1. Hastelloy G{3}}30 به دلیل مقاومت در برابر اسید فسفریک تجاری و اسیدهای مخلوط پیچیده مشهور است. استراتژی آلیاژسازی خاص-به‌ویژه نقش کروم و مس چیست که این عملکرد تخصصی را به آن می‌دهد، و چه تفاوتی با استراتژی C-276 دارد؟
استراتژی آلیاژسازی G{1}}30 یک انحراف عمدی از رویکرد "گسترش طیف" C-276 است و در عوض بر حداکثر کردن مقاومت در برابر اسیدهای اکسید کننده و آلاینده های خاص تمرکز دارد.
محتوای کروم (~29-31٪): این مقدار به طور قابل توجهی بالاتر از C-276 (~15٪) است. کروم عنصر اصلی برای مقاومت در برابر محیط های اکسید کننده است. این یک فیلم غیرفعال Cr2O3 پایدار و محافظ تشکیل می دهد. این محتوای کروم بالا باعث می شود G-30 در برابر موارد زیر بسیار مقاوم باشد:
اسید فسفریک تجاری، که اغلب با ناخالصی های اکسید کننده مانند فلوریدها و سولفات ها آلوده است.
اسید نیتریک (HNO3)، اسید سولفوریک (H2SO4) با اکسید کننده ها (به عنوان مثال، یون آهن / جام)، و دیگر جریان های شیمیایی اکسید کننده.
محتوای مس (~1.0{2}}2.4%): این یک عنصر متمایز کننده حیاتی است که در C{4}}276 وجود ندارد. مس به طور چشمگیری مقاومت در برابر اسیدهای سولفوریک و فسفریک غیر اکسید کننده (کاهنده) را بهبود می بخشد. سرعت خوردگی را در این محیط ها کاهش می دهد و تعادلی را ایجاد می کند که آلیاژهای کروم-مولیبدن خالص فاقد آن هستند.
برخلاف C-276: C-276 (~16% مو، ~4% وات) برای کاهش اسیدها (مانند HCl) و مقاومت در برابر حمله موضعی کلرید (حفره/شکاف) بهینه شده است. کروم کمتری دارد، بنابراین عملکرد آن در اسیدهای اکسید کننده کمتر از G-30 است.
به طور خلاصه: G-30 از Cr + Cu بالا برای تسلط بر اسیدهای پیچیده، اغلب اکسید کننده، مخلوط استفاده می کند. C-276 از Mo + W بالا برای تسلط بر اسیدهای احیا کننده و کلریدها استفاده می کند. G-30 متخصص "اسید فسفریک و آلاینده های اکسید کننده" است.
2. در کارخانه تولید اسید فسفریک، اسید "فرایند مرطوب" به شدت با فلوریدها و کلریدها آلوده است. چرا لوله G-30 روی یک فولاد ضد زنگ استاندارد 316L یا حتی یک فولاد ضد زنگ فوق دوبلکس برای این سرویس مشخص می شود؟
مشخصات G-30 پاسخی مستقیم به طبیعت هم افزایی و بسیار تهاجمی محیط اسید فسفریک "فرایند مرطوب" است که مکانیسم های حمله چندگانه را ترکیب می کند.
فولاد ضد زنگ 316L: به طور فاجعه آمیزی از کار می افتد به دلیل:
خوردگی عمومی: pH پایین و فلوریدها به سرعت فیلم غیرفعال را تجزیه می کنند.
خوردگی حفره ای/شکافی: غلظت بالای کلرید و فلوراید باعث حمله موضعی شدید می شود.
ترک خوردگی ناشی از استرس (SCC): وجود ترکیبی کلریدها، فلوریدها و تنش یک دستور العمل عالی برای SCC است.
فولاد ضد زنگ Super Duplex (به عنوان مثال، 2507): در حالی که بسیار مقاوم تر از 316L است، اما هنوز آسیب پذیری هایی دارد:
حمله فلوراید: یون‌های فلوراید بسیار تهاجمی هستند و می‌توانند لایه غیرفعال فولادهای زنگ نزن حتی{0} درجه بالا را به‌ویژه در دماهای بالا و pH پایین به چالش بکشند.
آلاینده های اکسید کننده: اسید اغلب حاوی یون های فلزی اکسید کننده است که می تواند پتانسیل خوردگی را به منطقه ای هدایت کند که فولادهای دوبلکس ممکن است حساس باشند.
برتری Hastelloy G-30: شیمی آن مستقیماً با این تهدیدات مقابله می کند:
نیکل بالا (~43%): مقاومت ذاتی در برابر کلرید SCC ایجاد می کند.
