1. س: ترکیب شیمیایی Incoloy 825 (UNS N08825) چیست و چگونه هر عنصر آلیاژی به عملکرد آن در محیط های تولید اسید و ترشی کمک می کند؟
A:Incoloy 825 (UNS N08825) یک آلیاژ نیکل-آهن-کروم با افزودنهای کنترلشده مولیبدن، مس و تیتانیوم است. ترکیب اسمی آن 38.0-46.0٪ نیکل، 19.5-23.5٪ کروم، 22.0٪ حداقل آهن، 2.5-3.5٪ مولیبدن، 1.5-3.0٪ مس، و 0.6-1.2٪ تیتانیوم، با کربن حداکثر 05٪ محدود شده است. هر عنصر هدف خاصی را در محیط های خدمات اسیدی انجام می دهد.
نیکل(38-46%) پایه و اساس مقاومت در برابر کلرید-تنش یون-ترک خوردگی (SCC)، یک حالت شکست بحرانی در تجهیزات پردازش شیمیایی در معرض کلریدها و اسیدها را فراهم میکند. محتوای بالای نیکل همچنین ساختار آستنیتی را تثبیت می کند و از شکل پذیری و قابلیت ساخت اطمینان می دهد.
کروم(19.5-23.5%) در برابر مواد اکسید کننده مانند اسید نیتریک، نیترات ها و نمک های اکسید کننده مقاومت ایجاد می کند. در عملیات ترشی که در آن اسیدهای مخلوط (نیتریک-هیدروفلوئوریک) استفاده میشود، کروم آلیاژ را قادر میسازد تا در مقابل جزء اکسیدکننده مخلوط اسید مقاومت کند.
مولیبدن(2.5-3.5٪) ومس(1.5-3.0٪) به طور هم افزایی برای ایجاد مقاومت برجسته در برابر محیط های احیا کننده، به ویژه اسیدهای سولفوریک و فسفریک کار می کنند. مس به ویژه در برابر اسید سولفوریک مؤثر است، در حالی که مولیبدن مقاومت در برابر خوردگی حفرهای و شکافی{3}}مکانیسمهای حمله موضعی را افزایش میدهد که میتواند به سرعت به دیوارههای لوله در مناطق راکد یا کم جریان- نفوذ کند.
تیتانیوم(0.6-1.2٪) به عنوان یک عنصر تثبیت کننده عمل می کند. از طریق عملیات حرارتی مناسب، تیتانیوم با کربن ترکیب میشود و کاربیدهای تیتانیوم را تشکیل میدهد و از رسوب کاربید کروم در مرز دانهها جلوگیری میکند. این تثبیت حساسیت به خوردگی بین دانه ای (حساسیت) را از بین می برد، که به ویژه برای لوله و لوله جوش داده شده در سرویس اسید مهم است.
.
2. س: چه مشخصات ASTM بر لوله و لوله بدون درز Incoloy 825 برای کاربردهای فرآیند شیمیایی حاکم است و این مشخصات چگونه متفاوت است؟
A:لوله و لوله بدون درز Incoloy 825 توسط چندین مشخصات ASTM پوشانده شده است که هر کدام به اشکال محصول و شرایط خدمات خاص می پردازد. درک این تمایزات برای انتخاب مناسب مواد در تجهیزات تولید اسید و ترشی ضروری است.
ASTM B163بر "لوله های مبدل و کندانسور نیکل و آلیاژ نیکل بدون درز و حرارت{0}" حاکم است. این مشخصات به طور خاص برای لوله های مورد استفاده در کاربردهای انتقال حرارت، مانند مبدل های حرارتی، کندانسورها و اواپراتورها در کارخانه های اسیدی اعمال می شود. تحمل ابعادی سختگیرانه و الزامات آزمایش غیرمخرب (معمولاً جریان گردابی یا اولتراسونیک) را برای اطمینان از یکپارچگی لوله برای سرویس فشار اعمال می کند.
