Tehniline märkus: Sulfiidpingepragunemine (SSC) – keskendumine niklisulamitele ja roostevabadele terastele

1. Definitsioon ja mehhanism

Sulfiidpingepragunemine (SSC) on üks vorm "vesiniku rabestumine" esinevad tundlikes materjalides tõmbepinge all H-s₂S-i sisaldavad vesikeskkonnad. Happelise korrosioonireaktsiooni käigus tekkinud vesinikuaatomid difundeeruvad metallvõresse, mis viib pragude tekkimiseni ja levikuni.

Nikli ja roostevabade teraste puhul on roostevabast terasest (SSC) vastupidavus üldiselt parem kui süsinik-/madala legeerterase puhul, kuid mitte kõik klassid pole immuunsed. Õige materjalivalik ja kuumtöötlus on hapukoore rakenduste puhul kriitilise tähtsusega.

Joonis 1. Sulfiidpingepragunemine (SCC) metallis

2. Miks niklisulamid ja roostevabad terased sobivad suurepäraselt hapukoore teenindamiseks

Enamik niklisulameid ja austeniitseid roostevabasid teraseid pakuvad suurepärast vastupidavust roostevabast terasest (SSC) tänu oma pinnatsentreeritud kuubilisele (FCC) struktuurile, millel on madalam vesiniku difusioonivõime ja väiksem vastuvõtlikkus vesinikuhaprusele võrreldes feriitsete/martensiitsete terastega.

Eeliseid:

    Niklipõhised sulamid (nt sulam 625, sulam 825, C-276) on ühed vähestest metallilistest materjalidest, mis suudavad vastu pidada rasketele happelistele keskkondadele (kõrge H₂S, madal pH, kõrge kloriidide sisaldus)

    Austeniitsed roostevabad terased (300 seeria) toimivad hästi mõõdukalt hapudes tingimustes, kuid võivad kannatada SSC all kõrge kõvaduse või külmtöötlemise tingimustes

    Duplex roostevaba teras(22%Cr, 25%Cr) pakuvad suurepärast tasakaalu tugevuse ja SSC-takistuse vahel, kui ferriidi ja austeniidi faasid on õigesti tasakaalustatud. 

Joonis 2: Niklisulamist ribad sulfiidpragunemisele kalduva keskkonna jaoks

3. Nikli mõju SSC vastupidavusele - Kriitilised ülevaated

Nikli kasulik mõju:

- Ni sisalduse suurendamine dupleks-roostevabades terastes (3.5%-lt 7.5%-le) tõstab SSC initsiatsiooni jaoks kriitilist kloriidi kontsentratsiooni ja suurendab HAZ-piirkondades lävipinget.

- Madala legeerterase kõrge niklisisaldusega katted on näidanud, et suurendavad SSCC vastupidavust vesiniku läbitungimise vähendamise kaudu.

Optimaalne nikli tase:

- Dupleksterasest SSC vastupidavuse jaoks on optimaalne Ni vahemik (~6.5%); selle ületamine võib baasmetalli lävipinget veidi vähendada.

- Martensiitsete roostevabade teraste (nt 13Cr-4Ni, super 13Cr 5% Ni sisaldusega) puhul on NACE MR0175 nõuetele vastavuse saavutamiseks oluline nõuetekohane kuumtöötlus.

Ettevaatust - Mitte kõik niklisulamid pole võrdsed:

- Nikkel-vase sulamid (moneli tüüpi) on üldiselt SSC-kindlad, kuid katoodkaitse all võivad need vesinikhapruseks muutuda.

- Sademetega karastatud niklisulamid (nt Inconel X-750) vajavad hapukeskkonnas kasutamiseks spetsiifilist kuumtöötlust (ülevananemist); lahjemad Ni-põhised sulamid võivad pakkuda paremat SSC-kindlust.

---

4. Kõvaduse piirväärtused vastavalt standardile NACE MR0175/ISO 15156

5. Keevitusjärgse kuumtöötluse (PWHT) nõuded

Isegi SSC-kindlate sulamite puhul võib keevitamine tekitada lokaalseid kõvasid tsoone ja jääkpingeid, mis suurendavad SSC vastuvõtlikkust.

Joonis 3: SSC mõju raudsulamitele vs nikkelsulamitele 

6.Keskkonnamõjude raskusastme klassifikatsioon

7.Kokkuvõtlik tabel - SSC vastupanu sulamipere poolt

Joonis 4: Niklipõhise sulami H2S teenuse rikke skeem

viited:

NACE MR0175/ISO 15156 (praegune väljaanne)

ASM käsiraamat, 13B köide - Nikli ja nikli baasil sulamite korrosioon

TWI tehniline kirjandus dupleks-roostevabade teraste kohta

Mõned tekstis olevad pildid pärinevad internetist ja on mõeldud ainult kuvamiseks. Kui esineb autoriõiguste rikkumisi, võtke meiega ühendust, et need eemaldada.