Proizvodimo sustav za pročišćavanje za postrojenje sumporne kiseline koristeći Incoloy 825 ploču i cijev. Koji dodatni metal trebamo koristiti kako bismo osigurali da metal za zavarivanje odgovara otpornosti na koroziju osnovnog metala?

1. Kemija materijala i prednost "stabilizacije titanom".

P: Naša specifikacija cijevi za tvornicu sumporne kiseline zahtijeva UNS N08825. Koja je specifična uloga titana u ovoj leguri i zašto je on kritičan za zavarene cijevi u radu s kiselinom?

O: Dodatak titana (0,6–1,2%) u Incoloyu 825 nije samo element u tragovima; to je namjerni metalurški kontrolni mehanizam dizajniran za sprječavanje interkristalne korozije nakon zavarivanja ili toplinske izloženosti.

U standardnim nehrđajućim čelicima, kada se materijal zagrije do raspona osjetljivosti (približno 900–1500 stupnjeva F / 450–800 stupnjeva), ugljik se spaja s kromom i stvara kromove karbide na granicama zrna. Ovo iscrpljuje susjedna područja kroma, ostavljajući ih ranjivima na brz napad u kiselim sredinama-, fenomen poznat kao "truljenje zavara".

U UNS N08825 titan ima veći afinitet prema ugljiku nego krom. Tijekom toplinske obrade ili toplinskog ciklusa zavarivanja, titan se ponajprije spaja s ugljikom kako bi formirao sićušne, bezopasne titanove karbide (TiC). Taj se proces naziva "stabilizacija".

Zašto je ovo važno za cijevi za kiselinu:
Budući da titan "hvata" ugljik, krom ostaje u čvrstoj otopini, održavajući pasivni sloj-otporan na koroziju sve do granice zrna. To znači da se Incoloy 825 bešavne cijevi ili cijevi mogu koristiti u -zavarenom stanju za većinu kiselinskih usluga bez potrebe za-žarenjem otopine za zavarivanje kako bi se obnovila otpornost na koroziju. Za opremu za dekapiranje i linije za proizvodnju kiseline gdje su zavari neizbježni, ova stabilizacija osigurava da cijeli sustav-osnovni metal i-zona pod utjecajem topline-pokazuju ujednačenu otpornost na napade.

2. Servis za sumpornu i fosfornu kiselinu

P: Zašto je Incoloy 825 specificiran za cjevovode u proizvodnji sumporne i fosforne kiseline u odnosu na standardni nehrđajući čelik 316L ili čak više-legura nikla poput C-276?

O: Izbor Incoloya 825 za cjevovode za proizvodnju kiseline svodi se na specifičnu ravnotežu otpornosti na koroziju i ekonomičnosti, posebno u "srednjem-rasponu" koncentracija kiseline i temperatura.

Mehanizam:

Sumporna kiselina (H₂SO₄): Standardni nehrđajući čelik 316L ima odgovarajuće performanse u vrlo razrijeđenoj ili vrlo koncentriranoj sumpornoj kiselini na sobnoj temperaturi, ali brzo pada u rasponu srednjih koncentracija (20–60%) na povišenim temperaturama. Sadržaj bakra (1,5–3,0%) i molibdena (2,5–3,5%) u 825 djeluje sinergistički kako bi pružio otpornost na ovu reducirajuću kiselu okolinu. Bakar specifično pojačava pasivizaciju u sumpornoj kiselini, što je karakteristika koja nedostaje 316L.

Fosforna kiselina (H₂PO₄): u "mokrom postupku" za proizvodnju fosforne kiseline (koja se koristi za gnojiva), kiselina sadrži značajne količine nečistoća kao što su kloridi, fluoridi i gips. 316L pati od rupičaste i pukotinske korozije u ovom okruženju. Visok sadržaj nikla u leguri 825 (~42%) otporan je na pucanje od korozije uslijed naprezanja klorida, dok je sadržaj molibdena otporan na piting od halogenida.

Zašto ne C-276?
Legure poput C-276 nude još veću otpornost na koroziju, ali su znatno skuplje zbog većeg sadržaja molibdena i volframa. Za većinu isparivača fosforne kiseline, cijevi i reakcijskih posuda, 825 pruža "slatku točku"-superiornu izvedbu nehrđajućeg čelika po nižoj cijeni od-vrhunskih legura nikla. Često se smatra "radnim konjem" osnovnom legurom nikla za kiselinske usluge.

3. Oprema za dekapiranje i površinska obrada

P: Naša linija za dekapiranje koristi mješavinu dušične kiseline (HNO₃) i fluorovodične kiseline (HF) za uklanjanje kamenca s nehrđajućeg čelika. Određujemo Incoloy 825 za grijaće spirale i cijevi spremnika. Što ga čini prikladnim za ovo agresivno mješovito-kiselo okruženje?

O: Dekapiranje mješavinom dušične i fluorovodične kiseline (HNO₃/HF) jedno je od najagresivnijih korozivnih okruženja u pogonu za preradu metala. Ova mješavina je dizajnirana za napad i uklanjanje kamenca, tako da će također napadati opremu koja ga sadrži. Incoloy 825 odabran je za ovu uslugu zbog svoje dvostruke -sposobnosti prijetnje: otpornosti na oksidirajuće kiseline (dušičnu) i redukcijske kiseline (fluorovodičnu).

Dvostruki mehanizam:

Krom za otpornost na oksidaciju (HNO₃): sadržaj kroma (19,5–23,5%) tvori stabilan, pasivni oksidni film koji je otporan na jako oksidirajuću prirodu dušične kiseline.

