سوبر دوبلكس 2507 مقابل سبيكة 625 لتعب التآكل في عمود التوربينات المدية

لماذا يؤدي اختيار مادة العمود إلى زيادة تكلفة مشروع المد والجزر

يقضي عمود توربين المد والجزر فترة خدمته بأكملها مغمورًا في مياه البحر المتحركة، لذلك يجب أن تتحمل المادة ثلاثة أحمال في نفس الوقت: عزم الدوران من الدوار، والانحناء من حركة التيار والموجة، وإلكتروليت مسبب للتآكل لا يتوقف أبدًا عن مهاجمة الفيلم السلبي. يتطلب استبدال العمود في مجموعة التشغيل سفينة رفع ثقيلة بالإضافة إلى وقت الغواص أو المركبة ROV، وبالتالي فإن عقوبة اختيار الدرجة الخاطئة أكبر بكثير من فجوة سعر الشراء بين سبيكتين. تقع الدرجة المزدوجة الفائقة 2507 (UNS S32750) وسبائك 625 القائمة على النيكل (UNS N06625) على طرفي نقيض من تلك المقايضة التجارية، والسؤال الهندسي هو ما هو الواجب الذي يفرضه المشروع فعليًا.

سوبر دوبلكس 2507: خط الأساس للأعمدة الرئيسية

يجمع الصف 2507 بين الفريت والأوستينيت في أجزاء متساوية الحجم تقريبًا. يوفر هذا الهيكل ثنائي الطور الخصائص التي يحتاجها مصممو المد والجزر.

ملكية	2507 (أونس S32750)	سبيكة 625 (UNS N06625)
الرقم المكافئ لمقاومة التنقر، PREN=Cr + 3.3 Mo + 16 N	فوق 42	فوق 50
الحد الأدنى من قوة الخضوع، 0.2٪ إزاحة، صلب	550 MPa	415 MPa
قوة الشد النموذجية	795 MPa	830 MPa
هدف التحمل للتآكل والتعب	10 ^ 9 دورات بسعة إجهاد 100 ميجا باسكال	قادر على تجاوز هذا النطاق وبتكلفة أعلى
تكلفة المواد النسبية	خط الأساس	ما يقرب من ضعف تكلفة 2507

نظرًا لأن PREN يظل أعلى من 42، فإن 2507 يقاوم الحفر في مياه البحر NaCl بنسبة 3.5% من درجات الحرارة المحيطة إلى درجات الحرارة المعتدلة دون الاعتماد على الحماية الكاثودية وحدها. تحمل قوة الإنتاج الدنيا التي تبلغ 550 ميجا باسكال عزم الدوران للدوار متعدد ميجاوات بأقطار المجلة التي تحافظ على ضغط أغلفة المحامل والختم. تتم تغطية القضبان والفراغات المطروقة بمعايير ASTM A276 وASTM A479 وASTM A182 F53، لذلك يمكن للطاحونة اعتماد مخزون العمود تحت تصنيف واحد.

ويجب احترام حدين. تجعل مرحلة الفريت 2507 عرضة للتقصف بدرجة 475 درجة، لذلك فهي ليست مادة تحتفظ بالضغط لخدمة البخار الساخن. يحتاج اللحام أيضًا إلى مدخلات حرارية يمكن التحكم فيها باستخدام حشو غني بالنيكل للحفاظ على توازن الفريت والأوستينيت بالقرب من 50/50 وللحفاظ على المتانة في المنطقة المتأثرة بالحرارة.

عندما تكون السبائك 625 مطلوبة حقًا

تحصل سبائك 625 القائمة على النيكل على سعرها في ظروف ضيقة ومحددة جيدًا وليس كترقية عامة.

آليات الشفرة متغيرة الدرجة الموجودة في الرواسب اللاهوائية حيث تولد البكتيريا التي تقلل الكبريتات كبريتيد الهيدروجين. يعمل الموليبدينوم بالإضافة إلى النيوبيوم في 625 على تثبيت الفيلم السلبي ويمنع تشقق تآكل الكلوريد الذي يمكن أن تعاني منه درجات الطباعة المزدوجة في تلك الجيوب.

المكونات التي تتجاوز درجة حرارة سطحها 60 درجة أثناء إزالة الأغشية الحيوية أو دورات الغسيل الساخنة، عندما يرتفع خطر الحفر الموضعي بشكل حاد في الشقوق الغنية بالكلوريد.

البراغي والمفاتيح والوصلات المخددة التي لا يمكن تغطيتها أو حمايتها كاثوديًا أو فحصها بسهولة، وبالتالي يجب الإفراط في تحديدها حسب التصميم.

من الأخطاء الشائعة والمكلفة تحديد السبيكة 625 للعمود بأكمله عندما تحتاج إليها فقط آلية الميل وواجهة العمود إلى المحور. تصميم هجين، مع 2507 لجسم عمود الحمل و625 للمفاصل الديناميكية المبللة، يلتقط معظم فوائد التآكل مع تقليل حمولة سبائك النيكل بشكل كبير.

