Vyrábame systém práčky pre zariadenie na výrobu kyseliny sírovej pomocou dosky a potrubia Incoloy 825. Aký prídavný kov by sme mali použiť, aby sme zabezpečili, že zvarový kov zodpovedá koróznej odolnosti základného kovu?

1. Chémia materiálu a výhoda „stabilizácie titánom“.

Otázka: Naša špecifikácia potrubia závodu na výrobu kyseliny sírovej vyžaduje UNS N08825. Aká je špecifická úloha titánu v tejto zliatine a prečo je kritický pre zvárané rúry v kyslom prostredí?

Odpoveď: Prídavok titánu (0,6 – 1,2 %) v Incoloy 825 nie je len stopový prvok; je to zámerný metalurgický kontrolný mechanizmus navrhnutý tak, aby zabránil medzikryštalickej korózii po zváraní alebo tepelnej expozícii.

V štandardných nehrdzavejúcich oceliach, keď sa materiál zahreje na rozsah senzibilizácie (približne 900–1500 stupňov F / 450–800 stupňov), uhlík sa spája s chrómom za vzniku karbidov chrómu na hraniciach zŕn. To ochudobňuje priľahlé oblasti chrómu a robí ich zraniteľnými voči rýchlemu napadnutiu v kyslom prostredí-, čo je fenomén známy ako „zvarový rozpad“.

V UNS N08825 má titán vyššiu afinitu k uhlíku ako chróm. Počas tepelného spracovania alebo tepelného cyklu zvárania sa titán prednostne spája s uhlíkom za vzniku malých, neškodných karbidov titánu (TiC). Tento proces sa nazýva „stabilizácia“.

Prečo je to dôležité pre kyslé potrubie:
Pretože titán „vychytáva“ uhlík, chróm zostáva v pevnom roztoku a zachováva pasívnu vrstvu odolnú voči korózii- až po hranicu zŕn. To znamená, že bezšvíkové rúry alebo rúrky Incoloy 825 je možné použiť v -zvarenom stave pre väčšinu kyselinových prác bez potreby dodatočného-žíhania po zváraní, aby sa obnovila odolnosť voči korózii. V prípade moriacich zariadení a liniek na výrobu kyselín, kde sú zvary nevyhnutné, táto stabilizácia zaisťuje, že celý systém-základný kov a zóna ovplyvnená teplom-vykazuje jednotnú odolnosť-.

2. Služba kyseliny sírovej a fosforečnej

Otázka: Prečo je Incoloy 825 špecifikovaný pre potrubia pri výrobe kyseliny sírovej a fosforečnej v porovnaní so štandardnou nehrdzavejúcou oceľou 316L alebo dokonca zliatinami niklu- vyššej kvality, ako je C-276?

Odpoveď: Voľba Incoloy 825 pre potrubia na výrobu kyseliny spočíva v špecifickej rovnováhe odolnosti voči korózii a hospodárnosti, najmä v „strednom-rozsahu“ koncentrácií kyselín a teplôt.

Mechanizmus:

Kyselina sírová (H₂SO₄): Štandardná nehrdzavejúca oceľ 316L funguje primerane vo veľmi zriedenej alebo veľmi koncentrovanej kyseline sírovej pri teplote okolia, ale rýchlo zlyháva v rozsahu strednej koncentrácie (20–60 %) pri zvýšených teplotách. Obsah medi (1,5 – 3,0 %) a molybdénu (2,5 – 3,5 %) v 825 pôsobí synergicky na zabezpečenie odolnosti voči tomuto redukčnému kyslému prostrediu. Meď špecificky zvyšuje pasiváciu kyseliny sírovej, čo je charakteristika, ktorá v 316L chýba.

Kyselina fosforečná (H₂PO₄): Pri „mokrom procese“ výroby kyseliny fosforečnej (používanej na výrobu hnojív) obsahuje kyselina značné množstvo nečistôt, ako sú chloridy, fluoridy a sadra. 316L v tomto prostredí trpí jamkovou a štrbinovou koróziou. Vysoký obsah niklu (~42 %) zliatiny 825 odoláva koróznemu praskaniu chloridmi, zatiaľ čo obsah molybdénu odoláva jamkovej korózii z halogenidov.

