Ruostumaton teräs meritekniikan materiaaliluokissa meriveden jäähdytykseen, painolastiin ja palontorjuntaan

Saman laivan kolme järjestelmää käsittelevät samaa nestettä - merivettä - mutta vaativat kolmea erilaista ruostumatonta terästä. Merivesijäähdytys on jatkuvatoiminen, joten duplex 2205 hoitaa suurimman osan siitä. Painolasti on ajoittaista, pysähtynyttä, sedimenttiä kuormitettua tehtävää, joten se tarvitsee korkeamman molybdeenin tai pinnoitusstrategian. Palonsammutus on normaalisti tyhjäkäynnillä, yhtäkkiä maksimivirtauksella tehtävä työ, ja se on vaikein kolmesta: märkä paloputki voi olla paikallaan vuoden ja sen jälkeen käydä täydellä nopeudella 90 sekunnissa.

Stainless Steel in Marine Engineering

Jos muistat vain yhden lauseen, muista tämä:merivedessä ruostumaton teräs hajoaa rakokorroosion ja kerrostuman alipistesyöpymisen takia, ei tasaisen korroosion vuoksi - joten valitsemasi laatu on sovitettava sen mukaan, kuinka kauan pinta pysyy märkänä ja liikkumattomana, ei vain veden suolaisuuden mukaan.

Tämä opas on kirjoitettu putkisto- ja laiteinsinööreille, hankintaryhmille ja luokituslaitoksen katsastajille, joiden on puolustettava materiaalivalintansa paperilla. Jokainen osa alkaa kysymyksellä, antaa vastauksen yhdellä tai kahdella virkkeellä ja selittää sitten perustelut ja sen taustalla olevat numerot.

Voit lukea sen loppuun asti tai siirtyä suoraan määrittämääsi järjestelmään: merivesijäähdytys, painolasti tai palontorjunta. Keskellä oleva vertailumatriisi yhdistää kaikki kolme, ja liitteessä luetellaan standardit, oletukset ja julkaisun metatiedot.

Kolme muuttujaa ratkaisee lopputuloksen - seosainepitoisuus (ilmaistuna PREN), käyttölämpötila ja kuinka usein pinta kostuu ja valuu. Pelkkä suolapitoisuus ei kerro juuri mitään.

Insinöörit pyytävät usein "merivedenkestävää laatua" ikään kuin vastus olisi yksi ominaisuus. Se ei ole. Merivesi hyökkää ruostumattoman teräksen kimppuun passiivikalvon paikallisen hajoamisen kautta, ja tämä hajoaminen riippuu kynnysarvosta, joka liikkuu lämpötilan mukana.

A 316 litran putkijoka antaa viisitoista vuotta Pohjanmeren jäähdytyslinjassa 12 asteessa, voi perforoitua kahdeksassatoista kuukaudessa Persianlahden lauhduttimen ulostulossa 45 asteessa. Sama vesikemia, sama seos, eri lämpötila. Seos ei muuttunut; kynnys siirtyi toimintatilan alapuolelle.

Käytännön seuraus on, että materiaalitietolehti ilman käyttölämpötilaa ja virtausjärjestelmää ei ole spesifikaatio. Se on toive. Jokaisessa uskottavassa merivesijärjestelmää koskevassa ehdotuksessa tulee mainita suunnittelulämpötila, minimi- ja maksiminopeus, kloorausjärjestelmä ja odotetut pysähtymisjaksot - koska jokainen näistä neljästä syötteestä voi siirtää vastausta yhdellä tai kahdella asteella.

Ei mitään muodollista. Se on markkinointilause, jolla ei ole määritelmää missään standardissa, ja sitä käytetään useimmiten 316 - laatuun, joka todella sopii kannen laitteisiin ja kaiteisiin, mutta ei todellakaan sovellu upotettuihin merivesiputkiin.

ASTM-, EN- tai ISO-standardeissa ei ole "merilaatuista" luokitusta. On olemassa joukko luokituslaitosten, NORSOK:n julkaisemia palvelukohtaisia materiaalivalintoja ja omistajamäärityksiä, jotka ovat paljon konservatiivisempia kuin markkinointitermi antaa ymmärtää.

Hämmennyksellä on todellinen hinta. Ostaja, joka kirjoittaa tarjouspyyntöön "merilaatuinen ruostumaton teräs", saa 316 litraa, koska se on halvin laatu, jota lause voi uskottavasti kuvata. Se 316L menee sitten merivesijäähdytysastiaan, jossa se on ensimmäinen kohta vikaluettelossa.

Kirjoita sen sijaan UNS-numero. S31603, S32205, S32750, S31254 - nämä ovat yksiselitteisiä, ne näkyvät tehtaan todistuksessa ja ne voidaan tarkistaa. "Marine grade" -luokkaa ei voida vahvistaa, minkä vuoksi sen ei pitäisi koskaan näkyä ostotilauksessa.

PREN=%Cr + 3.3 × %Mo + 16 × %N. Jatkuvasti virtaavaan kylmään meriveteen tarvitset noin PREN 35; Lämpimiä, pysähtyneitä tai rakoille alttiita palveluita varten tarvitset PREN 40 tai korkeamman. Mutta PREN on seulontatyökalu, ei takuu.

PREN, pisteresistenssin ekvivalenttiluku, on painotettu summa kolmesta elementistä, jotka stabiloivat passiivisen kalvon kloridihyökkäystä vastaan. Kromi muodostaa kalvon; molybdeeni ja typpi korjaavat sen paikallisesti, kun kloridia murtuu.

Kaava on tarkoituksella yksinkertainen, mikä on sekä sen vahvuus että heikkous. Se jättää huomiotta mikrorakenteen, inkluusiosisällön, pinnan viimeistelyn ja lämpökäsittelyn - millä kaikilla on merkitystä. Kaksi 2205-lämpöä, joissa on identtinen PREN, voivat poiketa mitattavissa olevasta mitatusta kriittisestä pistekorkeuslämpötilasta, jos toinen on hehkutettu väärin.

Siksi vakavat tekniset tiedot eivät pysähdy laskettuun määrään. Ne vaativat mitatun tuloksen: kriittisen pistesyöpymislämpötilan ASTM G48 menetelmästä A tai korroosiotestiä ASTM G150:een, raportoituna todellisesta lämmöstä. Alla oleva taulukko näyttää tyypilliset arvot; Käsittele PREN-kolonnia suunnittelun apuvälineenä ja CPT-kolonnia hyväksymiskriteerinä.

