Nehrđajući čelik u vrstama materijala za brodogradnju za hlađenje morskom vodom, balast i gašenje požara

Tri sustava na istom brodu rade s istom tekućinom - morskom vodom - ali zahtijevaju tri različita nehrđajuća čelika. Hlađenje morskom vodom je dužnost kontinuiranog protoka, tako da duplex 2205 rješava većinu toga. Balast je isprekidan, stagnira, opterećen sedimentom, pa mu je potrebna veća količina molibdena ili strategija premaza. Gašenje požara je dužnost normalnog mirovanja, iznenada maksimalnog protoka, i najteža je od tri: mokri glavni protupožarni sustav može mirovati godinu dana, a zatim raditi punom brzinom za devedeset sekundi.

Stainless Steel in Marine Engineering

Ako se sjećate samo jedne rečenice, zapamtite ovu:u morskoj vodi, nehrđajući čelik kvari zbog korozije u pukotinama i udubljenja ispod naslaga, a ne zbog ravnomjerne korozije - tako da stupanj koji odaberete mora odgovarati tome koliko dugo površina ostaje mokra i mirna, a ne samo tome koliko je voda slana.

Ovaj je vodič napisan za inženjere cjevovoda i opreme, timove za nabavu i nadzornike klasifikacijskog društva koji moraju braniti izbor materijala na papiru. Svaki odjeljak počinje pitanjem, daje odgovor u jednoj ili dvije rečenice, a zatim objašnjava obrazloženje i brojke iza njega.

Možete ga pročitati od kraja do kraja ili skočiti ravno na sustav koji specificirate: hlađenje morskom vodom, balast ili gašenje požara. Matrica usporedbe u sredini objedinjuje sve tri, a dodatak navodi standarde, pretpostavke i metapodatke o objavljivanju.

Tri varijable odlučuju o ishodu - sadržaj legure (izražen kao PREN), radna temperatura i koliko se često površina mokri i teče. Sam salinitet vam ne govori gotovo ništa.

Inženjeri često traže "ocjenu otpornosti na morsku vodu" kao da je otpornost jedno svojstvo. Nije. Morska voda napada nehrđajući čelik kroz lokalizirano lomljenje pasivnog filma, a to lomljenje ovisi o pragu koji se mijenja s temperaturom.

A 316L cijevšto daje petnaest godina u cjevovodu za hlađenje Sjevernog mora na 12 stupnjeva može se probušiti za osamnaest mjeseci u izlazu kondenzatora u Zaljevu na 45 stupnjeva. Isti kemijski sastav vode, ista legura, različita temperatura. Legura se nije promijenila; prag se pomaknuo ispod radnog stanja.

Praktična posljedica je da tehnički list materijala bez radne temperature i režima protoka nije specifikacija. To je želja. Svaki vjerodostojan prijedlog za sustav morske vode trebao bi navesti projektnu temperaturu, minimalnu i maksimalnu brzinu, režim kloriranja i očekivana razdoblja stagnacije - jer svaki od ta četiri ulaza može pomaknuti odgovor za jedan ili dva stupnja.

Ništa formalno. To je marketinška fraza bez definicije ni u jednom standardu, a najčešće se primjenjuje na 316 - kvalitet koji je uistinu prikladan za palubni hardver i rukohvate, a doista nije prikladan za uronjene cijevi u morsku vodu.

Ne postoji klasifikacija "pomorske klase" u ASTM, EN ili ISO. Ono što postoji je skup odabira materijala specifičnih za usluge koje objavljuju klasifikacijska društva, NORSOK i specifikacije vlasnika, a ti su dokumenti daleko konzervativniji nego što sugerira marketinški izraz.

Zabuna ima stvarnu cijenu. Kupac koji na zahtjevu napiše "nehrđajući čelik za pomorsku kvalitetu" dobit će 316L, jer je to najjeftiniji stupanj koji fraza može uvjerljivo opisati. Taj 316L zatim ide u kolektor za hlađenje morskom vodom, gdje će biti prva stavka na popisu kvarova.

Umjesto toga napišite UNS broj. S31603, S32205, S32750, S31254 - oni su nedvosmisleni, pojavljuju se na certifikatu mlina i mogu se provjeriti. "Marine grade" se ne može provjeriti, zbog čega se nikada ne bi trebao pojaviti na narudžbenici.

PREN=%Cr + 3.3 × %Mo + 16 × %N. Za kontinuirano tekuću hladnu morsku vodu trebate otprilike PREN 35; za toplo, ustajalo ili korištenje s pukotinama potreban vam je PREN 40 ili viši. Ali PREN je alat za provjeru, a ne jamstvo.

PREN, ekvivalentni broj otpornosti na piting, težinski je zbroj tri elementa koji stabiliziraju pasivni film protiv napada klorida. Krom tvori film; molibden i dušik popravljaju ga lokalno kada klorid probije.

Formula je namjerno jednostavna, što je njezina snaga i slabost. Zanemaruje mikrostrukturu, sadržaj inkluzija, površinsku obradu i toplinsku obradu - a sve je to bitno. Dvije topline 2205 s identičnim PREN-om mogu se mjerljivo razlikovati u izmjerenoj kritičnoj temperaturi pitinga ako je jedna bila nepravilno žarena.

Zato se ozbiljne specifikacije ne zaustavljaju na izračunatom broju. Oni zahtijevaju izmjereni rezultat: kritičnu temperaturu pitinga prema ASTM G48 metodi A ili test korozije prema ASTM G150, koji je prikazan na stvarnoj toplini. Donja tablica prikazuje tipične vrijednosti; stupac PREN tretirajte kao pomoć pri dizajnu, a stupac CPT kao kriterij prihvaćanja.

