Bewertung des Einflusses der Wärmedämmung auf die Neigung von austenitischem Edelstahl nach ASTM C692 zur externen Spannungsrisskorrosion

Bewertung des Einflusses der Wärmedämmung auf die Neigung von austenitischem Edelstahl nach ASTM C692 zur externen Spannungsrisskorrosion

Die von der American Society for Testing and Materials (ASTM) entwickelte Norm ASTM C692 zur Bewertung des Einflusses von Isoliermaterialien auf die Spannungsrisskorrosionsneigung von austenitischem Edelstahl beschreibt zwei Prüfverfahren für die Laboruntersuchung. Diese dienen der Feststellung, ob Isoliermaterialien aufgrund löslicher Chloride im Isoliermaterial zur Spannungsrisskorrosion beitragen. Die Norm ist nicht darauf ausgelegt, alle möglichen Feldbedingungen abzudecken, die zur Spannungsrisskorrosion von austenitischem Edelstahl beitragen können.

Bewertung des Einflusses der Wärmedämmung auf die Neigung von austenitischem Edelstahl nach ASTM C692 zur externen Spannungsrisskorrosion

Eine natürliche Eigenschaft einiger austenitischer Edelstahllegierungen ist ihre Neigung zur Rissbildung an Spannungsspitzen unter bestimmten korrosiven Bedingungen. Die Mechanismen der externen Spannungsrisskorrosion sind komplex und noch nicht vollständig verstanden, scheinen aber mit bestimmten metallurgischen Eigenschaften zusammenzuhängen. Chlorid- und Fluoridionen können in Abwesenheit inhibierender Ionen Spannungsrisskorrosion verursachen.

Chloride kommen in vielen Umgebungen häufig vor, daher muss besonders darauf geachtet werden, austenitischen Edelstahl vor Chloridverunreinigungen zu schützen.

ASTM C692, ein weithin anerkannter Werkstoffprüfstandard zur Bewertung des Einflusses von Wärmedämmung auf die Neigung von austenitischen Edelstählen zur Entwicklung von Spannungsrisskorrosion, legt Laborverfahren fest, um zu ermitteln, ob Wärmedämmstoffe die Spannungsrisskorrosion von austenitischen Edelstählen aufgrund des Vorhandenseins löslicher Chloride und anderer korrosiver Substanzen begünstigen.

Austenitische Edelstähle wie 304, 304L, 316 und 316L werden häufig in folgenden Bereichen eingesetzt:

  • Chemische Verarbeitungsanlagen
  • Öl- und Gasanlagen
  • LNG-Terminals
  • Kernkraftwerke
  • Lebensmittelverarbeitungsanlagen
  • Pharmazeutische Einrichtungen
  • Industrielle Rohrleitungssysteme

Diese Werkstoffe weisen im Allgemeinen eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit auf. Unter folgenden spezifischen Bedingungen kann es jedoch zu Spannungsrisskorrosion kommen:

  • Zugspannung
  • Geschlecht
  • Sauerstoff
  • Hohe Temperatur
  • Chloridbelastung

Der ASTM-Standard C692 legt fest, ob ein Isoliermaterial zu diesem Ausfallmechanismus beiträgt, bevor es für den Einsatz zugelassen wird.

An der Außenfläche von Edelstahl unterhalb der Wärmedämmung entsteht äußere Spannungsrisskorrosion. Dieser Prozess verläuft typischerweise wie folgt:

  • Regenwasser oder Kondenswasser dringt in die Isolierung ein.
  • Wasser löst die im Isoliermaterial vorhandenen Chloridsalze auf.
  • Erhitzen führt zu Verdunstung.
  • Chloride kondensieren auf der Oberfläche von Edelstahl.
  • Zugspannungen und hohe Temperaturen verursachen mikroskopische Risse.
  • Die Risse breiten sich aus, bis es zu einem katastrophalen Versagen kommt.

Da die Schäden unterhalb der Isolierung auftreten, bleiben sie oft verborgen, bis es zu einer erheblichen Verschlechterung kommt.

Die Norm ASTM C692 beschreibt Labormethoden zur Beurteilung, ob Isoliermaterialien die Neigung zu Spannungsrisskorrosion erhöhen. Diese Norm,

  • Es bewertet die Isolierung vor der kommerziellen Nutzung.
  • Es vergleicht Dämmstoffrezepturen.
  • Es beschreibt neue Dämmstoffe.
  • Es unterstützt Materialfreigabeprogramme.

Dieses Prüfverfahren ist primär als Qualifizierungstest vor Produktionsbeginn konzipiert und nicht als routinemäßige Qualitätskontrolle für jede Produktionscharge. Die chemische Überprüfung von Produktionschargen erfolgt stattdessen gemäß der Norm ASTM C871.

Dieses Verfahren kann auf zahlreiche Dämmstoffe angewendet werden, darunter:

  • Mineralwolle
  • Glasfaserisolierung
  • Calciumsilikat
  • Zellglas
  • Perlit-Isolierung
  • Keramikfaserisolierung
  • Isolierzemente
  • Hochtemperatur-Isoliersysteme

Dieses Verfahren kann zur Bewertung sowohl absorbierender als auch nicht absorbierender Dämmstoffe verwendet werden.