Arvosana (UNS)	Yleinen nimi	Tyypillinen PREN	Tyypillinen CPT, tutkinto (ASTM G48 A)	Käytännöllinen merivesikatto
S31603	316L	24–26	20–25	25-30 astetta, vain virtaava
N08904	904L	34–36	40–50	35-40 astetta
S32205	Duplex 2205	34–36	45–55	45-50 astetta
S31254	6kk / 254SMO	42–44	65–80	60-70 astetta
S32750	Super duplex 2507	41–43	80–90	80-90 astetta
N06625	Seos 625	~50	>85	Vakava, plus korkea lujuus

Huomaa tilauspoikkeama: 6Mo:n PREN-arvo on hieman korkeampi kuin superduplex 2507, mutta 2507 toimii paremmin monissa merivesitehtävissä. PREN ei hyödynnä duplex-mikrorakenteen etua, joka kestää kloridijännityskorroosiohalkeilua tavalla, jota täysin austeniittinen 6Mo ei pysty. Tämä on ensimmäinen paikka, jossa yksittäinen numero johtaa harhaan.

Koska sen kriittinen pistelämpötila on vain noin 20–25 astetta ja sen kriittinen rakolämpötila on vielä alhaisempi. Useimmissa merivesijärjestelmissä metalli viettää suuren osan elämästään rakossa tämän kynnyksen yläpuolella olevassa lämpötilassa.

Why does 316L fail in seawater even

Katso, missä 316L todella epäonnistuu. Se on harvoin suora putki. Se on tiivisteen alla laippapinnassa, putken tukisatulan alla, torviklusterin alla, kierreliitoksen sisällä tai kuolleessa jalassa suljetun venttiilin takana.

Jokainen näistä paikoista on rako: geometria, johon merivesi pääsee sisään, mutta ei voi vaihtua vapaasti. Happi kuluu nopeammin kuin sitä voidaan täydentää, paikallinen kemia muuttuu, kloridikonsentraatiot ja pH putoaa raon sisällä. Passiivinen kalvo ei voi rakentaa uudelleen kyseisessä ympäristössä, ja pistekorjaus alkaa.

Tästä syystä 316 litran merivesihäiriöt näyttävät samalta kuin ne näyttävätkin – eristettyjä syviä kuoppia, joiden pohjassa on kirkasta metallia, jota ympäröi koskematon pinta. Putki ei ruostunut. Siitä tuli yksi neliösenttimetri.

On olemassa vasta-intuitiivista käännettä, joka kannattaa tietää. Luonnollinen merivesi muodostaa ruostumattomaan teräkseen biokalvon, joka nostaa sen korroosiopotentiaalia noin 200–400 mV, ja suurempi potentiaali merkitsee suurempaa voimaa rakohyökkäykselle.

Klooraus estää tämän biofilmin, jotenKloorattu merivesi on usein vähemmän syövyttävää ruostumattomalle teräkselle kuin puhdas, klooraamaton merivesi- päinvastoin kuin useimmat ihmiset olettavat. Biofouling-torjunta on siksi korroosiontorjuntatoimenpide, ei vain lämmönsiirtotoimenpide.

CPT on lämpötila, jossa kuopat alkavat avoimella pinnalla; CCT on alempi lämpötila, jossa ne alkavat rakon sisällä. Austeniittisilla CCT-laaduilla on noin 15–25 astetta CPT:n alapuolella, ja duplex-laaduilla rako on pienempi, mutta silti todellinen.

Erotus on tärkeä, koska melkein jokaisessa meriveden ruostumattomassa komponentissa on rakenteeltaan rakoja. Kierretiivisteellä varustettu pulttilaippa on hallittu rako. Putkien ja putkien välinen valssattu liitos on hallittu rako. Venttiilin istukka on hallittu rako.

Jos valitset CPT:n, valitset komponentin helpoimman sijainnin. Jos valitset CCT:n, valitset sijainnin, joka todella epäonnistuu.

Tekninen vastaus ei ole vain seoksen päivittäminen. Se on myös vähentää rakoa. Hitsaa laipan sijasta, jos huolto mahdollistaa. Käytä koko kasvot peittäviä tiivisteitä korotetun pinnan sijaan. Määritä putkien ja putkien välisten liitosten tiiviste. Pidä tuet etäällä putken pinnasta tyhjennysraolla, äläkä koskaan anna ruostumattoman siiman istua hiiliteräksisen satulan päällä.

Suunnittelun yksityiskohta	Mitä se luo	Lieventäminen
Pultattu laippa, kohotettu pinta	Rako tiivisteen ja laippapinnan välillä	Koko kasvotiiviste tai hitsaa liitos
Putken tukisatula	Pysyvä märkä rako plus galvaaninen pari	Puristin tyhjennysraolla, eristä teräksestä
Kierreliitos	Syvä, tarkastamaton rako	Korvaa hitsatulla tai laippaliitoksella
Putkista putkeen	Rengasmainen rako valssatun liitoksen kohdalla	Tiivistyshitsaus tai kontrolloitu laajeneminen
Kuollut jalka venttiilin takana	Pysähtynyt merivesi, ei hapen uusiutumista	Poistaa kuolleet jalat; lisää tyhjennys ja huuhtelupiste

Kuusi luokkaa kattaa melkein kaiken: 316L suljetuille silmukaille ja upottamattomille laitteistoille, 904L kohtalaiselle kloridille, duplex 2205 työhevosena, 6Mo pienireikäisille ja levylämmönvaihtimille, super duplex 2507 kuumaan tai korkeaan kloridipitoisuuteen ja nikkeliseokset ääritapauksiin.

Alla oleva taulukko on lyhyt luettelo, joka näkyy todellisissa määrityksissä. Kaikki, mitä siinä ei ole, on joko asiantuntijan valinta tai virhe.