Ocjena (UNS)	Uobičajeno ime	Tipični PREN	Tipični CPT, stupanj (ASTM G48 A)	Praktičan strop s morskom vodom
S31603	316L	24–26	20–25	25–30 stupnjeva, samo teče
N08904	904L	34–36	40–50	35-40 stupnjeva
S32205	Duplex 2205	34–36	45–55	45-50 stupnjeva
S31254	6Mo / 254SMO	42–44	65–80	60-70 stupnjeva
S32750	Super duplex 2507	41–43	80–90	80-90 stupnjeva
N06625	Legura 625	~50	>85	Ozbiljan, plus velika snaga

Obratite pozornost na anomaliju u redoslijedu: 6Mo ima malo veći PREN od super duplexa 2507, ali 2507 radi bolje u mnogim poslovima s morskom vodom. PREN ne iskorištava prednosti dvostruke mikrostrukture, koja se odupire kloridnom naprezanju od korozije na način na koji potpuno austenitni 6Mo ne može. Ovo je prvo mjesto gdje jedna brojka dovodi u zabludu.

Budući da je njegova kritična temperatura udubljenja samo oko 20-25 stupnjeva, a njegova kritična temperatura u pukotinama je još niža. U većini sustava s morskom vodom metal većinu svog života provodi unutar pukotine na temperaturi iznad tog praga.

Why does 316L fail in seawater even

Pogledajte gdje 316L zapravo ne uspijeva. Rijetko je to ravna cijev. Nalazi se ispod brtve na licu prirubnice, ispod sedla nosača cijevi, ispod klastera žlijezda, unutar navojnog spoja ili u mrtvoj nozi iza zatvorenog ventila.

Svako od tih mjesta je pukotina: geometrija u koju morska voda ulazi, ali se ne može slobodno razmjenjivati. Kisik se troši brže nego što se može nadoknaditi, lokalna kemija se pomiče, klorid se koncentrira, a pH unutar praznine pada. Pasivni film se ne može obnoviti u tom okruženju i počinje piting.

Zbog toga kvarovi 316L morske vode izgledaju onako kako izgledaju - izolirane duboke jame sa svijetlim metalom na dnu, okružene netaknutom površinom. Cijev nije korodirala. Jedan kvadratni centimetar toga jest.

Postoji kontraintuitivan obrat koji vrijedi znati. Prirodna morska voda stvara biofilm na nehrđajućem čeliku koji povećava njegov potencijal korozije za otprilike 200-400 mV, a viši potencijal znači veću pokretačku snagu za napad pukotina.

Kloriranje sprječava taj biofilm, paklorirana morska voda često je manje agresivna za nehrđajući čelik od čiste, neklorirane morske vode- suprotno od onoga što većina ljudi pretpostavlja. Kontrola obraštanja je stoga mjera kontrole korozije, a ne samo mjera prijenosa topline.

CPT je temperatura na kojoj počinju jama na otvorenoj površini; CCT je niža temperatura na kojoj počinju unutar pukotine. Za austenitske stupnjeve CCT nalazi se otprilike 15-25 stupnjeva ispod CPT-a, a za dupleksne stupnjeve razmak je manji, ali još uvijek stvaran.

Razlika je bitna jer gotovo svaka nehrđajuća komponenta od morske vode sadrži pukotine po dizajnu. Vijčana prirubnica sa spiralno namotanom brtvom je kontrolirana pukotina. Valjani spoj cijevi na cijevni lim je kontrolirani pukotin. Sjedište ventila je kontrolirana pukotina.

Ako odaberete na CPT, odabirete najlakši položaj na komponenti. Ako odaberete CCT, odabirete lokaciju koja zapravo neće uspjeti.

Inženjerski odgovor nije samo nadogradnja legure. Također je smanjiti pukotinu. Zavarite umjesto prirubnice gdje dopušta pristup održavanju. Koristite brtve s cijelom površinom radije nego s podignutom površinom. Odredite brtveni zavar na spojevima cijevi i cijevnih ploča. Držite nosače podalje od površine cijevi s drenažnim otvorom i nikada ne dopustite da nehrđajući konop sjedne na sjedište od ugljičnog čelika.

Detalj dizajna	Što stvara	Smanjenje
Vijčana prirubnica, uzdignuta strana	Pukotina između brtve i površine prirubnice	Cijela brtva ili zavarite spoj
Sedlo nosača cijevi	Trajni mokri procjep plus galvanski par	Stezaljka s drenažnim otvorom, izolacija od čelika
Navojni spoj	Duboka, nepregledna pukotina	Zamijenite zavarenim ili prirubničkim spojem
Od cijevi do ploče od cijevi	Prstenasti razmak na valjanom spoju	Brtveni zavar ili kontrolirano širenje
Mrtva noga iza ventila	Ustajala morska voda, nema obnavljanja kisika	Uklonite mrtve noge; dodajte točku odvoda i ispiranja

Šest razreda pokriva gotovo sve: 316L za zatvorene petlje i hardver koji nije uronjen, 904L za umjereni klorid, duplex 2205 kao radni konj, 6Mo za male i pločaste izmjenjivače topline, super duplex 2507 za rad s vrućim ili visokim udjelom klorida i legure nikla za ekstremne slučajeve.

Tablica ispod kratki je popis koji se pojavljuje u stvarnim specifikacijama. Sve što nije navedeno ili je izbor stručnjaka ili pogreška.

