1. P: Kakav je hemijski sastav Incoloy 825 (UNS N08825), i kako svaki legirajući element doprinosi njegovom performansu u okruženju za proizvodnju kiseline i kiseljenje?
A:Incoloy 825 (UNS N08825) je legura nikla-gvožđa-hroma sa kontrolisanim dodacima molibdena, bakra i titanijuma. Njegov nominalni sastav je 38,0–46,0% nikla, 19,5–23,5% hroma, 22,0% najmanje gvožđa, 2,5–3,5% molibdena, 1,5–3,0% bakra i 0,6–1,2% titana, sa maksimalnom količinom ugljenika ograničenom na 0,05%. Svaki element služi specifičnoj svrsi u okruženjima kiselih usluga.
Nikl(38–46%) pruža osnovu za otpornost na hlorid-jonski stres-koroziono pucanje (SCC), kritični način kvara u opremi za hemijsku obradu koja je izložena hloridima i kiselinama. Visok sadržaj nikla također stabilizira austenitnu strukturu, osiguravajući duktilnost i mogućnost izrade.
Chromium(19,5-23,5%) daje otpornost na oksidirajuće tvari kao što su dušična kiselina, nitrati i oksidirajuće soli. U operacijama kiseljenja gdje se koriste miješane kiseline (azot-fluorovodonična), hrom omogućava leguri da izdrži oksidirajuću komponentu mješavine kiselina.
molibden(2,5–3,5%) ibakar(1,5–3,0%) djeluju sinergijski kako bi pružili izvanrednu otpornost na redukujuće okruženje, posebno na sumpornu i fosfornu kiselinu. Bakar je posebno efikasan protiv sumporne kiseline, dok molibden povećava otpornost na koroziju u obliku rupica i pukotina-lokalizirane mehanizme napada koji mogu brzo prodrijeti kroz zidove cijevi u stagnirajućim ili malim{4}}područjima.
Titanijum(0,6–1,2%) služi kao stabilizirajući element. Kroz odgovarajuću termičku obradu, titanijum se kombinuje sa ugljenikom i formira titanijum karbide, sprečavajući taloženje hrom karbida na granicama zrna. Ova stabilizacija eliminira podložnost intergranularnoj koroziji (senzibilizacija), što je posebno važno za zavarene cijevi i cijevi u kiseloj službi
.
2. P: Koje ASTM specifikacije regulišu Incoloy 825 bešavne cijevi i cijevi za primjene u hemijskim procesima, i po čemu se ove specifikacije razlikuju?
A:Incoloy 825 bešavne cijevi i cijevi su pokrivene višestrukim ASTM specifikacijama, od kojih se svaka bavi specifičnim oblicima proizvoda i uvjetima usluge. Razumijevanje ovih razlika je bitno za pravilan odabir materijala u opremi za proizvodnju kiseline i kiseljenje.
ASTM B163regulira "Bešavne cijevi za kondenzator i{0}}izmjenjivače nikla i legure nikla." Ova specifikacija se posebno odnosi na cijevi koje se koriste u aplikacijama za prijenos topline, kao što su izmjenjivači topline, kondenzatori i isparivači u kiselim postrojenjima. On nameće stroge tolerancije dimenzija i zahtjeve za ispitivanje bez razaranja (obično vrtložna struja ili ultrazvučno) kako bi se osigurao integritet cijevi za rad pod pritiskom.
ASTM B423pokriva "Nikal-Gvožđe-Krom-Molibden-Legura bakra (UNS N08825 i N08221) Bešavne cijevi i cijevi." Ovo je primarna specifikacija za opće{7}}bešavne cijevi i cijevi za primjenu hemijske obrade. Obrađuje proizvode u rasponu od malih instrumentacijskih cijevi do procesnih cjevovoda velikog -promjera i uključuje zahtjeve za hemijski sastav, svojstva zatezanja i toplinsku obradu.
ASTM B424odnosi se na ploču, lim i traku, dokASTM B425pokriva proizvode od šipki i šipki. Za gotove komponente kao što su prirubnice i fitinzi,ASTM B564je relevantna specifikacija za otkovke.
U postrojenjima za proizvodnju kiseline i kiseljenje, izmjenjivači topline su tipično specificirani prema ASTM B163, dok međusobno povezivanje procesnih cjevovoda slijedi ASTM B423. Obje specifikacije zahtijevaju da se materijal isporuči u stanju-žarenom stanju (stabilizirano žareno na približno 940–980 stepeni) kako bi se osigurala maksimalna otpornost na koroziju i optimalna duktilnost za proizvodnju.
3. P: Zašto je Incoloy 825 poželjan materijal za upotrebu sumporne i fosforne kiseline, i koje prednosti otpornosti na koroziju nudi u odnosu na nehrđajuće čelike?
