé agresszív a rozsdamentes acéllal szemben, mint a tiszta, klórozatlan tengervíz- az ellenkezője annak, amit a legtöbben feltételeznek. A bioszennyeződés elleni védekezés ezért korrózióvédelmi intézkedés, nem csak hőátadási intézkedés.

A CPT az a hőmérséklet, amelynél a gödrök nyílt felületen kezdődnek; A CCT az az alacsonyabb hőmérséklet, amelynél a résben elindulnak. Az ausztenites minőségeknél a CCT nagyjából 15-25 fokkal a CPT alatt van, a duplex minőségeknél pedig a rés kisebb, de még mindig valós.

A megkülönböztetés azért fontos, mert szinte minden tengervizes rozsdamentes alkatrész tartalmaz réseket. A csavarozott karima spirálisan tekercselt tömítéssel szabályozott rés. A cső-cső hengerelt kötés egy szabályozott rés. A szelepülés egy szabályozott rés.

Ha a CPT-t választja, akkor az összetevő legegyszerűbb helyét választja. Ha a CCT-t választja, akkor azt a helyet választja ki, amely ténylegesen meghiúsul.

A mérnöki válasz nem csak az ötvözet korszerűsítése. Ez a hasadék csökkentése is. Hegesztés a karima helyett, ahol a karbantartási hozzáférés lehetővé teszi. Használjon teljes felületet fedő tömítéseket, ne emelt felületet. Adjon meg egy tömítővarratot a cső-csőlemez csatlakozásokhoz. Tartsa távol a támasztékokat a csőfelülettől egy vízelvezető réssel, és soha ne hagyja, hogy rozsdamentes zsinór ráüljön a szénacél nyeregre.

Tervezési részlet	Amit létrehoz	Enyhítés
Csavarozott karima, megemelt felület	A tömítés és a karima felülete közötti rés	Teljes felületű tömítést, vagy hegesztheti a csatlakozást
Csőtartó nyereg	Állandó nedves rés plusz galvanikus pár	Bilincs vízelvezető réssel, acélból szigetelve
Menetes csatlakozás	Mély, ellenőrizhetetlen rés	Cserélje ki hegesztett vagy karimás kötésre
Tube-to-tubesheet	Gyűrűs rés a hengerelt csatlakozásnál	Tömítési varrat vagy szabályozott tágulás
Halott láb egy szelep mögött	Stagnáló tengervíz, nincs oxigén megújulás	Távolítsa el az elhalt lábakat; adjon hozzá lefolyót és öblítési pontot

Hat fokozat szinte mindent lefed: 316L a zárt hurkokhoz és nem merülő hardverekhez, 904L a mérsékelt kloridhoz, duplex 2205 mint munkaló, 6Mo kis furatú és lemezes hőcserélőkhöz, Super duplex 2507 forró vagy magas klórtartalmú alkalmazásokhoz, és nikkelötvözetek a szélsőséges esetekben.

Az alábbi táblázat a valós specifikációkban megjelenő rövid lista. Ami nincs rajta, az vagy szakember választása, vagy hiba.

Fokozat	Ahol kiérdemli a helyét	Ahol nem
316L (S31603)	Zárt hűtőkör, műszer levegő, fedélzeti hardver, fröccsenő zóna a nedves vonal felett	Bármilyen folyamatosan merülő tengervíz csővezeték
904L (N08904)	Mérsékelt kloridos folyamatsorok, néhány gázmosó kör	meleg tengervíz; költségét nehéz igazolni 2205-höz képest
Duplex 2205 (S32205)	Tengervíz hűtő csővezetékek DN50 felett, lemezes hőcserélő lemezek, szivattyúházak, szelepek	Stagnáló ballasztvezetékek, 50 fok feletti forró tengervíz, nagy feszültségű hegesztett kötések vezérlés nélkül
6hó (S31254)	Kisfuratú tengervíz csővezetékek, műszervezetékek, lemezes hőcserélők, tűzivíz elárasztó fúvókák	Nagy furatú csővezetékek költségalapúak
Super duplex 2507 (S32750)	Forró tengervíz, magas kloridtartalmú sóoldat, elektroklórozó körök, nagynyomású tűzivíz	Alacsony hőmérsékletű, alacsony klorid-terhelés, ahol a 2205 elegendő
Nikkelötvözetek (625, C276)	Fáklyás csúcsok, erős savanyú plusz klorid, kritikus, cserélhetetlen alkatrészek	Általános tengervíz csővezetékek; költsége egy nagyságrenddel magasabb

Hasznos ökölszabály a beszerzéshez: a 316 l-ről 2205-re történő ötvözetlépés hőmérsékleti viszonylatban nagyjából megduplázza a korróziós ráhagyást, a 2205-től 2507-ig terjedő lépés pedig nagyjából a duplájára. Karbantartási szempontból minden lépés sokkal kevesebbe kerül, mint az előtte lévő lépés, ezért a közepes fokozatok dominálnak a valós specifikációkban.