Razred	Gdje zaslužuje svoje mjesto	Gdje nije
316L (S31603)	Zatvorene rashladne petlje, zrak za instrumente, hardver palube, zona prskanja iznad mokre linije	Svaki kontinuirano uronjeni cjevovod za morsku vodu
904L (N08904)	Procesne linije s umjerenim kloridom, neki krugovi za čišćenje	Topla morska voda; trošak je teško opravdati u odnosu na 2205
Duplex 2205 (S32205)	Cjevovod za hlađenje morskom vodom iznad DN50, pločasti izmjenjivač topline, kućišta pumpe, ventili	Stagnirajući balastni vodovi, vruća morska voda iznad 50 stupnjeva, visokonapregnuti zavareni spojevi bez kontrola
6Mo (S31254)	Cjevovodi za morsku vodu malog promjera, vodovi instrumenata, pločasti izmjenjivači topline, mlaznice za navodnjavanje vatrogasnom vodom	Cjevovod velikog promjera zbog cijene
Super duplex 2507 (S32750)	Vruća morska voda, slane vode s visokim udjelom klorida, krugovi elektrokloriranja, visokotlačna vatrogasna voda	Niskotemperaturni rad s niskim kloridom gdje je dovoljan 2205
Legure nikla (625, C276)	Plamteći vrhovi, jako kiselo i kloridno, kritične nezamjenjive komponente	Opći cjevovod za morsku vodu; trošak je za red veličine veći

Korisno pravilo za nabavu: korak legure od 316L do 2205 otprilike udvostručuje dopuštenje za koroziju u smislu temperature, a korak od 2205 do 2507 opet ga otprilike udvostručuje. Svaki korak košta daleko manje od prethodnog u smislu održavanja, zbog čega srednji stupnjevi dominiraju stvarnim specifikacijama.

Duplex 2205 za cijevi i pakete ploča, super duplex 2507 ili 6Mo gdje izlazna temperatura prelazi oko 50 stupnjeva, i titan za snopove cijevi u kritičnim hladnjacima. 316L pripada samo zatvorenoj petlji.

which grade for piping plate heat exchangers and tube bundles

Hlađenje morskom vodom je od tri sustava koji najviše oprašta jer je protok kontinuiran. Kontinuirani protok održava opskrbu kisikom, sprječava taloženje naslaga i održava površinu iznad praga brzine gdje se bioobraštaj ne može zalijepiti. Upravo je to režim u kojem se 2205 dobro ponaša.

Detalji dizajna koji su najvažniji su oni na rubovima pretpostavke kontinuiranog protoka. Ogranak pumpe u pripravnosti, rezervni hladnjak u stanju mirovanja, premosna linija i odvodni priključak stagniraju. Ovo su lokacije na kojima će sustav 2205 na kraju pokazati svoju prvu jamu i to su lokacije koje se najčešće izostavljaju iz pregleda odabira materijala.

Element sustava hlađenja	Preporučeno	Razlog
Glavni cjevovod za morsku vodu, DN50 i više	Duplex 2205	Kontinuirani protok, umjerena temperatura, dobar CCT
Linije za male cijevi i instrumente	6Mo	Tanak zid, nizak protok, pukotina na svakom priključku
Ploče izmjenjivača topline	2205, ili 2507 iznad 50 stupnjeva	Visoka turbulencija, uske pukotine na brtvama
Snop cijevi od ljuske i cijevi	Titanium Gr2 ili super duplex 2507	Tanak zid, najviša temperatura, najmanje dostupan
Kućište pumpe i impeler	Duplex 2205, lijevani ekvivalent	Velika brzina, erozija i korozija
Cjedilo košara i kućište	6Mo ili 2507	Nizak protok, veliki talog, često otvaranje
Standby i bypass grane	Isti stupanj kao i glavni vod, plus odvod	Stagnira - prava točka neuspjeha

Još jedna napomena o pločastim izmjenjivačima topline: utor za brtvu je dizajnirana pukotina, a pločasti materijal je tanak. Paket ploča koji se otvara i ponovno brtvi više puta nakuplja ogrebotine koje postaju mjesta inicijacije rupa. Navedite 2205 kao minimum i pregledajte rubove ploča pri svakom servisu.

Ispod otprilike 1 m/s, bioobraštaj i sediment se talože i stvaraju koroziju ispod naslaga. Iznad otprilike 3,5 m/s za bakrene legure i 6 m/s za nehrđajuće čelike, erozija-korozija mehanički uklanja pasivni film. Dizajnerski prozor je uzak i dio je izbora materijala.

Brzina se obično tretira kao hidraulički parametar, o kojem odlučuje inženjer cjevovoda i koji se nakon toga predaje inženjeru za materijale. Taj niz je unazad. Brzina određuje hoće li se pasivni film nadopuniti ili uništiti, pa spada u raspravu o izboru materijala.

Pri maloj brzini način kvara je biološki. Larve se pričvrste, dagnje rastu, sediment se nakuplja u niskim točkama, a metal ispod naslaga postaje anaerobna pukotina. Pri velikoj brzini način kvara je mehanički: turbulencija na koljenima, reduktorima i tijelima ventila skida film brže nego što se može preoblikovati, a metal erodira.

Materijal	Minimalna brzina	Maksimalna brzina	Način neuspjeha izvan prozora
316L	1.0 m/s	~4 m/s	Pukotine i udubljenja ispod naslaga pri niskom protoku
Duplex 2205	1.0 m/s	~6 m/s	Bioobraštanje pri niskom protoku, erozija pri velikom protoku
Super duplex 2507	1.0 m/s	~6–7 m/s	Isto, s većom temperaturnom marginom
90/10 CuNi	1.0 m/s	~3.5 m/s	Erozija-korozija iznad 3,5 m/s
Titan Gr2	1.0 m/s	>10 m/s	U suštini brzina je neograničena u čistoj morskoj vodi

Praktični projektirani cilj za vodove za morsku vodu od nehrđajućeg čelika je 1,5–3,5 m/s. Taj raspon održava površinu ribanom bez približavanja pragu erozije i ostavlja prostor za onečišćenje koje će se neizbježno dogoditi između pristajanja.

