Korrosion av rostfria stål Vad säger korrosionsprovningen?

Transkript

1 Korrosion av rostfria stål Vad säger korrosionsprovningen? 1

2 Innehåll Inledning ASTM G 48 ASTM G 36 Allmänkorrosion Slutsatser 2

3 Inledning 3

4 Lite jargong CPT = Critical Pitting Temperature = Kritisk gropfrätningstemperatur Den temperatur där ett material angrips av gropfrätning. Är materialberoende. Är beroende av testlösning. CCT = Critical Crevice corrosion Temperature = Kritisk spaltkorrosionstemperatur Den temperatur där ett material angrips av spaltkorrosion. Är materialberoende. Är beroende av testlösning. Är alltid lägre än CPT för samma kombination av material/testlösning. 4

5 Inledning Vad ska bort? När man vill jämföra material från olika tillverkare är det enkelt att titta på deras respektive datablad. Det finns flera standardiserade korrosionsprovningar så det är ganska rättfram att göra jämförelser mellan olika tillverkare. ASTM G 48 ger vägledning för användning i de flesta miljöer. Iso-korrosionskurvor finns för de flesta material i flera vanliga miljöer så det är lätt att avgöra vilket material som är det bästa. Vad ska bort? 5

6 Inledning Vad ska bort? När man vill jämföra material från olika tillverkare är det enkelt att titta på deras respektive datablad. Det finns flera standardiserade korrosionsprovningar så det är ganska rättfram att göra jämförelser mellan olika tillverkare. ASTM G 48 ger vägledning för användning i de flesta miljöer. Iso-korrosionskurvor finns för de flesta material i flera vanliga miljöer så det är lätt att avgöra vilket material som är det bästa. Upps 6

7 ASTM G 48 Universallösningen? 7

8 ASTM G 48 - Provning i 6% järnkloridlösning, FeCl 3 Varför denna testlösning? Hög kloridhalt. Lågt ph. Hög korrosionspotential. Enkel testlösning. Surgörs för vissa metoder med saltsyra (HCl) för at undvika bildande av fasta järnoxidhydroxider vid högre testtemperaturer. 8

9 ASTM G 48 - Provning i 6% järnkloridlösning, FeCl 3 Gropfrätning Metod A En testtemperatur. Ej surgjord lösning. Materialkvalitet/leveransprovning. Metod C Nickelbaser. Ger CPT. Metod E Rostfria stål. Ger CPT. Spaltkorrosion Metod B En testtemperatur. Ej surgjord lösning. Ger Öhhh Skräp? Metod D Nickelbaser. Ger CCT. Metod F Rostfria stål. Ger CCT. 9

10 Allmänna kommentarer ASTM G 48 Lösa riktlinjer gällande ytpreparering av prover. uniform finish P120 slippapper satisfactory standard finish Wet polishing is preferred, but if dry polishing is used, Ej optimalt då grop- och spaltkorrosion är starkt kopplat till ytpreparering. Testtiden är variabel. Reasonable test period 72 h Standard test period 72 h Standard test period 24 h Metod A, B, C & D Metod E & F Det är dock fritt fram att själv välja vilken testtid man ska använda och det behöver inte vara någon av ovanstående. Ingen(?) kör metod A längre än 24 h. 10

11 Kommentarer ASTM G 48 - Gropkorrosion Jämför inte metod A med metod C & E. Ej surgjord testlösning i metod A. Metod A bara testat vid en temperatur. Metod A endast materialkvalitet/leveransprovning. Metod C & E för att finna CPT, i.e. ett materials begränsning. NORSOK M-630 har sin egna variant på ASTM G48 A. Annan provpreparering med betning. 11