Die Norm ASTM C692 verwendet sensibilisierte austenitische Edelstahl-Prüfkörper, die gezielt anfällig für chloridinduzierte Rissbildung gemacht wurden. Während der Prüfung

  • Das Isoliermaterial kommt mit der Probe in Kontakt.
  • Ionisiertes Wasser spendet Feuchtigkeit.
  • Hohe Temperaturen beschleunigen die Korrosion.
  • Lösliche Chloride wandern zur Metalloberfläche.
  • Die Proben bleiben etwa 28 Tage lang ungeschützt.
  • Anschließend werden die Proben auf Spannungsrisskorrosion untersucht.

Die Norm ASTM C692 definiert zwei geeignete Laborverfahren für verschiedene Isolationsarten. Diese Methoden simulieren Folgendes:

  • Nasse Isolierung
  • Thermischer Zyklus
  • Chloridmigration
  • Konzentration korrosiver Salze
  • Langzeitexposition

Ziel ist es, die Umgebungsbedingungen nachzubilden, unter denen während des Gebrauchs am ehesten eine externe Spannungsrisskorrosion entsteht.

Die bei den Tests verwendete Ausrüstung umfasst im Allgemeinen Folgendes:

  • Prüfkörper aus Edelstahl
  • Geregelte Heizvorrichtung
  • Wasserverteilungssystem
  • Isolierproben testen
  • Belichtungsgeräte
  • Optisches Mikroskop
  • Ausrüstung zur metallographischen Präparation
  • Werkzeuge zur Rissprüfung
  • Bewertungskriterien

Nach der Exposition werden die Proben auf Folgendes untersucht:

  • Oberflächenrisse
  • Interkristalline Rissbildung
  • Intragranulare Rissbildung
  • Bruchdichte
  • Risslänge
  • Ausgangspunkte für Risse

Werden unter den vorgegebenen Bedingungen keine Risse beobachtet, weist die Isolierung eine akzeptable Beständigkeit gegenüber der Förderung von Spannungsrisskorrosion von außen auf.

Die Norm ASTM C692 steht in engem Zusammenhang mit der Norm „ASTM C795 Standard Specification for Thermal Insulation for Use in Contact with Austenitic Stainless Steel“, einer Spezifikation für Wärmedämmstoffe, die für den Einsatz in Kontakt mit austenitischem Edelstahl entwickelt wurden. Typischerweise

  • Die Norm ASTM C692 bewertet die Rissneigung von Dämmstoffen.
  • Der ASTM-Standard C871 misst auslaugbare Chlorid-, Fluorid-, Natrium- und Silikationen.
  • Der ASTM-C795-Standard verwendet die Ergebnisse beider Standards, um Akzeptanzkriterien zu definieren.

Die Norm ASTM C692 findet in folgenden Bereichen breite Anwendung:

  • Petrochemische Anlagen
  • Ölraffinerien
  • Offshore-Plattformen
  • LNG-Anlagen
  • Kernkraftwerke
  • Wärmekraftwerke
  • Kimyasal üretim
  • Pharmazeutische Produktion
  • Papier- und Zellstofffabriken
  • Lebensmittelverarbeitungsbetriebe

Die Vorteile der Verwendung des ASTM C692-Standards sind folgende:

  • Es verhindert versteckte Korrosion unter der Isolierung.
  • Reduziert die Wartungskosten
  • Es erhöht die Zuverlässigkeit der Anlage.
  • Es verlängert die Lebensdauer der Geräte.
  • Es unterstützt die Eignung von Dämmstoffen.
  • Es verbessert die Sicherheit am Arbeitsplatz.
  • Es hilft, kostspielige Ausfälle und Leckagen zu vermeiden.

ASTM C692 ist ein Standard für Eignungsprüfungen von Laboren und hat einige Einschränkungen:

  • Es kann nicht jede Feldbedingung reproduzieren.
  • Einsatzumgebungen können zusätzliche Verunreinigungen enthalten, die nicht im Test berücksichtigt wurden.
  • Mechanische Schäden und Mängel in der Montage sind vom Versicherungsschutz ausgeschlossen.
  • Das Bestehen des Tests garantiert keine vollständige Immunität gegen Spannungsrisskorrosion der Isolierung in allen Betriebsumgebungen.

ASTM C692 bleibt der Industriestandard für die Eignung von Wärmedämmstoffen hinsichtlich ihres Potenzials, externe Spannungsrisskorrosion in austenitischem Edelstahl zu verursachen.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Norm ASTM C692 für Branchen, die auf isolierte Edelstahlgeräte in anspruchsvollen Umgebungen angewiesen sind, von entscheidender Bedeutung ist. Durch die Bereitstellung einer standardisierten Methode zur Bewertung, ob Isoliermaterialien zur Spannungsrisskorrosion beitragen, unterstützt sie Hersteller und Anlagenbetreiber bei der Auswahl sichererer Isoliersysteme, der Senkung der Wartungskosten und der Verbesserung der Langzeitstabilität von Rohrleitungen, Tanks und Prozessanlagen. Zusammen mit den Normen ASTM C795 und ASTM C871 bildet ASTM C692 die Grundlage für Qualifizierungsprogramme für die Isolierung korrosionsempfindlicher Edelstahlanlagen.

Seit vielen Jahren versteht unser Unternehmen mit seinem kompetenten und erfahrenen Team die Bedürfnisse seiner Kunden, bietet ihnen die benötigten fortschrittlichen Prüfdienstleistungen und unterstützt sie beim Aufbau, der Implementierung und der Optimierung von Managementsystemen. In diesem Rahmen bieten wir auch Prüfdienstleistungen gemäß der Norm ASTM C692 an.

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