Come controllare le impurità di zolfo e fosforo dell'acciaio inossidabile 316 per eliminare i punti deboli di corrosione localizzata dei tubi di riscaldamento
La composizione degli elementi in lega, tra cui carbonio, molibdeno e nichel, determina le prestazioni anticorrosione complessive- dei tubi riscaldanti in acciaio inossidabile 316, mentre tracce di impurità di zolfo e fosforo sono i principali fattori nascosti per imprevedibili guasti dovuti alla corrosione localizzata. Durante il processo di fusione e laminazione delle materie prime dell'acciaio inossidabile, zolfo e fosforo in eccesso formano inclusioni non-metalliche distribuite in modo non uniforme sulla superficie del substrato e sulla struttura interna. Queste inclusioni di impurità interrompono la continuità del denso film passivo ricco di cromo-, formando aree di micro-difetto a bassa energia potenziale. Nei mezzi corrosivi industriali contenenti ioni cloruro, radicali acidi e ossigeno disciolto, tali micro punti deboli innescano preferenzialmente la dissoluzione anodica, sviluppandosi gradualmente in buchi e cavità di corrosione locali. Diversamente dalla corrosione strutturale controllabile causata dai principali elementi della lega, la corrosione indotta dalle impurità- è altamente casuale e difficile da prevedere attraverso il rilevamento convenzionale, e spesso porta a perdite improvvise dei tubi di riscaldamento appena installati. Pertanto, il controllo rigoroso del contenuto di impurità di zolfo e fosforo è una misura anticorrosiva fondamentale-a grana fine per la produzione standardizzata di tubi riscaldanti in acciaio inossidabile 316.
Le impurità di zolfo e fosforo danneggiano la resistenza alla corrosione dell'acciaio inossidabile attraverso diversi meccanismi microscopici. Un eccesso di zolfo forma facilmente inclusioni di solfuro di manganese, che sono i punti di inizio corrosione più sensibili sulla superficie dell'acciaio inossidabile 316. Queste inclusioni di solfuro sono scarsamente legate alla matrice metallica e si dissolvono preferibilmente in mezzi corrosivi, lasciando minuscole cavità che raccolgono ioni cloruro e accelerano l'espansione dei solchi. Le impurità di fosforo tendono a segregarsi ai bordi dei grani, riducendo la forza di legame dei bordi di grano e indebolendo la capacità di passivazione locale, che aumenta significativamente il rischio di corrosione intergranulare e tensocorrosione in condizioni di ciclo termico. Le aziende spesso si concentrano solo sul rilevamento dei principali elementi della lega ignorando gli indicatori di impurità in tracce, con il risultato che un gran numero di tubi riscaldanti con componenti principali qualificati ma contenuto di impurità non qualificato non funziona in condizioni di lavoro corrosive reali.
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Elemento di impurità |
Standard di contenuto qualificato |
Meccanismo di cedimento per corrosione |
Tipico fenomeno di guasto dell'apparecchiatura |
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Zolfo (S) |
Inferiore o uguale allo 0,030% |
Forma inclusioni di solfuri, distrugge l'integrità della pellicola passiva, induce vaiolature preferenziali |
Macchie di ruggine sparse e puntiformi e vaiolature locali casuali sulla superficie del tubo |
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Fosforo (P) |
Inferiore o uguale allo 0,045% |
Segrega ai bordi dei grani, riduce la resistenza alla corrosione dei bordi dei grani |
Corrosione intergranulare nascosta e assottigliamento delle pareti dei tubi dopo un funzionamento a lungo termine- |
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S&P eccessivo |
Oltre gli standard del settore |
Danno combinato di vaiolatura superficiale e corrosione del bordo del grano |
Rapida espansione dei difetti dovuti alla corrosione e penetrazione precoce delle perdite |
Per eliminare i rischi di corrosione indotti dalle impurità-, le aziende devono aggiungere elementi per il rilevamento di tracce di zolfo e fosforo al sistema di ispezione in entrata delle materie prime per i tubi di riscaldamento anti-corrosione. Tutte le materie prime in acciaio inossidabile 316 utilizzate per le condizioni di lavoro del riscaldamento chimico, dell'acqua di mare e della galvanica devono soddisfare rigorosamente gli standard sui limiti di impurità. Per le materie prime con un contenuto eccessivo di zolfo e fosforo, anche se i principali elementi di lega come molibdeno, nichel e carbonio sono qualificati, dovrebbero essere scartati in lotti per evitare pericoli nascosti di corrosione intrinseca. Nel frattempo, le materie prime di acciaio inossidabile fuso di elevata purezza-hanno la priorità per scenari di lavoro ad alta-corrosione per ridurre la formazione di inclusioni non-metalliche. In combinazione con l'ispezione microscopica della superficie e i test delle prestazioni elettrochimiche, è possibile valutare in modo completo la stabilità della qualità delle materie prime. Il rigoroso controllo delle impurità rimuove i punti deboli della corrosione localizzati casuali dalla fonte, integra perfettamente il sistema di controllo degli elementi principali della lega e crea una garanzia anticorrosione completa e affidabile dei componenti per il funzionamento sicuro per l'intera vita dei tubi di riscaldamento anticorrosione in acciaio inossidabile 316-.