ASTM B423لوله و لوله بدون درز نیکل-آهن-کروم-مولیبدن-آلیاژ مس (UNS N08825 و N08221) را پوشش میدهد." این مشخصات اولیه برای لولهها و لولههای بدون درز همه منظوره در کاربردهای پردازش شیمیایی است. این به محصولاتی از لولههای ابزار دقیق کوچک گرفته تا لولههای{9}}فرایندی با قطر بزرگ میپردازد و شامل الزامات ترکیب شیمیایی، خواص کششی و عملیات حرارتی است.
ASTM B424در حالی که برای صفحه، ورق و نوار اعمال می شودASTM B425محصولات میله و میله را پوشش می دهد. برای قطعات ساخته شده مانند فلنج ها و اتصالات،ASTM B564مشخصات مربوطه برای آهنگری است.
در تاسیسات تولید اسید و ترشی، مبدل های حرارتی معمولاً طبق استاندارد ASTM B163 مشخص می شوند، در حالی که لوله های فرآیند اتصال از ASTM B423 پیروی می کنند. برای اطمینان از حداکثر مقاومت در برابر خوردگی و شکلپذیری مطلوب برای ساخت، هر دو مشخصات نیاز دارند که مواد در شرایط بازپختی محلول- (تثبیت آنیل در حدود ۹۴۰-۹۸۰ درجه) عرضه شود.
3. س: چرا Incoloy 825 ماده ترجیحی برای خدمات اسید سولفوریک و فسفریک است و چه مزایایی در برابر خوردگی نسبت به فولادهای زنگ نزن ارائه می دهد؟
A:Incoloy 825 مقاومت فوقالعادهای در برابر اسیدهای احیاکننده و اکسیدکننده دارد و آن را بهطور منحصربهفردی برای تولید اسید و کاربردهای ترشی که در آن فولادهای زنگ نزن زودرس خراب میشوند، مناسب میسازد. برتری آن در محیط های اسید سولفوریک (H2SO4) و اسید فسفریک (H3PO4) مشخص است.
خدمات اسید سولفوریک:Incoloy 825 مقاومت فوق العاده ای در طیف وسیعی از غلظت ها و دماهای اسید سولفوریک از خود نشان می دهد. افزودنیهای مس و مولیبدن در برابر ماهیت کاهنده اسید سولفوریک رقیق محافظت میکنند، در حالی که کروم در غلظتهای بالاتر که شرایط اکسیداسیون حاکم است، مقاومت را تضمین میکند. در مقابل، فولادهای زنگ نزن آستنیتی مانند 304L و 316L دچار خوردگی سریع در اسید سولفوریک، به ویژه در دماهای بالا می شوند. به عنوان مثال، در 10-50% H2SO4 در دماهای تا 150 درجه فارنهایت (65 درجه)، Incoloy 825 نرخ خوردگی را زیر 0.1 میلی متر در سال حفظ می کند، در حالی که 316L می تواند نرخ های بیش از 1.0 میلی متر در سال را تجربه کند.
خدمات اسید فسفریک:در تولید اسید فسفریک فرآیند مرطوب (که در تولید کود استفاده می شود)، اسید حاوی ناخالصی های تهاجمی از جمله فلوریدها، کلریدها و سیلیس است. Incoloy 825 هم در برابر خوردگی عمومی و هم در برابر حمله موضعی در این محیط مقاومت می کند، در حالی که فولادهای ضد زنگ استاندارد دچار خوردگی حفره و شکاف سریع می شوند. این آلیاژ به طور گسترده برای اواپراتورهای اسید فسفریک، مبدل های حرارتی و سیستم های لوله کشی استفاده می شود
.
مقاومت در برابر استرس-در برابر خوردگی (SCC):یکی از مهمترین مزایای Incoloy 825 نسبت به فولادهای زنگ نزن، مقاومت آن در برابر SCC ناشی از کلرید-است. فولادهای زنگ نزن آستنیتی زمانی که در دمای بالاتر از 140 درجه فارنهایت (60 درجه) در معرض کلریدها قرار می گیرند، بسیار حساس به SCC هستند. Incoloy 825، با محتوای نیکل بالا (38-46٪)، عملاً در برابر کلرید SCC ایمن است، و آن را به ماده انتخابی برای کاربردهایی که کلریدها در کنار اسیدها وجود دارد، تبدیل می کند.
