Kami sedang membuat sistem penyental untuk loji asid sulfurik menggunakan plat dan paip Incoloy 825. Apakah logam pengisi yang harus kita gunakan untuk memastikan logam kimpalan sepadan dengan rintangan kakisan logam asas?

1. Kimia Bahan & Kelebihan "Penstabilan Titanium".

S: Spesifikasi paip loji asid sulfurik kami memerlukan UNS N08825. Apakah peranan khusus Titanium dalam aloi ini, dan mengapa ia penting untuk paip dikimpal dalam perkhidmatan asid?

J: Penambahan titanium (0.6–1.2%) dalam Incoloy 825 bukan sekadar unsur surih; ia adalah mekanisme kawalan metalurgi yang sengaja direka untuk mengelakkan kakisan antara butiran selepas kimpalan atau pendedahan haba.

Dalam keluli tahan karat standard, apabila bahan dipanaskan ke dalam julat pemekaan (kira-kira 900–1500 darjah F / 450–800 darjah ), karbon bergabung dengan kromium untuk membentuk karbida kromium pada sempadan butiran. Ini mengurangkan kawasan kromium yang bersebelahan, menyebabkan mereka terdedah kepada serangan pantas dalam persekitaran berasid-fenomena yang dikenali sebagai "reputan kimpalan."

Dalam UNS N08825, titanium mempunyai pertalian yang lebih tinggi untuk karbon daripada kromium. Semasa rawatan haba atau kitaran haba kimpalan, titanium lebih disukai bergabung dengan karbon untuk membentuk karbida titanium (TiC) yang kecil dan tidak berbahaya. Proses ini dipanggil "penstabilan."

Mengapa ini penting untuk paip asid:
Oleh kerana titanium "menyerap" karbon, kromium kekal dalam larutan pepejal, mengekalkan-lapisan pasif tahan kakisan sehingga ke sempadan butiran. Ini bermakna paip atau tiub lancar Incoloy 825 boleh digunakan dalam-keadaan dikimpal untuk kebanyakan perkhidmatan asid tanpa memerlukan-anil penyelesaian kimpalan untuk memulihkan rintangan kakisan. Untuk peralatan penjerukan dan saluran pengeluaran asid di mana kimpalan tidak dapat dielakkan, penstabilan ini memastikan keseluruhan sistem-logam asas dan haba-zon terjejas-mempamerkan rintangan seragam terhadap serangan.

2. Perkhidmatan Asid Sulfurik & Fosforik

S: Mengapakah Incoloy 825 ditentukan untuk paip dalam pengeluaran asid sulfurik dan fosforik berbanding keluli tahan karat 316L standard atau lebih tinggi-aloi nikel gred seperti C-276?

J: Pilihan Incoloy 825 untuk paip pengeluaran asid bergantung kepada keseimbangan tertentu bagi rintangan kakisan dan ekonomi, terutamanya dalam "julat-pertengahan" kepekatan dan suhu asid.

Mekanisme:

Asid Sulfurik (H₂SO₄): Keluli tahan karat standard 316L berfungsi dengan secukupnya dalam asid sulfurik yang sangat cair atau sangat pekat pada suhu persekitaran, tetapi ia gagal dengan cepat dalam julat kepekatan pertengahan (20–60%) pada suhu tinggi. Kandungan kuprum (1.5–3.0%) dan molibdenum (2.5–3.5%) dalam 825 berfungsi secara sinergistik untuk memberikan rintangan kepada persekitaran asid pengurangan ini. Kuprum secara khusus meningkatkan pempasifan dalam asid sulfurik, ciri yang tidak mempunyai 316L.

Asid Fosforik (H₂PO₄): Dalam "proses basah" untuk penghasilan asid fosforik (digunakan untuk baja), asid mengandungi sejumlah besar kekotoran seperti klorida, fluorida dan gipsum. 316L mengalami hakisan pitting dan celah dalam persekitaran ini. Kandungan nikel tinggi aloi 825 (~42%) menahan retakan kakisan tekanan klorida, manakala kandungan molibdenum menahan pitting dari halida.