الحشف الحيوي وتأثيره على التآكل

تخلق قواعد البرنقيل ومجموعات بلح البحر خلايا تهوية تفاضلية. يمكن أن تختلف الإمكانات المقاسة عبر سطح ملوث بأكثر من 300 مللي فولت، وهو ما يكفي لدفع هجوم موضعي على حافة الرواسب حتى على سبيكة عالية PREN. يضيف النشاط الميكروبي آلية ثانية: يمكن لكبريتيد الهيدروجين المنتج في الجيوب الخالية من الأكسجين تسريع عملية التنقر بمقدار خمسة أضعاف تقريبًا مقارنة بمياه البحر النظيفة والمهوّاة.

تشمل الإجراءات المضادة التي تم إثباتها عند تشغيل وحدات المد والجزر تغليف النحاس والنيكل على أقسام العمود المغمورة بين المحامل، ومحولات الطاقة المضادة للحشف فوق الصوتي التي تمنع اليرقات المستقرة من الترابط، والطلاءات الفاسدة التي تلبي القواعد البيئية المحلية. يجب جدولة التنظيف الميكانيكي لهذا الموسم أيضًا، لأن ضغط القاذورات يصل إلى ذروته في أواخر الصيف في المياه المعتدلة ويمكن لأداة التنظيف الخاطئة أن تلحق الضرر بالطبقة السلبية أكثر من القاذورات نفسها.

التفتيش والمراقبة وصيانة منطقة البداية

يعتمد فحص العمود المغمور الآن على مركبات يتم تشغيلها عن بعد وتحمل مجسات التيار الدوامي النبضي للتشققات القريبة من السطح، إلى جانب القياسات المحتملة المشار إليها بقطب كلوريد الفضة/الفضة؛ تعد إمكانية الحماية التي تقترب من -950 مللي فولت مقابل هذا المرجع هدف تصميم عادي للأقسام المحمية كاثوديًا. يسجل قياس الضغط عن بعد على الوصلات سجل التحميل الذي يغذي نماذج تراكم التعب، ويدعم الاسترداد السنوي للمثبتات أو الكوبونات المحددة اكتشاف الشقوق بالموجات فوق الصوتية قبل أن تصل العيوب إلى الحجم الحرج.

ترى أجهزة منطقة الرذاذ أقسى مزيج من الترطيب والتجفيف وتركيز الكلوريد والتآكل. يتضمن الروتين العملي غسلًا شهريًا بالمياه العذبة ذات الضغط العالي، وإعادة تطبيق الطلاء المتسرب كل ستة أشهر، وفحص تغلغل الهيدروجين بعد أحداث العواصف مع ارتفاع الأمواج فوق 15 مترًا تقريبًا، لأن الضغط المرتفع المقترن بتلف الطلاء الجديد يحدث عندما يصبح امتصاص الهيدروجين ذا مصداقية.

الأسئلة المتداولة

س: هل يمكن استخدام 2507 للعمود بأكمله دون أي سبائك نيكل؟
نعم بالنسبة لمعظم التصاميم الأحادية وقاعدة الجاذبية. عادةً ما يتم حجز السبائك 625 لآليات الميل والمفاصل المحزوزة والمثبتات المعرضة للرواسب اللاهوائية أو درجات حرارة أعلى من 60 درجة.

س: ما الذي يصل إليه PREN 2507 عمليًا؟
تتراوح درجات الحرارة التجارية 2507 عادةً بين 40 و43 عند حسابها كـ Cr + 3.3 Mo + 16 N، مما يبقي السبيكة أعلى من العتبة المطلوبة عادةً لخدمة مياه البحر.

س: لماذا لا يتم لحام 2507 ببساطة بالسبائك 625؟
تحتاج الوصلات غير المتشابهة إلى حشو أساسه النيكل يتطابق مع كلا الجانبين ومدخلات حرارية يتم التحكم فيها بإحكام؛ يجب بعد ذلك أن يكون المفصل مؤهلاً للتآكل والتعب بدلاً من معاملته على أنه هيكلي بحت.

س: كيف يتم التحقق من عمر التآكل والتآكل؟
يقارن المصممون حد التحمل المقاس في مياه البحر الاصطناعية مع طيف الكلال المشتق من القياس عن بعد، ثم يطبقون عامل أمان لفقد القسم الناتج عن التآكل العام.

س: هل تزيل الحماية الكاثودية الحاجة إلى سبيكة عالية PREN؟
لا. تعمل الحماية الكاثودية على منع التآكل العام والتآكل على الأسطح المحمية، ولكنها لا تغطي الأسطح المحمية بالقاذورات ولا تزيد من قوة الكلال.

س: ما هي الوثائق التي يجب أن تصاحب مادة العمود؟
شهادات المطحنة متوافقة مع ASTM A276 أو A479 أو A182 F53 مع تحليل الحرارة ونتائج الاختبار الميكانيكي، وبالنسبة للفراغات المطروقة، تقرير فحص بالموجات فوق الصوتية مرتبط برقم الحرارة.