کروم بالا (~30%): یک فیلم غیرفعال قوی در حضور فلوراید و آلاینده های اکسید کننده حفظ می کند.
مولیبدن (~5.5%): دفاعی محکم در برابر خوردگی حفره ای/شکافی ناشی از کلریدها ایجاد می کند.
مس (~2%): مقاومت در برابر خود ماتریکس اسید سولفوریک و فسفریک را افزایش می دهد.
G{1}}30 یک دفاع جامع و چند مکانیزمی را ارائه می‌کند که فولادهای ضد زنگ نمی‌توانند با آن مطابقت داشته باشند، و آن را به گزینه‌ای مطمئن برای مدیریت اسید فرآیند مرطوب آلوده تبدیل می‌کند و در نتیجه از خاموش شدن برنامه‌ریزی نشده و هزینه‌های جایگزینی جلوگیری می‌کند.
3. جوشکاری لوله G{4}30 نیاز به انتخاب دقیق فلز پرکننده دارد. چرا استفاده از یک فلز پرکننده ترکیبی منطبق (ERNiCrMo-11) اغلب برای سرویس های حیاتی منع می شود و معمولاً چه فلز پرکننده بیش از حد منطبق برای اطمینان از مقاومت در برابر خوردگی جوش مشخص می شود؟
استفاده از فلز پرکننده G-30 منطبق (ERNiCrMo-11) به دلیل خطر ریز تفکیک و خوردگی فلز جوش ترجیحی ممنوع است.
مشکل: در طول انجماد جوش، عناصری مانند مولیبدن و کروم می‌توانند به هسته ساختار دندریتی جدا شوند و مناطق بین دندریتی را در این عناصر حساس به خوردگی-مقاوم کنند. در یک محیط اسیدی خشن، این مناطق تخلیه شده Mo/Cr{2}}می‌توانند ترجیحاً خورده شوند و منجر به حمله سریع خود مهره جوش شوند.
راه حل: بیش از-تطابق با فلز پرکننده مولیبدن بالاتر-
بهترین روش استاندارد استفاده از ERNiCrMo-10 (فلز پرکننده آلیاژی 622) است.
ترکیب: ERNiCrMo-10 دارای محتوای اسمی مولیبدن (~13-16٪ در مقابل G-30~5.5٪) و تنگستن (~3-4.5٪) است.
مزیت: این "تطابق بیش از{{0}" تضمین می کند که حتی اگر ریزجداسازی در طول انجماد رخ دهد،پایین ترینمحتوای مولیبدن در فلز جوش جدا شده همچنان احتمالاً بیشتر از فلز پایه G-30 است. این تضمین می کند که فلز جوش به صورت کاتدی (نجیب تر) نسبت به فلز پایه باقی می ماند و از تبدیل شدن آن به آند در یک جفت گالوانیکی جلوگیری می کند. سپس هر حمله انتخابی جزئی در فلز پایه قابل دسترسی و در حال فعال شدن مجدد رخ می دهد، نه در جوش بحرانی.
این عمل برای حفظ یکپارچگی خوردگی کل اتصال جوش داده شده در سیستم‌های لوله‌کشی G-30 ضروری است و باعث می‌شود که جوشکاری مقاوم‌تر یا مقاوم‌تر از خود لوله باشد.
4. برای حلقه دوغاب برج جاذب سیستم گوگرد زدایی گاز دودکش (FGD)، لوله G-30 ممکن است در نظر گرفته شود. چه ترکیب خاصی از عوامل خورنده در این محیط با نقاط قوت G-30 بازی می کند و تحت چه شرایط عملیاتی خاصی ممکن است آلیاژ مقاوم تری مانند C-276 مورد نیاز باشد؟
محیط دوغاب FGD یک "سوپ" پیچیده است که به خوبی با نقاط قوت G-30 هماهنگ است.
عوامل بازی با نقاط قوت G-30:
اسیدهای سولفوریک و سولفوریک: خورنده های اولیه. محتوای Ni-Cr-Cu بالای 30 G-مقاومت عالی ایجاد می‌کند.
شرایط اکسید کننده: وجود هوا یا اکسیژن اضافی در گازهای دودکش محیطی اکسید کننده ایجاد می کند که در آن کروم بالای G-30 برتری دارد.
کلریدها و فلوریدها: به عنوان آلاینده در زغال سنگ وجود دارد. محتوای مولیبدن G-30 مقاومت خوبی در برابر سوراخ شدن این هالیدها ایجاد می کند.