Luokka	Missä se ansaitsee paikkansa	Missä ei
316L (S31603)	Suljetut jäähdytyssilmukat, instrumenttiilma, kansilaitteisto, roiskevyöhyke märkälinjan yläpuolella	Mikä tahansa jatkuvasti upotettu merivesiputkisto
904L (N08904)	Kohtalaisen kloridin prosessilinjat, jotkut pesuripiirit	lämmin merivesi; kustannuksia on vaikea perustella 2205:een nähden
Duplex 2205 (S32205)	Merivesijäähdytysputket yli DN50, levylämmönvaihdinlevyt, pumppupesät, venttiilit	Pysyvät painolastilinjat, kuuma merivesi yli 50 astetta, korkean jännityksen hitsausliitokset ilman ohjaimia
6kk (S31254)	Pieniporaiset merivesiputket, instrumenttilinjat, levylämmönvaihtimet, paloveden tulvasuuttimet	Suurireikäinen putkisto kustannussyistä
Super duplex 2507 (S32750)	Kuuma merivesi, korkeakloridiliuokset, sähkökloorauspiirit, korkeapaineinen palovesi	Matalan lämpötilan matalakloridikäyttö, jossa 2205 riittää
Nikkeliseokset (625, C276)	Leimahduskärjet, kova hapan plus kloridi, kriittiset korvaamattomat komponentit	Yleiset merivesiputket; hinta on suuruusluokkaa korkeampi

Hyödyllinen nyrkkisääntö hankinnassa: seostusvaihe 316L:sta 2205:een karkeasti kaksinkertaistaa korroosiovaran lämpötilan suhteen ja askel 2205:stä 2507:een taas suunnilleen kaksinkertaistaa sen. Jokainen vaihe maksaa ylläpidossa paljon vähemmän kuin sitä edeltävä vaihe, minkä vuoksi keskitasot hallitsevat todellisia teknisiä ominaisuuksia.

Duplex 2205 putkistoon ja levypakkauksiin, super duplex 2507 tai 6Mo, jossa ulostulolämpötila ylittää noin 50 astetta, ja titaani putkinippuihin kriittisissä jäähdyttimissä. 316L kuuluu vain suljettuun kiertoon.

which grade for piping plate heat exchangers and tube bundles

Merivesijäähdytys on anteeksiantavin kolmesta järjestelmästä, koska virtaus on jatkuvaa. Jatkuva virtaus pitää hapen mukana, estää kerrostumia laskeutumasta ja pitää pinnan nopeuskynnyksen yläpuolella, johon biofouling ei voi kiinnittyä. Juuri tässä järjestelmässä 2205 toimii hyvin.

Suunnittelun yksityiskohdat, joilla on eniten merkitystä, ovat jatkuvan virtauksen oletuksen reunoilla olevat yksityiskohdat. Varapumpun haara, tyhjäkäynnillä oleva varajäähdytin, ohitusjohto ja tyhjennysliitäntä ovat kaikki paikallaan. Nämä ovat paikkoja, joissa 2205-järjestelmä lopulta näyttää ensimmäisen kuoppansa, ja ne ovat useimmiten jätetty pois materiaalivalintatarkastelusta.

Jäähdytysjärjestelmän elementti	Suositeltava	Syy
Päämerivesiputkisto, DN50 ja enemmän	Duplex 2205	Jatkuva virtaus, kohtalainen lämpötila, hyvä CCT
Pienireikäiset ja instrumenttilinjat	6Mo	Ohut seinämä, pieni virtaus, rako jokaisessa liittimessä
Levylämmönvaihdinlevyt	2205 tai 2507 yli 50 astetta	Korkea turbulenssi, tiiviit raot
Kuori ja putki putki nippu	Titanium Gr2 tai super duplex 2507	Ohut seinä, korkein lämpötila, vähiten saavutettavissa
Pumpun kotelo ja juoksupyörä	Duplex 2205, valettu vastaava	Suuri nopeus, eroosio ja korroosio
Siiviläkori ja kotelo	6kk tai 2507	Alhainen virtaus, runsas sakka, usein avautuva
Valmius- ja ohitushaarat	Sama laatu kuin päälinja, plus viemäri	Pysähtynyt - todellinen epäonnistumispiste

Vielä yksi huomautus levylämmönvaihtimista: tiivisteen ura on suunniteltu rako ja levymateriaali on ohutta. Levypakkaus, joka avataan ja tiivistetään uudelleen toistuvasti, kerää naarmuja, joista tulee kuopan alkukohtia. Määritä vähintään 2205 ja tarkista levyn reunat joka huollossa.

Noin 1 m/s alapuolella biofouling ja sedimentti laskeutuvat ja aiheuttavat kerrostuman alikorroosiota. Yli 3,5 m/s kupariseoksilla ja 6 m/s ruostumattomilla teräksillä eroosio-korroosio poistaa passiivikalvon mekaanisesti. Suunnitteluikkuna on kapea, ja se on osa materiaalivalintaa.

Nopeutta käsitellään yleensä hydraulisena parametrina, jonka putkiinsinööri päättää ja toimittaa materiaalisuunnittelijalle myöhemmin. Se sekvenssi on taaksepäin. Nopeus määrää, täydentyykö passiivikalvo vai tuhoutuuko se, joten se kuuluu materiaalivalintakeskusteluun.

Pienellä nopeudella vikatila on biologinen. Toukat kiinnittyvät, simpukat kasvavat, sedimentti kerääntyy alhaisiin kohtiin ja kerrostuman alla oleva metalli muuttuu anaerobiseksi rakoksi. Suurella nopeudella vikatila on mekaaninen: turbulenssi kulmauksissa, supistimessa ja venttiilin rungoissa kuorii kalvon nopeammin kuin se ehtii uudistua, ja metalli kuluu.

Materiaali	Miniminopeus	Suurin nopeus	Vikatila ikkunan ulkopuolella
316L	1.0 m/s	~4 m/s	Rako- ja alijäämän kuoppa matalalla virtauksella
Duplex 2205	1.0 m/s	~6 m/s	Biofouling alhaisella virtauksella, eroosio suurella virtauksella
Super duplex 2507	1.0 m/s	~6–7 m/s	Sama, leveämmällä lämpötilamarginaalilla
90/10 CuNi	1.0 m/s	~3.5 m/s	Eroosio-korroosio yli 3,5 m/s
Titaani Gr2	1.0 m/s	>10 m/s	Pohjimmiltaan rajoittamaton nopeus puhtaassa merivedessä

Käytännön suunnittelutavoite ruostumattomille merivesilinjoille on 1,5–3,5 m/s. Tämä alue pitää pinnan hankaatuna lähestymättä eroosion kynnystä ja jättää marginaalin likaantumiselle, jota väistämättä tapahtuu telakointien välillä.

