קורוזיה נמוכה-סגסוגת מי ים-פלדה עמידה: דרגות, מנגנון ויישומים ימיים

מהי פלדה עמידה ב-סגסוגת מי ים- נמוכה?

פלדה עמידה בפני קורוזיה-סגסוגת נמוכה של מי ים- היא משפחה של פלדות מבניות המותגות כך שנוצרת שכבת חלודה קומפקטית ומגינה במי ים ובאטמוספרות ימיות במקום החלודה הרופפת והנקבובית המיוצרת על ידי פלדת פחמן רגילה. תכולת הסגסוגת הכוללת נמוכה במכוון, בדרך כלל הרבה מתחת ל-2%, מה ששומר על העלות קרובה לזו של פלדת פחמן תוך מתן חיי שירות ארוכים פי כמה בסביבה הימית. השילוב הזה הוא הסיבה לכך שהדרגות הללו משמשות לנמלים, מבנים ימיים ותשתיות חופיות שבהם הגישה לבדיקה ותחזוקה קשה ויקרה.

הציונים אינם מפלדות אל חלד והן אינן מפסיקות לשתות. הם מסתמכים על שכבת תחמוצת איטית-מתוקנת בעצמה, ולמבנים קבועים הם עדיין משמשים יחד עם ציפויים והגנה קתודית.

איך האלמנטים המתגזרים עובדים

העמידות בפני קורוזיה מגיעה מאינטראקציה של מספר תוספות במהלך תהליך הקורוזיה ולא מכל אלמנט בודד.

מערכת ניקל-הנושאת זרחן- שפותחה בארצות הברית בשנת 1951 הייתה הפלדה המסחרית הראשונה נגד קורוזיה- של מי ים. תכולת הזרחן שלו של 0.08 עד 0.15% העניקה ביצועים מצוינים של אזור ההתזה אך הקשתה על הריתוך, ולוחות בעובי של יותר מ-20 מ"מ בדרך כלל לא היו מרותכים. ההתפתחות היפנית בשנות ה-60 הורידה את הזרחן ל-0.03% או פחות ועברה למערכת סגסוגת מבוססת כרום- של כ-1% כרום, בנחושת-כרום-זרחן, נחושת-כרום{17}ורום{17}ורום{16} נחושת-כרומיום-גרסאות מוליבדן, שהחזירו את יכולת הריתוך תוך שמירה על ביצועי קורוזיה חזקים. מערכת אלומיניום-אירופאית פעלה על פי אותו עיקרון, ומחקר סיני שהחל באמצע-1960 הוביל למערכת האלומיניום של כרום-מוליבדן-, שכעת היא סטנדרטית ב-GB/T 30070 עבור מי ים עמיד בפני קורוזיה, כמו לוח הפלדה 10C.

אזורי קורוזיה ימיים

מכיוון שדרגה אחת מתנהגת אחרת על פני אותם אזורים, יש להגדיר את קצבת הקורוזיה, מפרט הציפוי ועיצוב ההגנה הקתודית אזור אחר אזור במקום ליישם באופן אחיד. אזור ההתזה כמעט תמיד מקבל את קצבת הקורוזיה הכבדה ביותר ואת מערכת הציפוי החזקה ביותר.

ציונים ומערכות סגסוגת

בעת בחירת כיתה, שלושה גורמים קובעים את הבחירה: התקן השולט, אשר עבור פרויקטים סיניים עשוי להיות GB/T 30070 עבור לוח עמיד בפני קורוזיה- במי ים או GB/T 712 עבור פלדה מבנית מהנדסת ספינות ואוקיינוס; חוזק התפוקה הנדרש על ידי התכנון המבני; והקורוזיביות של אזור ההתקנה בפועל. יש לבדוק את תעודת בדיקת הטחנה מול התקן במקום להסתמך על שם הדרגה בלבד.

דרישות ריתוך והגנה

תכולת הזרחן המוגברת של מערכת הניקל-זרחן-המקורית של הנחושת הייתה סחר-מכוון בין ביצועי קורוזיה לבין סיכון פיצוח ריתוך, וזו הסיבה שדרגים מודרניים שומרים על רמות נמוכות של זרחן. היכן שהכימיה מאפשרת ריתוך, התרגול פועל לפי הכללים הכלליים של פלדה מבנית סגסוגת- נמוכה: חומרים מתכלים-נמוכים כגון סוג E5015, חימום מבוקר מבוקר והפחתת מתח ריתוך לאחר-כאשר הדבר נדרש על פי העובי והמפרט השולט. יש להתאים את הליך הריתוך לפי הדרגה בפועל לפני הייצור, מכיוון שתוספות הסגסוגת משנות את התגובה של האזור המושפע-בחום.

