Messingist ja roostevabast terasest väravaventiilide korrosioonikindluse erinevused erinevates meediumites

 

Materjali koostis ja korrosioonimehhanism

Messingist tõmbeventiilid (tavaliselt valmistatud ASTM B62 sulamist, mis sisaldavad 57–63% vaske ja 37–43% tsinki) on teatud keskkonnas detsintsifikatsioonikorrosiooni ohus. Kui vee temperatuur ületab 60 kraadi ja vees on kõrge hapnikusisaldus, sadestub eelistatavalt tsink, jättes poorse vaskstruktuuri, mis põhjustab ventiili lekkeid või purunemisi.

 

Katseandmed näitavad, et messingi aastane korrosioonikiirus võib ulatuda 0,2 mm aastas happelises vees, mille pH on alla 6,5, või aluselises vees, mille pH on üle 9,5.

 

Roostevabast terasest väravaventiilid (tavaliselt CF8M või CF3M, mis vastavad standardile ASTM A351) moodustavad kroomisisalduse (18%-21%) alusel passivatsioonikile. Roostevaba teras 304 on aga altid punktkorrosioonile ja pragukorrosioonile keskkonnas, mille kloriidioonide kontsentratsioon ületab 200 ppm; 316L roostevaba teras (sisaldab 2%-3% molübdeeni) võib parandada kloriidikindlust 1000 ppm-ni.

 

Näiteks merevees või tööstuslikes tsirkuleerivates veesüsteemides võivad 304 roostevabast terasest siibritel tekkida roostepunktid 3-6 kuu jooksul, samas kui 316L kasutusiga võib pikeneda üle 5 aasta.

Kohaldatavate stsenaariumide andmete võrdlus

Keskmine tüüp	Messingist väravaventiilide rakendatavus	Roostevabast terasest väravaventiilide rakendatavus
Joogivesi (kloori < 50 ppm)	Hea, kuid pöörake tähelepanu plii sisule (vähem kui 0,25%)	Kehtivad mõlemad numbrid 304/316, plii-vaba
Hot water (>70 kraadi)	Suur detsintsifikatsioonirisk, kasutusiga < 2 aastat	316L talub 120 kraadi
Merevesi/soolavesi	Not recommended (corrosion rate >0,5 mm/aastas)	316L või dupleks roostevaba teras
Neutraalsed naftatooted (väävli{0}}vaba)	Vastuvõetav (rõhk 1,6 MPa või väiksem)	Piiramatu
Happeline keskkond (pH<5)	Kiire korrosioon	316L talub pH-d=3

 

Messingist siibri korrosioonikindluse hindamisel tuleb tähelepanu pöörata detsinkifitseerimisele; samal ajal kuiroostevabast terasest väravaventiilrõhu reitingvõib toatemperatuuril ulatuda 2,5 MPa (klass 150), messingi puhul üle 1,6 MPa. Täielik siibrimaterjalide võrdlus peab hõlmama temperatuuri alandamise koefitsiente - messingi rõhku vähendatakse 40% 100 kraadi juures.

 

Kuidas teha lõplik valik rõhu, temperatuuri ja elutsükli kulude osas?

 

Mehaanilised omadused ja ohutuspiirid

Messingist väravaventiilide tõmbetugevus on umbes 330 MPa, kõvadus HB 80{11}}90 ja rabe üleminekutemperatuur madalal temperatuuril on umbes -10 kraadi. Kui ümbritseva õhu temperatuur langeb -20 kraadini, väheneb messingi löögikindlus rohkem kui 50%, mistõttu ei soovitata seda välistingimustes kasutatavate torustike jaoks külmades piirkondades. Roostevaba terase (316) tõmbetugevus on 485 MPa ja selle sitkus -40 kraadi juures, mis vastab madala temperatuuriga ventiilide standardile BS 6364.

 

Tihenduspaaride detailide seisukohast: messingist klapipesad kasutavad tavaliselt polütetrafluoroetüleenist (PTFE) või messingist -to{1}}messingist tihendit ning tihendamiseks on vaja erirõhku 2,5–3,5 MPa, et tagada lekke puudumine. Roostevabast terasest klapipesad võivad olla kõvakattega Stellite sulamiga, kõvadusega HRC 38-42, mis on vastupidavad osakeste tekitatud erosioonile. Näiteks naftaväljadel toodetud liivaosakesi sisaldavas vees on roostevabast terasest siibri ventiilide tihenduspinna kasutusiga 6-8 korda pikem kui messingil.

 

Olelusringi kulude arvutamine

Esialgne hankemaksumus: DN50 äärikuga väravaventiil, messing u. 35-50 dollarit, roostevaba teras CF8M ca. 120-180 dollarit. Arvutatakse siiski järgmised varjatud kulud:

 

Vahetussagedus: messingi keskmine kasutusiga kuumaveesüsteemides on 1,5 aastat, roostevaba terase puhul võib see ulatuda üle 10 aasta. 10-aastase tsükli jaoks vajab messing 6 asendust, hanke kogumaksumus on 210–300 dollarit, millele lisandub 6 käsitsi paigaldamist (igaüks 80 dollarit), kokku 690–780 dollarit; roostevabast terasest ühekordne hange pluss paigaldus maksab 200-260 dollarit.

Süsteemi seisakukadu: keemiatehase seisaku tunnikulu on 2000-5000 dollarit ja messingist ventiilide väljavahetamisest tingitud 4-tunnine seiskamiskahju on ületanud klapi enda väärtuse.

 

Veesüsteemide klapivaliku juhendi jaoks on joogiveetorustike jaoks eelistatud pliivaba messing{0}} või 316L roostevaba teras; samas kui tööstuslikud väravaventiilirakendused, mis hõlmavad söövitavaid vedelikke või auru, peavad kasutama roostevaba terast.

 

Absoluutset "paremat" pole olemas, on vaid töötingimustest lähtuvalt "sobivam". Messingist tõmbeventiilid sobivad toatemperatuuril, neutraalse ja väikese voolukiirusega puhta vee või naftatoodete süsteemide jaoks piiratud eelarvega.

 

Roostevabast terasest tõmbeventiilid (eriti 316L) toimivad suurepäraselt kõrgel -temperatuuril, söövitava keskkonna, toidu-, farmaatsia- või -madala temperatuuriga keskkondades.

 

Otsuste langetamiseks võib kasutada kahe-etapilist meetodit: esiteks tuvastage keskkonna kloriidioonide sisaldus, pH väärtus ja töötemperatuur; teiseks kontrollige ASME B16.34 rõhu-temperatuuri reitingutabelit. Lõppkokkuvõttes peaks siibrimaterjalide võrdluse järeldus jõudma tagasi -, et vältida materjalikulude kokkuhoiust tingitud lekkeõnnetusi, tuleb reserveerida vähemalt 20% ohutusvaru.