Koska painolastityö on luonteeltaan ajoittaista. Painolastilinja voi olla täynnä viikon, tyhjänä kuukauden ja sitten puolitäynnä sedimentillä vuoden. Tämä sykli tuottaa ruostumattomalle teräkselle pahimman mahdollisen ympäristön: anaerobisen, sulfidipitoisen ja täynnä kerrostumia.

Painolastijärjestelmä ei ole jäähdytysjärjestelmä, jolla on eri nimi. Se on täysin erilainen käyttösuhde, ja käyttömäärä ohjaa metallurgiaa.

Painolastimatkan aikana tankit ja linjat ovat täynnä ja hiljaisia. Hengittävät bakteerit ja itse korroosioreaktio kuluttavat happea. Sulfaatteja pelkistävät bakteerit tuottavat rikkivetyä, joka on aggressiivinen sekä ruostumattomalle teräkselle että kupariseoksille. Sedimentti laskeutuu säiliön pohjalle ja alimmille kohdille luoden syviä kerrostumia, joissa metalli on täysin suojattu hapen uusiutumiselta.

Tämä on ympäristö, jossa mikrobien vaikutuksesta korroosiosta tai MIC:stä tulee hallitseva mekanismi. MIC ei ole erillinen korroosiolaji; se on rakokorroosiota, jota kiihdyttää biologisesti muunneltu paikallinen kemia. Metallurginen vaste on sama kuin millä tahansa rakolla: enemmän molybdeeniä, enemmän typpeä tai sulkupinnoite.

Painolastijärjestelmän elementti	Tyypillinen materiaali	Keskeinen huomio
Painolastisäiliö, pinnoitettu	Hiiliteräs epoksilla IMO PSPC:lle	Pinnoite on este; ruostumaton teräs ei ole ensisijainen suojaus
Painolastisäiliö, pinnoittamaton	316L tai duplex 2205	Kemikaalisäiliöalukset käyttävät yleensä 316 litraa; korkeampi kloridi suosii 2205:tä
Painolastiputket, pää	Duplex 2205 tai GRP	Kuivatus on tärkeämpää kuin laatu
Painolastiputkisto, pieni reikä	6kk tai 2507	Ohut seinä plus pysähtynyt tarkoittaa varhaista epäonnistumista
Painolastipumpun kotelo	Duplex 2205, valettu	Eroosio juoksupyörässä, korroosio leikkausvedessä
Säiliön puhdistuskoneet	316L tai 2205	Satunnainen, suuri nopeus, usein unohdettu

Kaksi suunnittelupäätöstä painaa enemmän kuin luokan valinta. Ensimmäinen on valutettavuus: siima, jota ei voida täysin tyhjentää, pitää meriveden alimmillaan loputtomiin, eikä mikään metalliseos kestä sitä loputtomiin. Toinen on pinnoitteen eheys säiliöissä. Pinnoitettu hiiliterässäiliö, jossa on huollettu pinnoite, on parempi kuin pinnoittamaton ruostumaton säiliö, jonka pinnoitusstrategia on epäonnistunut, murto-osalla kustannuksista.

Aluksen aggressiivisin virta. Elektroklooraus tuottaa hypokloriittia korkealla kloridipitoisuudella, ja käsittelyyksikkö, sen putkisto ja neutralointipiiri sisältävät kaikki hapetinta plus kloridia ja satunnaisesti vetyä. Tämä on superduplex-, 6Mo- tai titaanialue – ei koskaan 316L.

What changes when a ballast water management system is installed

Painolastiveden hallintaa koskeva yleissopimus edellytti kaikkien alusten täyttävän D-2-päästöstandardin 8. syyskuuta 2024 mennessä, joten käytännössä jokaisella pinnalla olevalla aluksella on nyt käsittelyjärjestelmä. Tämä jälkiasennus muutti materiaalin valintaongelman, ja monet tekniset tiedot eivät ole saavuttaneet.

Hoitoteknologiat jakautuvat kahteen perheeseen, joilla on erilaiset aineelliset seuraukset. Fyysiset järjestelmät - suodatus plus UV - ovat verrattain hyvänlaatuisia: märät pinnat näkevät suodatettua merivettä ja ultraviolettivaloa, ja duplex 2205 on yleensä riittävä. Kemialliset ja sähkökemialliset järjestelmät eivät ole hyvänlaatuisia.

Elektroklooraus on vaativa tapaus. Kenno tuottaa natriumhypokloriittia merivedestä, joten paikallinen ympäristö yhdistää korkean kloridin, korkean hapetusaineen pitoisuuden, alhaisen elektrodin pH:n ja vedyn sivutuotteen. Titaani on tavallinen elektrodimateriaali, ja kennokotelo ja välittömät myötävirtaputket ovat yleensä superdupleksia, 6Mo tai ei-metallista.

BWMS-elementti	Suositeltava materiaali	Miksi
Suodatinkotelo	Duplex 2205	Jatkuva merivesi, kohtalainen lämpötila
UV-reaktorin kammio	316L tai 2205	Ei hapetinta, mutta rakoja tiivisteissä
Elektroklooraussolun runko	Super duplex 2507, 6Mo tai PVDF	Korkea kloridi ja korkea hapetin
Hypokloriitin ruiskutuslinja	2507, 6Mo tai PTFE-vuorattu	Korkein hapettimen pitoisuus aluksella
Neutralointipiiri	2507 tai ei-metallinen	Pelkistysaine plus merivesi
Näyte- ja seurantalinjat	6Mo	Pieni reikä, pysähtynyt, usein sammutettu

Yleinen jälkiasennusvirhe on alkuperäisen 316L painolastiputken uudelleenkäyttö ruiskutuskohdan jälkeen. Tämä osa kuljettaa nyt kloorattua merivettä pitoisuudessa, jota alkuperäinen suunnittelu ei koskaan odottanut, ja se tyypillisesti epäonnistuu kahden ensimmäisen vuoden aikana.