A Duplex 2205 csővezetékekhez és lemezcsomagokhoz, a Super duplex 2507 vagy 6Mo, ahol a kimeneti hőmérséklet meghaladja az 50 fokot, és a titán a csőkötegekhez a kritikus hűtőkben. 316L csak a zárt körbe tartozik.

which grade for piping plate heat exchangers and tube bundles

A tengervizes hűtés a legmegbocsátóbb a három rendszer közül, mivel az áramlás folyamatos. A folyamatos áramlás biztosítja az oxigénellátást, megakadályozza a lerakódások leülepedését, és a felületet a sebességi küszöb felett tartja, ahol a bioszennyeződés nem tud megtapadni. Pontosan ez az a rendszer, ahol a 2205 jól teljesít.

A tervezési részletek a legfontosabbak a folyamatos áramlási feltételezés szélén találhatók. A készenléti szivattyú leágazás, az üresjárati tartalék hűtő, a bypass vezeték és a lefolyó csatlakozás mind stagnál. Ezek azok a helyek, ahol a 2205-ös rendszer végül megmutatja az első gödröt, és ezek azok a helyek, amelyeket leggyakrabban kihagynak az anyagkiválasztás áttekintéséből.

Hűtőrendszer elem	Ajánlott	Ok
Fő tengervíz csővezeték, DN50 és magasabb	Duplex 2205	Folyamatos áramlás, mérsékelt hőmérséklet, jó CCT
Kisfuratú és műszersorok	6Mo	Vékony fal, alacsony áramlás, rés minden szerelvénynél
Lemez hőcserélő lemezek	2205, vagy 2507 50 fok felett	Nagy turbulencia, szűk rések a tömítéseknél
Kagyló-csöves csőköteg	Titanium Gr2 vagy szuper duplex 2507	Vékony fal, legmagasabb hőmérséklet, legkevésbé hozzáférhető
Szivattyúház és járókerék	Duplex 2205, öntött egyenértékű	Nagy sebesség, erózió plusz korrózió
Szűrőkosár és ház	6 hó vagy 2507	Alacsony áramlás, erős lerakódás, gyakori nyitás
Készenléti és bypass ágak	Ugyanolyan minőség, mint a fővezeték, plusz lefolyó	Stagnáló – az igazi kudarcpont

Még egy megjegyzés a lemezes hőcserélőkkel kapcsolatban: a tömítés hornya egy tervezett rés, a lemez anyaga vékony. A felnyitott és ismételten tömítéssel ellátott lemezcsomagon karcolások halmozódnak fel, amelyek gödör keletkezési helyeivé válnak. Adja meg legalább a 2205-öt, és minden szerviznél ellenőrizze a lemez széleit.

Körülbelül 1 m/s alatt a bioszennyeződés és az üledék ülepedik, és lerakódás alatti korróziót hoz létre. Körülbelül 3,5 m/s felett rézötvözeteknél és 6 m/s felett rozsdamentes acéloknál az erózió-korrózió mechanikusan eltávolítja a passzív filmréteget. A tervezési ablak keskeny, és az anyagválasztás része.

A sebességet általában hidraulikus paraméterként kezelik, a csővezeték-mérnök dönti el, és utólag adja át az anyagmérnöknek. Ez a sorrend visszafelé történik. A sebesség határozza meg, hogy a passzív film feltöltődik vagy megsemmisül, tehát az anyagválasztási megbeszélésbe tartozik.

Alacsony sebességnél a meghibásodási mód biológiai. A lárvák megtapadnak, a kagylók nőnek, az üledék felhalmozódik a mélypontokon, és a lerakódás alatti fém anaerob réssé válik. Nagy sebességnél a meghibásodási mód mechanikus: a könyököknél, a reduktoroknál és a szeleptesteknél fellépő turbulencia gyorsabban csíkozza le a fóliát, mint ahogy meg tudná újítani, és a fém erodálódik.

Anyag	Minimális sebesség	Maximális sebesség	Hiba üzemmód az ablakon kívül
316L	1.0 m/s	~4 m/s	Hasadék és lerakódás alatti gödröcskék alacsony áramlásnál
Duplex 2205	1.0 m/s	~6 m/s	Bioszennyeződés alacsony áramlásnál, erózió nagy áramlásnál
Super duplex 2507	1.0 m/s	~6–7 m/s	Ugyanaz, szélesebb hőmérsékleti ráhagyással
90/10 CuNi	1.0 m/s	~3.5 m/s	Erózió-korrózió 3,5 m/s felett
Titán Gr2	1.0 m/s	>10 m/s	Lényegében korlátlan sebesség tiszta tengervízben

A rozsdamentes tengervízvezetékek gyakorlati tervezési célja 1,5–3,5 m/s. Ez a tartomány megőrzi a felületet anélkül, hogy megközelítené az eróziós küszöböt, és teret hagy a szennyeződések számára, amelyek elkerülhetetlenül előfordulnak a dokkolások között.