12 Kommentarer G 48 - Spaltkorrosion Metod B Använder gummisnoddar eller o-ringar för att pressa spaltbildare mot provyta. Glöm det Metod D & F Spaltbildaren skall dras åt till 0,28 Nm i metod D och 1,54 Nm i metod F. Spaltbildaren ska vara tillverkad av TFE (tetrafluoretylen). Inga regler för spaltytans storlek. Men spaltkorrosion är ju beroende av spaltkraft, vilket är beroende av spaltyta! Man kan inte jämföra resultat från olika metoder. Metod D snällare än metod F. Riskfyllt att jämföra resultat från olika laboratorier som använt samma metod. Finns likartade testmetoder, t.ex. MTI-2. 12

13 Exempel på spaltkorrosionstabell utan mening (ej ASTM G 48) Table 28 Crevice corrosion-resistance of nickel alloys exposed to seawater at ambient temperatures Alloy % Mo PRE a Crevice test type Exposure, days Max. depth of attack, mils (mm) Nickel Washers (1.60) INCONEL alloy Washers (0.86) INCONEL alloy Washers 30 e 16 (0.41) e INCONEL alloy PTFE f (0.82) INCOLOY alloy Washers (0.25) INCOLOY alloy PTFE (2.90) INCOLOY alloy 25-6MO Vinyl Sleeve b 60 5 (0.13) INCONEL alloy G Washers 30 3 (0.07) INCONEL alloy MCA c 90 0 INCONEL alloy PTFE (0.11) INCONEL alloy 725/725HS Washers 30 0 INCONEL alloy C PCA d 60 0 INCONEL alloy C PTFE (0.12) INCONEL alloy PCA 60 0 INCONEL alloy PTFE MONEL alloy PTFE (0.68) MONEL alloy K PTFE (1.24) (a) Based on typical alloy compositions. PRE = % Cr (% Mo + % W + % Nb) + 30 (% N). (b) Tube specimen inserted into vinyl tubing to form tight crevice on OD of metal tube. (c) Surface finish ground, with Delrin crevice assemblies. (d) Surface finish ground and pickled, with Perplex crevice assemblies. (e) Estimated. (f ) Surface ground, with PTFE crevice assemblies. 13

14 Slutsatser ASTM G 48 Metod A bara för leverans-/materialprovning. Metod B är helt värdelös och säger ingenting. Metod D & F är väldigt lika, testtiden är det som skiljer dem åt. Värden från olika laboratorier kan jämföras. Men kom ihåg att provprepareringen kan påverka resultaten. Man ska vara medveten om att korrosionsangrepp bedöms/mäts. Personberoende resultat. Ibland används inte nya prover vid ny testtemperatur vilket ger högre CPT. Metod C & E kan inte jämföras. Olika spaltkrafter. Ingen standard på design av spaltbildare. Väldigt, väldigt försiktig med att jämföra resultat från olika laboratorier. 14

15 Slutsatser ASTM G 48 Kom ihåg att ASTM G 48 endast säger något om gropfrätning och spaltkorrosion. Väldigt speciell miljö. Kan inte dra slutsatser om tillämpningar där andra korrosionsprocesser dominerar. Ibland används även andra lösningar för bestämning av CPT & CCT 11,9% H 2 SO 4 + 1,3% HCl + 1% FeCl 3 + 1% CuCl 2 (Green death) 0,1% Fe 2 (SO 4 ) 3 + 4% NaCl + 0,01 M HCI (Yellow death) 15

16 ASTM G 36 16

17 ASTM G 36 Kokande MgCl 2 -lösning. Koncentration 42w% Kloridkoncentration 31w% 155 C Testtid varierar, typiskt 500 h, 720 h eller till brott. Prover C-ringar U-böjar 17

18 ASMT G 36 Copson-kurvan. Baserad på ASTM G 36. Duplexa stål har uselt motstånd mot kloridinducerad SCC. Då köper vi nickelbas! Men vänta nu Duplexa stål har ju fantastiskt bra motstånd mot kloridinducerad SCC...??? Speciella förhållanden i provlösningen. Väteladdning av materialen(?). Duplexa stål visar väldigt dåliga resultat i ASTM G 36. Alternativ testmetod med 40w% CaCl 2. 18

