Κατασκευάζουμε ένα σύστημα πλύσης για μια μονάδα θειικού οξέος χρησιμοποιώντας πλάκα και σωλήνα Incoloy 825. Τι μέταλλο πλήρωσης πρέπει να χρησιμοποιήσουμε για να διασφαλίσουμε ότι το μέταλλο συγκόλλησης ταιριάζει με την αντίσταση διάβρωσης του βασικού μετάλλου;

1. Υλική Χημεία & Το Πλεονέκτημα "Σταθεροποίησης Τιτανίου".

Ε: Η προδιαγραφή σωληνώσεων εργοστασίου θειικού οξέος απαιτεί UNS N08825. Ποιος είναι ο συγκεκριμένος ρόλος του τιτανίου σε αυτό το κράμα και γιατί είναι κρίσιμος για συγκολλημένους σωλήνες σε λειτουργία οξέος;

Α: Η προσθήκη τιτανίου (0,6–1,2%) στο Incoloy 825 δεν είναι απλώς ένα ιχνοστοιχείο. είναι ένας σκόπιμος μεταλλουργικός μηχανισμός ελέγχου που έχει σχεδιαστεί για να αποτρέπει τη διακοκκώδη διάβρωση μετά από συγκόλληση ή θερμική έκθεση.

Στους τυπικούς ανοξείδωτους χάλυβες, όταν το υλικό θερμαίνεται στο εύρος ευαισθητοποίησης (περίπου 900–1500 βαθμοί F / 450–800 βαθμοί), ο άνθρακας συνδυάζεται με το χρώμιο για να σχηματίσει καρβίδια χρωμίου στα όρια των κόκκων. Αυτό εξαντλεί τις παρακείμενες περιοχές χρωμίου, αφήνοντάς τις ευάλωτες σε ταχεία επίθεση σε όξινα περιβάλλοντα-ένα φαινόμενο γνωστό ως "διάσπαση συγκόλλησης".

Στο UNS N08825, το τιτάνιο έχει μεγαλύτερη συγγένεια για τον άνθρακα από το χρώμιο. Κατά τη θερμική επεξεργασία ή τον θερμικό κύκλο της συγκόλλησης, το τιτάνιο συνδυάζεται κατά προτίμηση με άνθρακα για να σχηματίσει μικροσκοπικά, αβλαβή καρβίδια τιτανίου (TiC). Αυτή η διαδικασία ονομάζεται «σταθεροποίηση».

Γιατί αυτό έχει σημασία για τις σωληνώσεις οξέων:
Επειδή το τιτάνιο "σκουπίζει" τον άνθρακα, το χρώμιο παραμένει σε στερεό διάλυμα, διατηρώντας το ανθεκτικό στη διάβρωση-παθητικό στρώμα μέχρι το όριο των κόκκων. Αυτό σημαίνει ότι ο σωλήνας ή ο σωλήνας χωρίς ραφή Incoloy 825 μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε-συγκολλημένη κατάσταση για τις περισσότερες υπηρεσίες οξέων χωρίς να απαιτείται ανόπτηση διαλύματος συγκόλλησης μετά{4}για την αποκατάσταση της αντοχής στη διάβρωση. Για τον εξοπλισμό τουρσί και τις γραμμές παραγωγής οξέος όπου οι συγκολλήσεις είναι αναπόφευκτες, αυτή η σταθεροποίηση διασφαλίζει ότι ολόκληρο το σύστημα-μεταλλικά βάσης και η θερμότητα{7}}επηρεαζόμενη ζώνη-έχουν ομοιόμορφη αντίσταση στην επίθεση.

2. Υπηρεσία Θειικού & Φωσφορικού Οξέος

Ε: Γιατί το Incoloy 825 καθορίζεται για σωληνώσεις στην παραγωγή θειικού και φωσφορικού οξέος έναντι τυπικού ανοξείδωτου χάλυβα 316L ή ακόμη και κράματα νικελίου ανώτερης ποιότητας, όπως το C-276;

Α: Η επιλογή του Incoloy 825 για σωληνώσεις παραγωγής οξέος οφείλεται σε μια συγκεκριμένη ισορροπία αντοχής στη διάβρωση και οικονομίας, ιδιαίτερα στο "μεσαίο-εύρος" συγκεντρώσεων και θερμοκρασιών οξέος.

