1. ถาม: องค์ประกอบทางเคมีของ Incoloy 825 (UNS N08825) คืออะไร และองค์ประกอบโลหะผสมแต่ละชนิดมีส่วนช่วยต่อประสิทธิภาพในการผลิตกรดและสภาพแวดล้อมในการดองอย่างไร
A:Incoloy 825 (UNS N08825) เป็นโลหะผสมนิกเกิล-เหล็ก-โครเมียมที่มีการเติมโมลิบดีนัม ทองแดง และไทเทเนียมแบบควบคุมได้ องค์ประกอบที่กำหนดคือนิกเกิล 38.0–46.0% โครเมียม 19.5–23.5% เหล็กขั้นต่ำ 22.0% โมลิบดีนัม 2.5–3.5% ทองแดง 1.5–3.0% และไทเทเนียม 0.6–1.2% โดยมีคาร์บอนจำกัดสูงสุด 0.05% แต่ละองค์ประกอบมีจุดประสงค์เฉพาะในสภาพแวดล้อมการให้บริการกรด
นิกเกิล(38–46%) เป็นรากฐานสำหรับการต้านทาน-ความเค้นไอออน-การแตกร้าวจากการกัดกร่อน (SCC) ของคลอไรด์ ซึ่งเป็นโหมดความล้มเหลวขั้นวิกฤตในอุปกรณ์แปรรูปทางเคมีที่สัมผัสกับคลอไรด์และกรด ปริมาณนิกเกิลที่สูงยังทำให้โครงสร้างออสเทนนิติกมีความเสถียร ทำให้มั่นใจได้ถึงความเหนียวและความสามารถในการแปรรูป
โครเมียม(19.5–23.5%) ให้ความต้านทานต่อสารออกซิไดซ์ เช่น กรดไนตริก ไนเตรต และเกลือออกซิไดซ์ ในการดำเนินการดองที่ใช้กรดผสม (ไนตริก-ไฮโดรฟลูออริก) โครเมียมจะทำให้โลหะผสมสามารถทนต่อส่วนประกอบออกซิไดซ์ของส่วนผสมของกรดได้
โมลิบดีนัม(2.5–3.5%) และทองแดง(1.5–3.0%) ทำงานร่วมกันเพื่อให้มีความต้านทานต่อสภาพแวดล้อมที่ลดลง โดยเฉพาะกรดซัลฟิวริกและฟอสฟอริก ทองแดงมีประสิทธิภาพเป็นพิเศษในการต่อต้านกรดซัลฟิวริก ในขณะที่โมลิบดีนัมช่วยเพิ่มความต้านทานต่อการกัดกร่อนแบบรูพรุนและการกัดกร่อนตามรอยแยก-กลไกการโจมตีเฉพาะที่ ซึ่งสามารถเจาะผนังท่อได้อย่างรวดเร็วในพื้นที่นิ่งหรือ-การไหลต่ำ
ไทเทเนียม(0.6–1.2%) ทำหน้าที่เป็นองค์ประกอบที่ทำให้เสถียร ด้วยการบำบัดความร้อนที่เหมาะสม ไทเทเนียมจะรวมตัวกับคาร์บอนเพื่อสร้างไทเทเนียมคาร์ไบด์ ป้องกันการตกตะกอนของโครเมียมคาร์ไบด์ที่ขอบเขตของเกรน การรักษาเสถียรภาพนี้ช่วยลดความไวต่อการกัดกร่อนตามขอบเกรน (การทำให้ไว) ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับท่อและท่อเชื่อมในการให้บริการที่เป็นกรด
.