Mert a ballaszt szolgálat természeténél fogva időszakos. Egy ballasztvezeték egy hétig lehet tele, egy hónapig üres, majd egy évig félig tele van hordalékkal. Ez a ciklus a lehető legrosszabb környezetet hozza létre a rozsdamentes acél számára: anaerob, szulfidtartalmú és lerakódásokkal terhelt.

Az előtétrendszer nem más nevű hűtőrendszer. Ez egy teljesen más munkaciklus, és a munkaciklus hajtja a kohászatot.

A ballasztút során a tankok és a sorok tele vannak és csendesek. Az oxigént a belélegző baktériumok és maga a korróziós reakció veszi fel. A szulfátredukáló baktériumok hidrogén-szulfidot termelnek, amely agresszív a rozsdamentes acélra és a rézötvözetekre egyaránt. Az üledék leülepedik a tartály fenekén és a mélypontokon, mély lerakódásokat hozva létre, ahol a fém teljesen védve van az oxigén megújulásától.

Ez az a környezet, ahol a mikrobiális hatású korrózió vagy MIC válik a domináns mechanizmussá. A MIC nem a korrózió külön fajtája; ez egy biológiailag módosított helyi kémia által felgyorsított réskorrózió. A kohászati reakció ugyanaz, mint bármely rés esetében: több molibdén, több nitrogén vagy záróbevonat.

Előtét rendszerelem	Tipikus anyag	Kulcsfontosságú szempont
Ballaszttartály, bevonattal	Szénacél epoxival az IMO PSPC szerint	A bevonat az akadály; nem a rozsdamentes acél az elsődleges védelem
Ballaszttartály, bevonat nélkül	316L vagy duplex 2205	A vegyszerszállító tartályhajók általában 316 litert használnak; a magasabb klorid kedvez a 2205-nek
Előtétcsövek, fő	Duplex 2205 vagy GRP	A vízelvezetés többet jelent, mint a minőség
Előtétcsövek, kis furat	6 hó vagy 2507	A vékony fal plusz a stagnálás egyenlő a korai kudarccal
Ballaszt szivattyúház	Duplex 2205, öntött	Erózió a járókeréknél, korrózió a vágóvíznél
Tartálytisztító gépek	316L vagy 2205	Időszakos, nagy sebesség, gyakran figyelmen kívül hagyják

Két tervezési döntés felülmúlja a minőségválasztást. Az első a vízteleníthetőség: egy zsinór, amelyet nem lehet teljesen leereszteni, végtelenségig megtartja a tengervizet mélypontján, és egyetlen ötvözet sem éli túl ezt a végtelenségig. A második a bevonat integritása a tartályokban. A karbantartott bevonattal ellátott bevonatos szénacél tartály a költségek töredékéért felülmúlja a bevonat nélküli rozsdamentes tartályt, amelynek bevonási stratégiája sikertelen.

A legagresszívebb patak a hajón. Az elektroklórozás magas kloridkoncentrációjú hipokloritot hoz létre, és a kezelőegységben, annak csővezetékében és a semlegesítő körben oxidálószer plusz klorid plusz esetenként hidrogén is látható. Ez egy szuperduplex, 6Mo vagy titán terület – soha ne 316L.

What changes when a ballast water management system is installed

A ballasztvízkezelési egyezmény megkövetelte, hogy 2024. szeptember 8-ig minden hajó teljesítse a D-2 kibocsátási szabványt, így lényegében minden vízen úszó hajó rendelkezik kezelőrendszerrel. Ez az utólagos felszerelés megváltoztatta az anyagválasztási problémát, és sok specifikáció nem utolérte.

A kezelési technológiák két családra bomlanak, eltérő anyagi következményekkel. A fizikai rendszerek - szűrés plusz UV - viszonylag jóindulatúak: a nedves felületek szűrt tengervizet és ultraibolya fényt látnak, és a duplex 2205 általában megfelelő. A kémiai és elektrokémiai rendszerek nem jóindulatúak.

Az elektroklórozás igényes eset. A cella nátrium-hipokloritot állít elő a tengervízből, így a helyi környezet magas kloridot, magas oxidálószer-koncentrációt, alacsony pH-t az elektródánál és hidrogén mellékterméket kombinál. A titán a szabványos elektródaanyag, és a cellaház és a közvetlenül utána lévő csővezetékek általában szuperduplexek, 6Mo-s vagy nem fémesek.

BWMS elem	Ajánlott anyag	Miért
Szűrőház	Duplex 2205	Folyamatos tengervíz, mérsékelt hőmérséklet
UV reaktor kamra	316L vagy 2205	Nincs oxidálószer, de rések a tömítéseknél
Elektroklórozó sejttest	Super duplex 2507, 6Mo vagy PVDF	Magas klorid- és erős oxidálószer
Hipoklorit injekciós vezeték	2507, 6Mo vagy PTFE-béléssel	A legmagasabb oxidálószer koncentráció a hajón
Semlegesítő áramkör	2507 vagy nem fém	Redukálószer plusz tengervíz
Minta- és felügyeleti vonalak	6Mo	Kis furatú, stagnáló, gyakori leállás

A gyakori utólagos felszerelési hiba az eredeti 316L-es ballasztcsövek újrafelhasználása a befecskendezési pont után. Ez a szakasz most olyan koncentrációban szállítja a klórozott tengervizet, amelyre az eredeti terv soha nem számított, és általában az első két éven belül meghibásodik.