Budući da je teret balasta po prirodi isprekidan. Balastna cijev može biti puna tjedan dana, prazna mjesec dana, a zatim napola puna sedimentom godinu dana. Taj ciklus stvara najgore moguće okruženje za nehrđajući čelik: anaerobno, sa sulfidom i prepuno naslaga.

Balastni sustav nije rashladni sustav s drugim imenom. To je potpuno drugačiji radni ciklus, a radni ciklus pokreće metalurgiju.

Tijekom plovidbe balastom spremnici i vodovi su puni i tihi. Kisik troše bakterije koje dišu i sama reakcija korozije. Bakterije koje reduciraju sulfat proizvode sumporovodik, koji je agresivan i za nehrđajući čelik i za bakrene legure. Sediment se taloži na dnu spremnika i niskim točkama, stvarajući duboke naslage gdje je metal potpuno zaštićen od bilo kakvog obnavljanja kisika.

Ovo je okruženje u kojem korozija pod utjecajem mikroba, ili MIC, postaje dominantan mehanizam. MIC nije zasebna vrsta korozije; to je pukotinska korozija ubrzana biološki modificiranom lokalnom kemijom. Metalurški odgovor je isti kao i za bilo koju pukotinu: više molibdena, više dušika ili barijerni premaz.

Element balastnog sustava	Tipičan materijal	Ključno razmatranje
Balastni tank, obložen	Ugljični čelik s epoksidom prema IMO PSPC	Premaz je prepreka; nehrđajući čelik nije primarna obrana
Balastni tank, neobložen	316L ili duplex 2205	Tankeri za kemikalije obično koriste 316L; viši klorid pogoduje 2205
Balastni cjevovod, glavni	Duplex 2205 ili GRP	Odvodnjavanje je važnije od stupnja
Balastni cjevovod, mali provrt	6Mo ili 2507	Tanak zid plus stagnacija jednako je rani kvar
Kućište balastne pumpe	Duplex 2205, lijevan	Erozija na impeleru, korozija na reznoj vodi
Strojevi za čišćenje spremnika	316L ili 2205	Isprekidan, velike brzine, često zanemaren

Dvije dizajnerske odluke nadmašuju izbor stupnja. Prvi je drenabilnost: cjevovod koji se ne može potpuno isušiti zadržavat će morsku vodu na svojim niskim točkama neograničeno dugo, a nijedna legura to ne može preživjeti neograničeno dugo. Drugi je integritet premaza u spremnicima. Spremnik s premazom od ugljičnog čelika s očuvanim premazom nadmašuje spremnik bez premaza od nehrđajućeg čelika s neuspješnom strategijom premazivanja, uz djelić cijene.

Najagresivniji tok na brodu. Elektrokloriranje stvara hipoklorit pri visokoj koncentraciji klorida, a jedinica za obradu, njen cjevovod i krug neutralizacije vide oksidans plus klorid plus povremeno vodik. Ovo je teritorij super dupleksa, 6Mo ili titana - nikad 316L.

What changes when a ballast water management system is installed

Konvencija o upravljanju balastnim vodama zahtijeva da svi brodovi zadovolje D-2 standard za ispuštanje do 8. rujna 2024., tako da praktično svako plutajuće plovilo sada ima sustav za obradu. Ta rekonstrukcija promijenila je problem odabira materijala, a mnoge specifikacije nisu sustigle.

Tehnologije liječenja podijeljene su u dvije obitelji s različitim materijalnim posljedicama. Fizički sustavi - filtracija plus UV - relativno su benigni: navlažene površine vide filtriranu morsku vodu i ultraljubičasto svjetlo, a duplex 2205 općenito je prikladan. Kemijski i elektrokemijski sustavi nisu benigni.

Elektrokloriranje je zahtjevan slučaj. Ćelija stvara natrijev hipoklorit iz morske vode, tako da lokalni okoliš kombinira visoku koncentraciju klorida, visoku koncentraciju oksidatora, nizak pH na elektrodi i nusproizvod vodika. Titan je standardni materijal za elektrodu, a kućište ćelije i neposredni nizvodni cjevovod obično su super dupleks, 6Mo ili nemetalni.

BWMS element	Preporučeni materijal	Zašto
Kućište filtera	Duplex 2205	More kontinuirano, umjerena temperatura
Komora UV reaktora	316L ili 2205	Nema oksidansa, ali pukotine na brtvama
Tijelo ćelije za elektrokloriranje	Super duplex 2507, 6Mo ili PVDF	Visoki klorid plus visoki oksidans
Linija za ubrizgavanje hipoklorita	2507, 6Mo ili obložen PTFE-om	Najveća koncentracija oksidansa na brodu
Krug neutralizacije	2507 ili nemetalni	Reducirajuće sredstvo plus morska voda
Linije za uzorkovanje i praćenje	6Mo	Mali provrt, stagnira, često gašenje

Uobičajena pogreška pri naknadnoj ugradnji je ponovna uporaba izvorne 316L balastne cijevi nizvodno od točke ubrizgavanja. Taj odjeljak sada nosi kloriranu morsku vodu u koncentraciji koju izvorni dizajn nikada nije predvidio, a obično otkaže unutar prve dvije godine.