2. ถาม: ข้อกำหนด ASTM ใดที่ควบคุมท่อและท่อไร้ตะเข็บ Incoloy 825 สำหรับการใช้งานในกระบวนการทางเคมี และข้อกำหนดเหล่านี้แตกต่างกันอย่างไร
A:ท่อและท่อไร้ตะเข็บ Incoloy 825 ครอบคลุมโดยข้อกำหนด ASTM หลายรายการ โดยแต่ละข้อระบุถึงรูปแบบผลิตภัณฑ์และเงื่อนไขการบริการเฉพาะ การทำความเข้าใจความแตกต่างเหล่านี้ถือเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการเลือกใช้วัสดุที่เหมาะสมในการผลิตกรดและอุปกรณ์การดอง
มาตรฐาน ASTM B163ควบคุม "คอนเดนเซอร์นิกเกิลและโลหะผสมนิกเกิลไร้รอยต่อและ-ท่อแลกเปลี่ยนความร้อน" ข้อมูลจำเพาะนี้ใช้เฉพาะกับท่อที่ใช้ในการถ่ายเทความร้อน เช่น เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน คอนเดนเซอร์ และเครื่องระเหยในโรงงานกรด โดยกำหนดให้มีความคลาดเคลื่อนมิติที่เข้มงวดและข้อกำหนดในการทดสอบแบบไม่ทำลาย (โดยทั่วไปคือกระแสไหลวนหรืออัลตราโซนิก) เพื่อให้มั่นใจถึงความสมบูรณ์ของท่อสำหรับการให้บริการแรงดัน
มาตรฐาน ASTM B423ครอบคลุมถึง "นิกเกิล-เหล็ก-โครเมียม-โมลิบดีนัม-โลหะผสมทองแดง (UNS N08825 และ N08221) ท่อและท่อไร้ตะเข็บ" นี่เป็นข้อกำหนดหลักสำหรับ-ท่อและท่อไร้ตะเข็บสำหรับใช้งานทั่วไปในการแปรรูปทางเคมี ครอบคลุมผลิตภัณฑ์ตั้งแต่ท่อเครื่องมือวัดขนาดเล็กไปจนถึงท่อกระบวนการที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่- และรวมถึงข้อกำหนดสำหรับองค์ประกอบทางเคมี คุณสมบัติแรงดึง และการบำบัดความร้อน
มาตรฐาน ASTM B424ใช้กับแผ่น แผ่น และแถบในขณะที่มาตรฐาน ASTM B425ครอบคลุมผลิตภัณฑ์แท่งและแท่ง สำหรับส่วนประกอบที่ประดิษฐ์ขึ้น เช่น หน้าแปลนและข้อต่อมาตรฐาน ASTM B564เป็นข้อกำหนดที่เกี่ยวข้องสำหรับการตีขึ้นรูป
ในโรงงานผลิตกรดและโรงงานดอง โดยทั่วไปตัวแลกเปลี่ยนความร้อนจะถูกระบุตามมาตรฐาน ASTM B163 ในขณะที่ท่อกระบวนการเชื่อมต่อถึงกันเป็นไปตาม ASTM B423 ข้อมูลจำเพาะทั้งสองกำหนดให้จัดหาวัสดุในสารละลาย-สภาวะอบอ่อน (อบอ่อนให้คงที่ที่ประมาณ 940–980 องศา ) เพื่อให้มั่นใจถึงความต้านทานการกัดกร่อนสูงสุดและความเหนียวที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการผลิต
3. ถาม: เหตุใด Incoloy 825 จึงเป็นวัสดุที่ต้องการสำหรับการให้บริการกรดซัลฟูริกและกรดฟอสฟอริก และมีข้อดีด้านความต้านทานการกัดกร่อนมากกว่าเหล็กกล้าไร้สนิมอย่างไร
A:Incoloy 825 มีความต้านทานเป็นพิเศษต่อกรดรีดิวซ์และออกซิไดซ์ ทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการผลิตกรดและการดองที่สเตนเลสเสียหายก่อนเวลาอันควร ความเหนือกว่าของมันเด่นชัดที่สุดในสภาพแวดล้อมของกรดซัลฟิวริก (H₂SO₄) และกรดฟอสฟอริก (H₃PO₄)
บริการกรดซัลฟูริก:Incoloy 825 มีความต้านทานที่โดดเด่นในช่วงความเข้มข้นและอุณหภูมิของกรดซัลฟิวริกที่หลากหลาย การเติมทองแดงและโมลิบดีนัมช่วยป้องกันธรรมชาติรีดิวซ์ของกรดซัลฟิวริกเจือจาง ในขณะที่โครเมียมรับประกันความต้านทานที่ความเข้มข้นสูงกว่าเมื่อมีสภาวะออกซิไดซ์เกิดขึ้น ในทางตรงกันข้าม สเตนเลสออสเทนนิติก เช่น 304L และ 316L ต้องเผชิญกับการกัดกร่อนอย่างรวดเร็วในกรดซัลฟิวริก โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่อุณหภูมิสูง ตัวอย่างเช่น ใน 10–50% H₂SO₄ ที่อุณหภูมิสูงถึง 150 องศา F (65 องศา ) Incoloy 825 จะรักษาอัตราการกัดกร่อนให้ต่ำกว่า 0.1 มม./ปี ในขณะที่ 316L สามารถประสบกับอัตราที่เกิน 1.0 มม./ปี
บริการกรดฟอสฟอริก:ในการผลิตกรดฟอสฟอริกแบบเปียก- (ใช้ในการผลิตปุ๋ย) กรดดังกล่าวมีสิ่งเจือปนที่รุนแรง รวมถึงฟลูออไรด์ คลอไรด์ และซิลิกา Incoloy 825 ต้านทานทั้งการกัดกร่อนทั่วไปและการโจมตีเฉพาะจุดในสภาพแวดล้อมนี้ ในขณะที่เหล็กกล้าไร้สนิมมาตรฐานจะเกิดการกัดกร่อนแบบรูพรุนและรอยแยกอย่างรวดเร็ว โลหะผสมนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับเครื่องระเหยกรดฟอสฟอริก เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน และระบบท่อ
.
