تطبيقات الفولاذ المقاوم للصدأ في المنشآت البحرية
يتم استخدام أنواع مختلفة من الفولاذ المقاوم للصدأ على نطاق واسع وبشكل ناجح في مختلف البيئات البحرية. يجب الإشارة إلى أن الحماية طويلة المدى للفولاذ المقاوم للصدأ من التآكل في مياه البحر تتطلب تكنولوجيا هندسية معقدة مضادة للتآكل وكمية كبيرة من الاستثمار. لطالما استخدم الفولاذ الأوستنيتي والفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي لأنابيب التسخين الفائق وشفرات التوربينات في محطات الطاقة البحرية.
ليس من السهل الحفاظ على محتوى منخفض من الكلوريد في هذه الأجهزة ، لأن تقنية تطبيق أجهزة الطاقة البحرية لا تختلف عن المبادئ الأساسية لأجهزة توليد الطاقة العامة. يتم استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ أيضًا في الحاويات الكيميائية ذات السعة الكبيرة على السفن التجارية العابرة للمحيطات ، ويختلف استخدامه في بعض النواحي تمامًا عن ظروف استخدام المصانع الكيماوية الأرضية.
يمكن أن تحصل معظم درجات الفولاذ المقاوم للصدأ على نتائج مرضية عند استخدامها في الظروف البحرية ، ولكن الدرجات المختلفة حساسة للتشقق الناتج عن تآكل الإجهاد. يتم تمثيل الصلب المرتنزيتي بالنوع 410 والفولاذ الحديدي الذي يمثله النوع 430 ويصدأ في غضون بضعة أشهر تحت ظروف المحيط. يمكن إزالة هذا الصدأ المنتظم عن طريق التلميع الميكانيكي.
الفولاذ المقاوم للصدأ الأكثر شيوعًا هو الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي نظرًا لمقاومته القوية للتآكل (باستثناء تكسير الإجهاد الناتج عن التآكل). بمرور الوقت ، يتحول لون الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ إلى اللون الأسود أيضًا. إذا كان لأسباب جمالية أو لأسباب أخرى ، يمكن أيضًا إزالة هذا السواد عن طريق الصنفرة. نادرًا ما ينتج الفولاذ المقاوم للصدأ شموع صدأ موحدة في مياه البحر ، لذلك لا داعي للقلق بشأنه في الاستخدام الفعلي.
المراوح يمكن تصنيع مراوح القاطرات والسفن الأخرى في المحيط من الفولاذ المقاوم للصدأ المصبوب CF-8 (الفولاذ المقاوم للصدأ من النوع 304 شديد الجفاف). عندما لا تبحر السفينة ، فإنها تشكل حلقة معدنية موصلة من العمود الرئيسي للمروحة إلى الهيكل عبر المحامل. غالبًا ما تستخدم مراوح الزهر المكافئة للفولاذ المقاوم للصدأ 410 وتستخدم على نطاق واسع في مجالات أخرى مثل كاسحات الجليد.
بدأ تطوير تقنية الفولاذ المقاوم للصدأ الحديثة في استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي والحديد المعقد 20Cr-8Ni-3.5Mo لصب مراوح كبيرة (حتى 3000 كجم)
تكون السفن التي تعمل غالبًا في الموانئ عرضة بشكل خاص لمصادفة جذوع الأشجار أو الأجسام العائمة الأخرى في البحر لتسريع تلف مراوحها. لذلك ، يمكن إصلاح استخدام الفولاذ الأوستنيتي الذي لا يصدأ لصنع المروحة عن طريق التقويم أو اللحام ، وهي مشكلة جديرة بالاهتمام في اختيار المواد.
لطالما لوحظت المضخات أن مضخات الطرد المركزي يمكن أن تظهر درجة معينة من الموثوقية إذا كانت تستخدم مكونات الفولاذ المقاوم للصدأ في ظروف العمل بمياه البحر. في مياه البحر التي تستمر في التدفق ، باستخدام دافع من الفولاذ المقاوم للصدأ CF-8M (تكوينه يعادل النوع 316 من الفولاذ المقاوم للصدأ) والنوع 316 من الفولاذ المقاوم للصدأ كعمود رئيسي ، لا توجد مشكلة. عندما تتوقف مضخة المياه عن العمل ، من المحتمل أن يصبح تآكل الشقوق والتآكل الناجم عن التنقر مشاكل خطيرة.
ومع ذلك ، إذا تم استخدام حديد زهر أكثر نشاطًا وصدأًا لصنع صندوق ضخ بسماكة جدار كبيرة نسبيًا ، يمكن للحديد الزهر أن يلعب تأثير الحماية الكاثودية أثناء فترة التوقف عن العمل. عندما تعمل المضخة ، يجب أن تكون الحماية الكاثودية للصندوق المصنوع من الحديد الزهر قادرة على استقطاب الفولاذ الصدأ السفلي ، لكن الماء المتدفق يظل الحماية الكاثودية. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن استخدام المضخات طويلة الأجل بالتناوب ، وفي بعض الأحيان يتم استبدال مياه البحر بالمياه العذبة لتلعب دورًا وقائيًا.