Zato što spaja najgore karakteristike druga dva sustava. Mokri glavni protupožarni kanal stagnira mjesecima, nakuplja sediment i morski rast, a zatim mora isporučiti puni protok pri punoj brzini čim se pumpa pokrene. Pukotinska korozija, udubljenje ispod naslaga i erozija javljaju se u istoj komponenti.

Vatrogastvo je sustav o kojem ljudi najmanje razmišljaju, a trebali bi najviše razmišljati. Nema redundancije u radu - ili radi ili je brod u problemu - i provodi 99,9% svog vijeka u stanju koje nehrđajući čelik najmanje voli.

Razmotrite radni ciklus. Glavni je pod pritiskom i statičan. Morska voda ostaje u njemu, troši se kisik, stvara se biofilm, sediment se taloži na niskim točkama i iza zatvorenih ventila. Tada dolazi do požara, crpka se pokreće, a linija ide od nule do projektirane brzine u sekundama, noseći to opterećenje sedimenta kroz svako koljeno i cjedilo.

Neuspjesi koji slijede su predvidljivi. Jame ispod sedimenta na niskim točkama. Napad pukotina na spojevima grana hidranta. Erozija-korozija na prvom koljenu iza pumpe. Blokirani cjedila i mlaznice zbog pomaknutog rasta. Ništa od toga nije uzrokovano time što je voda slana; sve su uzrokovane mirovanjem vode.

Vatrogasni element	Preporučeni materijal	Razlog
Vatrogasni glavni, mokri, velikog provrta	6Mo, super duplex 2507 ili 90/10 CuNi	Duga stagnacija plus iznenadni veliki protok
Vatrogasni glavni, suhi	Ugljični čelik s unutarnjim premazom ili 2205	U suhom stanju uklanja se odvijač za pukotine
Hidrantske grane i ventili	Isti stupanj kao i glavni, zavareni bez navoja	Spoj grana je klasični pukotin
Potopne i sprinkler mlaznice	6Mo ili 2507	Mali otvor, stagnira, lako se blokira produktom korozije
Cjevovod koncentrata pjene	316L	Koncentrirana kemija, a ne morska voda, upravlja
Kućište vatrogasne pumpe	Duplex 2205, lijevan	Velika brzina pri pokretanju

Dvije projektne mjere smanjuju opterećenje materijala više od bilo koje nadogradnje. Najprije postavite glavni tako da se može potpuno isprazniti i ispustite ga tijekom održavanja. Drugo, isperite glavni cjevovod slatkom vodom nakon svakog testa protoka ako brod ima kapacitet. Isušeni glavni vod je glavni koji ne korodira.

Postoji i regulatorna dimenzija. SOLAS Poglavlje II-2 zahtijeva da glavni protupožarni cjevovod isporučuje dva istovremena mlaza pri minimalnom tlaku hidranta, a klasifikacijska društva zahtijevaju da materijal bude prikladan za uslugu. Glavni dio koji je izgubio pola svog provrta zbog proizvoda korozije još uvijek prolazi vizualni pregled i još uvijek ne prolazi test protoka.

Tri sustava se razlikuju po radnom ciklusu, a ne po kemiji vode. Hlađenje je kontinuirano, balast je povremen i anaeroban, gašenje požara je u stanju mirovanja pa ekstremno. Ta jedina razlika objašnjava gotovo svaku preporuku materijala u ovom vodiču.

Kriterij	Hlađenje morskom vodom	Balast	Protupožarni
Režim strujanja	Kontinuirano, kontrolirano	Isprekidana, duga razdoblja stagnacije	Mjesecima mirovanja, a onda maksimalno
Dominantni način kvara	Pukotina korozije na prirubnicama i nosačima	MIC i piting ispod naslaga	Udubljenja ispod naslaga plus erozija pri pokretanju
Temperatura	10–50 stupnjeva, najviše na izlazu HX	Ambijentalna, otprilike 0–35 stupnjeva	Ambijentalni
Kisik	Dopunjava se protokom	Konzumirano, anaerobno	Konzumira se tijekom stagnacije
Kloriranje	Kontinuirano, 0,2–0,5 mg/L rezidualno	Isprekidano, iz BWMS-a	Ništa, osim ako nije isprano
Zadana ocjena	Duplex 2205	2205 s drenažom ili obloženi čelik	6Mo, 2507 ili 90/10 CuNi
Ocjena koja prva pada	316L	316L, posebno malog provrta	316L i pocinčani čelik
Cijena neuspjeha	Gubitak proizvodnje, puknuće cijevi	Neusklađenost s propisima, oštećenje spremnika	Gubitak sposobnosti gašenja požara

Pročitajte tablicu ispod stupca "zadane ocjene" i logika je jasna. Kako radni ciklus postaje manje kontinuiran, potreban sadržaj legure raste. Voda se nije promijenila; uzorak vlaženja je učinio.

Bakar-nikal pobjeđuje tamo gdje je otpornost na bioobraštanje dominantan zahtjev, jer ioni bakra potiskuju rast mora. Titan pobjeđuje tamo gdje dominiraju brzina, tanke stijenke i prijenos topline, jer je učinkovito otporan na morsku vodu pri bilo kojoj brzini. Nehrđajući čelik pobjeđuje na čvrstoći, težini i odsutnosti pražnjenja bakra.

When do copper-nickel and titanium beat stainless steel

Legure bakra i nikla 90/10 i 70/30 bile su zadani materijal za cjevovode morske vode veći dio dvadesetog stoljeća i ostaju legitiman izbor. Njihova je prednost biološka: bakar koji se oslobađa s površine otrovan je za morske organizme, pa cijev ostaje čista bez kloriranja.