Koska se yhdistää kahden muun järjestelmän huonoimmat ominaisuudet. Märkä paloputki seisoo paikallaan kuukausia, kerää sedimenttiä ja merikasvustoa, minkä jälkeen sen on toimitettava täysi virtaus täydellä nopeudella heti, kun pumppu käynnistyy. Rakokorroosiota, pistekorroosiota ja eroosiota esiintyy kaikki samassa komponentissa.

Palontorjunta on järjestelmä, jota ihmiset ajattelevat vähiten ja mitä heidän tulisi ajatella eniten. Siinä ei ole redundanssia käytössä - se joko toimii tai laiva on pulassa - ja se viettää 99,9 % elämästään sellaisessa kunnossa, josta ruostumaton teräs pitää vähiten.

Harkitse käyttömäärää. Pääosa on paineistettu ja staattinen. Merivesi istuu siihen, happea kuluu, biofilmiä muodostuu, sedimentti laskeutuu alhaisissa kohdissa ja suljettujen venttiilien taakse. Sitten syttyy tulipalo, pumppu käynnistyy ja linja siirtyy nollasta suunniteltuun nopeuteen sekunneissa kuljettaen tuon sedimenttikuorman jokaisen kulmakappaleen ja siivilä läpi.

Seuraavat epäonnistumiset ovat ennakoitavissa. Kuoppia sedimentin alla matalissa kohdissa. Rakohyökkäys palopostin haaraliitoksissa. Eroosio-korroosio ensimmäisessä mutkassa pumpun jälkeen. Tukkeutuneet siivilät ja suuttimet irtoaneet kasvusta. Mikään näistä ei johdu veden suolaisuudesta; ne kaikki johtuvat veden hiljenemisestä.

Palontorjuntaelementti	Suositeltava materiaali	Syy
Palojohto, märkä, iso reikä	6Mo, super duplex 2507 tai 90/10 CuNi	Pitkä pysähtyminen plus äkillinen korkea virtaus
Palojohto, kuiva	Sisäpinnoitettu hiiliteräs tai 2205	Kuiva tila poistaa rakoohjaimen
Hydrantin haarat ja venttiilit	Sama laatu kuin päähitsaus, ei kierre	Haaraliitäntä on klassinen rako
Deluge ja sprinklerisuuttimet	6kk tai 2507	Pieni aukko, pysähtynyt, helposti korroosiotuotteen tukkima
Vaahtotiivisteputket	316L	Konsentraattikemia hallitsee, ei merivesi
Palopumpun kotelo	Duplex 2205, valettu	Suuri nopeus käynnistyksen yhteydessä

Kaksi suunnittelutoimenpidettä vähentää materiaalitaakkaa enemmän kuin mikään päivitys. Järjestä ensin pääjohto niin, että se voidaan tyhjentää kokonaan, ja tyhjennä se huollon aikana. Toiseksi, huuhtele pääputki makealla vedellä jokaisen virtaustestin jälkeen, jos laivassa on kapasiteettia. Tyhjennetty pääjohto on johto, joka ei syöpy.

Siinä on myös sääntelyulottuvuus. SOLAS-yleissopimuksen luku II-2 edellyttää, että paloputki toimittaa kaksi samanaikaista suihkua pienimmällä palopostipaineella, ja luokituslaitokset vaativat materiaalin soveltuvan palveluun. Puolet porauksestaan korroosiotuotteen vuoksi menettänyt pääputki läpäisee silti visuaalisen tarkastuksen ja silti läpäisee virtaustestin.

Nämä kolme järjestelmää eroavat toisistaan käyttöjakson, eivät vesikemian suhteen. Jäähdytys on jatkuvaa, painolasti on ajoittaista ja anaerobista, palontorjunta on tyhjäkäynnillä sitten äärimmäistä. Tämä yksittäinen ero selittää melkein kaikki tämän oppaan materiaalisuositukset.

Kriteeri	Merivesijäähdytys	Painolasti	Palontorjunta
Virtausjärjestelmä	Jatkuva, hallittu	Jaksottaiset, pitkät pysähtymisjaksot	Tyhjänä kuukausia, sitten maksimi
Hallitseva vikatila	Rakokorroosiota laippoissa ja kannattimissa	MIC ja alitalletuspisteet	Alitalletukset ja eroosio käynnistyksen yhteydessä
Lämpötila	10–50 astetta, korkein HX-ulostulossa	Ympäristö, noin 0–35 astetta	Ambient
Happi	Täydennetään virtauksella	Kulutettu, anaerobinen	Kulutetaan pysähtyneisyyden aikana
Klooraus	Jatkuva, 0,2–0,5 mg/l jäännös	Ajoittain, BWMS:ltä	Ei yhtään, ellei ole huuhdeltu
Oletusarvosana	Duplex 2205	2205 viemäröinnillä tai pinnoitettua terästä	6Mo, 2507 tai 90/10 CuNi
Arvosana, joka epäonnistuu ensin	316L	316L, erityisesti pieni reikä	316L ja galvanoitua terästä
Epäonnistumisen hinta	Tuotantohäviö, putken repeämä	Säännösten noudattamatta jättäminen, säiliövaurio	Palontorjuntakyvyn menetys

Lue taulukko alas "oletusarvosana" -sarakkeesta ja logiikka on selvä. Kun käyttöjakso muuttuu vähemmän jatkuvaksi, vaadittu seosainepitoisuus nousee. Vesi ei muuttunut; kostutuskuvio teki.

Kupari-nikkeli voittaa siellä, missä biofouling-kestävyys on hallitseva vaatimus, koska kupari-ionit estävät meren kasvua. Titaani voittaa siellä, missä nopeus, ohuet seinämät ja lämmönsiirto hallitsevat, koska se on tehokkaasti immuuni merivedelle millä tahansa nopeudella. Ruostumaton teräs voittaa lujuuden, painon ja kuparipurkauksen puuttumisen.

When do copper-nickel and titanium beat stainless steel

90/10 ja 70/30 kupari-nikkeliseokset olivat merivesiputkiston oletusmateriaali suurimman osan 1900-luvulta, ja ne ovat edelleen laillinen valinta. Niiden etu on biologinen: pinnasta vapautuva kupari on myrkyllistä meren eliöille, joten putki pysyy puhtaana ilman kloorausta.