Mert a másik két rendszer legrosszabb tulajdonságait egyesíti. A nedves tűzoltóvezeték hónapokig stagnál, hordalékot és tengeri növekedést halmoz fel, majd teljes sebességgel kell szállítania a teljes áramlást, amint a szivattyú elindul. A réskorrózió, a lerakódás alatti gödrösödés és az erózió ugyanabban az alkatrészben fordul elő.

A tűzoltás az a rendszer, amelyre az emberek a legkevesebbet gondolnak, és amelyre a legtöbbet kellene gondolniuk. Nincs redundáns működése - vagy működik, vagy a hajó bajban van -, és élete 99,9%-át olyan állapotban tölti, amit a rozsdamentes acél a legkevésbé szeret.

Vegye figyelembe a munkaciklust. A fő nyomás alatti és statikus. Tengervíz ül benne, oxigént fogyaszt, biofilm képződik, üledék ülepedik a mélypontokon és a zárt szelepek mögött. Ezután tűz keletkezik, a szivattyú elindul, és a vonal másodpercek alatt nulláról a tervezett sebességre megy át, átviszi az üledékterhelést minden könyökön és szűrőn.

A következő kudarcok előre láthatóak. Gödrök az üledék alatt mélypontokon. Réstámadás a tűzcsap leágazásoknál. Erózió-korrózió a szivattyú utáni első könyöknél. Eltömődött szűrők és fúvókák az elmozdult növekedés miatt. Ezek egyikét sem az okozza, hogy a víz sós; mindegyiket az okozza, hogy a víz áll.

Tűzoltó elem	Ajánlott anyag	Ok
Tűzoltó vezeték, nedves, nagy furatú	6Mo, szuper duplex 2507 vagy 90/10 CuNi	Hosszú stagnálás plusz hirtelen nagy áramlás
Tűzoltó vezeték, száraz	Szénacél belső bevonattal, vagy 2205	A száraz állapot eltávolítja a résmeghajtót
Tűzcsap ágak és szelepek	Ugyanolyan minőségű, mint a fő, hegesztett, nem menetes	Az elágazás a klasszikus rés
Árvíz és locsoló fúvókák	6 hó vagy 2507	Kis nyílású, pangó, könnyen eldugul a korróziós termék
Habkoncentrátum csövek	316L	A koncentrátum kémia, nem a tengervíz szabályozza
Tűzoltó szivattyúház	Duplex 2205, öntött	Nagy sebesség indításkor

Két tervezési intézkedés minden korszerűsítésnél jobban csökkenti az anyagterhelést. Először is helyezze el úgy a fővezetéket, hogy teljesen le lehessen üríteni, majd ürítse le a karbantartás során. Másodszor, minden áramlási teszt után öblítse át a fővezetéket friss vízzel, ha a hajó kapacitása megvan. A leeresztett fővezeték olyan fővezeték, amely nem korrodál.

Van egy szabályozási dimenzió is. A SOLAS-egyezmény II-2. fejezete előírja, hogy a tűzoltóvezeték két egyidejű fúvókát adjon ki minimális tűzcsapnyomás mellett, a minősítő társaságok pedig megkövetelik, hogy az anyag alkalmas legyen a szolgáltatásra. A korróziós termék miatt furatának felét elvesztett fővezeték továbbra is átmegy a szemrevételezésen, és még mindig nem teljesíti az áramlási tesztet.

A három rendszer a munkaciklusban tér el, nem a vízkémiától. A hűtés folyamatos, a ballaszt szakaszos és anaerob, a tűzoltás tétlen, majd extrém. Ez az egyetlen különbség megmagyarázza ebben az útmutatóban szinte minden anyagi ajánlást.

Kritérium	Tengervíz hűtés	Ballaszt	Tűzoltás
Áramlási rendszer	Folyamatos, irányított	Időszakos, hosszú pangásos időszakok	Hónapokig üresjárat, aztán maximum
Domináns hibamód	Réskorrózió a karimáknál és a támasztékoknál	MIC és befizetés alatti pontozás	Lerakódás alatti gödrösödés plusz erózió induláskor
Hőmérséklet	10-50 fok, a legmagasabb a HX kimenetnél	Környezeti hőmérséklet, nagyjából 0–35 fok	Környező
Oxigén	Áramlás útján feltöltve	Fogyasztott, anaerob	Pangás idején fogyasztják
Klórozás	Folyamatos, 0,2-0,5 mg/L maradék	Szakaszos, a BWMS-től	Egyik sem, kivéve, ha kipirul
Alapértelmezett osztályzat	Duplex 2205	2205 vízelvezetővel vagy bevonatos acéllal	6Mo, 2507 vagy 90/10 CuNi
Osztály, amelyik először megbukott	316L	316L, különösen kis furatú	316L és horganyzott acél
A kudarc költsége	Termeléskiesés, csőszakadás	Szabályozási nem megfelelőség, tartály sérülés	A tűzoltó képesség elvesztése

Olvassa el a táblázatot az "alapértelmezett osztályzat" oszlopban, és a logika egyértelmű. Ahogy a munkaciklus kevésbé folyamatos, úgy nő a szükséges ötvözettartalom. A víz nem változott; a nedvesítési minta tette.