شرایطی که نیاز به آلیاژ قوی تر دارد (مثلاً C-276):
این جابجایی در شرایط PH بسیار کاهش‌دهنده-کلرید بالا و پایین- رخ می‌دهد که اغلب در موارد زیر یافت می‌شود:
"مناطق مرده" یا مناطق راکد: در جایی که اکسیژن کاهش می یابد، محیط کاهش می یابد.
مقیاس موضعی / رسوب در زیر: شکاف های زیر رسوبات می توانند اسیدی شوند و به دلیل هیدرولیز نمک ها کاهش یابد.
High Chloride Concentration (>20000 ppm: در چنین محیط‌های احیاکننده کلرید تهاجمی، مقاومت در برابر خوردگی موضعی (حفره/شکاف) به عامل محدودکننده تبدیل می‌شود.
در حالی که G{6}}30 دارای محتوای Mo خوب است، محتوای مولیبدن (~16٪) و تنگستن (~4٪) C-276 به طور قابل توجهی بالاتر به آن عدد معادل مقاومت حفره ای بسیار بالاتری می دهد (PREN > 70). این یک حاشیه ایمنی بزرگتر در برابر شروع خوردگی شکاف در شدیدترین، راکدترین پاکتهای پرکلرید یک سیستم FGD فراهم می کند. برای بحرانی ترین یا مشکل سازترین مناطق (به عنوان مثال، نازل های دوغاب، مناطق همزن)، C-276 ممکن است مشخص شود.
5. هنگام انجام تجزیه و تحلیل هزینه چرخه عمر برای یک کارخانه شیمیایی جدید، مقایسه یک سیستم لوله کشی G-30 با یک سیستم ارزانتر FRP (پلاستیک تقویت شده با فایبر گلاس) برای سرویس اسید مخلوط، سه عامل کلیدی عملیاتی و ایمنی که هزینه سرمایه اولیه بالاتر آلیاژ فلز را توجیه می کنند کدامند؟
در حالی که FRP هزینه اولیه پایین تری دارد، G-30 مزایای قابل توجهی را در قابلیت اطمینان، ایمنی و هزینه کل مالکیت برای خدمات شیمیایی درخواستی ارائه می دهد.
یکپارچگی مکانیکی و ایمنی در برابر آتش:
G-30: یک فلز انعطاف پذیر،-با استحکام بالا با مقاومت در برابر ضربه عالی است. غیر قابل احتراق است و به آتش سوزی کمک نمی کند. در آتش سوزی گیاه، یکپارچگی مهار را بسیار طولانی تر از پلاستیک حفظ می کند.
FRP: می تواند شکننده و مستعد آسیب مکانیکی ناشی از ضربه یا شوک حرارتی باشد. این ماده قابل احتراق است و می تواند هنگام سوختن دود سمی آزاد کند و یک خطر ایمنی ثانویه ایجاد کند. خواص ساختاری آن در دماهای بالا کاهش می یابد.
نفوذ و خلوص محصول:
G-30: یک مانع جامد و غیر قابل نفوذ است. از نفوذ سیالات فرآیند یا گازهای اتمسفر جلوگیری می کند و خلوص محصول را تضمین می کند و از آلودگی محیطی یا از دست دادن محصول با ارزش جلوگیری می کند.
FRP: حساس به نفوذ، به ویژه توسط مولکول های آلی کوچک و اسیدهای خاص است. این می تواند منجر به:
آلودگی جریان فرآیند
تخریب تدریجی لمینت از داخل.
انتشارات به محیط زیست.
قابلیت اطمینان طولانی مدت و هزینه های نگهداری:
G{1}}30: دارای عمر مفید ثابت و طولانی مدت در محیط‌های تهاجمی. این نیاز به حداقل بازرسی دارد و در معرض حالت های تخریب پنهان کامپوزیت ها (مانند شکست رزین، ترک های لمینت پنهان) نیست.
FRP: به یک رژیم بازرسی دقیق و مداوم (به عنوان مثال، انتشار آکوستیک، تست جرقه) برای تشخیص عیوب و لایه لایه شدن نیاز دارد. عمر سرویس غیر قابل پیش بینی تری دارد و در صورت عدم شناسایی آسیب، مستعد خرابی ناگهانی است. هزینه های نگهداری و جایگزینی در طول عمر گیاه 20 ساله به راحتی می تواند از پس انداز اولیه فراتر رود.
توجیه G-30 سرمایه گذاری در ایمنی ذاتی، قابلیت اطمینان عملیاتی و قابل پیش بینی و طول عمر کم تعمیر و نگهداری است که خطر شکست فاجعه بار، از دست دادن تولید و حوادث زیست محیطی را به حداقل می رساند.