Niiden haitat ovat yhtä todellisia. Suurin nopeus on noin 3,5 m/s, jonka yläpuolella eroosio-korroosio nopeutuu. Sulfidi- tai ammoniakkivesi vahingoittaa niitä voimakkaasti. Ja kuparin päästöjä rajoitetaan yhä enemmän joissakin satamissa ja sisävesiväylissä, mikä työntää omistajat ruostumattoman teräksen ja ei-metallisten tuotteiden puolelle.

Titaani on tekninen vastaus vaikeimpiin paikkoihin - putkinippuihin, nopeaan meriveteen, ohuisiin seiniin, joissa pisterei'itys ei ole hyväksyttävää. Se ei ole taloudellinen ratkaisu yleiselle putkistolle, noin viisinkertainen materiaalikustannus 316 litraa.

Materiaali	Suhteellinen materiaalikustannus (316L=1.0)	Biofouling-kestävyys	Nopeusrajoitus	Paras sovellus
316L	1.0	Huono ilman kloorausta	~4 m/s	Vain suljetut silmukat
Duplex 2205	1.3–1.5	Huono ilman kloorausta	~6 m/s	Yleinen merivesiputkisto
6Mo	2.4–2.8	Huono ilman kloorausta	~6 m/s	Pieni reikä, levy HX
Super duplex 2507	2.3–2.7	Huono ilman kloorausta	~6–7 m/s	Kuuma merivesi, BWMS
90/10 CuNi	2.2–2.6	Erinomainen	~3.5 m/s	Biofouling-kriittiset putket
Titaani Gr2	5.0–6.0	Hyvä	>10 m/s	Putkiniput, suuri nopeus

Kustannukset ovat suuntaa-antavia ja vaihtelevat nikkelin ja molybdeenin hintojen mukaan. Käytä suhteita rakenteeseen, älä budjetointiin.

Duplex ja super duplex ovat vähemmän anteeksiantavia kuin austeniittiset lajikkeet. Ne tarvitsevat kontrolloidun lämmönsyötön, typen tyhjennyksen, ei esilämmitystä, rajoitetun kulkulämpötilan ja ferriittitasapainon tarkistamisen. Jos teet nämä väärin, maksamasi korroosionkestävyys katoaa lämpöalueelta.

Metallurgia on suoraviivaista. Duplex-teräkset ovat karkeasti puoliksi ferriittiä ja puoliksi austeniittia, ja tämä tasapaino antaa niille lujuuden ja kloridinkestävyyden. Hitsaus häiritsee tasapainoa: liian nopea jäähtyminen jättää ylimääräistä ferriittiä, liian hidas nopeus saostaa sigmafaasia ja nitridejä.

Molemmat virheet vähentävät korroosionkestävyyttä, eikä kumpikaan näy valmiissa hitsissä. Siksi kaksipuolinen hitsaus on prosessin pätevyysongelma, ei taitoongelma.

Parametri	Duplex 2205	Super duplex 2507
Esilämmitä	Ei mitään	Ei mitään
Lämmönsyöttö	0,5–2,0 kJ/mm	0,5–1,5 kJ/mm
Välilämpötila	Vähemmän tai yhtä suuri kuin 150 astetta	Vähemmän tai yhtä suuri kuin 100–150 astetta
Juuren tyhjennyshappi	<100 ppm	<50 ppm
Täytemetalli	ER2209	ER2594
Ferriittiä hitsausmetallissa	35–65%	35–65%
Hitsauksen jälkeinen lämpökäsittely	Ei sallittu	Ei sallittu

Kaksi muuta valmistuskohtaa koskee kaikkia tämän oppaan laatuja. Ensinnäkin rautakontaminaatio: hiiliterästyökalut, hiontapöly ja tehtaan roskat upottavat rautahiukkasia ruostumattomaan pintaan, ja nämä hiukkaset ruostuvat ja aiheuttavat pisteen muodostumista. Erikoistyökalut ruostumattomasta teräksestä ja lopullinen peittaus- tai passivointivaihe eivät ole valinnaisia.

Toiseksi pinnan viimeistelyllä on enemmän merkitystä kuin useimmat tekniset tiedot myöntävät. Karkea hitsaussuojus tai epäpuhtauksia sisältävä maapinta kuoppaa ennen perusmetallia seosainepitoisuudesta riippumatta. Määritä viimeistely, tarkasta se, äläkä hyväksy "hitsauksena" merivesilinjaan.

25 vuoden perusteella duplex 2205 on yleensä halvin vaihtoehto merivesiputkistoon, ja 316L on yleensä kallein - kalliimpi kuin hiiliteräs. Halvin materiaali kiloa kohden on harvoin halvin materiaali käyttöikää kohden.

Alla oleva taulukko mallintaa 400 metriä DN200 merivesijäähdytyslinjaa. Asennushinta sisältää materiaalin, valmistuksen ja asennuksen. Vaihtohinta sisältää poiston, pääsyn, uudelleenasennuksen ja saatavuuden menetyksen, minkä vuoksi se on korkeampi kuin alkuperäinen asennus.

Vaihtoehto	Asennuskustannukset, USD	Odotettu elämä	Vaihto 25 vuodessa	Yhteensä 25 vuotta, USD
Hiiliteräs, epoksivuorattu	76,000	7 vuotta	3	442,000
316L	132,000	9 vuotta	2	554,000
Duplex 2205	192,000	25 vuotta	0	192,000
Super duplex 2507	300,000	25+ vuotta	0	300,000
90/10 CuNi	312,000	25 vuotta	0	312,000
GRP / GRE	96,000	20 vuotta	1 osittainen	250,000

Tulos, joka yllättää useimmat projektiryhmät, on 316L-sarja. Se maksaa 74 % enemmän kuin 2205 järjestelmän käyttöiän aikana, koska se vaihdetaan kahdesti ja jokainen vaihto maksaa enemmän kuin alkuperäinen asennus. Toinen yllätys on se, että pinnoitettu hiiliteräs voittaa 316 litran.

GRP on kustannuksiltaan kilpailukykyinen, mutta lämpötilan, paineluokan ja palosuorituskyvyn rajoittama, minkä vuoksi se hallitsee painolasti- ja merivesilinjoja joissakin alustyypeissä ja jätetään muiden ulkopuolelle.

