1. В: Какъв е химичният състав на Incoloy 825 (UNS N08825) и как всеки легиращ елемент допринася за неговото представяне в киселинно производство и среди за ецване?
A:Incoloy 825 (UNS N08825) е сплав от никел-желязо-хром с контролирани добавки на молибден, мед и титан. Номиналният му състав е 38,0–46,0% никел, 19,5–23,5% хром, 22,0% минимум желязо, 2,5–3,5% молибден, 1,5–3,0% мед и 0,6–1,2% титан, като въглеродът е ограничен до 0,05% максимум. Всеки елемент служи за специфична цел в киселинни работни среди.
никел(38–46%) осигурява основата за устойчивост на хлорид-йони под напрежение-корозионно напукване (SCC), критичен режим на повреда в оборудване за химическа обработка, изложено на хлориди и киселини. Високото съдържание на никел също така стабилизира аустенитната структура, осигурявайки пластичност и изработваемост.
хром(19,5–23,5%) придава устойчивост на окисляващи вещества като азотна киселина, нитрати и окисляващи соли. При операции за ецване, при които се използват смесени киселини (азотна-флуороводородна), хромът позволява на сплавта да издържи на окисляващия компонент на киселинната смес.
Молибден(2,5–3,5%) имед(1,5–3,0%) работят синергично, за да осигурят изключителна устойчивост на редуциращи среди, особено сярна и фосфорна киселина. Медта е особено ефективна срещу сярна киселина, докато молибденът повишава устойчивостта срещу механизми за локализирана атака на питинг и цепнатина-корозия, които могат бързо да проникнат през стените на тръбите в застояли или слабо-области на потока.
Титан(0,6–1,2%) служи като стабилизиращ елемент. Чрез подходяща топлинна обработка титанът се комбинира с въглерод, за да образува титаниеви карбиди, предотвратявайки утаяването на хромен карбид по границите на зърната. Тази стабилизация елиминира чувствителността към междукристална корозия (сенсибилизация), което е особено важно за заварени тръби и тръби в киселинно обслужване
.
2. В: Какви спецификации на ASTM управляват безшевните тръби Incoloy 825 за приложения в химически процеси и каква е разликата между тези спецификации?
A:Безшевните тръби Incoloy 825 са обхванати от множество спецификации на ASTM, всяка от които се отнася до конкретни форми на продукти и условия на обслужване. Разбирането на тези различия е от съществено значение за правилния избор на материал в производството на киселина и оборудването за ецване.
ASTM B163урежда „Безшевни кондензаторни и топлообменни-тръби от никел и никелови сплави“. Тази спецификация се отнася конкретно за тръби, използвани в приложения за пренос на топлина, като топлообменници, кондензатори и изпарители в киселинни инсталации. Той налага строги толеранси на размерите и изисквания за неразрушителен тест (обикновено с вихрови токове или ултразвук), за да се гарантира целостта на тръбата за работа под налягане.
ASTM B423обхваща „Безшевни тръби и тръби от никел-желязо-хром-молибден-медна сплав (UNS N08825 и N08221).“ Това е основната спецификация за-безшевни тръби с общо предназначение в приложения за химическа обработка. Той се отнася до продукти, вариращи от тръби с малки измервателни уреди до тръбопроводи за процеси с голям-диаметър и включва изисквания за химичен състав, свойства на опън и топлинна обработка.
ASTM B424се отнася за плочи, листове и ленти, докатоASTM B425обхваща пръти и пръти. За произведени компоненти като фланци и фитинги,ASTM B564е съответната спецификация за изковки.
В съоръженията за производство на киселини и ецване топлообменниците обикновено се определят според ASTM B163, докато свързващите технологични тръбопроводи следват ASTM B423. И двете спецификации изискват материалът да бъде доставен в състояние-закален разтвор (стабилизиран закален при приблизително 940–980 градуса), за да се осигури максимална устойчивост на корозия и оптимална пластичност за производство.
3. Въпрос: Защо Incoloy 825 е предпочитаният материал за работа със сярна и фосфорна киселина и какви предимства в устойчивостта на корозия предлага спрямо неръждаемите стомани?
