Fabricăm un sistem de epurare pentru o fabrică de acid sulfuric folosind plăci și țevi Incoloy 825. Ce metal de umplutură ar trebui să folosim pentru a ne asigura că metalul de sudură se potrivește cu rezistența la coroziune a metalului de bază?

1. Chimia materialelor și avantajul „stabilizării titanului”.

Î: Specificațiile privind conductele pentru instalația de acid sulfuric necesită UNS N08825. Care este rolul specific al titanului în acest aliaj și de ce este esențial pentru țevile sudate în serviciul acid?

R: Adaosul de titan (0,6–1,2%) din Incoloy 825 nu este doar un oligoelement; este un mecanism de control metalurgic deliberat conceput pentru a preveni coroziunea intergranulară după sudare sau expunerea termică.

În oțelurile inoxidabile standard, când materialul este încălzit în intervalul de sensibilizare (aproximativ 900–1500 grade F / 450–800 grade), carbonul se combină cu cromul pentru a forma carburi de crom la granițele granulelor. Acest lucru epuizează zonele adiacente de crom, lăsându-le vulnerabile la atacuri rapide în medii acide-un fenomen cunoscut sub numele de „degradare prin sudură”.

În UNS N08825, titanul are o afinitate mai mare pentru carbon decât o are cromul. În timpul tratamentului termic sau al ciclului termic de sudare, titanul se combină de preferință cu carbonul pentru a forma carburi de titan (TiC) minuscule, inofensive. Acest proces se numește „stabilizare”.

De ce este important acest lucru pentru conductele de acid:
Deoarece titanul „capturează” carbonul, cromul rămâne în soluție solidă, menținând stratul pasiv-rezistent la coroziune până la limita granulelor. Aceasta înseamnă că țeava sau țeava fără sudură Incoloy 825 poate fi utilizată în stare-sudată pentru majoritatea serviciilor acide, fără a necesita o recoacere post-soluție de sudare pentru a restabili rezistența la coroziune. Pentru echipamentele de decapare și liniile de producție de acid în care sudurile sunt inevitabile, această stabilizare asigură că întregul sistem-metalul de bază și zona afectată-de căldură- prezintă o rezistență uniformă la atac.

2. Serviciul de acid sulfuric și fosforic

Î: De ce este specificat Incoloy 825 pentru țevile în producția de acid sulfuric și fosforic peste oțel inoxidabil 316L standard sau chiar aliaje de nichel de calitate-superioară, cum ar fi C-276?

R: Alegerea Incoloy 825 pentru conductele de producție de acid se reduce la un echilibru specific între rezistența la coroziune și economicitate, în special în „gama-medie” de concentrații și temperaturi de acid.

Mecanismul:

Acid sulfuric (H₂SO₄): oțelul inoxidabil 316L standard funcționează adecvat în acid sulfuric foarte diluat sau foarte concentrat la temperatura ambiantă, dar eșuează rapid în intervalul de concentrație intermediară (20-60%) la temperaturi ridicate. Conținutul de cupru (1,5–3,0%) și molibden (2,5–3,5%) din 825 funcționează sinergic pentru a oferi rezistență la acest mediu acid reducător. Cuprul sporește în mod specific pasivarea în acid sulfuric, o caracteristică lipsită de 316L.

Acid fosforic (H₂PO₄): în „procesul umed” pentru producerea acidului fosforic (utilizat pentru îngrășăminte), acidul conține cantități semnificative de impurități, cum ar fi clorurile, fluorurile și gipsul. 316L suferă de coroziune cu sâmburi și crăpături în acest mediu. Conținutul ridicat de nichel al aliajului 825 (~42%) rezistă la fisurarea prin coroziune sub tensiune, în timp ce conținutul de molibden rezistă la stropirea de la halogenuri.

De ce nu C-276?
Aliajele precum C-276 oferă o rezistență la coroziune și mai mare, dar sunt semnificativ mai scumpe datorită conținutului mai mare de molibden și wolfram. Pentru majoritatea evaporatoarelor, țevilor și vaselor de reacție cu acid fosforic, 825 oferă o performanță superioară-performanței superioare a oțelului inoxidabil la un cost mai mic decât aliajele de nichel-de vârf. Este adesea considerat aliajul de nichel entry-level pentru serviciile cu acid.

3. Echipamente de decapare și tratament de suprafață

Î: Linia noastră de decapare folosește un amestec de acid azotic (HNO₃) și acid fluorhidric (HF) pentru detartrarea oțelului inoxidabil. Specificăm Incoloy 825 pentru serpentinele de încălzire și tubulatura rezervorului. Ce îl face potrivit pentru acest mediu agresiv mixt-acid?

R: Decaparea cu un amestec de acid azotic și acid fluorhidric (HNO₃/HF) este unul dintre mediile cele mai agresive corozive dintr-o fabrică de prelucrare a metalelor. Acest amestec este conceput pentru a ataca și îndepărta depunerile, astfel încât va ataca și echipamentul care îl conține. Incoloy 825 este selectat pentru acest serviciu datorită capacității sale de dublă-amenințare: rezistența la acizi oxidanți (nitric) și acizi reducători (fluorhidric).

Mecanismul dublu:

Crom pentru rezistență la oxidare (HNO₃): conținutul de crom (19,5–23,5%) formează o peliculă de oxid pasivă, stabilă, care rezistă naturii puternic oxidante a acidului azotic.

Nichel și molibden pentru reducerea rezistenței (HF): acidul fluorhidric este un acid reducător care atacă materialele prin distrugerea filmelor pasive. Conținutul ridicat de nichel din 825 oferă rezistență la atacul HF. Molibdenul ajută, de asemenea, la rezistența la coroziunea localizată pe care o poate induce HF.