Njihovi su nedostaci jednako stvarni. Maksimalna brzina je oko 3,5 m/s, iznad koje erozija-korozija postaje brza. Voda zagađena sulfidima ili amonijakom ih jako napada. A ispuštanje bakra sve je više ograničeno u nekim lukama i unutarnjim plovnim putovima, što gura vlasnike prema nehrđajućem čeliku i nemetalima.

Titan je tehnički odgovor za najteža mjesta - snopove cijevi, morsku vodu velike brzine, tanke stijenke gdje je rupičasta perforacija neprihvatljiva. To nije ekonomski odgovor za opće cjevovode, uz otprilike pet puta veću cijenu materijala od 316L.

Materijal	Relativni trošak materijala (316L=1.0)	Otpornost na bioobraštanje	Ograničenje brzine	Najbolja aplikacija
316L	1.0	Slabo bez kloriranja	~4 m/s	Samo zatvorene petlje
Duplex 2205	1.3–1.5	Slabo bez kloriranja	~6 m/s	Opći cjevovod za morsku vodu
6Mo	2.4–2.8	Slabo bez kloriranja	~6 m/s	Mali provrt, ploča HX
Super duplex 2507	2.3–2.7	Slabo bez kloriranja	~6–7 m/s	Topla morska voda, BWMS
90/10 CuNi	2.2–2.6	Izvrsno	~3.5 m/s	Cjevovodi kritični za bioobraštanje
Titan Gr2	5.0–6.0	Dobro	>10 m/s	Snopovi cijevi, velika brzina

Troškovi su indikativni i ovise o cijenama nikla i molibdena. Koristite omjere za strukturu, a ne za proračun.

Duplex i super duplex manje opraštaju od austenitnih vrsta. Potreban im je kontrolirani unos topline, pročišćavanje dušikom, bez predgrijavanja, ograničena međuprolazna temperatura i provjera ravnoteže ferita. Pogrešite i otpornost na koroziju koju ste platili nestaje u zoni utjecaja topline.

Metalurgija je jednostavna. Duplex čelici su otprilike pola ferit i pola austenit, a ta im ravnoteža daje snagu i otpornost na kloride. Zavarivanje remeti ravnotežu: prebrzo hlađenje ostavlja višak ferita, presporo taloži sigma fazu i nitride.

Obje pogreške smanjuju otpornost na koroziju i nijedna nije vidljiva na gotovom zavaru. Zato je duplex zavarivanje problem kvalifikacije postupka, a ne problem vještine.

Parametar	Duplex 2205	Super duplex 2507
Prethodno zagrijte	Nijedan	Nijedan
Unos topline	0,5–2,0 kJ/mm	0,5–1,5 kJ/mm
Interpass temperatura	Manje od ili jednako 150 stupnjeva	Manje od ili jednako 100–150 stupnjeva
Čišćenje korijena kisikom	<100 ppm	<50 ppm
Dodatni metal	ER2209	ER2594
Ferit u metalu šava	35–65%	35–65%
Toplinska obrada nakon zavarivanja	Nije dopušteno	Nije dopušteno

Dvije dodatne točke izrade odnose se na sve ocjene u ovom vodiču. Prvo, onečišćenje željezom: alati od ugljičnog čelika, prašina od brušenja i otpad s tvornice ugrađuju čestice željeza u površinu od nehrđajućeg čelika, a te čestice hrđaju i pokreću udubljenje. Namjenski alati od nehrđajućeg čelika i završni korak dekapiranja ili pasiviranja nisu izborni.

Drugo, završna obrada površine važnija je nego što većina specifikacija priznaje. Hrapava zavarena kapa ili brušena površina s ugrađenom kontaminacijom će se udubiti prije osnovnog metala, bez obzira na sadržaj legure. Navedite završnu obradu, pregledajte je i ne prihvaćajte "kao zavareno" na liniji morske vode.

Na 25-godišnjoj osnovi, duplex 2205 je obično najjeftinija opcija za cjevovod za morsku vodu, a 316L je obično najskuplji - skuplji od ugljičnog čelika. Najjeftiniji materijal po kilogramu rijetko je najjeftiniji materijal po vijeku trajanja.

Donja tablica modelira 400 metara DN200 linije za hlađenje morskom vodom. Instalirani trošak uključuje materijal, izradu i ugradnju. Trošak zamjene uključuje uklanjanje, pristup, ponovnu instalaciju i izgubljenu dostupnost, zbog čega je viši od originalne instalacije.

Opcija	Instalirani trošak, USD	Očekivani život	Zamjene za 25 godina	Ukupno za 25 godina, USD
Ugljični čelik, obložen epoksidom	76,000	7 godina	3	442,000
316L	132,000	9 godina	2	554,000
Duplex 2205	192,000	25 godina	0	192,000
Super duplex 2507	300,000	25+ godina	0	300,000
90/10 CuNi	312,000	25 godina	0	312,000
GRP / GRE	96,000	20 godina	1 djelomično	250,000

Rezultat koji iznenađuje većinu projektnih timova je linija 316L. Košta 74% više od 2205 tijekom životnog vijeka sustava, jer se mijenja dva puta i svaka zamjena košta više od originalne instalacije. Drugo iznenađenje je da ugljični čelik s očuvanim premazom u potpunosti nadmašuje 316L.

GRP je konkurentan s obzirom na cijenu, ali je ograničen temperaturom, klasom tlaka i učinkom na vatru, zbog čega dominira u vodovima za balast i morsku vodu na nekim vrstama plovila, a isključen je iz drugih.