A réz-nikkel nyer, ahol a bioszennyeződés-ellenállás a domináns követelmény, mivel a rézionok elnyomják a tengeri növekedést. A titán nyer, ahol a sebesség, a vékony falak és a hőátadás dominál, mert hatékonyan immunis bármilyen sebességű tengervízzel szemben. A rozsdamentes acél nyer az erő, a súly és a rézkisülés hiánya miatt.

When do copper-nickel and titanium beat stainless steel

A 90/10 és 70/30 arányú réz-nikkel ötvözet a huszadik század nagy részében a tengervíz csővezetékeinek alapértelmezett anyaga volt, és továbbra is jogos választás. Előnyük biológiai: a felszínről felszabaduló réz mérgező a tengeri élőlényekre, így a cső klórozás nélkül is tiszta marad.

Hátrányaik egyformán valósak. A maximális sebesség körülbelül 3,5 m/s, amely felett az erózió-korrózió felgyorsul. A szulfiddal szennyezett vagy ammóniás víz súlyosan megtámadja őket. A rézkibocsátást pedig egyre korlátozzák egyes kikötőkben és belvízi utakon, ami a tulajdonosokat a rozsdamentes acél és a nem fémes anyagok felé tolja.

A titán a technikai válasz a legnehezebb helyekre – csőkötegek, nagy sebességű tengervíz, vékony falak, ahol a lyukasztás elfogadhatatlan. Ez nem a gazdaságos megoldás az általános csővezetékekre, nagyjából ötszöröse a 316 literes anyagköltségnek.

Anyag	Relatív anyagköltség (316L=1.0)	Biofouling ellenállás	Sebességhatár	A legjobb alkalmazás
316L	1.0	Klórozás nélkül szegény	~4 m/s	Csak zárt hurkok
Duplex 2205	1.3–1.5	Klórozás nélkül szegény	~6 m/s	Általános tengervízcsövek
6Mo	2.4–2.8	Klórozás nélkül szegény	~6 m/s	Kis furat, lemez HX
Super duplex 2507	2.3–2.7	Klórozás nélkül szegény	~6–7 m/s	Meleg tengervíz, BWMS
90/10 CuNi	2.2–2.6	Kiváló	~3.5 m/s	Bioszennyeződés-kritikus csövek
Titán Gr2	5.0–6.0	Jó	>10 m/s	Csőkötegek, nagy sebesség

A költségek tájékoztató jellegűek, és a nikkel- és molibdénárral együtt mozognak. Használja az arányokat a szerkezethez, ne a költségvetéshez.

A duplex és a szuperduplex kevésbé megbocsátó, mint az ausztenites minőségek. Szabályozott hőbevitelre, nitrogén-öblítésre, előmelegítés nélkül, korlátozott áthaladási hőmérsékletre és a ferritegyensúly ellenőrzésére van szükségük. Ha ezeket rosszul értelmezi, akkor a fizetett korrózióállóság eltűnik a hőhatás zónában.

A kohászat egyszerű. A duplex acélok nagyjából felerészben ferritből és félig ausztenitből állnak, és ez az egyensúly adja meg szilárdságukat és kloridállóságukat. A hegesztés felborítja az egyensúlyt: a túl gyors hűtési sebességnél többlet ferrit marad, a túl lassú lehűlésnél szigma fázis és nitridek válnak ki.

Mindkét hiba csökkenti a korrózióállóságot, és egyik sem látható a kész hegesztésen. Éppen ezért a duplex hegesztés eljárás-minősítési probléma, nem pedig ügyességi probléma.

Paraméter	Duplex 2205	Super duplex 2507
Előmelegítjük	Egyik sem	Egyik sem
Hőbevitel	0,5–2,0 kJ/mm	0,5–1,5 kJ/mm
Interpass hőmérséklet	150 foknál kisebb vagy azzal egyenlő	100–150 fok vagy annál kisebb
Gyökértisztítási oxigén	<100 ppm	<50 ppm
Fém töltőanyag	ER2209	ER2594
Ferrit hegesztett fémben	35–65%	35–65%
Hegesztés utáni hőkezelés	Nem engedélyezett	Nem engedélyezett

Két további gyártási pont vonatkozik az útmutatóban szereplő összes minőségre. Először is, a vasszennyeződés: a szénacél szerszámok, a csiszolópor és a gyári törmelék vasrészecskéket ágyaznak be a rozsdamentes felületbe, és ezek a részecskék rozsdásodnak és gödrösödést okoznak. A speciális rozsdamentes szerszámok és a végső pácolás vagy passziválás nem kötelező.