Nämä luvut ovat malli, eivät lainaus. Oletukset on lueteltu liitteessä, ja sijoitus on vakaa diskonttokoron ja seisokkikustannusten kohtuullisille muutoksille. Mikä tahansa vertailu, jossa otetaan huomioon vain ensimmäinen hinta, ei ole luotettava.

Tuotestandardit määrittelevät materiaalin; testistandardit todistavat ominaisuudet; hankestandardit määrittelevät hyväksymiskriteerit. Ostotilaus, jossa mainitaan vain tuotestandardi, on epätäydellinen, koska siinä ei kerrota, mitä todisteita tehtaan on toimitettava.

Kolme kerrosta dokumentaatiota ohjaa merenkulun ruostumattoman teräksen ostoa. Tuotestandardit, kuten ASTM A240 tai A790, kertovat tehtaalle, mitä tehdä. Testistandardit, kuten ASTM G48 tai A923, kertovat laboratoriolle, kuinka se tarkistetaan. Hankkeen tekniset tiedot, kuten NORSOK M-630, kertovat toimittajalle, mitä hyväksymiskriteereitä sovelletaan.

Kerros	Vakio	Mitä se kattaa
Lauta ja arkki	ASTM A240 / A480	Koostumus, mekaaniset ominaisuudet, viimeistely
Saumaton ja hitsattu putki	ASTM A312, A790, A928	Austeniittiset ja duplex-putket
Lämmönvaihtimen putki	ASTM A249, A789	Hitsattu putki vaihtimia varten
Liittimet	ASTM A403, A815	Austeniittiset ja duplex-liittimet
Laipat ja takeet	ASTM A182	F304L, F316L, F51, F53, F55, F44
Baari	ASTM A276, A479	Tanko ja takeet venttiileihin ja pumppuihin
Pitting testi	ASTM G48 -menetelmä A	Kriittinen pistelämpötila
Intermetallinen faasi	ASTM A923	Sigma-vaihe duplex-tilassa
Ferriittipitoisuus	ASTM E562	Ferriittien määrä kaksisuuntaisissa hitseissä
Materiaalitiedot	NORSOK M-630, MDS D41 / D51 / D55 / D57	Duplex, super duplex, 6Mo hyväksyntä
Painolastivesi	IMO:n BWM-yleissopimus, BWMS-koodi	Hoitostandardi D-2
Painolastisäiliön pinnoite	IMO PSPC, MSC.215(82)	Pinnoitteen erittely
Palojohto	SOLAS luku II-2, Reg 10	Kapasiteetti ja järjestely

Vähimmäishyväksyttävä asiakirjapaketti merivettä ostettaessa on: myllysertifikaatti EN 10204 3.1 mukaan, lämpöspesifinen kemiallinen analyysi, mukaan lukien typpi, ASTM G48 -menetelmän A tulos määritetyssä testilämpötilassa ja duplexille ASTM A923 tai ferriittitesti. Jos toimittaja ei pysty tuottamaan G48-tulosta todelliselle lämmölle, laatuvaatimus on vahvistamaton.

Useimmat meriveden ruostumattoman teräksen viat johtuvat määrittelyvirheestä, eivät materiaaliviasta. Nämä kahdeksan muodostavat suurimman osan niistä.

Yksi: määritetään "merilaatu" UNS-numeron sijaan.Ilmauksella ei ole määritelmää, joten se on oletuksena halvin tulkinta. Kirjoita S32205, ei "meren laatu".

Kaksi: rakojen huomioimatta jättäminen.CPT:llä valittu laatu epäonnistuu tiivisteessä, koska CCT on 15–25 astetta matalampi. Suunnittele rako tai valitse se.

Kolmanneksi: suunnittelu pysähtymiseen.Kuolleet jalat, tyhjentämättömät matalat kohdat ja tyhjät valmiustilassa olevat oksat ovat siellä, missä ensimmäinen kuoppa ilmestyy. Ne ovat myös helpoimmin korjattavia ongelmia piirustusvaiheessa.

Neljä: PREN:in pitäminen takuuna.Kaksi lämpöä samalla PREN:llä voi erota mitatuista CPT:istä. Vaadi testitulos, ei laskelma.

Viisi: sekoituslaadut ilman galvaanista eristystä.Hiiliteräkseen yhdistetystä ruostumattomasta linjasta tulee suuri katodi, joka ohjaa pientä anodia. Käytä eristyssarjoja siirtymissä äläkä koskaan käytä grafiittitiivisteitä.

Kuusi: kaksipuolisuuden määrittäminen ilman valmistuksen ohjausta.Lämmön syöttö, tyhjennyshappi, läpikulkulämpötila ja ferriittitasapaino on oltava eritelmissä, eikä niitä saa jättää liikkeelle.

Seitsemän: biofouling-strategian unohtaminen.Ilman kloorausta tai mekaanista puhdistusta ruostumattomat merivesilinjat likaantuvat ja ruostuvat kerrostuman alla. Materiaalin valinta ja likaantumisen hallinta ovat yksi päätös.

Kahdeksan: ostaminen kilohintaan.25 vuoden vertailu osoittaa, että 316 litraa maksaa enemmän kuin 2205. Ensimmäinen hinta ei ole elinkaarikustannusten vastine.

Sopiiko 316 ruostumaton teräs meriveteen?

Ei, ei jatkuvaan upotettuun käyttöön. 316L:n kriittinen pistesyöpymislämpötila on vain noin 20–25 astetta ja alempi kriittinen rakolämpötila, joten se kuoppaa tiivisteisiin, tukiin ja kerrostumien alle useimmissa merivesijärjestelmissä. Se sopii suljetuille jäähdytyssilmukaille, kansilaitteistoille ja roiskealueen esineille, jotka pysyvät kuivina.

Mikä on paras ruostumaton teräs meriveden jäähdytykseen?

Duplex 2205 on paras yleisvalinta merivesijäähdytysputkistoon ja levylämmönvaihtimiin. Käytä super duplex 2507 tai 6Mo, jossa ulostulolämpötila ylittää noin 50 astetta, ja titaania kriittisissä putkinipuissa.

Mitä PREN-arvoa tarvitsen merivedelle?