19 ASMT G 36 ASTM G 36 är en väldigt konstig testmiljö. Finns i princip ingenting liknande i verkliga industrier. Resultat irrelevanta, mer eller mindre i alla fall. Kurvor som den till höger mer användbara. Var noga med att kontrollera hur provningen har utförts om man ska jämföra data från olika leverantörer. NaCl-lösning 8 ppm syre 19

20 Allmänkorrosion och iso-korrosionskurvor 20

21 Allmänkorrosion och iso-korrosionskurvor Allmänkorrosion innebär en jämn avfrätning av material. Starkt sura eller basiska lösningar. Reducerande eller starkt oxiderande lösningar. Gropfrätning, spaltkorrosion och spänningskorrosion Allmänkorrosion 21

22 Allmänkorrosion och iso-korrosionskurvor Det finns en mängd med allmänkorrosionsdata tillgänglig. Man kan ganska ofta hitta eller få fram data för miljöer som är liknar de som faktiskt existerar i industrin. Dock är de flesta experimenten utförda vid atmosfärstryck och högsta temperatur bestäms av provlösningens kokpunkt. Tar man fram allmänkorrosionsdata för flera olika koncentrationer och temperaturer av en lösning kan man konstruera en iso-korrosionskurva eller ett isokorrosionsdiagram. Iso-korrosionskurvor ritas oftast vid en korrosionshastighet av 0,1 mm/år. Framtagning av iso-korrosionskurvor är väldigt tids- och resurskrävande. 22

23 Allmänkorrosion och iso-korrosionskurvor Exempel på iso-korrosionskurvor. 0,1 mm/år 23

24 Allmänkorrosion och iso-korrosionskurvor Det finns ingen standard för hur man tar fram data för allmänkorrosion. Det finns ingen standard för hur man tar fram och konstruerar iso-korrosionskurvor. Men, vadå? Det låter ju jättedumt! Ja, det är det! Man kan inte jämföra iso-korrosionskurvor från olika laboratorier! I princip omöjligt att jämföra olika producenter. Stora möjligheter att göra felaktiga jämförelser och dra felaktiga slutsatser. 24

25 Allmänkorrosion och iso-korrosionskurvor Ett exempel Materialen har väldigt lika kemisk sammansättning. Traditionellt har alla super-duplexa stål väldigt lika korrosionsegenskaper. Tillverkaren av UNS S32760 hävdar att resultatet beror på kopparhalten. Kan det stämma? 25

26 Allmänkorrosion och iso-korrosionskurvor Nej, det stämmer inte! I det här fallet har totalt olika testmetoder gett helt olika resultat. För UNS S32750 har aktivering använts, men inte för UNS S Aktivering av proverna tar bort det passiverande skiktet. Proverna måste spontant kunna repassivera i den miljö de utsätts för, annars får man hög korrosionshastighet. Mer konservativa resultat med aktivering. Flertal publicerade undersökningar har visat att de båda legeringarna har väldigt lika korrosionsegenskaper om samma testmetod används. Ett bra exempel på medvetet missbruk av data för att felaktigt lyfta fram sin egen produkt som ett bättre alternativ. Arbete pågår med att ta fram en ISO-standard för allmänkorrosionsprovning. 26

27 Slutsatser 27

28 Slutsatser Korrosionsprovning är bra för att få en överblick över olika materials korrosionsegenskaper. Väldigt speciella testmiljöer. Data säger nödvändigtvis inte hur att material fungerar i en verklig miljö. Använd resultat som vägledning, inte absoluta fakta. Tänk på att små föroreningar i en process kan påverka korrosiviteten avsevärt. Om möjligt använd testkuponger för att undersöka om ett material är lämpligt i en miljö eller inte. Var försiktig med att jämföra resultat från olika leverantörer. Det gäller speciellt ASTM G 48 metod D & F och allmänkorrosion/isokorrosionskurvor. 28

29 29