Prečo nie C-276?
Zliatiny ako C-276 ponúkajú ešte vyššiu odolnosť proti korózii, no sú podstatne drahšie kvôli vyššiemu obsahu molybdénu a volfrámu. Pre väčšinu výparníkov, potrubí a reakčných nádob s kyselinou fosforečnou poskytuje 825 „sladký bod“-vyšší výkon ako nehrdzavejúca oceľ pri nižších nákladoch ako špičkové -zliatiny niklu. Často sa považuje za „ťažný kôň“ základnej zliatiny niklu pre kyslé služby.

3. Morenie zariadenia a povrchová úprava

Otázka: Naša moriaca linka používa zmes kyseliny dusičnej (HNO₃) a kyseliny fluorovodíkovej (HF) na odvápňovanie nehrdzavejúcej ocele. Incoloy 825 špecifikujeme pre vykurovacie hady a potrubie nádrže. Prečo je vhodný pre toto agresívne zmiešané-kyslé prostredie?

A: Morenie zmesou kyseliny dusičnej a fluorovodíkovej (HNO₃/HF) je jedným z najagresívnejších korozívnych prostredí v závode na spracovanie kovov. Táto zmes je navrhnutá tak, aby napádala a odstraňovala vodný kameň, takže napadne aj zariadenie, ktoré ho obsahuje. Incoloy 825 je vybraný pre túto službu pre svoju dvojitú-schopnosť ohrozenia: odolnosť voči oxidačným kyselinám (dusičná) a redukčným kyselinám (fluorovodíková).

Dvojitý mechanizmus:

Chróm pre oxidačnú odolnosť (HNO₃): Obsah chrómu (19,5–23,5 %) vytvára stabilný pasívny oxidový film, ktorý odoláva vysoko oxidačnej povahe kyseliny dusičnej.

Nikel a molybdén na zníženie odporu (HF): Kyselina fluorovodíková je redukčná kyselina, ktorá napáda materiály ničením pasívnych filmov. Vysoký obsah niklu v 825 poskytuje odolnosť proti HF útoku. Molybdén tiež pomáha odolávať lokalizovanej korózii, ktorú môže HF vyvolať.

Úvahy o morení hardvéru:
V prípade moriacich zariadení, ako sú ponorné ohrievacie špirály alebo obehové čerpadlá, musí zliatina odolávať aj tepelným cyklom a erózii v dôsledku pohybu moriaceho roztoku. Zatiaľ čo 825 má dobrú spracovateľnosť, výrobcovia by si mali uvedomiť, že kvôli vysokej odolnosti voči korózii je odstraňovanie oxidových usadenín počas tvárnenia za tepla o niečo ťažšie ako na nerezovej oceli 304. Moreniesamotné vyrobené zariadenie(na odstránenie vodného kameňa) vyžaduje silný dusičnan-fluorovodíkový kúpeľ alebo, pokiaľ možno, kombináciu alkalického odstraňovania okovín s následným kyslým morením, aby sa zabezpečil čistý pasívny povrch.

4. Špecifikácie obstarávania (ASTM B423 vs. ASTM B163)

Otázka: Kupujeme bezšvíkové potrubie UNS N08825 pre výmenník tepla v chemickom procese. Aký je rozdiel medzi objednaním podľa ASTM B423 a ASTM B163 a ktorý z nich by sme mali špecifikovať?

Odpoveď: Toto je zásadný rozdiel v obstarávaní. Obidve špecifikácie pokrývajú bezšvíkové rúry UNS N08825, ale vzťahujú sa na rôzne koncové použitia a majú rôzne rozsahy kontroly.

ASTM B423 (bezšvíkové rúry a rúrky zo zliatiny medi: nikel-železo{2}}chróm-molybdén{4}}: Toto je všeobecná špecifikácia pre bezšvíkové rúrky zo zliatiny 825

. Typicky sa používa pre všeobecné potrubné systémy, ako sú prepojovacie potrubia v chemickom závode alebo moriace linky. Pokrýva širší rozsah priemerov a hrúbok stien vhodných pre tlakové potrubia podľa ASME B31.3.