Másodszor, a felületkezelés többet számít, mint a legtöbb specifikáció elismeri. A durva hegesztési sapka vagy a beágyazott szennyeződésekkel ellátott csiszolt felület az ötvözettartalomtól függetlenül az alapfém előtt gödrösödik. Adja meg a felületet, vizsgálja meg, és ne fogadja el a "hegesztett" feliratot tengervízvezetéken.

25 éves alapon a duplex 2205 általában a legalacsonyabb költségű tengervíz-csővezeték, a 316L pedig a legdrágább – drágább, mint a szénacél. A kilogrammonkénti legolcsóbb anyag ritkán az élettartamra vetített legolcsóbb anyag.

Az alábbi táblázat 400 méteres DN200 tengervíz hűtővezetéket modellez. A beszerelés költsége tartalmazza az anyagokat, a gyártást és a telepítést. A csereköltség magában foglalja az eltávolítást, a hozzáférést, az újratelepítést és a rendelkezésre állás elvesztését, ezért magasabb az eredeti telepítésnél.

Opció	Telepítési költség, USD	Várható élet	Csere 25 év alatt	25 év összesen, USD
Szénacél, epoxi béléssel	76,000	7 év	3	442,000
316L	132,000	9 év	2	554,000
Duplex 2205	192,000	25 év	0	192,000
Super duplex 2507	300,000	25+ év	0	300,000
90/10 CuNi	312,000	25 év	0	312,000
GRP / GRE	96,000	20 év	1 részleges	250,000

A legtöbb projektcsapatot meglepő eredmény a 316L sorozat. 74%-kal többe kerül, mint 2205 a rendszer élettartama alatt, mert kétszer cserélik, és minden csere többe kerül, mint az eredeti telepítés. A második meglepetés az, hogy a karbantartott bevonattal ellátott szénacél egyenesen 316 litert ver.

A GRP versenyképes a költségek tekintetében, de korlátozza a hőmérséklet, a nyomásosztály és a tűzállóság, ezért bizonyos hajótípusokon uralja a ballaszt- és tengervízvezetékeket, másoknál pedig kizárt.

Ezek az adatok modellek, nem idézetek. A feltételezéseket a függelék sorolja fel, és a rangsor robusztus a diszkontráta és az állásidő-költség ésszerű változásaihoz. Ami nem robusztus, az az olyan összehasonlítás, amely csak az első költséget veszi figyelembe.

A termékszabványok határozzák meg az anyagot; vizsgálati szabványok igazolják a tulajdonságokat; projektszabványok határozzák meg az elfogadási kritériumokat. Az a beszerzési megrendelés, amely csak egy termékszabványra hivatkozik, nem teljes, mert nem mondja meg, hogy a malomnak milyen bizonyítékot kell szolgáltatnia.

Három réteg dokumentáció szabályozza a tengeri rozsdamentes acél vásárlását. A termékszabványok, például az ASTM A240 vagy az A790 megmondják a malomnak, hogy mit kell készíteni. Az olyan vizsgálati szabványok, mint az ASTM G48 vagy az A923, megmondják a laboratóriumnak, hogyan kell ellenőrizni. A projektspecifikációk, például a NORSOK M-630, közlik a szállítóval, hogy milyen elfogadási feltételek vonatkoznak rájuk.

Réteg	Standard	Mit takar
Tányér és lap	ASTM A240 / A480	Összetétel, mechanikai tulajdonságok, kidolgozás
Varrat nélküli és hegesztett cső	ASTM A312, A790, A928	Ausztenites és duplex cső
Hőcserélő cső	ASTM A249, A789	Hegesztett cső hőcserélőkhöz
Szerelvények	ASTM A403, A815	Ausztenites és duplex szerelvények
Karimák és kovácsolt anyagok	ASTM A182	F304L, F316L, F51, F53, F55, F44
Bár	ASTM A276, A479	Szelepekhez és szivattyúkhoz rúd és kovácsolt anyagok
Pitting teszt	ASTM G48 A módszer	Kritikus mélyedési hőmérséklet
Intermetallikus fázis	ASTM A923	Szigma fázis duplexben
Ferrittartalom	ASTM E562	Ferritszám duplex varratokban
Anyag adatlapok	NORSOK M-630, MDS D41 / D51 / D55 / D57	Duplex, szuper duplex, 6Mo elfogadás
Balasztvíz	IMO BWM egyezmény, BWMS kódex	Kezelési szabvány D-2
Ballaszttartály bevonat	IMO PSPC, MSC.215(82)	Bevonat specifikáció
Tűzoltó vezeték	SOLAS II-2. fejezet, Reg 10	Kapacitás és elrendezés

Tengervíz vásárlása esetén a minimálisan elfogadható dokumentumcsomag a következő: malom tanúsítvány EN 10204 3.1 szerint, hőspecifikus kémiai elemzés, beleértve a nitrogént, az ASTM G48 A módszer eredménye a megadott vizsgálati hőmérsékleten, duplex esetén pedig ASTM A923 vagy ferrit ellenőrzés. Ha a szállító a tényleges hőre nem tudja produkálni a G48-as eredményt, a minőségi állítás nem igazolható.