Ο Μηχανισμός:

Θειικό οξύ (H2SO4): Ο τυπικός ανοξείδωτος χάλυβας 316L έχει επαρκή απόδοση σε πολύ αραιό ή πολύ πυκνό θειικό οξύ σε θερμοκρασίες περιβάλλοντος, αλλά αποτυγχάνει γρήγορα στο εύρος της ενδιάμεσης συγκέντρωσης (20–60%) σε υψηλές θερμοκρασίες. Η περιεκτικότητα σε χαλκό (1,5–3,0%) και μολυβδαίνιο (2,5–3,5%) στο 825 λειτουργεί συνεργικά για να παρέχει αντίσταση σε αυτό το περιβάλλον αναγωγής οξέος. Ο χαλκός ενισχύει ειδικά την παθητικοποίηση στο θειικό οξύ, ένα χαρακτηριστικό που λείπει σε 316L.

Φωσφορικό οξύ (H2PO4): Στην "υγρή διεργασία" για την παραγωγή φωσφορικού οξέος (χρησιμοποιείται για λιπάσματα), το οξύ περιέχει σημαντικές ποσότητες ακαθαρσιών όπως χλωρίδια, φθοριούχα και γύψος. 316L υποφέρει από διάβρωση με κοιλότητες και ρωγμές σε αυτό το περιβάλλον. Η υψηλή περιεκτικότητα σε νικέλιο του κράματος 825 (~ 42%) αντιστέκεται στη διάβρωση λόγω καταπόνησης χλωρίου, ενώ η περιεκτικότητα σε μολυβδαίνιο αντιστέκεται στη δημιουργία κοιλοτήτων από τα αλογονίδια.

Γιατί όχι το C-276;
Κράματα όπως το C-276 προσφέρουν ακόμη μεγαλύτερη αντοχή στη διάβρωση, αλλά είναι σημαντικά πιο ακριβά λόγω της υψηλότερης περιεκτικότητας σε μολυβδαίνιο και βολφράμιο. Για την πλειονότητα των εξατμιστών, σωλήνων και δοχείων αντίδρασης φωσφορικού οξέος, το 825 παρέχει το "γλυκό σημείο"-ανώτερης απόδοσης στον ανοξείδωτο χάλυβα με χαμηλότερο κόστος από τα κράματα νικελίου υψηλής ποιότητας-. Συχνά θεωρείται το «εργατικό» κράμα νικελίου εισαγωγικού επιπέδου για υπηρεσίες οξέων.

3. Εξοπλισμός Αποστράγγισης & Επεξεργασία Επιφανειών

Ε: Η γραμμή τουρσί μας χρησιμοποιεί ένα μείγμα νιτρικού οξέος (HNO3) και υδροφθορικού οξέος (HF) για την αφαλάτωση του ανοξείδωτου χάλυβα. Καθορίζουμε το Incoloy 825 για τα πηνία θέρμανσης και τις σωληνώσεις της δεξαμενής. Τι το κάνει κατάλληλο για αυτό το επιθετικό περιβάλλον μεικτού-όξινου;

Α: Το τουρσί με μείγμα νιτρικού και υδροφθορικού οξέος (HNO3/HF) είναι ένα από τα πιο επιθετικά διαβρωτικά περιβάλλοντα σε μια μονάδα επεξεργασίας μετάλλων. Αυτό το μείγμα έχει σχεδιαστεί για να επιτίθεται και να αφαιρεί άλατα, επομένως θα επιτεθεί και στον εξοπλισμό που το περιέχει. Το Incoloy 825 έχει επιλεγεί για αυτήν την υπηρεσία λόγω της διπλής-δυνατότητάς του να απειλεί: αντοχή σε οξειδωτικά οξέα (νιτρικό) και αναγωγικά οξέα (υδροφθορικό).

Ο Διπλός Μηχανισμός:

Χρώμιο για Οξειδωτική Αντίσταση (HNO3): Η περιεκτικότητα σε χρώμιο (19,5–23,5%) σχηματίζει ένα σταθερό, παθητικό φιλμ οξειδίου που αντιστέκεται στην εξαιρετικά οξειδωτική φύση του νιτρικού οξέος.