PREN 35 on käytännöllinen minimi jatkuvasti virtaavalle kylmälle merivedelle, ja PREN 40 tai korkeampi tarvitaan lämpimään, pysähtyneeseen tai rakoiseen huoltoon. PREN on seulontanumero; vahvista todellinen vastus ASTM G48 -testillä lämpöä varten.

Voidaanko duplex 2205 käyttää painolastivesiputkistoon?

Kyllä, jos linja on tyhjennettävä ja kloorausmenetelmä ymmärretään,. 2205 käytetään laajalti pääpainolastiputkissa. Pieniporaiset painolastilinjat ja kaikki kloorausinjektiopisteen jälkeen olevat osat tulee päivittää 6Mo:ksi tai 2507:ksi.

Miksi paloputki tarvitsee korkeampaa laatua kuin jäähdytyslinja?

Koska se seisoo kuukausia ja virtaa sitten suurimmalla nopeudella. Tämä yhdistelmä tuottaa alitalletuspisteitä joutojaksojen aikana ja eroosion käynnistyksen yhteydessä. 6Mo, super duplex 2507 tai 90/10 CuNi ovat tavallisia valintoja; 316L ja galvanoitu teräs ovat tavallisia vikoja.

Mitä eroa on CPT:n ja CCT:n välillä?

CPT on lämpötila, jossa pistesyöpyminen alkaa avoimella, vapaasti esillä olevalla pinnalla. CCT on alempi lämpötila, jossa pistekuormitus alkaa rakon sisällä. Koska todelliset komponentit sisältävät rakoja, CCT on numero, joka ohjaa palvelun suorituskykyä.

Onko Super Duplex 2507 lisäkustannusten arvoinen?

Se kannattaa, jos käyttölämpötila ylittää noin 50 astetta, missä kloridipitoisuus on kohonnut tai kun komponenttia ei voida vaihtaa. Näissä olosuhteissa 2205 tarjoaa saman käyttöiän noin puolet materiaalikustannuksista.

Voidaanko ruostumatonta terästä käyttää painolastitankeissa?

Kyllä. 316L on yleinen kemikaalisäiliöalusten painolastitankeissa ja duplex 2205:tä käytetään, kun kloridi tai lämpötila on korkeampi. Päällystetty hiiliteräs pysyy oletuksena erityisissä painolastitankeissa, koska pinnoite, ei teräs, on korroosionesto.

Miten klooraus vaikuttaa materiaalin valintaan?

Klooraus estää biokalvon muodostumisen ja biofilmi lisää ruostumattoman teräksen korroosiopotentiaalia 200–400 mV. Kloorattu merivesi on siksi usein vähemmän aggressiivista kuin puhdas klooraamaton merivesi. Konsentroitu hypokloriitti sähkökloorauksen ruiskutuspisteessä on kuitenkin erittäin aggressiivinen ja vaatii 2507:tä, 6Mo:ta tai titaania.

Mitä täytemetallia tulisi käyttää duplex-hitsauksessa?

ER2209 duplex 2205:lle ja ER2594 super duplex 2507:lle. Molemmat vaativat typen tyhjennyksen, säädetyn lämmönsyötön ja kulkulämpötilojen rajat, eivätkä kumpikaan salli hitsauksen jälkeistä lämpökäsittelyä.

Saako ruostumaton teräs MIC:tä merivedessä?

Kyllä. Sulfaattia pelkistävät bakteerit tuottavat sulfidia anaerobisissa, sedimenttikuormitetuissa olosuhteissa, mikä on juuri se ympäristö seisovan painolastilinjan tai tyhjäkäynnin paloputken sisällä. Tuloksena on nopeutettu alitalletuksen pisteytys. Korkeammat molybdeenilaadut ja kuivattava rakenne ovat lieventäviä keinoja.

Millainen todistus minun pitäisi vaatia tehtaalta?

FI 10204 3.1 tehdassertifikaatit, joissa on lämpöspesifinen kemia, mukaan lukien typpi, ASTM G48 -menetelmä A tulokset määritetyssä lämpötilassa, ja duplexille ASTM A923 tai ferriittipitoisuuden tarkistus. Kolmannen osapuolen korroosiotestien todistaja on suositeltavaa kriittisissä järjestelmissä.

Määritä UNS-numerolla, ilmoita käyttöjakso selkeästi, vaadi korroosiotesti lämmöllä ja määritä valmistuksen säädöt. Erittely, joka tekee jonkin näistä ilman kolmea muuta, on epätäydellinen.

Alla oleva tarkistuslista on merivesiruostumattoman järjestelmän ostoeritelmän vähimmäissisältö. Se on tarkoituksella lyhyt, koska erittely, jota kukaan ei lue, on huonompi kuin lyhyt, jota kaikki lukevat.

Tuote	Mitä kirjoittaa	Miksi sillä on väliä
Luokka	UNS-numero ja yleinen nimi	Poistaa epäselvyyden "meren laadusta"
Tuotestandardi	ASTM A240, A790, A928 tai A815 soveltuvin osin	Määrittää, mitä tehtaan tulee valmistaa
Velvollisuus	Suunniteltu lämpötila, nopeusalue, pysähtymisjaksot	Nämä kolme syötettä ohjaavat luokan valintaa
Korroosiotesti	ASTM G48 menetelmä A ilmoitetussa lämpötilassa	Muuntaa väitteen todisteeksi
Mikrorakenne	Ferriittisisältö duplexille, A923, jos määritetty	Tunnistaa haitalliset vaiheet
Pintakäsittely	Peittaus ja passivoitu tai määritelty Ra	Finish ohjaa aloituspaikkoja
Valmistus	Lämmönsyöttö, tyhjennyshappi, väliraja	Suojaa HAZ-korroosionkestävyyttä
Dokumentaatio	FI 10204 3.1, testiraportit, lämmön jäljitettävyys	Tekee koko ketjun tarkastettavaksi

Kaksi kaupallista huomautusta täydentävät kuvan. Ensinnäkin duplex- ja superduplex-laitteiden läpimenoaika on pidempi kuin 316L:n, ja 2507-levyn valssausaikataulut voivat pidentää projektia viikoilla. Tilaa ajoissa tai hyväksy korvaava. Toiseksi molybdeenin ja nikkelin hintojen epävakaus tarkoittaa, että noin kuukautta vanhempi noteeraus on vain suuntaa-antava.