Mengapa tidak C-276?
Aloi seperti C-276 menawarkan rintangan kakisan yang lebih tinggi, tetapi ia jauh lebih mahal kerana kandungan molibdenum dan tungsten yang lebih tinggi. Bagi kebanyakan penyejat asid fosfat, paip dan bekas tindak balas, 825 memberikan "sweet spot"-prestasi unggul kepada keluli tahan karat pada kos yang lebih rendah daripada aloi nikel-tinggi. Ia sering dianggap sebagai aloi nikel peringkat permulaan "kuda kerja" untuk perkhidmatan asid.

3. Peralatan Penjerukan & Rawatan Permukaan

S: Talian penjerukan kami menggunakan campuran asid nitrik (HNO₃) dan asid hidrofluorik (HF) untuk membersihkan kerak keluli tahan karat. Kami menentukan Incoloy 825 untuk gegelung pemanas dan paip tangki. Apakah yang menjadikannya sesuai untuk persekitaran-asid campuran yang agresif ini?

J: Penjerukan dengan campuran asid nitrik dan hidrofluorik (HNO₃/HF) ialah salah satu persekitaran yang paling agresif menghakis dalam loji pemprosesan logam. Campuran ini direka untuk menyerang dan mengeluarkan skala, jadi ia juga akan menyerang peralatan yang mengandunginya. Incoloy 825 dipilih untuk perkhidmatan ini kerana keupayaan dua-ancamnya: rintangan kepada asid pengoksidaan (nitrik) dan asid penurun (hidrofluorik).

Mekanisme Dwi:

Kromium untuk Rintangan Pengoksidaan (HNO₃): Kandungan kromium (19.5–23.5%) membentuk filem oksida pasif yang stabil yang menentang sifat asid nitrik yang sangat pengoksidaan.

Nikel & Molibdenum untuk Rintangan Pengurangan (HF): Asid hidrofluorik ialah asid penurun yang menyerang bahan dengan memusnahkan filem pasif. Kandungan nikel yang tinggi dalam 825 memberikan ketahanan terhadap serangan HF. Molibdenum juga membantu dalam menahan kakisan setempat yang boleh disebabkan oleh HF.

Pertimbangan Perkakasan Penjerukan:
Untuk peralatan penjerukan, seperti gegelung pemanasan rendaman atau pam edaran, aloi juga mesti menahan kitaran haba dan hakisan daripada pergerakan larutan penjerukan. Walaupun 825 mempunyai kebolehkerjaan yang baik, fabrikasi harus ambil perhatian bahawa disebabkan oleh rintangan kakisannya yang tinggi, skala oksida yang terbentuk semasa pembentukan panas agak sukar untuk ditanggalkan berbanding keluli tahan karat 304. Penjerukanperalatan fabrikasi itu sendiri(untuk mengeluarkan skala fabrikasi) memerlukan mandian hidrofluorik-nitrik yang kuat atau, sebaik-baiknya, gabungan penyahkelan beralkali diikuti dengan penjerukan asid untuk memastikan permukaan yang bersih dan pasif.

4. Spesifikasi Perolehan (ASTM B423 lwn. ASTM B163)

S: Kami membeli paip UNS N08825 lancar untuk penukar haba dalam proses kimia. Apakah perbezaan antara memesan kepada ASTM B423 berbanding ASTM B163, dan yang manakah harus kami nyatakan?

J: Ini adalah perbezaan perolehan yang kritikal. Kedua-dua spesifikasi meliputi tiub lancar UNS N08825, tetapi ia digunakan untuk kegunaan akhir yang berbeza dan mempunyai skop pemeriksaan yang berbeza.

ASTM B423 (Nikel-Besi-Kromium-Molibdenum-Paip dan Tiub Lancar Aloi Tembaga): Ini ialah spesifikasi umum untuk tiub lancar Aloi 825

. Ia biasanya digunakan untuk sistem perpaipan am, seperti penyambungan paip di loji kimia atau saluran penjerukan. Ia meliputi julat yang lebih luas diameter dan ketebalan dinding yang sesuai untuk paip tekanan setiap ASME B31.3.