A legtöbb tengervíz rozsdamentes acél meghibásodása specifikációs hibára vezethető vissza, nem anyaghibára. Ez a nyolc teszi ki a legtöbbet.

Az egyik: az UNS-szám helyett a „tengeri minőség” megadása.A kifejezésnek nincs definíciója, ezért alapértelmezés szerint a legolcsóbb értelmezést használja. S32205-öt írjon, ne "tengeri minőségű".

Kettő: a hasadékok figyelmen kívül hagyása.A CPT-n kiválasztott fokozat meghibásodik a tömítésnél, mert a CCT 15-25 fokkal alacsonyabb. Tervezze meg a rést, vagy válassza ki azt.

Három: stagnálásra való tervezés.Holt lábak, kiüríthetetlen mélypontok és tétlen készenléti ágak ott vannak, ahol megjelenik az első gödör. Ezek a legkönnyebben megoldható problémák a rajzolás szakaszában.

Negyedik: a PREN garanciaként kezelése.Két, ugyanazzal a PREN-nel végzett fűtés különbözhet a mért CPT-ben. A teszt eredményét kell kérni, nem a számítást.

Öt: keverési fokozatok galvanikus leválasztás nélkül.A szénacélhoz csatlakoztatott rozsdamentes vezetékből nagy katód lesz, amely egy kis anódot hajt meg. Használjon szigetelőkészleteket az átmeneteknél, és soha ne használjon grafittömítést.

Hat: a duplex megadása gyártásvezérlők nélkül.A hőbevitelnek, az öblítési oxigénnek, az áthaladási hőmérsékletnek és a ferritegyensúlynak szerepelnie kell a specifikációban, nem szabad a boltra bízni.

Hét: elfelejteni a biofouling stratégiát.Klórozás vagy mechanikai tisztítás nélkül a rozsdamentes tengervíz vezetékek beszennyeződnek, majd korrodálódnak a lerakódás alatt. Az anyagválasztás és a szennyeződés ellenőrzése egy döntés.

Nyolc: vásárlás kilogrammonkénti költség alapján.A 25 éves összehasonlítás azt mutatja, hogy a 316 liter többe kerül, mint 2205. Az első költség nem helyettesíti az életciklus költségeit.

A 316-os rozsdamentes acél alkalmas tengervízhez?

Nem, nem a folyamatos vízbe merítéshez való használatra. 316L a kritikus lyukhőmérséklet csak körülbelül 20–25 fok, a kritikus réshőmérséklet pedig alacsonyabb, így a legtöbb tengervízrendszerben a tömítéseknél, a támasztékoknál és a lerakódások alatt gödrösödik. Alkalmas zárt hűtőhurkokhoz, fedélzeti hardverekhez és fröccsenő zónákhoz, amelyek szárazon maradnak.

Melyik a legjobb rozsdamentes acél tengervíz hűtésére?

A Duplex 2205 a legjobb általános választás tengervizes hűtőcsövekhez és lemezes hőcserélőkhöz. Használjon Super duplex 2507-et vagy 6Mo-t, ahol a kimeneti hőmérséklet meghaladja az 50 fokot, és titánt a kritikus csőkötegekhez.

Milyen PREN értékre van szükségem a tengervízhez?

A PREN 35 a gyakorlati minimum a folyamatosan áramló hideg tengervízhez, a PREN 40 vagy magasabb pedig a meleg, pangó vagy résekre hajlamos kiszolgáláshoz szükséges. A PREN egy szűrési szám; erősítse meg a tényleges ellenállást ASTM G48 hőteszttel.

A duplex 2205 használható ballasztvíz csővezetékekhez?

Igen, feltéve, hogy a vezeték leereszthető, és a klórozási módot értik,. 2205 széles körben használják a fő ballasztcsövekhez. A kis furatú ballasztvezetékeket és a klórozási befecskendezési pont utáni bármely szakaszt 6Mo-ra vagy 2507-re kell bővíteni.

Miért van szüksége egy tűzoltó vezetéknek magasabb fokozatra, mint a hűtővezetékre?

Mert hónapokig stagnál, majd maximális sebességgel folyik. Ez a kombináció tétlenségi időszakokban a betét alatti pontozást és indításkor eróziót okoz. 6Mo, szuper duplex 2507 vagy 90/10 CuNi a szokásos választás; A 316L és a horganyzott acél a szokásos meghibásodások.

Mi a különbség a CPT és a CCT között?

