1.Introduzione
I tubi in acciaio inossidabile sono materiali tubolari realizzati con leghe a base di ferro con un contenuto di cromo non inferiore al 10,5%, caratterizzati da vantaggi prestazionali unici. La caratteristica più notevole è la formazione di un film di passivazione di ossido di cromo denso, che conferisce al materiale un'eccellente resistenza alla corrosione. A seconda della composizione della lega, la resistenza alla trazione dei tubi in acciaio inossidabile può variare da 520 a 1035 MPa, combinando buona resistenza meccanica e plasticità. In termini di adattabilità alla temperatura, diversi tipi di tubi in acciaio inossidabile possono soddisfare i requisiti di applicazione da ambienti criogenici a -196 a condizioni di alta temperatura fino a 1100. Inoltre, la loro superficie liscia e l'assenza di precipitati li rendono pienamente conformi agli standard igienici di grado alimentare (FDA) e di grado medico (ISO 13485).
1.1 Ambito
Questa guida è applicabile a una vasta gamma di tipi di tubi in acciaio inossidabile, inclusi gradi austenitici (come 304, 316), gradi ferritici (come 430) e tubi in acciaio inossidabile duplex (come 2205). Fornisce istruzioni dettagliate e specifiche considerazioni per ciascuno di questi gradi per garantire la loro applicazione efficace ed efficiente in vari scenari industriali e pratici.
1.2 Precauzioni di sicurezza
Quando si maneggiano tubi in acciaio inossidabile, è di fondamentale importanza indossare attrezzature protettive adeguate, inclusi guanti e occhiali, per proteggersi da potenziali lesioni. Inoltre, durante le operazioni di saldatura o taglio, è essenziale garantire una ventilazione adeguata per prevenire l'accumulo di fumi nocivi e mantenere un ambiente di lavoro sicuro.
1.2.1 Protezione degli occhi:
È necessario indossare occhiali di sicurezza resistenti agli urti (standard ANSI Z87.1).
Durante le operazioni di saldatura, utilizzare un casco da saldatura auto-oscurante (numero di tonalità ≥ 10).
1.2.2 Protezione respiratoria:
Utilizzare maschere antipolvere di grado N95 in ambienti polverosi.
L'operazione di decapaggio è dotata di una maschera a gas con filtro a doppio effetto per vapori organici e gas acidi.
1.2.3 Protezione del corpo:
Guanti resistenti al taglio (standard EN 388, resistenza al taglio grado ≥ 3)
Grembiule resistente agli acidi e agli alcali (realizzato in PVC o materiale di gomma)
Scarpe di sicurezza con punta in acciaio (conformi allo standard ASTM F2413)
2.Principi per la selezione dei materiali
La selezione del grado di acciaio inossidabile più adatto è di fondamentale importanza per ottenere prestazioni ottimali in condizioni ambientali e requisiti operativi specifici.
2.1 Principio di adattabilità agli ambienti corrosivi
Mezzo acido (pH < 7): Preferibilmente scegliere gradi di acciaio contenenti molibdeno (316L/2205)
Ambiente contenente cloro: Valore PREN > 35 (PREN = %Cr + 3.3 × %Mo + 16 × %N)
Mezzo ossidante: Contenuto di cromo ≥ 18% (come 304/310S)
Ossidazione ad alta temperatura (>800): Selezionare 310S (Cr25Ni20)
Zona sensibile alla corrosione da stress: Evitare l'uso di 304 in ambienti con cloro e temperature superiori a 60.
Condizioni operative a bassa temperatura (< -50): L'acciaio austenitico deve essere ultra-basso carbonizzato (304L/316L)
2.2 Principio di abbinamento delle prestazioni meccaniche
Pressione ordinaria: 304 (σb ≥ 515 MPa)
Tubazione ad alta pressione: Acciaio duplex 2205 (σb ≥ 620 MPa)
Condizione di lavoro resistente all'usura: Trattamento di indurimento superficiale (HV ≥ 800)
Sforzo ciclico: Coefficiente di resistenza alla fatica ≥ 0.35 (316LN è più preferibile)
Carico d'impatto: -196, Akv ≥ 100J (lega ultra-bassa di carbonio e azoto)
2.3 Principio di adattabilità del processo
Tubi a parete sottile (δ< 3mm): Selezionare 304L/316L (a basso contenuto di carbonio non sensibilizzante)
Tubo a parete spessa: Per 2205, è necessario controllare l'apporto di calore (15 - 25 kJ/cm)
Trattamento post-saldatura: decapaggio e passivazione (acido nitrico 20% + acido fluoridrico 3%)
Formazione a freddo: 304 è superiore a 430 (allungamento ≥ 40%)
Processo di espansione del tubo: 316Ti (stabilizzato al titanio per la resistenza alla corrosione intergranulare)
2.4 Principio di ottimizzazione economica per la piegatura a freddo
Costo del materiale: 2205 ≈ 2 × 304,904L ≈ 4 × 304
Ciclo di vita: Per le tubazioni chimiche, il costo annualizzato è calcolato su un periodo di 20 anni.