A:Incoloy 825 предлага изключителна устойчивост както на редуциращи, така и на окисляващи киселини, което го прави уникално подходящ за производство на киселина и приложения за ецване, където неръждаемите стомани се повреждат преждевременно. Неговото превъзходство е най-ясно изразено в среди със сярна киселина (H₂SO₄) и фосфорна киселина (H3PO₄).
Сервиз за сярна киселина:Incoloy 825 проявява изключителна устойчивост в широк диапазон от концентрации и температури на сярна киселина. Добавките на мед и молибден осигуряват защита срещу редуциращия характер на разредената сярна киселина, докато хромът осигурява устойчивост при по-високи концентрации, където преобладават окислителните условия. За разлика от това, аустенитните неръждаеми стомани като 304L и 316L страдат от бърза корозия в сярна киселина, особено при повишени температури. Например, в 10–50% H₂SO₄ при температури до 150 градуса F (65 градуса), Incoloy 825 поддържа скорости на корозия под 0,1 mm/година, докато 316L може да има скорости над 1,0 mm/година.
Сервиз с фосфорна киселина:При производството на фосфорна киселина по мокър{0}}процес (използвана в производството на торове), киселината съдържа агресивни примеси, включително флуориди, хлориди и силициев диоксид. Incoloy 825 е устойчив както на обща корозия, така и на локализирана атака в тази среда, докато стандартните неръждаеми стомани страдат от бърза питингова и цепнатина корозия. Сплавта се използва широко за изпарители на фосфорна киселина, топлообменници и тръбопроводни системи
.
Устойчивост на-корозионно напукване (SCC):Едно от най-значимите предимства на Incoloy 825 пред неръждаемите стомани е неговата устойчивост на хлорид-предизвикана SCC. Аустенитните неръждаеми стомани са силно податливи на SCC, когато са изложени на хлориди при температури над 140 градуса F (60 градуса). Incoloy 825, с високото си съдържание на никел (38–46%), е практически имунизиран срещу хлорид SCC, което го прави предпочитан материал за приложения, където хлоридите присъстват заедно с киселини.
Питинг и цепнатина корозия:Съдържанието на молибден (2,5–3,5%) осигурява на Incoloy 825 превъзходна устойчивост на точкова и цепнатина корозия в сравнение с неръждаема стомана 316L. Това е особено важно при операции за байцване, където застояли условия или пукнатини под уплътненията и фланците могат да доведат до локализирана атака.
4. В: Какви са основните съображения за заваряване на тръби Incoloy 825 в оборудване за производство на киселина и какви добавъчни метали се препоръчват?
A:Заваряването на Incoloy 825 изисква специфични процедури за поддържане на устойчивостта на корозия и механичната цялост на сплавта. Сплавта показва добра заваряемост с всички конвенционални методи за заваряване чрез стопяване, но трябва да се обърне внимание на няколко критични фактора.
Пред-почистване на заваръчните шевове:Повърхностните замърсители-особено сяра, олово и грес-могат да причинят горещи пукнатини по време на заваряване. Преди заваряване повърхностите на тръбите трябва да бъдат напълно обезмаслени с ацетон или други подходящи разтворители. Шлифовъчните колела, използвани за неръждаеми стомани, не трябва да се използват за Incoloy 825, тъй като кръстосаното-замърсяване може да доведе до примеси.
Контрол на входящата топлина:Incoloy 825 има по-ниска топлопроводимост и по-високо термично разширение от аустенитните неръждаеми стомани. За да се сведат до минимум изкривяването и остатъчните напрежения, процедурите за заваряване трябва да определят:
Входяща топлина под 1,0 kJ/mm (приблизително 25 kJ/in)
Междупроходна температура под 100 градуса (210 градуса F)
Техника на стрингър мъниста (избягване на тъкане)
Използване на обратен{0}}продухващ газ (аргон) за коренови проходи за предотвратяване на окисляване на вътрешната повърхност
Препоръчителни добавъчни метали:Предлагат се няколко опции за добавъчен метал за заваряване на Incoloy 825:
ERNiFeCr-1 (AWS A5.14): Това е подходящият добавъчен метал за Incoloy 825, известен също като INCOLOY® 65 тел за пълнене. Осигурява устойчивост на корозия, еквивалентна на основния метал и е подходяща за TIG (GTAW) и MIG (GMAW) заваряване.
Електроди за заваряване INCOLOY® 135: За ръчно електродъгово заваряване (MMA/SMAW) тези електроди осигуряват подходящ състав и механични свойства.