Nikal i molibden za smanjenje otpornosti (HF): fluorovodična kiselina je redukcijska kiselina koja napada materijale uništavajući pasivne filmove. Visok sadržaj nikla u 825 pruža otpornost na HF napad. Molibden također pomaže u otpornosti na lokaliziranu koroziju koju HF može izazvati.

Razmatranja hardvera za kiseljenje:
Za opremu za dekapiranje, kao što su uronjene grijaće zavojnice ili cirkulacijske pumpe, legura također mora izdržati toplinske cikluse i eroziju uzrokovanu kretanjem otopine za dekapiranje. Dok 825 ima dobru obradivost, proizvođači bi trebali imati na umu da je zbog njegove visoke otpornosti na koroziju, oksidni kamenac nastao tijekom vrućeg oblikovanja nešto teže ukloniti nego na nehrđajućem čeliku 304. Kiseljenjesama proizvedena oprema(za uklanjanje naslaga kamenca) zahtijeva jaku nitratnu{0}}fluorovodičnu kupelj ili, po mogućnosti, kombinaciju alkalnog uklanjanja kamenca nakon čega slijedi dekapiranje kiselinom kako bi se osigurala čista, pasivna površina.

4. Specifikacije nabave (ASTM B423 u odnosu na ASTM B163)

P: Kupujemo bešavnu cijev UNS N08825 za izmjenjivač topline u kemijskom procesu. Koja je razlika između naručivanja prema ASTM B423 u odnosu na ASTM B163 i koji bismo trebali navesti?

O: Ovo je ključna razlika u nabavi. Obje specifikacije pokrivaju bešavne cijevi UNS N08825, ali se primjenjuju na različite krajnje namjene i imaju različite opsege inspekcije.

ASTM B423 (Nikal-Željezo-Krom-Molibden-Bešavne cijevi i cijevi od legure bakra): Ovo je opća specifikacija za bešavne cijevi od legure 825

. Obično se koristi za opće sustave cjevovoda, poput međusobnog povezivanja cjevovoda u kemijskom postrojenju ili liniji za dekapiranje. Pokriva širi raspon promjera i debljina stijenki prikladnih za tlačne cjevovode prema ASME B31.3.

ASTM B163 (Bešavne cijevi kondenzatora i izmjenjivača topline-od nikla i legura nikla): Ova je specifikacija posebno prilagođena cijevima koje se koriste u površinskim kondenzatorima, isparivačima i izmjenjivačima topline

. Ključne razlike leže u strožim tolerancijama dimenzija i često strožim zahtjevima ispitivanja.

Tolerancije: B163 obično zahtijeva strožu kontrolu vanjskog promjera (OD) i debljine stijenke kako bi se omogućilo pravilno motanje cijevi u cijevne ploče.

Ispitivanje: B163 često nalaže specifična ne-destruktivna ispitivanja (vrtložnim strujama ili ultrazvukom) kako bi se osiguralo da je cijev prikladna za tanke-stijene, visoke-zahtjeve integriteta usluge prijenosa topline.

Koje navesti?

Za međusobno povezivanje cijevi (prijenosnih vodova, razdjelnika) u kiselinskom postrojenju: navedite ASTM B423.

Za cijevi izmjenjivača topline (stvarne cijevi unutar školjkastog i cijevnog izmjenjivača): navedite ASTM B163. Ako naručite cijev B423 za snop cijevi izmjenjivača topline, možda ćete otkriti da je OD tolerancija preširoka da bi se postigao nepropusni-hidraulički ekspanzijski spoj u cijevnom listu.

5. Zavarivanje i izrada za kiselinske usluge

P: Proizvodimo sustav za pročišćavanje za postrojenje sumporne kiseline koristeći Incoloy 825 ploču i cijev. Koji dodatni metal trebamo koristiti kako bismo osigurali da metal za zavarivanje odgovara otpornosti na koroziju osnovnog metala?

O: Prilikom zavarivanja Incoloya 825 za rad s kiselinom, opće pravilo je "pre-legirati" zavar. Ne biste trebali koristiti dodatni metal odgovarajućeg sastava. Industrijska-standardna preporuka je upotreba ERNiCrMo-3 (Legura 625) dodatnog metala.

Zašto Alloy 625 Filler?

Segregacija u zavarenom bazenu: Tijekom skrućivanja zavarenog bazena, elementi legure mogu se odvojiti. Ako ste upotrijebili dodatni metal koji odgovara kemijskom sastavu 825 (Ni-Cr-Fe-Mo-Cu), nanos zavara mogao bi završiti s lokalnim područjima osiromašenim molibdenom ili bakrom, stvarajući preferirana mjesta napada korozije.

Veći sadržaj nikla: ERNiCrMo-3 (Legura 625) ima viši sadržaj nikla (~64%) i više molibdena (9%) od osnovnog metala. Ova "prekomjerna" kemija osigurava da zavareni sloj ima otpornost na koroziju koja je barem jednaka, a često i bolja od osnovnog metala 825 u kiselim sredinama. Djeluje kao "amortizer korozije".

Stabilnost faze: Kemijski sastav punila 625 metalurški je stabilniji u-zavarenom stanju i otporan je na stvaranje štetnih faza koje bi mogle biti napadnute u vrućoj kiselini.

Najbolji postupci izrade:

Čistoća: legure nikla osjetljive su na krtost zbog onečišćenja. Pobrinite se da područje zavarivanja bude bez masti, ulja i spojeva za označavanje. Tragovi brušenja moraju biti čisti jer onečišćenje željezom može uništiti pasivni sloj.

Unos topline: Kontrolirajte unos topline kako biste izbjegli prekomjerno nakupljanje topline. Preporuča se umjereni unos topline s kontroliranom međuprolaznom temperaturom (obično ispod 300 stupnjeva F / 150 stupnjeva) kako bi se spriječilo vruće pucanje.