ASTM B163 (Kondenser Aloi Nikel dan Nikel Lancar dan Tiub Penukar Haba-): Spesifikasi ini disesuaikan khusus untuk tiub yang digunakan dalam pemeluwap permukaan, penyejat dan penukar haba

. Perbezaan utama terletak pada toleransi dimensi yang lebih ketat dan selalunya keperluan ujian yang lebih ketat.

Toleransi: B163 biasanya memerlukan kawalan yang lebih ketat pada diameter luar (OD) dan ketebalan dinding untuk membolehkan tiub yang betul bergolek ke dalam kepingan tiub.

Pengujian: B163 selalunya mewajibkan ujian tidak-memusnahkan tertentu (arus pusar atau ultrasonik) untuk memastikan tiub itu sesuai untuk-dinding nipis,{3}}permintaan integriti tinggi bagi perkhidmatan pemindahan haba.

Yang mana hendak ditentukan?

Untuk paip penyambung (talian pemindahan, manifold) dalam loji asid: Nyatakan ASTM B423.

Untuk tiub penukar haba (tiub sebenar di dalam cangkerang & penukar tiub): Nyatakan ASTM B163. Jika anda memesan paip B423 untuk berkas tiub penukar haba, anda mungkin mendapati toleransi OD terlalu luas untuk mencapai sambungan pengembangan hidraulik kalis-kebocoran dalam helaian tiub.

5. Kimpalan & Fabrikasi untuk Perkhidmatan Asid

S: Kami sedang mencipta sistem penyental untuk loji asid sulfurik menggunakan plat dan paip Incoloy 825. Apakah logam pengisi yang harus kita gunakan untuk memastikan logam kimpalan sepadan dengan rintangan kakisan logam asas?

J: Apabila mengimpal Incoloy 825 untuk perkhidmatan asid, peraturan amnya ialah "melebihi-menggabungkan" kimpalan. Anda tidak boleh menggunakan logam pengisi komposisi yang sepadan. Pengesyoran standard industri-adalah menggunakan logam pengisi ERNiCrMo-3 (Alloy 625).

Mengapa Pengisi Aloi 625?

Pengasingan dalam Kolam Kimpalan: Semasa pemejalan kolam kimpalan, unsur pengaloian boleh diasingkan. Jika anda menggunakan logam pengisi yang sepadan dengan kimia 825 (Ni-Cr-Fe-Mo-Cu), deposit kimpalan mungkin berakhir dengan kawasan setempat yang habis dalam molibdenum atau tembaga, mewujudkan tapak serangan kakisan keutamaan.

Kandungan Nikel Lebih Tinggi: ERNiCrMo-3 (Alloy 625) mempunyai kandungan nikel yang lebih tinggi (~64%) dan molibdenum yang lebih tinggi (9%) daripada logam asas. Kimia "terlalu padan" ini memastikan bahawa deposit kimpalan mempunyai rintangan kakisan sekurang-kurangnya setara dengan, dan selalunya lebih baik daripada, logam asas 825 dalam persekitaran berasid. Ia bertindak sebagai "penampan kakisan."

Kestabilan Fasa: Kimia pengisi 625 lebih stabil dari segi metalurgi dalam-keadaan dikimpal dan menentang pembentukan fasa merosakkan yang boleh diserang dalam asid panas.

Amalan Terbaik Fabrikasi:

Kebersihan: Aloi nikel mudah terdedah kepada kerosakkan oleh bahan cemar. Pastikan kawasan kimpalan bebas daripada gris, minyak dan sebatian penanda. Tanda pengisaran mestilah bersih, kerana pencemaran besi boleh merosakkan lapisan pasif.

Input Haba: Kawal input haba untuk mengelakkan pengumpulan haba yang berlebihan. Input haba sederhana dengan suhu interpass terkawal (biasanya di bawah 300 darjah F / 150 darjah ) disyorkan untuk mengelakkan keretakan panas.