Considerații hardware pentru decapare:
Pentru echipamentele de decapare, cum ar fi serpentinele de încălzire prin imersie sau pompele de circulație, aliajul trebuie să reziste, de asemenea, la ciclul termic și la eroziunea din mișcarea soluției de decapare. În timp ce 825 are o lucrabilitate bună, producătorii ar trebui să rețină că, datorită rezistenței sale mari la coroziune, scara de oxid formată în timpul formării la cald este ceva mai dificil de îndepărtat decât pe oțelul inoxidabil 304. Murareaechipamentul fabricat în sine(pentru a îndepărta depunerile de fabricație) necesită o baie puternică de azot-fluorhidric sau, de preferință, o combinație de detartrare alcalină urmată de decapare cu acid pentru a asigura o suprafață curată și pasivă.

4. Specificații privind achizițiile (ASTM B423 vs. ASTM B163)

Î: Cumpărăm țevi fără sudură UNS N08825 pentru un schimbător de căldură într-un proces chimic. Care este diferența dintre comanda conform ASTM B423 față de ASTM B163 și care ar trebui să specificăm?

R: Aceasta este o distincție critică în materie de achiziții. Ambele specificații acoperă tuburile fără sudură ale UNS N08825, dar se aplică diferitelor utilizări finale și au domenii diferite de inspecție.

ASTM B423 (Nichel-fier-crom-molibden-aliaj de cupru țevi și tuburi fără sudură): aceasta este specificația generală pentru tuburile fără sudură din aliaj 825

. Este utilizat în mod obișnuit pentru sistemele generale de conducte, cum ar fi conductele de interconectare într-o fabrică chimică sau o linie de decapare. Acesta acoperă o gamă mai largă de diametre și grosimi de perete potrivite pentru conductele de presiune conform ASME B31.3.

ASTM B163 (Condensator fără sudură de nichel și aliaj de nichel și tuburi schimbătoare de căldură-): Această specificație este special concepută pentru tuburile utilizate în condensatoare de suprafață, evaporatoare și schimbătoare de căldură

. Diferențele cheie constă în toleranțele dimensionale mai strânse și, adesea, în cerințele de testare mai stricte.

Toleranțe: B163 necesită de obicei un control mai strict asupra diametrului exterior (OD) și grosimii peretelui pentru a permite rularea corectă a tubului în foile tubulare.

Testare: B163 impune adesea teste ne-distructive specifice (curenți turbionari sau ultrasunete) pentru a se asigura că tubul este potrivit pentru cerințele de-perete subțire, de înaltă-integritate ale serviciului de transfer de căldură.

Pe care sa precizez?

Pentru interconectarea conductelor (linii de transfer, colectoare) într-o instalație de acid: Specificați ASTM B423.

Pentru tuburile de schimbător de căldură (tuburile reale din interiorul schimbătorului de carcasă și tuburi): specificați ASTM B163. Dacă comandați o țeavă B423 pentru un fascicul de tuburi cu schimbător de căldură, este posibil să găsiți că toleranța de diametru exterior este prea mare pentru a obține un rost de dilatare hidraulic rezistent la scurgeri-în placa de tuburi.

5. Sudare și fabricare pentru service cu acid

Î: Fabricăm un sistem de epurare pentru o fabrică de acid sulfuric folosind plăci și țevi Incoloy 825. Ce metal de umplutură ar trebui să folosim pentru a ne asigura că metalul de sudură se potrivește cu rezistența la coroziune a metalului de bază?

R: Când sudați Incoloy 825 pentru service cu acid, regula generală este „supra-alierea” sudurii. Nu ar trebui să utilizați un metal de umplutură de compoziție potrivit. Recomandarea standard-industriei este să utilizați metal de umplutură ERNiCrMo-3 (Aloy 625).

De ce umplutură din aliaj 625?

Segregarea în bazinul de sudură: în timpul solidificării bazinului de sudură, elementele de aliere se pot separa. Dacă ați folosit un metal de umplutură care se potrivește cu chimia 825 (Ni-Cr-Fe-Mo{-Cu), depozitul de sudură s-ar putea termina cu zone localizate sărăcite în molibden sau cupru, creând locuri de atac de coroziune preferențiale.

Conținut mai mare de nichel: ERNiCrMo-3 (aliajul 625) are un conținut mai mare de nichel (~64%) și molibden mai mare (9%) decât metalul de bază. Această chimie „supra-potrivită” asigură că depozitul de sudură are rezistență la coroziune cel puțin echivalentă și adesea mai bună decât metalul de bază 825 în medii acide. Acționează ca un „tampon de coroziune”.

Stabilitate de fază: chimia de umplutură 625 este mai stabilă din punct de vedere metalurgic în starea-sudată și rezistă la formarea de faze dăunătoare care ar putea fi atacate în acid fierbinte.

Cele mai bune practici de fabricație:

Curățenie: Aliajele de nichel sunt susceptibile la fragilizarea de către contaminanți. Asigurați-vă că zona de sudare nu conține grăsimi, ulei și compuși de marcare. Urmele de măcinare trebuie să fie curate, deoarece contaminarea cu fier poate distruge stratul pasiv.

Aport de căldură: controlați aportul de căldură pentru a evita acumularea excesivă de căldură. Se recomandă un aport moderat de căldură cu o temperatură interpass controlată (de obicei sub 300 de grade F / 150 de grade) pentru a preveni fisurarea la cald.