Применение нержавеющей стали в морской отрасли

Аустенитные и дуплексные нержавеющие стали широко используются в морской отрасли, включая морскую аквакультуру, судовое оборудование, системы опреснения морской воды, рыболовные снасти, мосты и конструкции морских платформ.

Будет ли нержавеющая сталь ржаветь в океане, и как с этим бороться?
Различные типы нержавеющей стали все чаще успешно используются в различных морских средах. Следует отметить, что для обеспечения долгосрочной коррозионной стойкости нержавеющей стали в морской воде требуются сложные инженерные методы защиты от коррозии и значительные инвестиции. Аустенитные и мартенситные нержавеющие стали давно используются в трубах пароперегревателей и лопатках турбин морских электростанций. Поддержание низкого уровня хлоридов в этих системах является сложной задачей, поскольку технология применения на морских электростанциях принципиально не отличается от технологии традиционных систем генерации электроэнергии. Нержавеющая сталь также используется в больших химических контейнерах на морских торговых судах, где условия эксплуатации в некоторых аспектах существенно отличаются от условий на наземных химических заводах.

Большинство марок нержавеющей стали удовлетворительно работают в морских условиях, однако разные марки проявляют различную чувствительность к коррозионному растрескиванию под напряжением. Мартенситные стали, представленные типом 410, и ферритные стали, представленные типом 430, могут ржаветь в течение нескольких месяцев в морских условиях. Эту равномерную ржавчину можно удалить механической шлифовкой. Аустенитные нержавеющие стали более популярны из-за их более высокой стойкости к ржавчине (за исключением случаев коррозионного растрескивания под напряжением). Со временем аустенитные нержавеющие стали также могут темнеть. При необходимости по эстетическим или иным причинам это потемнение можно удалить шлифованием. Равномерное ржавление нержавеющей стали в морской воде встречается редко, поэтому, как правило, не представляет практической проблемы.

Ниже приведены несколько примеров применения нержавеющей стали в морском оборудовании.:

Гребные винты: Гребные винты для буксиров и других судов могут быть изготовлены из литой нержавеющей стали CF-8 (эквивалентно нержавеющей стали типа 304). Когда судно не движется, от гребного вала через подшипники к корпусу образуется токопроводящая металлическая цепь. Литые винты с составом, эквивалентным нержавеющей стали типа 410, также широко используются и в других областях, например, на ледоколах. Достижения в области технологий производства нержавеющей стали привели к использованию дуплексной аустенитно-ферритной нержавеющей стали 20Cr-8Ni-3.5Mo для литья крупных гребных винтов (весом до 3000 кг) для морских судов. Суда, часто работающие в портах, особенно подвержены повреждениям от бревен и других плавучих предметов, что может ускорить износ гребных винтов. Таким образом, использование аустенитной нержавеющей стали для гребных винтов позволяет производить ремонт путем выпрямления или сварки, что является важным фактором при выборе материала.

Насосы: Центробежные насосы с компонентами из нержавеющей стали продемонстрировали значительную надежность при работе с морской водой. В морской воде литые рабочие колеса из нержавеющей стали CF-8M (эквивалент нержавеющей стали типа 316) и валы из нержавеющей стали типа 316 работают без проблем. Однако при простое насоса щелевая и точечная коррозия могут стать серьезными проблемами. Если для корпуса насоса используется относительно активный и подверженный ржавчине чугун со значительной толщиной стенок, то такой чугун может обеспечить катодную защиту в периоды простоя. Хотя эффект катодной защиты чугунного корпуса может не вызвать поляризацию нержавеющей стали во время эксплуатации, протекающая вода поддерживает катодную защиту. Кроме того, для насосов, используемых в течение длительного времени, может быть полезно чередование морской и пресной воды, что обеспечивает определенную защиту.

Контейнеры для массовых грузов: нержавеющая сталь используется в качестве контейнеров для перевозки сжиженного природного газа (СПГ), химикатов, напитков и других грузов. Контейнеры для перевозки СПГ обычно изготавливаются из нержавеющей стали марки 304L, которая в первую очередь ценится за ее механические свойства при низких температурах, а не за коррозионную стойкость. Для контейнеров для транспортировки химических веществ нержавеющая сталь выбирается в первую очередь из-за ее коррозионной стойкости, которая отличается от условий хранения и транспортировки наземных химикатов. Если судно является грузовым судном общего назначения, в химических контейнерах также могут перевозиться различные грузы — от уксусной кислоты и целлюлозы до ксилола. Нержавеющая сталь типа 316L обычно используется для клапанов, грузовых насосов, трубопроводов, нагревательных спиралей и самих контейнеров. Контейнеры могут быть изготовлены полностью из нержавеющей стали или изготовлены из углеродистой стали, плакированной слоем 0.06–0,08 дюйма (1.5–2,0 мм) пластина из нержавеющей стали. Перед использованием пластины должны быть тщательно проверены на наличие дефектов и подвергнуты тщательной очистке и пассивации.

Эксперименты показали, что емкости с химикатами можно промывать морской водой, однако после этого их необходимо немедленно промыть пресной водой. Любые нагревательные приборы из нержавеющей стали внутри контейнеров нельзя активировать до тех пор, пока хлориды не будут полностью вымыты, чтобы предотвратить коррозионное растрескивание под напряжением. Химические контейнеры не должны быть предназначены для хранения морской воды, так как это может привести к щелевой коррозии. Если конструкция должна выдерживать воздействие морской воды, следует внедрить систему катодной защиты для контроля щелевой коррозии. В таких случаях на емкостях из нержавеющей стали могут образовываться трудноудаляемые известковые отложения, что представляет собой серьезную проблему.

Теплообменники: Трубы из аустенитной нержавеющей стали широко используются в охладителях систем принудительной циркуляции воды и конденсаторах пара электростанций, особенно там, где медные сплавы не подходят для впускных труб из-за высокого уровня загрязнения. Предпочтительным материалом является нержавеющая сталь марки 316. В прибрежных и портовых районах попадание посторонних предметов и ила в конденсаторные трубы может привести к серьезным засорам, требующим принятия мер по устранению этой проблемы. Одним из эффективных методов является циркуляция резиновых шариков по трубам, поскольку их сжимающее действие очищает стенки труб. Скорость потока морской воды около 1 м/с способна предотвратить налипание морских органических веществ, тем самым защищая трубы конденсатора от точечной коррозии. В отличие от других цветных сплавов, конденсаторные трубы из нержавеющей стали не имеют ограничений по максимальной скорости, но на них влияет экономическая эффективность насосной системы.

Уплотнительные кольца: в серийных электрических разъемах и связанных с ними устройствах позиционирования уплотнительных колец широко используется нержавеющая сталь марок 304 и 316, особенно в морской и военной технике. Эти материалы показали удовлетворительные результаты. Уплотнительные кольца могут получить катодную защиту от судна.’корпус, алюминиевая рама или другие факторы. Без катодной защиты в тонких канавках уплотнительных колец может быстро (некоторые — в течение нескольких недель) образоваться щелевая коррозия, что приведет к серьезным поломкам.