Uso basato sul grado: tubo principale 316L + tubo secondario 304
Ottimizzazione dello spessore della parete: ASME B31.3 consente una riduzione del 15% nello spessore della parete.
Soluzione alternativa: Tubo composito (matrice in acciaio al carbonio + rivestimento in acciaio inossidabile)
2.5 Il principio della conformità agli standard
Grado alimentare: ASTM A270 (316L)
Industria farmaceutica: ASME BPE (Ra ≤ 0.5 μm)
Tubazioni a pressione: GB/T 14976 (test di corrosione intergranulare)
3.Una corretta installazione previene perdite, fratture da stress e guasti prematuri
3.1 Controllo dei materiali
Confermare che il materiale del tubo in acciaio inossidabile (come 304, 316L, ecc.) sia conforme ai requisiti di progettazione.
Verificare se ci sono graffi, deformazioni o strati di ossido sulla superficie. Se necessario, eseguire il trattamento di decapaggio e passivazione acida.
3.2 Strumenti e accessori
Strumenti da taglio: Macchina da taglio specializzata per acciaio inossidabile (per evitare la contaminazione da acciaio al carbonio).
Macchina per smussare: Assicurarsi che l'interfaccia di saldatura sia piatta (con un angolo di smusso da 30° a 45°).
Strumenti di pulizia: acetone o alcool (per rimuovere grasso e impurità).
3.3 Requisito ambientale
Evitare la saldatura diretta in ambienti umidi o ad alto contenuto di cloro (come vicino al mare).
Assicurarsi che l'area di lavoro sia mantenuta pulita e prevenire che contaminanti come trucioli di ferro si attacchino.
3.4 Specifica di taglio
Utilizzare il taglio al plasma o lame specifiche per acciaio inossidabile invece dei dischi da smerigliatura ordinari (che possono causare inquinamento da carbonio).
La deviazione della verticalità dell'incisione non deve superare 1°. Le bave devono essere levigate utilizzando una lima o carta vetrata.
3.5 Preparazione del bordo
Le interfacce di saldatura devono essere lavorate in scanalature a V singola o doppia (con un angolo di 30° a 45° e un bordo radice di 1 a 2 mm).
La rugosità superficiale della scanalatura è Ra ≤ 12,5 μm.
3.6 Ispezione della saldatura
Ispezione visiva (nessuna crepa, pori)
Prova con liquidi penetranti (PT) o prova radiografica (RT)
4.Specifiche Tecniche per le Condizioni Operative dei Tubi in Acciaio Inossidabile
4.1 Ambito di lavoro regolare
Acciaio inossidabile austenitico (304/316): -196 ~ 800
Acciaio inossidabile duplex (2205): -50 ~ 300
Acciaio inossidabile ferritico (430): -20 ~ 600
4.2 Attenzione alla temperatura critica
Intervallo di sensibilizzazione: 450 - 850 (rischio di precipitazione di carburi)
Fragilità a bassa temperatura: Per 304L, la tenacità all'impatto deve essere verificata quando la temperatura è inferiore a -196.
4.3 Proibire l'uso di media
Acido cloridrico (qualsiasi concentrazione)
Acido fluoridrico (>1% concentrazione)
Alcali concentrati ad alta temperatura (NaOH > 40%, > 80)
4.4 Trattamento di mezzi speciali
Soluzione clorurata: Per 316L, la concentrazione di Cl deve essere controllata sotto 1000 ppm a 25.
Ambiente di solfuro di idrogeno: Richiede grado a bassissimo contenuto di carbonio (316L, C ≤ 0,03%)
4.5 Prevenzione della cavitazione
La pressione di ingresso della pompa è più di 1,3 volte la pressione del vapore saturo del mezzo.
Evitare la progettazione di curve a 90 gradi.
4.6 Limite sul numero di cicli
304: > 5000 analisi di fatica sono richieste.