حاويات السوائب يستخدم الفولاذ المقاوم للصدأ دائمًا كحاويات أكياس سائبة في نقل البضائع لتحميل الغاز الطبيعي المسال (LNG) والمواد الكيميائية والمشروبات وما إلى ذلك. تستخدم حاويات الغاز الطبيعي المسال في نقل البضائع لاستخدام الفولاذ المقاوم للصدأ 304L ، والغرض منه ليس مقاومة التآكل ولكن للنظر في الخواص الميكانيكية في درجات حرارة منخفضة.
بالنسبة لحاوية المنتجات الكيميائية البحرية ، فإن الغرض من استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ هو بشكل أساسي النظر في مقاومته للتآكل ، والتي تختلف عن تخزين ونقل المنتجات الكيميائية الأرضية. إذا كانت السفينة عبارة عن سفينة شحن عامة غير مجدولة ، فإن الحاوية التي تحمل مواد كيميائية يمكنها أيضًا نقل أي شيء ، من حمض الأسيتيك ، والكرات إلى الزيلين. بشكل عام ، يتم استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ 316L للصمامات ومضخات الشحن والأنابيب وملفات التسخين والحاوية نفسها.
يمكن أن تكون الحاوية مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ المتكامل أو من الصلب الكربوني المغطاة بطبقة من صفيحة الفولاذ المقاوم للصدأ من 0.06 إلى 0.08 بوصة (1.5 إلى 2.0 مم). قبل الاستخدام ، يجب فحص اللوحة بعناية بحثًا عن العيوب وتنظيفها وإخمادها تمامًا.
تظهر التجارب أنه يُسمح بغسل الحاوية التي تحتوي على مواد كيميائية بمياه البحر ، ولكن بعد ذلك يجب غسلها بالماء العذب قريبًا. بالنسبة لأي جهاز تسخين من الفولاذ المقاوم للصدأ في الحاوية ، لا تبدأ تشغيله لمنع تشقق التآكل الإجهادي قبل غسل الكلوريد تمامًا. عند تصميم حاويات المواد الكيميائية ، لا ينبغي أخذها في الاعتبار لاحتجاز مياه البحر لأن القيام بذلك سيؤدي إلى مخاطر تآكل الشقوق.
إذا كانت خطة التصميم تنص على أنه يجب استخدامها لحجز مياه البحر ، فيجب مراعاة نظام الحماية الكاثودية للتحكم في تطور تآكل الشقوق. في هذه الحالة ، قد تنتج الحاويات المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ رواسب كلسية يصعب إزالتها ، وهي مشكلة تستحق الاهتمام.
يستخدم مبرد نظام تدوير المياه القسري للمبادل الحراري ومكثف البخار لمحطة الطاقة على نطاق واسع أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي ، ومدخل المياه لهذا الأخير غير مناسب لمواد سبائك النحاس بسبب التلوث العالي. المواد الأكثر شعبية وجيدة هي نوع الفولاذ المقاوم للصدأ 316. في المناطق الساحلية والمرافئ ، من المحتمل بشكل خاص أن يتسبب عدد كبير من الكتل الأجنبية والطمي الداخل في أنبوب المكثف في حدوث عوائق خطيرة.
يجب القضاء على هذا الوضع من خلال التدابير. المقياس المعقول هو استخدام الكرات المطاطية للدوران عبر خط الأنابيب. يمكن أن تضغط الكرات المطاطية لتنظيف جدار الأنبوب. عندما يكون معدل تدفق مياه البحر حوالي 1 متر / ثانية ، فإنه يمكن أن يمنع امتصاص الحطام العضوي البحري ، وبالتالي حماية أنبوب المكثف من تأليب التآكل. على عكس السبائك غير الحديدية الأخرى ، فإن استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ كأنبوب مكثف لا يقتصر على الحد الأقصى لمعدل التدفق ، ولكنه مرتبط بالتأثير الاقتصادي لجهاز المضخة بالكامل.
تستخدم الموصلات الكهربائية من سلسلة O-ring وأجهزة تحديد المواقع ذات الحلقة O على نطاق واسع في تصنيع الفولاذ المقاوم للصدأ 304 و 316 ، خاصة للهندسة البحرية والعسكرية. يمكن الحصول على نتائج مرضية باستخدام المواد المذكورة أعلاه. يمكن أن يكون الختم الدائري على شكل O حماية كاثودية من خلال الهيكل أو إطار الألومنيوم أو عوامل أخرى. إذا لم يكن هناك تأثير للحماية الكاثودية ، فإن صفاء الختم الدائري O سيحدث قريبًا (البعض في غضون أسابيع قليلة) تشققات ويسبب فشلًا خطيرًا.