Ние произвеждаме скруберна система за инсталация за сярна киселина, използвайки плоча и тръба Incoloy 825. Какъв добавъчен метал трябва да използваме, за да гарантираме, че заваръчният метал съответства на устойчивостта на корозия на основния метал?

1. Химия на материала и предимството на "титанова стабилизация".

Въпрос: Нашата спецификация на тръбопроводите за завод за сярна киселина изисква UNS N08825. Каква е специфичната роля на титана в тази сплав и защо е критичен за заварени тръби в киселинна среда?

О: Добавянето на титан (0,6–1,2%) в Incoloy 825 не е просто микроелемент; това е умишлен металургичен контролен механизъм, предназначен да предотврати междукристална корозия след заваряване или термично излагане.

При стандартните неръждаеми стомани, когато материалът се нагрее до диапазона на чувствителност (приблизително 900–1500 градуса F / 450–800 градуса), въглеродът се комбинира с хрома, за да образува хромни карбиди по границите на зърната. Това изчерпва съседните области на хрома, оставяйки ги уязвими за бърза атака в киселинни среди-явление, известно като „разпадане на заваръчния шев“.

В UNS N08825 титанът има по-висок афинитет към въглерода от хрома. По време на топлинна обработка или топлинен цикъл на заваряване, титанът се свързва за предпочитане с въглерод, за да образува малки, безвредни титаниеви карбиди (TiC). Този процес се нарича "стабилизация".

Защо това има значение за киселинните тръби:
Тъй като титанът "поглъща" въглерода, хромът остава в твърд разтвор, поддържайки устойчивия на корозия-пасивен слой чак до границата на зърното. Това означава, че безшевната тръба Incoloy 825 може да се използва в -заварено състояние за повечето киселинни услуги, без да се изисква отгряване след-разтвора за заваряване за възстановяване на устойчивостта на корозия. За оборудване за декапиране и линии за производство на киселина, където заваръчните шевове са неизбежни, тази стабилизация гарантира, че цялата система-основен метал и-зона, засегната от топлина-проявява еднаква устойчивост на атака.

2. Услуги за сярна и фосфорна киселина

Въпрос: Защо Incoloy 825 е определен за тръбопроводи в производството на сярна и фосфорна киселина вместо стандартна неръждаема стомана 316L или дори по-висок-клас никелови сплави като C-276?

О: Изборът на Incoloy 825 за тръбопроводи за производство на киселина се свежда до специфичен баланс на устойчивост на корозия и икономичност, особено в „средния-диапазон“ на киселинни концентрации и температури.

Механизмът:

Сярна киселина (H₂SO₄): Стандартната неръждаема стомана 316L работи адекватно в много разредена или много концентрирана сярна киселина при околни температури, но се проваля бързо в диапазона на междинна концентрация (20–60%) при повишени температури. Съдържанието на мед (1,5–3,0%) и молибден (2,5–3,5%) в 825 действат синергично, за да осигурят устойчивост на тази редуцираща киселинна среда. Медта специално подобрява пасивацията в сярна киселина, характеристика, която липсва на 316L.

Фосфорна киселина (H₂PO₄): При „мокрия процес“ за производство на фосфорна киселина (използвана за торове), киселината съдържа значителни количества примеси като хлориди, флуориди и гипс. 316L страда от точкова и цепнатина корозия в тази среда. Високото съдържание на никел в сплав 825 (~42%) е устойчиво на корозионно напукване от хлориден стрес, докато съдържанието на молибден е устойчиво на питинг от халидите.

Защо не C-276?
Сплави като C-276 предлагат още по-висока устойчивост на корозия, но са значително по-скъпи поради по-високото съдържание на молибден и волфрам. За по-голямата част от изпарителите, тръбите и реакционните съдове с фосфорна киселина, 825 осигурява „сладкото място“-превъзходна производителност на неръждаемата стомана на по-ниска цена от-висок клас никелови сплави. Често се смята за никелова сплав от начално ниво за "работен кон" за киселинни услуги.

3. Оборудване за ецване и повърхностна обработка

Въпрос: Нашата линия за ецване използва смес от азотна киселина (HNO₃) и флуороводородна киселина (HF) за отстраняване на котления камък от неръждаема стомана. Специфицираме Incoloy 825 за нагревателните бобини и тръбопроводите на резервоара. Какво го прави подходящ за тази агресивна смесена-киселинна среда?

О: Декапирането със смес от азотна и флуороводородна киселина (HNO3/HF) е една от най-агресивните корозивни среди в завод за обработка на метали. Тази смес е предназначена да атакува и премахва котлен камък, така че ще атакува и оборудването, което го съдържа. Incoloy 825 е избран за тази услуга поради неговата двойна -способност за заплаха: устойчивост на окислителни киселини (азотна) и редуциращи киселини (флуороводородна).

Двойният механизъм:

Хром за устойчивост на окисляване (HNO₃): Съдържанието на хром (19,5–23,5%) образува стабилен, пасивен оксиден филм, който устоява на силно окислителната природа на азотната киселина.