Νικέλιο & Μολυβδαίνιο για Μείωση Αντίστασης (HF): Το υδροφθορικό οξύ είναι ένα αναγωγικό οξύ που επιτίθεται σε υλικά καταστρέφοντας παθητικές μεμβράνες. Η υψηλή περιεκτικότητα σε νικέλιο στο 825 παρέχει αντίσταση στην προσβολή HF. Το μολυβδαίνιο βοηθά επίσης στην αντίσταση στην τοπική διάβρωση που μπορεί να προκαλέσει το HF.

Παρατηρήσεις για το τουρσί υλικού:
Για εξοπλισμό αποξίδωσης, όπως πηνία θέρμανσης με εμβάπτιση ή αντλίες κυκλοφορίας, το κράμα πρέπει επίσης να αντέχει στη θερμική ανακύκλωση και στη διάβρωση από την κίνηση του διαλύματος αποξήρωσης. Ενώ το 825 έχει καλή εργασιμότητα, οι κατασκευαστές θα πρέπει να σημειώσουν ότι λόγω της υψηλής αντοχής του στη διάβρωση, η κλίμακα του οξειδίου που σχηματίζεται κατά τη διαμόρφωση εν θερμώ είναι κάπως πιο δύσκολο να αφαιρεθεί από ό,τι στον ανοξείδωτο χάλυβα 304. Το πάστωμα τουκατασκευασμένο εξοπλισμό(για την αφαίρεση των αλάτων κατασκευής) απαιτεί ισχυρό νιτρικό-υδροφθορικό λουτρό ή, κατά προτίμηση, συνδυασμό αλκαλικής αφαίρεσης αλάτων που ακολουθείται από όξινη αποξήρανση για να διασφαλιστεί μια καθαρή, παθητική επιφάνεια.

4. Προδιαγραφές προμήθειας (ASTM B423 έναντι ASTM B163)

Ε: Αγοράζουμε σωλήνα UNS N08825 χωρίς ραφή για εναλλάκτη θερμότητας σε μια χημική διαδικασία. Ποια είναι η διαφορά μεταξύ της παραγγελίας σε ASTM B423 έναντι ASTM B163 και ποια πρέπει να προσδιορίσουμε;

Α: Αυτή είναι μια κρίσιμη διάκριση προμηθειών. Και οι δύο προδιαγραφές καλύπτουν σωλήνες χωρίς ραφή του UNS N08825, αλλά ισχύουν για διαφορετικές τελικές χρήσεις και έχουν διαφορετικά πεδία επιθεώρησης.

ASTM B423 (νικέλιο-Σίδηρος-Χρώμιο-Μολυβδαίνιο-Σωλήνας και σωλήνας χωρίς ραφή από κράμα χαλκού): Αυτή είναι η γενική προδιαγραφή για σωλήνες χωρίς ραφή του κράματος 825

. Συνήθως χρησιμοποιείται για γενικά συστήματα σωληνώσεων, όπως η διασύνδεση σωληνώσεων σε μια χημική μονάδα ή μια γραμμή αποστράγγισης. Καλύπτει ένα ευρύτερο φάσμα διαμέτρων και πάχους τοιχώματος κατάλληλο για σωληνώσεις πίεσης ανά ASME B31.3.

ASTM B163 (Seamless Nickel and Nickel Alloy Condenser and Heat-Echanger Tubes): Αυτή η προδιαγραφή είναι ειδικά προσαρμοσμένη για σωλήνες που χρησιμοποιούνται σε επιφανειακούς συμπυκνωτές, εξατμιστές και εναλλάκτες θερμότητας

. Οι βασικές διαφορές έγκεινται στις αυστηρότερες ανοχές διαστάσεων και συχνά στις πιο αυστηρές απαιτήσεις δοκιμών.

Ανοχές: Το B163 συνήθως απαιτεί αυστηρότερο έλεγχο στην εξωτερική διάμετρο (OD) και το πάχος του τοιχώματος για να επιτρέπεται η σωστή κύλιση του σωλήνα σε φύλλα σωλήνα.

Δοκιμή: Το B163 απαιτεί συχνά συγκεκριμένες μη-μη καταστροφικές δοκιμές (δινορεύμα ή υπερήχους) για να διασφαλιστεί ότι ο σωλήνας είναι κατάλληλος για τις απαιτήσεις λεπτού-τοιχώματος υψηλής-ακεραιότητας της υπηρεσίας μεταφοράς θερμότητας.