A:Incoloy 825 nudi izuzetnu otpornost i na redukcijske i na oksidirajuće kiseline, što ga čini jedinstvenim prikladnim za proizvodnju kiselina i aplikacije za kiseljenje gdje nehrđajući čelici prerano pokvare. Njegova superiornost je najizraženija u okruženjima sumporne kiseline (H₂SO₄) i fosforne kiseline (H₃PO₄).
Servis sumporne kiseline:Incoloy 825 pokazuje izuzetnu otpornost u širokom rasponu koncentracija i temperatura sumporne kiseline. Dodatci bakra i molibdena pružaju zaštitu od redukcijske prirode razrijeđene sumporne kiseline, dok hrom osigurava otpornost pri višim koncentracijama gdje prevladavaju oksidacijski uvjeti. Nasuprot tome, austenitni nehrđajući čelici poput 304L i 316L trpe brzu koroziju u sumpornoj kiselini, posebno na povišenim temperaturama. Na primjer, u 10–50% H₂SO₄ na temperaturama do 150 stepeni F (65 stepeni), Incoloy 825 održava stope korozije ispod 0,1 mm/godišnje, dok 316L može imati stope veće od 1,0 mm/godišnje.
Služba za fosfornu kiselinu:U proizvodnji fosforne kiseline-postupkom (koja se koristi u proizvodnji đubriva), kiselina sadrži agresivne nečistoće uključujući fluoride, kloride i silicijum dioksid. Incoloy 825 otporan je i na opću koroziju i na lokalizirane napade u ovom okruženju, dok standardni nehrđajući čelici trpe brzu koroziju udubljenja i pukotina. Legura se široko koristi za isparivače fosforne kiseline, izmjenjivače topline i cijevne sisteme
.
Otpornost na naprezanje-korozijsko pucanje (SCC):Jedna od najznačajnijih prednosti Incoloy 825 u odnosu na nehrđajuće čelike je njegova otpornost na SCC izazvan kloridom{1}}. Austenitni nerđajući čelici su veoma osetljivi na SCC kada su izloženi hloridima na temperaturama iznad 140 stepeni F (60 stepeni). Incoloy 825, sa visokim sadržajem nikla (38-46%), je praktički imun na hlorid SCC, što ga čini materijalom izbora za primjene gdje su hloridi prisutni uz kiseline.
Korozija udubljenja i pukotina:Sadržaj molibdena (2,5-3,5%) daje Incoloy 825 superiornu otpornost na koroziju u obliku rupica i pukotina u poređenju sa nerđajućim čelikom 316L. Ovo je posebno važno u operacijama kiseljenja gdje stagnirajući uvjeti ili pukotine ispod zaptivki i prirubnica mogu dovesti do lokaliziranog napada.
4. P: Koja su ključna razmatranja za zavarivanje Incoloy 825 cijevi i cijevi u opremi za proizvodnju kiseline i koji dodatni metali se preporučuju?
A:Zavarivanje Incoloy 825 zahtijeva posebne postupke za održavanje otpornosti legure na koroziju i mehaničkog integriteta. Legura pokazuje dobru zavarljivost sa svim konvencionalnim metodama fuzionog zavarivanja, ali se mora pozabaviti nekoliko kritičnih faktora.
Pre{0}}Čišćenje zavara:Površinski zagađivači-posebno sumpor, olovo i mast-mogu uzrokovati vruće pucanje tokom zavarivanja. Prije zavarivanja, površine cijevi ili cijevi moraju se temeljito odmastiti acetonom ili drugim odgovarajućim rastvaračima. Brusne ploče koje se koriste na nerđajućim čelicima ne bi trebalo da se koriste na Incoloy 825, jer unakrsna-kontaminacija može uneti nečistoće.
Kontrola unosa toplote:Incoloy 825 ima nižu toplotnu provodljivost i veće termičko širenje od austenitnog nerđajućeg čelika. Da bi se minimizirala izobličenja i zaostala naprezanja, postupci zavarivanja trebaju specificirati:
Unos topline ispod 1,0 kJ/mm (približno 25 kJ/in)
Temperatura međuprolaza ispod 100 stepeni (210 stepeni F)
Tehnika s tringer perlom (izbjegavanje tkanja)
Upotreba povratnog-gasa za pročišćavanje (argon) za korijenske prolaze kako bi se spriječila oksidacija na unutrašnjoj površini
Preporučeni metali za punjenje:Za zavarivanje Incoloy 825 dostupno je nekoliko opcija dodatnog metala:
ERNiFeCr-1 (AWS A5.14): Ovo je odgovarajući metal za punjenje za Incoloy 825, također poznat kao INCOLOY® 65 žica za punjenje. Pruža otpornost na koroziju jednaku osnovnom metalu i pogodan je za TIG (GTAW) i MIG (GMAW) zavarivanje.
INCOLOY® 135 elektrode za zavarivanje: Za ručno elektrolučno zavarivanje (MMA/SMAW), ove elektrode pružaju odgovarajući sastav i mehanička svojstva.
