Corrosiebestendigheid van Monel-legering tegen putcorrosie door chloride en de toepasbaarheid ervan in omgevingen met een hoog- chloorgehalte

De fundamentele reden voor deze uitstekende weerstand tegen putjesvorming ligt in het unieke passieve filmvormingsmechanisme van Monel-legeringen. In tegenstelling tot roestvrij staal dat afhankelijk is van een op chroomoxide-gebaseerde passieve film voor corrosiebescherming, vormen Monel-legeringen een dichte, hechtende en zelf-zelfherstellende passieve laag bestaande uit nikkel- en koperoxiden op het oppervlak wanneer ze worden blootgesteld aan oxiderende omgevingen. Deze nikkel-koperoxidefilm heeft een extreem lage permeabiliteit voor chloride-ionen, waardoor effectief wordt voorkomen dat chloride-ionen op het legeringsoppervlak adsorberen, de film binnendringen en putcorrosie op zwakke punten (zoals insluitsels of korrelgrenzen) initiëren. Daarentegen is de chroomoxidefilm van roestvast staal gevoelig voor lokale afbraak in omgevingen met een hoog chloorgehalte, wat leidt tot een snelle voortplanting van putjes.

In praktische techniek, Monel-legeringenworden algemeen erkend als geschikte materialen voor omgevingen met een hoog-chloridegehalte, en hun toepassingsscenario's bestrijken meerdere industriële velden waar chloridecorrosie een cruciale uitdaging is:

Maritieme techniek: Monel-legeringen worden veelvuldig gebruikt in componenten die in contact komen met zeewater, waaronder structurele onderdelen van offshore-platforms, pijpleidingsystemen voor zeewater, bevestigingsmiddelen voor scheepsrompen, schroefassen en zeewaterwarmtewisselaars. Uit tests met blootstelling op lange- termijn blijkt dat Monel 400, de meest voorkomende kwaliteit, verwaarloosbare putcorrosie vertoont in statisch of stromend zeewater bij kamertemperatuur, met een corrosiesnelheid van minder dan 0,025 mm/jaar.

Chemische verwerkende industrie: Ze zijn ideaal voor apparatuur die chloride-houdende media hanteert, zoals pekelverdampingstanks, zoutzuuropslagtanks (voor gematigde concentraties en temperaturen onder de 100 graden) en reactievaten voor chloridekatalysatoren. In zoutproductiefabrieken kunnen componenten van Monel-legeringen bijvoorbeeld meer dan 10 jaar stabiel functioneren zonder duidelijke putschade.

Ontziltingssystemen: Omgekeerde osmose (RO) en multi{0}}stage flash (MSF)-ontziltingsinstallaties gebruiken vaak Monel-legeringen voor hoge-drukpompen, kleppen en warmteoverdrachtsbuizen, omdat deze componenten continu worden blootgesteld aan geconcentreerde pekel met chlorideconcentraties tot 100.000 ppm of hoger.

Olie- en gasproductie: In offshore oliebronnen en gaspijpleidingen zijn Monel-legeringen bestand tegen putcorrosie veroorzaakt door chloride-ionen in formatiewater, en in sommige gevallen ook tegen de synergetische corrosie van chloride en waterstofsulfide (H₂S).

info-444-445 info-446-449

info-446-449 info-446-446

Het is echter van cruciaal belang op te merken dat de weerstand tegen chlorideputjes van Monel-legeringen niet absoluut is en dat hun prestaties onder extreme gebruiksomstandigheden kunnen worden aangetast:

Omgevingen met hoge- temperaturen en hoge- chloorconcentraties: Wanneer de temperatuur hoger wordt dan 150 graden en de chlorideconcentratie hoger is dan 150.000 ppm, neemt de stabiliteit van de passieve film van nikkel-koperoxide af. In kokende geconcentreerde magnesiumchloride-oplossingen kan Monel K-500 (een door neerslag-geharde Monel-legering) bijvoorbeeld lichte putjes vertonen na langdurige blootstelling.

Coëxistentie van chloride en sterke oxidatiemiddelen: De aanwezigheid van oxiderende ionen (bijv. ijzerionen Fe³⁺, cupri-ionen Cu²⁺, hypochlorietionen ClO⁻) kan de kathodische reactie van de legering versnellen, waardoor de passieve film wordt afgebroken en putvorming wordt veroorzaakt. In chlorideoplossingen die chloorbleekmiddel bevatten, wordt de putweerstand van Monel-legeringen bijvoorbeeld aanzienlijk verminderd.

Risico op spanningscorrosiescheuren (SCC).: Hoewel dit niet direct verband houdt met putcorrosie, kunnen Monel-legeringen in omgevingen met een hoog-chloridegehalte en toegepaste spanning te maken krijgen met SCC-risico's bij temperaturen boven de 200 graden, waarmee bij het constructief ontwerp rekening moet worden gehouden.

Om optimale prestaties in omgevingen met een hoog-chloorgehalte te garanderen, moet de materiaalkeuze gebaseerd zijn op specifieke bedrijfsparameters:

Voor algemene omgevingen met een hoog-chloorgehalte bij kamertemperatuur tot gemiddelde temperaturen,Monel 400is een kosteneffectieve keuze- vanwege de evenwichtige corrosieweerstand en bewerkbaarheid.

Voor toepassingen die een hogere sterkte en slijtvastheid vereisen (bijv. scheepsschroefassen),Monel K-500heeft de voorkeur, omdat de precipitatie-behandeling met hardingsmiddel de mechanische eigenschappen verbetert terwijl de corrosieweerstand vergelijkbaar is met die van Monel 400.

Voor extreem agressieve gecombineerde omgevingen met chloride-oxidatiemiddelen wordt aanbevolen om te upgraden naar legeringen op nikkel-basis met hogere-prestaties (bijv. Hastelloy C276), die een betere weerstand hebben tegen putcorrosie en SCC.

Samenvattend: Monel-legeringen vertonen een uitstekende weerstand tegen chlorideputjes onder de meeste industriële omstandigheden met een hoog- chloorgehalte en zijn betrouwbare materiaalopties. Een grondige evaluatie van de temperatuur, de chlorideconcentratie, de aanwezigheid van oxidanten en de spanningsomstandigheden is echter essentieel voor een juiste kwaliteitselectie om voortijdig falen te voorkomen.