Ποιο να προσδιορίσετε;

Για διασύνδεση σωλήνων (γραμμές μεταφοράς, πολλαπλές) σε μονάδα οξέος: Καθορίστε το ASTM B423.

Για σωλήνες εναλλάκτη θερμότητας (οι πραγματικοί σωλήνες μέσα στον εναλλάκτη κελύφους & σωλήνα): Καθορίστε το ASTM B163. Εάν παραγγείλετε σωλήνα B423 για μια δέσμη σωλήνων εναλλάκτη θερμότητας, μπορεί να διαπιστώσετε ότι η ανοχή OD είναι πολύ μεγάλη για να επιτύχετε μια στεγανή υδραυλική άρθρωση διαστολής-στο φύλλο σωλήνα.

5. Συγκόλληση & Κατασκευή για Οξύ Service

Ε: Κατασκευάζουμε ένα σύστημα πλύσης για μια μονάδα θειικού οξέος χρησιμοποιώντας πλάκα και σωλήνα Incoloy 825. Τι μέταλλο πλήρωσης πρέπει να χρησιμοποιήσουμε για να διασφαλίσουμε ότι το μέταλλο συγκόλλησης ταιριάζει με την αντίσταση διάβρωσης του βασικού μετάλλου;

Α: Κατά τη συγκόλληση του Incoloy 825 για σέρβις οξέος, ο γενικός κανόνας είναι η "υπερ-κράμα" της συγκόλλησης. Δεν πρέπει να χρησιμοποιείτε ταιριαστό μέταλλο πλήρωσης σύνθεσης. Η τυπική σύσταση του κλάδου-είναι η χρήση μεταλλικού υλικού πλήρωσης ERNiCrMo-3 (Alloy 625).

Γιατί Alloy 625 Filler;

Διαχωρισμός στη δεξαμενή συγκόλλησης: Κατά τη στερεοποίηση της δεξαμενής συγκόλλησης, τα στοιχεία κράματος μπορούν να διαχωριστούν. Εάν χρησιμοποιήσατε ένα μέταλλο πλήρωσης που ταιριάζει με τη χημεία 825 (Ni-Cr-Fe-Mo-Cu), η εναπόθεση συγκόλλησης μπορεί να καταλήξει σε εντοπισμένες περιοχές εξαντλημένες σε μολυβδαίνιο ή χαλκό, δημιουργώντας προτιμώμενες τοποθεσίες προσβολής διάβρωσης.

Υψηλότερη περιεκτικότητα σε νικέλιο: Το ERNiCrMo-3 (κράμα 625) έχει υψηλότερη περιεκτικότητα σε νικέλιο (~64%) και υψηλότερο μολυβδαίνιο (9%) από το βασικό μέταλλο. Αυτή η «υπερβολικά αντιστοιχισμένη» χημεία διασφαλίζει ότι η απόθεση συγκόλλησης έχει αντοχή στη διάβρωση τουλάχιστον ισοδύναμη και συχνά καλύτερη από το βασικό μέταλλο 825 σε όξινα περιβάλλοντα. Λειτουργεί ως "ρυθμιστικό διάλυμα διάβρωσης".

Σταθερότητα φάσης: Η χημεία πλήρωσης 625 είναι πιο σταθερή μεταλλουργικά στην-συγκολλημένη κατάσταση και αντιστέκεται στο σχηματισμό επιβλαβών φάσεων που θα μπορούσαν να προσβληθούν σε θερμό οξύ.

Βέλτιστες πρακτικές κατασκευής:

Καθαριότητα: Τα κράματα νικελίου είναι ευαίσθητα σε ευθραυστότητα από ρύπους. Βεβαιωθείτε ότι η περιοχή συγκόλλησης είναι απαλλαγμένη από γράσο, λάδια και ενώσεις σήμανσης. Τα σημάδια λείανσης πρέπει να είναι καθαρά, καθώς η μόλυνση από σίδηρο μπορεί να καταστρέψει το παθητικό στρώμα.

Εισαγωγή θερμότητας: Ελέγξτε την είσοδο θερμότητας για να αποφύγετε την υπερβολική συσσώρευση θερμότητας. Συνιστάται μέτρια εισαγωγή θερμότητας με ελεγχόμενη θερμοκρασία ενδιάμεσης διέλευσης (συνήθως κάτω από 300 βαθμούς F / 150 μοίρες) για την αποφυγή θερμών ρωγμών.