خوردگی حفره و شکاف:محتوای مولیبدن (2.5-3.5٪) Incoloy 825 را در مقایسه با فولاد زنگ نزن 316L دارای مقاومت برتر در برابر خوردگی حفره ای و شکافی است. این امر به ویژه در عملیات ترشی که در آن شرایط راکد یا شکاف های زیر واشر و فلنج می تواند منجر به حمله موضعی شود، مهم است.
4. س: ملاحظات کلیدی برای جوشکاری لوله و لوله Incoloy 825 در تجهیزات تولید اسید چیست و چه فلزات پرکننده ای توصیه می شود؟
A:جوشکاری Incoloy 825 برای حفظ مقاومت در برابر خوردگی و یکپارچگی مکانیکی آلیاژ به روشهای خاصی نیاز دارد. این آلیاژ جوش پذیری خوبی را با تمام روش های معمولی جوشکاری ذوبی نشان می دهد، اما چندین فاکتور حیاتی باید مورد توجه قرار گیرند.
تمیز کردن قبل از جوش:آلایندههای سطحی-بهویژه گوگرد، سرب و گریس-میتوانند باعث ایجاد ترکهای داغ در حین جوشکاری شوند. قبل از جوشکاری، سطوح لوله یا لوله باید با استفاده از استون یا سایر حلال های مناسب به طور کامل چربی زدایی شود. چرخ های آسیاب مورد استفاده در فولادهای ضد زنگ نباید در Incoloy 825 استفاده شوند، زیرا آلودگی متقاطع می تواند ناخالصی ایجاد کند.
کنترل ورودی حرارت:Incoloy 825 رسانایی حرارتی کمتر و انبساط حرارتی بالاتری نسبت به فولادهای زنگ نزن آستنیتی دارد. برای به حداقل رساندن اعوجاج و تنش های پسماند، روش های جوشکاری باید مشخص کنند:
ورودی حرارت کمتر از 1.0 کیلوژول در میلیمتر (تقریباً 25 کیلوژول در اینچ)
دمای بینگذر زیر 100 درجه (210 درجه فارنهایت)
تکنیک مهره های رشته ای (اجتناب از بافتن)
استفاده از گاز برگشتی-(آرگون) برای عبور ریشه برای جلوگیری از اکسیداسیون در سطح داخلی
فلزات پرکننده توصیه شده:چندین گزینه فلز پرکننده برای جوشکاری Incoloy 825 موجود است:
ERNiFeCr-1 (AWS A5.14): این فلز پرکننده منطبق برای Incoloy 825 است که به عنوان سیم پرکننده INCOLOY® 65 نیز شناخته می شود. مقاومت خوردگی معادل فلز پایه را فراهم می کند و برای جوشکاری TIG (GTAW) و MIG (GMAW) مناسب است.
الکترودهای جوشکاری INCOLOY® 135: برای جوشکاری قوس فلزی دستی (MMA/SMAW) این الکترودها ترکیب و خواص مکانیکی مناسبی را ارائه می دهند.
فلزات پرکننده جایگزین مانند ER383 (27.31.4.LCu) ممکن است برای کاربردهای خاص مورد استفاده قرار گیرند، اما پرکننده منطبق معمولاً برای حداکثر مقاومت در برابر خوردگی ترجیح داده می شود.
پست-تصفیه حرارتی جوش (PWHT):در اکثر برنامه ها، Incoloy 825 را می توان در حالت-جوشکاری بدون عملیات حرارتی پس از جوش{2}}استفاده کرد. با این حال، برای سرویس در محیطهای بسیار خورنده یا جاهایی که تنشهای پسماند نگرانکننده هستند، بازپخت محلول در 930-980 درجه و سپس خاموش کردن آب ممکن است برای بازیابی حداکثر مقاومت در برابر خوردگی و حذف هرگونه حساسیت در ناحیه تحت تأثیر گرما انجام شود.
صلاحیت:روشهای جوشکاری Incoloy 825 در سرویسهای اسید بحرانی باید مطابق با ASME بخش IX یا کدهای قابل اجرا، از جمله آزمایش مکانیکی و تست خوردگی برای تأیید اینکه اتصال جوششده استانداردهای عملکرد مورد نیاز را برآورده میکند، واجد شرایط باشد.