Ove brojke su model, a ne citat. Pretpostavke su navedene u dodatku, a poredak je robustan prema razumnim promjenama diskontne stope i troškova zastoja. Ono što nije robusno je svaka usporedba koja računa samo prvi trošak.

Standardi proizvoda definiraju materijal; ispitni standardi dokazuju svojstva; projektni standardi definiraju kriterije prihvatljivosti. Narudžbenica koja navodi samo standard proizvoda je nepotpuna jer ne navodi koje dokaze tvornica mora dostaviti.

Tri sloja dokumentacije upravljaju kupnjom brodskog nehrđajućeg čelika. Standardi proizvoda kao što su ASTM A240 ili A790 govore tvornici što treba napraviti. Testni standardi kao što su ASTM G48 ili A923 govore laboratoriju kako to provjeriti. Specifikacije projekta kao što je NORSOK M-630 govore dobavljaču koji se kriteriji prihvaćanja primjenjuju.

Sloj	Standard	Što pokriva
Ploča i lim	ASTM A240 / A480	Sastav, mehanička svojstva, završna obrada
Bešavne i zavarene cijevi	ASTM A312, A790, A928	Austenitna i duplex cijev
Cijev izmjenjivača topline	ASTM A249, A789	Zavarena cijev za izmjenjivače
Okovi	ASTM A403, A815	Austenitni i duplex spojevi
Prirubnice i otkovci	ASTM A182	F304L, F316L, F51, F53, F55, F44
Bar	ASTM A276, A479	Šipke i otkovci za ventile i pumpe
Pitting test	ASTM G48 Metoda A	Kritična temperatura pitinga
Intermetalna faza	ASTM A923	Sigma faza u dupleksu
Sadržaj ferita	ASTM E562	Broj ferita u dvostranim zavarima
Tehnički listovi materijala	NORSOK M-630, MDS D41 / D51 / D55 / D57	Duplex, super duplex, 6Mo prihvaćanje
Balastna voda	IMO BWM Konvencija, BWMS Kodeks	Standard liječenja D-2
Premaz balastnog tanka	IMO PSPC, MSC.215(82)	Specifikacija premaza
Vatrogasni glavni	SOLAS Poglavlje II-2, Pravilo 10	Kapacitet i raspored

Za kupnju morske vode minimalni prihvatljivi paket dokumenata je: potvrda mlina prema EN 10204 3.1, kemijska analiza specifična za toplinu uključujući dušik, rezultat metode A ASTM G48 na navedenoj temperaturi ispitivanja, a za dupleks, ASTM A923 ili provjera ferita. Ako dobavljač ne može proizvesti rezultat G48 za stvarnu toplinu, zahtjev za ocjenu je neprovjeren.

Većina kvarova od nehrđajućeg čelika od morske vode dolazi do greške specifikacije, a ne do nedostatka materijala. Ovih osam čini većinu njih.

Prvo: navođenje "pomorske klase" umjesto UNS broja.Fraza nema definiciju, pa je zadana najjeftinija interpretacija. Napišite S32205, a ne "marine grade".

Drugo: ignoriranje pukotina.Klasa odabrana na CPT neće uspjeti na brtvi jer je CCT 15-25 stupnjeva niži. Dizajnirajte pukotinu ili odaberite za nju.

Tri: projektiranje za stagnaciju.Mrtve noge, niske točke koje se ne mogu isušiti i neaktivne grane su mjesta gdje se pojavljuje prva jama. Oni su također problemi koje je najlakše riješiti u fazi crtanja.

Četvrto: tretirati PREN kao jamstvo.Dva kruga s istim PREN-om mogu se razlikovati u izmjerenom CPT-u. Zahtijevati rezultat testa, a ne izračun.

Pet: stupnjevi miješanja bez galvanske izolacije.Vod od nehrđajućeg čelika spojen na ugljični čelik postaje velika katoda koja pokreće malu anodu. Koristite izolacijske komplete na prijelazima i nikada ne koristite grafitne brtve.

Šesto: određivanje dupleksa bez kontrole izrade.Unos topline, kisik za pročišćavanje, temperatura između prolaza i ravnoteža ferita moraju biti u specifikaciji, a ne prepušteni trgovini.

Sedam: zaboravljanje strategije bioobraštaja.Bez kloriranja ili mehaničkog čišćenja, vodovi od nehrđajuće morske vode prljaju se i zatim korodiraju ispod naslaga. Izbor materijala i kontrola onečišćenja su jedna odluka.

Osam: otkup po cijeni po kilogramu.Usporedba za 25 godina pokazuje da 316L košta više od 2205. Prvi trošak nije zamjena za trošak životnog ciklusa.

Je li nehrđajući čelik 316 prikladan za morsku vodu?

Ne, nije za kontinuirano uronjenu upotrebu. 316L ima kritičnu temperaturu udubljenja od samo oko 20-25 stupnjeva i nižu kritičnu temperaturu u procjepu, tako da udubljuje na brtvama, nosačima i ispod naslaga u većini sustava s morskom vodom. Prikladan je za zatvorene rashladne petlje, hardver na palubi i predmete u zoni prskanja koji ostaju suhi.

Koji je najbolji nehrđajući čelik za hlađenje morskom vodom?

Duplex 2205 je najbolji opći izbor za cjevovode za hlađenje morskom vodom i pločaste izmjenjivače topline. Koristite super duplex 2507 ili 6Mo gdje izlazna temperatura prelazi oko 50 stupnjeva, i titan za kritične snopove cijevi.

Koja PREN vrijednost mi je potrebna za morsku vodu?