ASTM B163 (bezšvíkové niklové a niklové zliatinové kondenzátory a teplo{1}}výmenníkové rúrky): Táto špecifikácia je špeciálne prispôsobená pre rúrky používané v povrchových kondenzátoroch, výparníkoch a výmenníkoch tepla

. Kľúčové rozdiely spočívajú v prísnejších rozmerových toleranciách a často prísnejších testovacích požiadavkách.

Tolerancie: B163 zvyčajne vyžaduje prísnejšiu kontrolu vonkajšieho priemeru (OD) a hrúbky steny, aby sa umožnilo správne valcovanie rúr do plechov.

Testovanie: B163 často vyžaduje špecifické ne-deštruktívne testovanie (vírivým prúdom alebo ultrazvukom), aby sa zaistilo, že trubica je vhodná pre tenkostenné-vysoké{3}}požiadavky na integritu služby prenosu tepla.

Ktoré špecifikovať?

Pre prepojovacie potrubie (prepravné potrubia, rozdeľovače) v kyselinovom zariadení: Špecifikujte ASTM B423.

Pre rúrky výmenníka tepla (skutočné rúrky vo vnútri plášťa a rúrkového výmenníka): Špecifikujte ASTM B163. Ak si objednáte rúrku B423 pre zväzok rúrok výmenníka tepla, možno zistíte, že tolerancia vonkajšieho priemeru je príliš široká na to, aby sa dosiahlo nepriepustné-hydraulické dilatačné spojenie v rúrkovnici.

5. Zváranie a výroba pre kyslý servis

Otázka: Vyrábame systém práčky pre zariadenie na výrobu kyseliny sírovej pomocou dosky a potrubia Incoloy 825. Aký prídavný kov by sme mali použiť, aby sme zabezpečili, že zvarový kov zodpovedá koróznej odolnosti základného kovu?

Odpoveď: Pri zváraní Incoloy 825 pre použitie s kyselinami je všeobecným pravidlom „nad{1}}zliať“ zvar. Nemali by ste používať plniaci kov zodpovedajúcej kompozície. Priemyselné-štandardné odporúčanie je použiť prídavný kov ERNiCrMo-3 (Zliatina 625).

Prečo Alloy 625 Filler?

Segregácia vo zvarovom kúpeli: Počas tuhnutia zvarového kúpeľa sa môžu legujúce prvky oddeliť. Ak ste použili prídavný kov zodpovedajúci chémii 825 (Ni-Cr{3}}Fe-Mo-Cu), zvarový nános môže skončiť s lokalizovanými oblasťami ochudobnenými o molybdén alebo meď, čím sa vytvorí preferenčné korózne napadnutie.

Vyšší obsah niklu: ERNiCrMo-3 (Zliatina 625) má vyšší obsah niklu (~ 64 %) a vyšší obsah molybdénu (9 %) ako základný kov. Táto "nadmerná" chémia zaisťuje, že návar má odolnosť proti korózii prinajmenšom ekvivalentnú a často lepšiu ako základný kov 825 v kyslom prostredí. Pôsobí ako „tlmič korózie“.

Fázová stabilita: Chémia plniva 625 je metalurgicky stabilnejšia v-zvarenom stave a odoláva tvorbe škodlivých fáz, ktoré by mohli byť napadnuté horúcou kyselinou.

Najlepšie postupy pri výrobe:

Čistota: Zliatiny niklu sú náchylné na skrehnutie kontaminantmi. Uistite sa, že oblasť zvárania je bez mastnoty, oleja a značkovacích zmesí. Stopy po brúsení musia byť čisté, pretože kontaminácia železom môže zničiť pasívnu vrstvu.

Vstup tepla: Ovládajte vstup tepla, aby ste zabránili nadmernému hromadeniu tepla. Odporúča sa mierny tepelný príkon s kontrolovanou interpass teplotou (zvyčajne pod 300 stupňov F / 150 stupňov), aby sa zabránilo praskaniu za tepla.