Никел и молибден за намаляване на устойчивостта (HF): Флуороводородната киселина е редуцираща киселина, която атакува материалите, като разрушава пасивните филми. Високото съдържание на никел в 825 осигурява устойчивост на HF атака. Молибденът също така помага за устойчивостта на локализираната корозия, която HF може да предизвика.

Хардуерни съображения за ецване:
За оборудване за ецване, като потопяеми нагревателни намотки или циркулационни помпи, сплавта трябва също така да издържа на термични цикли и ерозия от движението на разтвора за ецване. Докато 825 има добра обработваемост, производителите трябва да отбележат, че поради високата му устойчивост на корозия, оксидната скала, образувана по време на горещо формоване, е малко по-трудна за отстраняване, отколкото при неръждаема стомана 304. Мариноване насамото произведено оборудване(за отстраняване на производствения котлен камък) изисква силна азотна-хидрофлуорна баня или, за предпочитане, комбинация от алкално отстраняване на котления камък, последвано от киселинно ецване, за да се осигури чиста, пасивна повърхност.

4. Спецификации на доставките (ASTM B423 срещу ASTM B163)

Въпрос: Закупуваме безшевна тръба UNS N08825 за топлообменник в химически процес. Каква е разликата между поръчване по ASTM B423 спрямо ASTM B163 и кое трябва да посочим?

О: Това е критично разграничение при обществените поръчки. И двете спецификации обхващат безшевни тръби от UNS N08825, но се прилагат за различни крайни употреби и имат различни обхвати на проверка.

ASTM B423 (Безшевни тръби и тръби от никел-желязо-хром-молибден-медна сплав): Това е общата спецификация за безшевни тръби от сплав 825

. Обикновено се използва за общи тръбопроводни системи, като свързващи тръбопроводи в химически завод или линия за ецване. Той покрива по-широк диапазон от диаметри и дебелини на стените, подходящи за тръбопроводи под налягане съгласно ASME B31.3.

ASTM B163 (Безшевни кондензатори и топлообменни тръби от никел и никелови сплави): Тази спецификация е специално пригодена за тръби, използвани в повърхностни кондензатори, изпарители и топлообменници

. Ключовите разлики се крият в по-строгите толеранси на размерите и често по-строгите изисквания за изпитване.

Допустими отклонения: B163 обикновено изисква по-строг контрол върху външния диаметър (OD) и дебелината на стената, за да позволи правилното навиване на тръбата в тръбни листове.

Тестване: B163 често налага специфично не-разрушително изпитване (вихрови токове или ултразвук), за да се гарантира, че тръбата е подходяща за тънко-стенни, високи-изисквания за цялост на услугата за пренос на топлина.

Кое да посочим?

За свързваща тръба (трансферни линии, колектори) в киселинна инсталация: Посочете ASTM B423.

За топлообменни тръби (действителните тръби вътре в кожухотръбния обменник): Посочете ASTM B163. Ако поръчате тръба B423 за сноп от тръби на топлообменник, може да откриете, че толерансът на OD е твърде голям, за да постигнете -устойчива на течове хидравлична разширителна фуга в тръбния лист.

5. Заваряване и производство за киселинни услуги

Въпрос: Изработваме скруберна система за завод за сярна киселина, като използваме плоча и тръба Incoloy 825. Какъв добавъчен метал трябва да използваме, за да гарантираме, че заваръчният метал съответства на устойчивостта на корозия на основния метал?

О: Когато заварявате Incoloy 825 за работа с киселина, общото правило е да „пре-легирате“ заваръчния шев. Не трябва да използвате добавъчен метал с подходящ състав. -Стандартната препоръка в индустрията е да се използва ERNiCrMo-3 (сплав 625) добавъчен метал.

Защо пълнител Alloy 625?

Сегрегация в заваръчната вана: По време на втвърдяването на заваръчната вана легиращите елементи могат да се отделят. Ако сте използвали добавъчен метал, съответстващ на химическия състав 825 (Ni-Cr-Fe-Mo-Cu), заваръчното отлагане може да завърши с локализирани зони, обеднени на молибден или мед, създавайки преференциални места за атака на корозия.

По-високо съдържание на никел: ERNiCrMo-3 (сплав 625) има по-високо съдържание на никел (~64%) и по-висок молибден (9%) от основния метал. Тази "свръх съвпадаща" химия гарантира, че завареното покритие има устойчивост на корозия, поне еквивалентна и често по-добра от неблагородния метал 825 в кисела среда. Той действа като "корозионен буфер".

Стабилност на фазите: Химическият състав на пълнителя 625 е по-стабилен от металургична гледна точка в -заварено състояние и издържа на образуването на вредни фази, които биха могли да бъдат атакувани в гореща киселина.

Най-добри практики за производство:

Чистота: Никеловите сплави са податливи на крехкост от замърсители. Уверете се, че зоната за заваряване е почистена от грес, масло и маркиращи съединения. Следите от смилане трябва да са чисти, тъй като замърсяването с желязо може да разруши пасивния слой.

Входяща топлина: Контролирайте входящата топлина, за да избегнете прекомерно натрупване на топлина. Препоръчва се умерено подаване на топлина с контролирана температура на междинно преминаване (обикновено под 300 градуса F / 150 градуса), за да се предотврати горещо напукване.