PREN 35 je praktični minimum za hladnu morsku vodu koja neprekidno teče, a PREN 40 ili viši je potreban za toplu, stajaću vodu ili rad s pukotinama. PREN je broj probira; potvrdite stvarni otpor ASTM G48 testom na toplinu.

Može li se duplex 2205 koristiti za cjevovod za balastnu vodu?

Da, pod uvjetom da se cjevovod može isprazniti i da se razumije da se režim kloriranja . 2205 široko koristi za cjevovod glavnog balasta. Balastne vodove malog promjera i bilo koji dio nizvodno od mjesta ubrizgavanja klora treba nadograditi na 6Mo ili 2507.

Zašto glavnom protupožarnom vodu treba viši stupanj nego rashladnom vodu?

Zato što stagnira mjesecima, a zatim teče maksimalnom brzinom. Ta kombinacija proizvodi rupičaste naslage tijekom razdoblja mirovanja i eroziju pri pokretanju. 6Mo, super duplex 2507 ili 90/10 CuNi uobičajeni su izbori; 316L i pocinčani čelik uobičajeni su kvarovi.

Koja je razlika između CPT i CCT?

CPT je temperatura pri kojoj počinje piting na otvorenoj, slobodno izloženoj površini. CCT je niža temperatura pri kojoj počinje stvaranje rupa unutar pukotine. Budući da stvarne komponente sadrže pukotine, CCT je broj koji upravlja izvedbom usluge.

Je li super duplex 2507 vrijedan dodatnih troškova?

Isplati se ako radna temperatura prelazi oko 50 stupnjeva, gdje je koncentracija klorida povišena ili gdje se komponenta ne može zamijeniti. Ispod tih uvjeta, 2205 pruža isti radni vijek uz otprilike upola manju cijenu materijala.

Može li se nehrđajući čelik koristiti u balastnim tankovima?

Da. 316L je uobičajen u balastnim tankovima za kemijske tankere, a duplex 2205 koristi se tamo gdje su kloridi ili temperatura viši. Obloženi ugljični čelik ostaje standard za namjenske balastne tankove jer je premaz, a ne čelik, barijera protiv korozije.

Kako kloriranje utječe na odabir materijala?

Kloriranje sprječava stvaranje biofilma, a biofilm povećava potencijal korozije nehrđajućeg čelika za 200-400 mV. Klorirana morska voda stoga je često manje agresivna od čiste neklorirane morske vode. Međutim, koncentrirani hipoklorit na mjestu ubrizgavanja elektrokloriranja vrlo je agresivan i zahtijeva 2507, 6Mo ili titan.

Koji dodatni metal treba koristiti za dvostrano zavarivanje?

ER2209 za duplex 2205 i ER2594 za super duplex 2507. Oba zahtijevaju pročišćavanje dušikom, kontrolirani unos topline i ograničenja temperature među prolazom, a niti jedan ne dopušta toplinsku obradu nakon zavarivanja.

Trpi li nehrđajući čelik MIC u morskoj vodi?

Da. Bakterije koje reduciraju sulfat proizvode sulfid u anaerobnim uvjetima punim sedimenta, što je točno okruženje unutar stajaćeg balasta ili neiskorištenog vatrogasnog cjevovoda. Rezultat je ubrzano piting ispod naslaga. Viši stupnjevi molibdena i dizajn koji se može isušiti su ublažavanja.

Koju potvrdu trebam zahtijevati od mlina?

EN 10204 3.1 certifikati mlina s kemijom specifičnom za toplinu uključujući dušik, ASTM G48 Metoda A rezultati na navedenoj temperaturi, a za dupleks, ASTM A923 ili provjera sadržaja ferita. Za kritične sustave preporučljivo je prisustvo treće strane koja svjedoči testu korozije.

Navedite UNS brojem, eksplicitno navedite radni ciklus, zahtijevajte ispitivanje korozije na toplini i definirajte kontrole proizvodnje. Specifikacija koja čini bilo koji od ovih bez ostale tri je nepotpuna.

Kontrolni popis u nastavku minimalni je sadržaj kupovne specifikacije za nehrđajući sustav s morskom vodom. Namjerno je kratka, jer je specifikacija koju nitko ne čita gora od one kratke koju svi čitaju.

Artikal	Što napisati	Zašto je to važno
Razred	UNS broj plus uobičajeno ime	Uklanja dvosmislenost iz "pomorske kvalitete"
Standard proizvoda	ASTM A240, A790, A928 ili A815 prema potrebi	Definira što mlin mora napraviti
Dužnost	Projektna temperatura, raspon brzine, razdoblja stagnacije	Ova tri ulazna podatka određuju izbor ocjene
Ispitivanje korozije	ASTM G48 Metoda A na navedenoj temperaturi	Pretvara tvrdnju u dokaz
Mikrostruktura	Sadržaj ferita za dupleks, A923 gdje je navedeno	Otkriva štetne faze
Završna obrada površine	Ukiseljeno i pasivirano, ili specificirano Ra	Finish kontrolira mjesta inicijacije
Izrada	Unos topline, pročišćavanje kisika, međuprolazna granica	Štiti ZUT otpornost na koroziju
Dokumentacija	EN 10204 3.1, izvješća o ispitivanju, sljedivost topline	Čini cijeli lanac revizijskim

Dvije reklamne poruke upotpunjuju sliku. Prvo, vrijeme isporuke za duplex i super duplex je dulje nego za 316L, a rasporedi valjanja u mlazu za lim 2507 mogu produljiti projekt za tjednima. Naručite ranije ili prihvatite zamjenu. Drugo, volatilnost cijena molibdena i nikla znači da je kotacija starija od otprilike mjesec dana samo indikativna.