A CPT az a hőmérséklet, amelynél a lyukképződés megindul egy nyitott, szabadon kitett felületen. A CCT az az alacsonyabb hőmérséklet, amelynél a résben a lyukképződés megindul. Mivel a valódi összetevők réseket tartalmaznak, a CCT a szolgáltatás teljesítményét szabályozó szám.

Megéri a Super duplex 2507 a többletköltséget?

Megéri ott, ahol az üzemi hőmérséklet meghaladja az 50 fokot, ahol megemelkedett a klorid koncentráció, vagy ahol az alkatrész nem cserélhető. Ilyen feltételek mellett a 2205 ugyanazt az élettartamot nyújtja, nagyjából az anyagköltség felével.

Használható-e rozsdamentes acél ballaszttartályokban?

Igen. 316L gyakori a vegyianyag-tartályhajók ballaszttartályaiban, és a duplex 2205-öt használják ott, ahol magasabb a klorid vagy a hőmérséklet. A bevonatos szénacél továbbra is az alapértelmezett a dedikált ballaszttartályoknál, mivel a bevonat a korróziógátló, nem az acél.

Hogyan befolyásolja a klórozás az anyagválasztást?

A klórozás megakadályozza a biofilm képződését, a biofilm pedig 200-400 mV-tal növeli a rozsdamentes acél korróziós potenciálját. A klórozott tengervíz ezért gyakran kevésbé agresszív, mint a tiszta, klórozatlan tengervíz. Az elektroklórozás befecskendezési pontján lévő koncentrált hipoklorit azonban nagyon agresszív, és 2507-et, 6Mo-t vagy titánt igényel.

Milyen töltőanyagot kell használni a duplex hegesztéshez?

Az ER2209 a duplex 2205-höz és az ER2594 a szuperduplex 2507-hez. Mindkettő nitrogén-öblítést, szabályozott hőbevitelt és áthaladási hőmérsékleti határértékeket igényel, és egyik sem teszi lehetővé a hegesztés utáni hőkezelést.

A rozsdamentes acél MIC-t szenved a tengervízben?

Igen. A szulfátredukáló baktériumok anaerob, üledékkel terhelt körülmények között szulfidot termelnek, ami pontosan az a környezet, amely egy pangó ballasztvezetékben vagy egy üresjáratban lévő tűzvezetéken belül van. Az eredmény a felgyorsult befizetés alatti pitting. A magasabb molibdénminőség és a vízelvezető kialakítás jelenti a mérséklést.

Milyen bizonyítványt kell kérnem a malomtól?

EN 10204 3.1 malomtanúsítványok hőspecifikus kémiával, beleértve a nitrogént is, az ASTM G48 A módszer eredménye a megadott hőmérsékleten, duplex esetén pedig ASTM A923 vagy ferrittartalom-ellenőrzés. A kritikus rendszerek esetében ajánlatos a korróziós teszt harmadik fél szemtanúja.

Határozza meg az UNS-számot, adja meg egyértelműen a munkaciklust, írja elő a hőkorróziós tesztet, és határozza meg a gyártási vezérlőket. Az a specifikáció, amely ezek közül bármelyiket elvégzi a másik három nélkül, nem teljes.

Az alábbi ellenőrzőlista a tengervizes rozsdamentes rendszer vásárlási specifikációjának minimális tartalma. Szándékosan rövid, mert egy olyan specifikáció, amelyet senki sem olvas el, rosszabb, mint egy rövid, amelyet mindenki olvas.

Tétel	Mit írjak	Miért számít
Fokozat	UNS-szám plusz általános név	Eltávolítja a kétértelműséget a "tengeri minőségű"
Termékszabvány	ASTM A240, A790, A928 vagy A815 értelemszerűen	Meghatározza, hogy mit kell készítenie a malomnak
Vám	Tervezési hőmérséklet, sebességtartomány, stagnálási időszakok	Ez a három bemenet határozza meg a fokozatválasztást
Korróziós teszt	ASTM G48 A módszer egy megadott hőmérsékleten	Az állítást bizonyítékokká alakítja
Mikrostruktúra	Ferrittartalom duplexhez, A923, ahol meg van adva	Érzékeli a káros fázisokat
Felületkezelés	Pácolt és passzivált, vagy meghatározott Ra	Befejezés ellenőrzi az iniciációs helyeket
Gyártás	Hőbevitel, öblítő oxigén, áteresztő határ	Megvédi a HAZ korrózióállóságát
Dokumentáció	HU 10204 3.1, tesztjelentések, hőkövethetőség	Ellenőrizhetővé teszi az egész láncot

Két kereskedelmi megjegyzés teszi teljessé a képet. Először is, a duplex és a szuperduplex átfutási ideje hosszabb, mint a 316 literes esetében, és a 2507-es lemezek hengerlési ütemezése hetekkel meghosszabbíthatja a projektet. Rendeljen korán, vagy fogadja el a helyettesítőt. Másodszor, a molibdén és a nikkel áringadozása azt jelenti, hogy a körülbelül egy hónapnál régebbi jegyzés csak tájékoztató jellegű.