2205:> 10.000 test devono essere condotti.
4.7 Parametri di pulizia CIP
Temperatura: 80 ± 5
Agente di pulizia: Soluzione di acido nitrico 1-2%
Tempo: 30 - 60 minuti
4.8 Indicatori chiave di rilevamento
Monitoraggio dello spessore della parete: Misurazione annuale dello spessore UT (avviso richiesto quando il tasso di corrosione > 0,1mm/anno)
Ispezione superficiale: Rilevamento difetti PT ogni sei mesi (con un focus sulle cuciture di saldatura)
5.Manutenzione e Ispezione
5.1 Sistema di ispezione periodica
Ispezione giornaliera: Ispezione di perdite/Rumore anomalo/Vibrazione (Aree ad alto rischio)
Ispezione mensile: Stato di serraggio dei bulloni della flangia (verifica della coppia ±10%)
Ispezione annuale: Misurazione completa dello spessore della parete (precisione del misuratore di spessore UT ± 0,1mm)
5.2 Standard di Pulizia e Manutenzione
Sporcizia superficiale: Agente di pulizia neutro (pH 6-8) - pulire con panno morbido
Area di saldatura: Test trimestrale con aceto (per rilevare la contaminazione da ferro)
Requisiti di drenaggio: Il sistema deve essere completamente drenato quando non è in uso (per prevenire congelamento e rottura).
5.3 Tecnologia di Monitoraggio della Corrosione
Metodo della Piastra Sospesa: Installare piastre di monitoraggio in posizioni tipiche (pesare ogni trimestre)
Sonda ER: Monitoraggio online del tasso di corrosione (dati caricati in tempo reale)
Esame endoscopico: Corrosione interna al gomito/punto di diramazione (video ad alta definizione)
6.Risoluzione dei Problemi Comuni
6.1 Riparazione d'emergenza per perdite
Dispositivo di tenuta per perdite a pressione (pressione massima ≤ 80% del valore di progetto)
Sigillante ad alto peso molecolare (con resistenza alla temperatura ≤ 150)
6.2 Guasti Meccanici
Rimuovere la sezione danneggiata (l'incisione deve essere ≥ 50mm lontano dal difetto)
La riparazione della saldatura richiede un trattamento termico locale (è necessario un trattamento di decapaggio con acido solforico per 316L).
6.3 Rimozione dei difetti di corrosione
Riparazione della corrosione da vaiolatura Saldatura di riparazione lucidatura Quando la profondità supera il 20% dello spessore della parete il tubo deve essere sostituito
Corrosione da fessura Sostituire la guarnizione della flangia Utilizzare guarnizione avvolta in PTFE invece
Corrosione da stress Sostituire l'intero tubo Vietare la saldatura di riparazione locale
6.4 Sistema di protezione catodica
Anodo sacrificale: Lega di magnesio (-1,75V) è utilizzata per tubazioni di acqua di mare.
Corrente aggiuntiva: Uscita del raddrizzatore ≤ 10A (Calibrazione regolare richiesta)
6.5 Manutenzione del rivestimento
Riparazione del danno: Sabbiatura grado Sa2.5 + Primer epossidico (film secco ≥ 150μm)
Strato isolante: Test del contenuto di ioni cloruro (≤ 50 ppm)
7.Conclusione
I tubi in acciaio inossidabile, come materiale importante nell'industria moderna, possono esprimere appieno i loro vantaggi prestazionali solo quando l'intero ciclo di vita è gestito in modo standardizzato. Si suggerisce che gli utenti stabiliscano un archivio tecnico completo che copra "selezione del materiale - installazione - operazione - manutenzione", e si concentrino sul monitoraggio dei cambiamenti nelle condizioni di lavoro delle aree sensibili alla corrosione. Per i sistemi di tubazioni chiave, si raccomanda un modello di gestione che combini la tecnologia di monitoraggio online con la valutazione professionale regolare. Allo stesso tempo, dovrebbe essere mantenuta la comunicazione tecnica con i fornitori di materiali per ottenere le soluzioni più recenti.
I parametri tecnici forniti in questa linea guida devono essere adattati in base alle condizioni di lavoro specifiche. Per scenari di applicazione speciali (come grado nucleare, ultra-alta purezza, ecc.), devono essere seguite specifiche tecniche speciali. Si raccomanda di affidare a istituzioni professionali la valutazione della salute del sistema ogni tre anni per garantire il funzionamento sicuro ed economico del sistema di tubazioni.