Alternativni metali za punjenje, kao što je ER383 (27.31.4.LCu) mogu se koristiti za specifične primjene, ali se odgovarajuće punilo općenito preferira za maksimalnu otpornost na koroziju.
Toplinska obrada nakon-zavarivanja (PWHT):U većini aplikacija, Incoloy 825 se može koristiti u-zavarenom stanju bez termičke obrade nakon{2}}zavarivanja. Međutim, za rad u visoko korozivnim okruženjima ili gdje su zaostala naprezanja zabrinjavajuća, žarenje otopinom na 930–980 stepeni praćeno gašenjem vodom može se izvesti kako bi se povratila maksimalna otpornost na koroziju i eliminirala bilo kakva senzibilizacija u zoni -pogođenoj toplinom.
kvalifikacije:Postupci zavarivanja za Incoloy 825 u kritičnoj kiselini treba da budu kvalifikovani u skladu sa ASME Odeljkom IX ili važećim kodeksima, uključujući mehaničko ispitivanje i ispitivanje korozije kako bi se potvrdilo da zavareni spoj ispunjava zahtevane standarde performansi.
5. P: U kojim se specifičnim komponentama u postrojenjima za proizvodnju kiseline i kiseljenje obično koriste cijevi i cijevi Incoloy 825 i koji uvjeti rada opravdavaju njegov odabir?
A:Incoloy 825 cijevi i cijevi su specificirane za širok spektar opreme u operacijama proizvodnje kiseline i kiseljenja, posebno tamo gdje uvjeti rada premašuju mogućnosti jeftinijih alternativa od nehrđajućeg čelika.
Operacije kiseljenja:U postrojenjima za preradu čelika, linije za kiseljenje koriste miješane kiseline (obično sumpornu kiselinu praćenu mješavinom azotne-fluorovodonične kiseline) za uklanjanje kamenca sa čeličnih proizvoda. Incoloy 825 se intenzivno koristi za:
Grejači rezervoara za kiseljenje(parni ili električni zavojnici za uranjanje)
Rezervoari za kiseljenje i obloge rezervoara
Zavojnice za grijanje, korpe i lancikoristi se za uranjanje čeličnih proizvoda
Recirkulacijski cjevovodi i pumperukovanje rastvorima vrućih kiselina
Legura izdržava veoma agresivnu prirodu ovih mješavina kiselina, zadržavajući mehanički integritet na radnim temperaturama do 550 stepeni (1022 stepena F) za kratkotrajno-izlaganje.
Proizvodnja sumporne kiseline:U postrojenjima za proizvodnju sumporne kiseline kontaktnim postupkom, Incoloy 825 se koristi za:
Izmjenjivači topline(i školjka-i-cijevni i pločasti tipovi) za usluge kiselog hlađenja i grijanja
Cijevi za distribuciju kiselinerukovanje vrućom koncentriranom H₂SO₄
Kanali i čistačiu jedinicama za rekuperaciju sumpora
Proizvodnja fosforne kiseline:Postrojenja za proizvodnju fosforne kiseline{0}}mokrim procesom koriste Incoloy 825 za:
Isparivači i koncentratorigde se fosforna kiselina koncentriše pod vakuumom
Cijevi viljuške i cijevi izmjenjivača toplineu sekcijama reakcije i koncentracije
Scruberi i cjevovodirukovanje kiselom kašom koja sadrži gips i druge čvrste materije
Ostala oprema za hemijske procese:Osim proizvodnje kiseline, Incoloy 825 pronalazi primjenu u:
Sistemi kontrole zagađenja: Jedinice za odsumporavanje dimnih plinova (FGD) u elektranama
Proizvodnja nafte i gasa: Cjevovodi za donju bušotinu i površinski cjevovodi za servis kiselog plina (H₂S/CO₂)
Prerada nuklearnog goriva: Oprema za rukovanje rastvaračima istrošenog goriva (mješavine sumporne i dušične kiseline)
Rukovanje radioaktivnim otpadom: Posude za skladištenje i preradu
Obrazloženje za izbor:Odluka da se navede Incoloy 825 u odnosu na alternative kao što su nerđajući čelik 316L, dupleks nerđajući čelik ili više-legirane legure nikla kao što je C-276 obično se zasniva na analizi troškova životnog ciklusa{13}}. Dok Incoloy 825 ima veću početnu cijenu materijala od nehrđajućeg čelika (obično 2-4 puta više od cijene 316L), njegova superiorna otpornost na koroziju znači duži vijek trajanja, smanjeno vrijeme zastoja u održavanju i eliminaciju rizika prijevremenog kvara. U poređenju sa legurom C-276, Incoloy 825 nudi isplativije rešenje za aplikacije gde nije potrebna ekstremna otpornost na koroziju C-276.
