Эксплуатационные характеристики приварных фланцев в различных промышленных условиях

Фланец с приварной горловиной выбирают для высокого давления и надежной приварки, но срок службы определяет коррозия. Состав среды, температура и окружающая атмосфера приводят к общей коррозии, точечной коррозии, сульфидной коррозии или межкристаллитному разрушению, поэтому фланец, крепеж и фланцевые прокладки должны подбираться под одни и те же условия.

Что вызывает коррозию фланцев с приварной горловиной

В практике встречаются четыре механизма. Общая коррозия покрывает всю поверхность углеродистой стали во влажной или богатой кислородом атмосфере. Точечная коррозия начинается там, где хлорид-ионы разрушают пассивную пленку аустенитной нержавеющей стали. Высокотемпературное окисление и сульфидная коррозия поражают низколегированную сталь в горячих серосодержащих средах. Межкристаллитная коррозия развивается из-за выделения карбидов в сенсибилизированных аустенитных сталях.

• Общая коррозия — углеродистая сталь стабильна в воде, воздухе, паре и масле, но окисляется во влажной или богатой кислородом атмосфере.
• Точечная коррозия — хлорид-ионы концентрируются на F304 и запускают местное разрушение, тогда как F316 с молибденом сопротивляется ему.
• Высокотемпературное окисление и сульфидная коррозия — F11 и F22 работают там, где аустенитные стали теряют прочность или покрываются окалиной.
• Межкристаллитная коррозия — стабилизированные марки, например F321, сохраняют границы зерен при повышенной температуре.

Материалы фланцев и диапазон применения

Фланцы с приварной горловиной поставляют из четырех групп материалов, и те же марки применяют для широкого семейства трубные фланцы. Каждая группа рассчитана на свои среды и температуры; в таблице приведены типичные марки, характер коррозионной стойкости и подходящие среды.

Углеродистая сталь закрывает низкокоррозионные задачи, такие как водоподготовка и HVAC, нержавеющая работает с кислотами, щелочами и морской водой, легированная — с высокотемпературным паром и кислыми газами, а специальные сплавы — с самыми агрессивными средами.

Правила выбора для тяжелых условий

Начинают с среды, затем проверяют температуру и давление. Эти правила покрывают большинство промышленных случаев.

• Слабокоррозионные среды (вода, воздух, пар, масло) — углеродистая сталь A105 или A350 LF2, с окрашиванием или гальванизацией во влажной атмосфере.
• Сильные кислоты, щелочи, солевые растворы и морская вода — нержавеющая сталь F316, а для самых агрессивных сред — Hastelloy C276.
• Высокотемпературные агрессивные среды — стабилизированная нержавеющая сталь F321 или легированная сталь F22 для наиболее тяжелых условий.
• Среды с хлоридами — F316 или дуплексная нержавеющая сталь 2205, которая дополнительно повышает прочность в компактных конструкциях высокого давления.
• Горячие серосодержащие среды — легированная сталь F11, а при более жестких требованиях к окислению и давлению — F22.

Марку фланца согласуют с крепежом и прокладкой: при разном подборе слабым местом становится соединение. В сухой некоррозионной среде углеродистая сталь работает без дополнительной защиты, а во влажной или богатой кислородом атмосфере требуется обработка поверхности — гальванизация или окрашивание.

Часто задаваемые вопросы

Вопросы по материалам, которые чаще всего возникают на проектах с фланцами с приварной горловиной:

Какой материал фланца с приварной горловиной лучше противостоит точечной коррозии от хлоридов?

Нержавеющая сталь F316: молибден повышает стойкость к коррозии хлорид-ионами. Дуплексная нержавеющая сталь 2205 дает ту же стойкость при большей прочности, а F304 склонна к точечной коррозии и не подходит для сред с хлоридами.

Когда выбирать легированную сталь F11 или F22 вместо нержавеющей?

Для высокотемпературных сред высокого давления с умеренной коррозионной активностью, например высокотемпературного пара и кислых газов. Сталь F11 (1.25Cr-0.5Mo) сопротивляется высокотемпературному окислению и сульфидной коррозии, а F22 (2.25Cr-1Mo) выдерживает более жесткие условия.

Нужна ли фланцам из углеродистой стали защита поверхности?

В сухих условиях нет: A105 и A350 LF2 стойки к общей коррозии. Во влажной или богатой кислородом атмосфере требуется гальванизация или окрашивание, чтобы замедлить окисление.

Чем F304 отличается от F321 при высокой температуре?

F321 содержит титан, который стабилизирует сталь против межкристаллитной коррозии при повышенной температуре. F304 дает хорошую общую стойкость в слабокислых и щелочных средах, но склонна к точечной коррозии в средах с хлоридами.