פלדות אלו אינן מחליפות ציפוי מגן או הגנה קתודית במבנים ימיים קבועים; הם מפחיתים את התוצאה של התמוטטות הציפוי ומאריכים את המרווח בין מחזורי התחזוקה. כאשר שכבת חלודה אינה נסבלת כלל, כגון בצינורות מחליף חום, פנימיות משאבה ומושבי שסתומים, פלדת אל חלד או צלחת מצופה נותרה הבחירה הטובה ביותר. הנחיית עיצוב עבור מערכות הגנה ניתנת על ידי מסמכים כגון DNV-RP-B401 לתכנון הגנה קתודית, EN 10225 עבור פלדות מבניות ניתנות לריתוך עבור מבנים ימיים קבועים, ו-ISO 12944-9 עבור מערכות צבע מגן עבור מבנים ימיים, בעוד שירות ימי חמוץ מטופל על ידי NACEMR 501 ISO 551.

יישומים ומגבלות מעשיות

מבני נמל: רציפים, מזחים, שוברי גלים וכלונסאות

רגלי פלטפורמה מהחוף וחברי אזור התזה

גשרי חוף, מזחים ומערכות קירור של תחנת כוח חופית

צנרת כניסת ויציאת מי ים ותומכי צינור תת ימי

ציפוי גוף הספינה באזורי הגאות וההתזה

דרגות אלו מפחיתות את קצב הקורוזיה באופן משמעותי בהשוואה לפלדת פחמן, יוצרות שכבת חלודה יציבה יותר ו-מתקנת חלקית בעצמה, וסובלנות נהלי ריתוך סטנדרטיים כאשר תכולת הזרחן נמוכה. עם זאת, הם לא יתאימו לעמידות בפני קורוזיה של פלדת אל-חלד, הם לא ימנעו פיתולים בתנאים פעילים-כלוריד או חיידקים- גבוהים, והם אינם מתפקדים באותה מידה בכל אזור: אזור ההתזה הוא המקום בו הם מוסיפים את הערך הרב ביותר.

שאלות נפוצות

ש: מהי פלדה עמידה ב-מי ים מסגסוגת- נמוכה?
פלדה מבנית עם תוספות קטנות של נחושת, זרחן, כרום, ניקל, מוליבדן ואלומיניום היוצרת שכבת חלודה מגינה במי ים, בעלות קרובה לזו של פלדת פחמן.

ש: כמה זמן זה מחזיק מעמד מפלדת פחמן במי ים?
בתנאים של אזורי התזה אגרסיביים, קצב הקורוזיה בדרך כלל נמוך פי כמה מזה של פלדת פחמן רגילה, מה שמתורגם לחיי שירות ארוכים יותר. הקצב המדויק תלוי בטמפרטורה, מליחות, זרימה וזיהום ביולוגי.

ש: האם הפלדה הזו עדיין צריכה ציפוי והגנה קתודית?
כֵּן. הסגסוגת מאטה את הקורוזיה אך אינה עוצרת אותה, ולכן מבנים קבועים עדיין דורשים ציפוי מגן והגנה קתודית, כאשר הפלדה מפחיתה את התוצאה של התמוטטות ציפוי מקומי.

ש: מה זה 10CrMoAl?
10CrMoAl הוא פלדה עמידה בפני כרום-מוליבדן-אלומיניום בפני קורוזיה-העמידה בדרגת פלדה בתקן GB/T 30070, המשמשת לצנרת מי ים, בניית ספינות וציוד פטרוכימי חופי.

ש: מדוע זרחן מוגבל בדרגות מודרניות?
זרחן גבוה משפר את העמידות בפני קורוזיה אך מגביר את הרגישות לסדקים בריתוך ומגביל ריתוך של חלקים עבים, כך שדרגים מודרניים שומרים על רמות נמוכות ומסתמכים על כרום במקום זאת.

ש: האם פלדה עמידה בפני קורוזיה-של מי ים יכולה להחליף את הנירוסטה?
לא. זהו חומר מבני שעולה על פלדת פחמן בשירות ימי, אך עדיין נדרשים פלדת אל חלד ולוח מצופה עבור מחליפי חום, חלקים פנימיים של משאבות ועבודות אחרות בהן לא ניתן לקבל שכבת חלודה.