Нержавеющие стали для трубопроводных деталей

Содержание

1. Классификация нержавеющих сталей
2. Легирующие элементы
3. Разновидности нержавейки
4. Сортовой прокат, используемый в нефтегазодобывающей отрасли

Применяются нержавеющие стали для трубопроводных деталей с учетом эксплуатационных условий. Поскольку разрушение конструкционных материалов может происходить, как от химической, так и от электрохимическй коррозии. Поэтому для разных рабочих сред подбираются либо металлы с низкой химической активностью, либо сплавы со специальными легирующими добавками, вызывающими химическую устойчивость к агрессивным средам.

Классификация нержавеющих сталей

Коррозией принято называть разрушение металла под воздействием неблагоприятной среды. По общепринятой классификации коррозия подразделяется на следующие типы:

·         сплошная – равномерное образование ржавчины на всей поверхности;

·         местная – точечная, возникает на отдельных участках;

·         межкристаллитная – МКК, ржавчина распространяется по границам зерен вглубь металла;

·         коррозионное растрескивание  – возникает под действие внутренних/внешних растягивающих нагрузок при одновременном воздействии на сплав агрессивной среды;

·         электрохимическая – из-за разницы потенциалов химических элементов внутри сплава образуется электрический ток, атомы ионизируются в растворах щелочей, солей или кислот.

Железо по умолчанию является химически активным металлом. При взаимодействии с агрессивными средами разрушается поверхностная пленка диоксида железа. Легирующие добавки вводятся в сплав в кратном 8 количестве для получения скачкообразного эффекта.

В сталях коррозионная стойкость достигается за счет снижения углерода и введения легирующего элемента, способного создать с железом твердый нерастворимый раствор. Различные нержавеющие стали для трубопроводных деталей создаются с учетом физических свойств рабочей среды.

Частными случаями коррозионной стойкости являются жаропрочность, жаростойкость, кислотостойкость, хладостойкость. В первом случае подразумевается способность сплава противостоять коррозионному растрескиванию под нагрузкой в агрессивной среде. Под жаростойкостью понимают устойчивость к образованию окалины при высокотемпературном воздействии на сталь.

Кислотостойкие сплавы, соответственно, не ржавеют в кипящих кислотах. А хладостойкая сталь сохраняет прочность и/или пластичность при низких температурах.

Легирующие элементы

нержавеющие стали для трубопроводных деталей

нержавеющие стали для трубопроводных деталей

Разновидности нержавейки

Чаще всего нержавеющие стали для трубопроводных деталей классифицируются по внутренней структуре конструкционного материала:

·         мартенситные;

·         ферритные;

·         аустенитные;

·         дисперсно-твердеющие;

·         дуплексные (супердуплексные).

Мартенситная структура имеет вид реечного, пластинчатого или игольчатого пакета. Появляется в сталях после закалки. Из-за внутренних напряжений кристаллической решетки сплав имеет высокую твердость, прочность. Однако нержавеющие свойства стали достаточно низкие.

Вся 400 серия AISI является мартенситной, жаропрочной, но применяется в слабо агрессивных средах – отходы и производство пищевой промышленности, виноделие, водные соляные растворы, органические кислоты.

Структура феррита зависит от условий производства и температуры эксплуатации стали. При резком переохлаждении кристаллическая решетка уплотняется. Поэтому сплавы считаются хладстойкими. Серия AISI 200 ферритная жаростойкая криогенная. Имеет низкую себестоимость производства, в некоторых случаях является заменителем 300 и 400 серий нержавейки по американскому стандарту.

Аустенитные нержавеющие стали для трубопроводных деталей относятся к 300 серии AISI. Все они содержат большое количество стратегического сырья – никеля. В качестве стабилизирующих добавок в 300 коррозионно-стойких сталях часто присутствует молибден, титан, ниобий, тантал. Эти сплавы саамы дорогие, поэтому применяются в основном в тяжелых эксплуатационных условиях.

С другой стороны, ферритные стали не подвержены коррозионному растрескиванию. Поэтому фитинги из них монтируют в обвязках печей и в дымоходах, теплообменниках, топливных системах судов.

Дисперсно-твердеющие сплавы идут на нужды аэрокосмической промышленности. Высокая коррозионная прочность в них сочетается в прочностью, плотностью, антимагнитными свойствами.

Дуплексная нержавейка имеет в составе и аустенит, и феррит, поэтому сочетает лучшие качества обеих указанных структур. Стали обладают жаропрочностью, окалиностойкостью, не подвержены растрескиванию под нагрузками.

Сортовой прокат, используемый в нефтегазодобывающей отрасли

Чаще всего в бурении и освоении нефтяных, газовых, газоконденсатных скважин используются следующие нержавеющие стали для трубопроводных деталей:

·         ASTM A451 – термостойкая стальная литая аустенитная труба;

·         ASTM A409 – труба сварная большого диаметра из сталей аустенитного класса для высокотемпературной и коррозионной эксплуатации;

·         ASTM A376 – аустенитная бесшовная труба;

·         ASTM A358 – трубы из легированной хромоникелевой аустенитной стали;

·         ASTM A312 – сварная и бесшовная аустенитная труба с холодовой обработкой;

·         ASTM A790 – труба бесшовная или сварная из стали ферритного, аустенитного класса;

·         ASTM A928 – труба из дуплексной, аустенитной или ферритной стали, изготовленная методом сварки с присадкой;

·         ASTM A872 – труба центробежнолитая для агрессивной среды;

·         ASTM A814 – труба сварная из холоднотянутой стали;

·         ASTM A813 – труба шовная с одинарным или двойным сварочным швом;

·         ASTM A943 – труба бесшовная аустенитная;

·         ASTM A999 – общие требования к нержавеющим трубам;

·         ASTM A954 – бесшовная, сварная хромоникелевая аустенитная труба;

·         ASTM A949 – аустенитная, ферритная труба по методу распыления.