Алтернативни добавъчни метали като ER383 (27.31.4.LCu) могат да се използват за специфични приложения, но съответстващият пълнител обикновено се предпочита за максимална устойчивост на корозия.
Термична обработка след -заваряване (PWHT):В повечето приложения Incoloy 825 може да се използва в-заварено състояние без термична обработка след-заваряване. Въпреки това, за работа в силно корозивни среди или където остатъчните напрежения са проблем, може да се извърши отгряване в разтвор при 930–980 градуса, последвано от закаляване с вода, за да се възстанови максималната устойчивост на корозия и да се елиминира всякаква сенсибилизация в зоната, засегната от топлината-.
квалификация:Процедурите за заваряване на Incoloy 825 при работа с критична киселина трябва да бъдат квалифицирани в съответствие с раздел IX на ASME или приложими кодове, включително механично изпитване и изпитване за корозия, за да се провери дали завареното съединение отговаря на изискваните стандарти за работа.
5. Въпрос: В кои специфични компоненти в рамките на съоръженията за производство на киселина и декапиране обикновено се използват тръби и тръби Incoloy 825 и какви експлоатационни условия оправдават избора им?
A:Тръбите и тръбите Incoloy 825 са предназначени за широка гама от оборудване при производство на киселини и операции за ецване, особено когато условията на обслужване надхвърлят възможностите на по-евтините алтернативи от неръждаема стомана.
Операции по ецване:В съоръженията за обработка на стомана, линиите за байцване използват смесени киселини (обикновено сярна киселина, последвана от смеси от азотна -флуороводородна киселина) за отстраняване на котления камък от стоманените продукти. Incoloy 825 се използва широко за:
Нагреватели на резервоар за ецване(парни или електрически потопяеми намотки)
Декапиращи резервоари и облицовки на резервоари
Нагревателни бобини, кошници и веригиизползвани за потапяне на стоманени продукти
Рециркулационни тръбопроводи и помпиработа с горещи киселинни разтвори
Сплавта издържа на силно агресивния характер на тези киселинни смеси, като същевременно поддържа механична цялост при работни температури до 550 градуса (1022 градуса F) за кратко-трайно излагане.
Производство на сярна киселина:В заводи, произвеждащи сярна киселина чрез контактен процес, Incoloy 825 се използва за:
Топлообменници(както черупкови, така и-тръбни и плочи) за киселинно охлаждане и отопление
Тръбопроводи за разпределение на киселинаработа с гореща концентрирана H₂SO₄
Тръбопроводи и скруберив съоръжения за възстановяване на сяра
Производство на фосфорна киселина:Инсталациите за-мокър процес на фосфорна киселина използват Incoloy 825 за:
Изпарители и концентраторикъдето фосфорната киселина се концентрира под вакуум
Вилични тръби и топлообменни тръбив разделите за реакция и концентрация
Скрубери и тръбопроводиработа с кисела суспензия, съдържаща гипс и други твърди вещества
Друго оборудване за химически процеси:Отвъд производството на киселина, Incoloy 825 намира приложение в:
Системи за контрол на замърсяването: Устройства за десулфуризация на димни газове (FGD) в електроцентрали
Добив на нефт и газ: Тръбопроводи в сондаж и повърхностни тръбопроводи за обслужване на кисел газ (H₂S/CO₂)
Преработка на ядрено гориво: Оборудване за обработка на разтворители за отработено гориво (смеси от сярна и азотна киселина)
Обработка на радиоактивни отпадъци: Съдове за съхранение и обработка
Обосновка за избор:Решението да се посочи Incoloy 825 пред алтернативи като неръждаема стомана 316L, дуплексни неръждаеми стомани или по--легирани никелови сплави като C-276 обикновено се основава на анализ на разходите за жизнения-цикъл. Въпреки че Incoloy 825 носи по-високи първоначални разходи за материали от неръждаемата стомана (обикновено 2-4 пъти по-висока от цената на 316L), нейната превъзходна устойчивост на корозия се изразява в по-дълъг експлоатационен живот, намалено време за престой при поддръжка и елиминиране на рисковете от преждевременна повреда. В сравнение със сплав C-276, Incoloy 825 предлага по-рентабилно решение за приложения, при които не се изисква изключителна устойчивост на корозия на C-276.