5. س: لوله و لوله Incoloy 825 معمولاً در چه اجزای خاصی در تأسیسات تولید اسید و ترشی استفاده می شود و چه شرایط خدماتی انتخاب آن را توجیه می کند؟
A:لوله و لوله Incoloy 825 برای طیف گسترده ای از تجهیزات در عملیات تولید اسید و ترشی مشخص شده است، به ویژه در مواردی که شرایط سرویس از قابلیت های جایگزین فولاد ضد زنگ ارزان تر بیشتر است.
عملیات ترشی:در تاسیسات فرآوری فولاد، خطوط ترشی از اسیدهای مخلوط (معمولاً اسید سولفوریک و سپس مخلوطهای اسید نیتریک-هیدروفلوئوریک اسید) برای حذف رسوب از محصولات فولادی استفاده میکنند. Incoloy 825 به طور گسترده برای موارد زیر استفاده می شود:
بخاری مخزن ترشی(کویل های غوطه وری بخار یا الکتریکی)
مخازن ترشی و آستر مخازن
کویل های گرمایشی، سبدها و زنجیربرای غوطه ور کردن محصولات فولادی استفاده می شود
لوله ها و پمپ های چرخشیکار با محلول های اسید داغ
این آلیاژ ماهیت بسیار تهاجمی این مخلوطهای اسیدی را تحمل میکند و در عین حال یکپارچگی مکانیکی را در دمای عملیاتی تا 550 درجه (1022 درجه فارنهایت) برای قرار گرفتن در معرض کوتاه مدت حفظ میکند.
تولید اسید سولفوریک:در کارخانه های تولید اسید سولفوریک با فرآیند تماس، Incoloy 825 برای موارد زیر استفاده می شود:
مبدل های حرارتی(هر دو نوع پوسته-و{-لوله و صفحه) برای خدمات سرمایش و گرمایش اسیدی
لوله های توزیع اسیددست زدن به H2SO4 غلیظ داغ
کانال کشی و اسکرابردر واحدهای بازیابی گوگرد
تولید اسید فسفریک:کارخانههای اسید فسفریک فرآیند مرطوب-از Incoloy 825 برای موارد زیر استفاده میکنند:
اواپراتور و متمرکز کنندهجایی که اسید فسفریک در خلاء متمرکز می شود
لوله های چنگال و لوله های مبدل حرارتیدر بخش واکنش و غلظت
اسکرابر و لوله کشیکار با دوغاب اسیدی حاوی گچ و سایر مواد جامد
سایر تجهیزات فرآیند شیمیایی:فراتر از تولید اسید، Incoloy 825 در موارد زیر کاربرد دارد:
سیستم های کنترل آلودگی: واحدهای گوگرد زدایی گاز دودکش (FGD) در نیروگاه ها
تولید نفت و گاز: لوله های پایین چاه و لوله های سطحی برای خدمات گاز ترش (H2S/CO2)
بازفرآوری سوخت هسته ای: دستگاههای حلکننده سوخت مصرفشده (مخلوطهای اسید سولفوریک و نیتریک)
مدیریت زباله های رادیواکتیو: مخازن نگهداری و پردازش
توجیه انتخاب:تصمیم برای تعیین Incoloy 825 بر روی گزینههایی مانند فولاد ضد زنگ 316L، فولادهای ضد زنگ دوبلکس، یا آلیاژهای نیکل آلیاژی بالاتر مانند C-276 معمولاً بر اساس تجزیه و تحلیل هزینههای چرخه عمر{13} است. در حالی که Incoloy 825 هزینه مواد اولیه بالاتری نسبت به فولاد ضد زنگ دارد (معمولاً 2 تا 4 برابر قیمت 316 لیتر)، مقاومت در برابر خوردگی برتر آن به عمر طولانی تر، کاهش زمان تعمیر و نگهداری و حذف خطرات خرابی زودرس منجر می شود. در مقایسه با آلیاژ C-276، Incoloy 825 راه حل مقرون به صرفه تری را برای کاربردهایی ارائه می دهد که در آن مقاومت خوردگی شدید C-276 مورد نیاز نیست.