ความเครียด-ความต้านทานต่อการแตกร้าวจากการกัดกร่อน (SCC):ข้อได้เปรียบที่สำคัญที่สุดประการหนึ่งของ Incoloy 825 ที่เหนือกว่าเหล็กกล้าไร้สนิมก็คือความต้านทานต่อ SCC ที่เกิดจากคลอไรด์- สเตนเลสออสเทนนิติกมีความไวต่อ SCC สูงเมื่อสัมผัสกับคลอไรด์ที่อุณหภูมิสูงกว่า 140 องศา F (60 องศา) Incoloy 825 ซึ่งมีปริมาณนิกเกิลสูง (38–46%) แทบไม่มีภูมิต้านทานต่อคลอไรด์ SCC ทำให้เป็นวัสดุที่เลือกใช้สำหรับการใช้งานที่มีคลอไรด์อยู่เคียงข้างกรด
การกัดกร่อนของรูพรุนและรอยแยก:ปริมาณโมลิบดีนัม (2.5–3.5%) ทำให้ Incoloy 825 มีความต้านทานการกัดกร่อนแบบรูพรุนและรอยแยกได้เหนือกว่าเมื่อเทียบกับสเตนเลส 316L สิ่งนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในการปฏิบัติการดองซึ่งมีสภาวะนิ่งหรือรอยแยกใต้ปะเก็นและหน้าแปลนสามารถนำไปสู่การโจมตีเฉพาะจุดได้
4. ถาม: ข้อควรพิจารณาที่สำคัญในการเชื่อมท่อ Incoloy 825 ในอุปกรณ์การผลิตกรดคืออะไร และแนะนำให้ใช้โลหะตัวเติมชนิดใด
A:การเชื่อม Incoloy 825 ต้องใช้ขั้นตอนเฉพาะเพื่อรักษาความต้านทานการกัดกร่อนและความสมบูรณ์ทางกลของโลหะผสม โลหะผสมมีความสามารถในการเชื่อมที่ดีกับวิธีการเชื่อมฟิวชันทั่วไปทั้งหมด แต่ต้องคำนึงถึงปัจจัยสำคัญหลายประการ
ก่อน-การทำความสะอาดการเชื่อม:สารปนเปื้อนบนพื้นผิว-โดยเฉพาะกำมะถัน ตะกั่ว และจาระบี-อาจทำให้เกิดการแตกร้าวจากความร้อนระหว่างการเชื่อม ก่อนการเชื่อม พื้นผิวท่อหรือท่อจะต้องถูกขจัดคราบไขมันให้หมดจดโดยใช้อะซิโตนหรือตัวทำละลายอื่นที่เหมาะสม ล้อเจียรที่ใช้กับเหล็กสเตนเลสไม่ควรใช้กับ Incoloy 825 เนื่องจากการปนเปื้อนข้าม-อาจทำให้เกิดสิ่งเจือปนได้
การควบคุมอินพุตความร้อน:Incoloy 825 มีค่าการนำความร้อนต่ำกว่าและมีการขยายตัวทางความร้อนสูงกว่าสเตนเลสออสเทนนิติก เพื่อลดการบิดเบี้ยวและความเค้นตกค้าง ขั้นตอนการเชื่อมควรระบุ:
อินพุตความร้อนต่ำกว่า 1.0 กิโลจูล/มม. (ประมาณ 25 กิโลจูล/นิ้ว)
อุณหภูมิระหว่างทางต่ำกว่า 100 องศา (210 องศา F)
เทคนิคร้อยลูกปัด (หลีกเลี่ยงการทอ)
การใช้ก๊าซไล่-ย้อนกลับ (อาร์กอน) สำหรับการผ่านของรากเพื่อป้องกันการเกิดออกซิเดชันบนพื้นผิวภายใน
โลหะตัวเติมที่แนะนำ:มีตัวเลือกโลหะเติมหลายแบบสำหรับการเชื่อม Incoloy 825:
ERNiFeCr-1 (AWS A5.14): นี่คือโลหะตัวเติมที่เข้ากันกับ Incoloy 825 หรือที่เรียกว่าลวดตัวเติม INCOLOY® 65 ให้ความต้านทานการกัดกร่อนเทียบเท่ากับโลหะฐาน และเหมาะสำหรับการเชื่อม TIG (GTAW) และ MIG (GMAW)
ลวดเชื่อม INCOLOY® 135: สำหรับการเชื่อมอาร์กโลหะแบบแมนนวล (MMA/SMAW) อิเล็กโทรดเหล่านี้จะให้องค์ประกอบและคุณสมบัติทางกลที่เหมาะสม
อาจใช้โลหะตัวเติมทางเลือก เช่น ER383 (27.31.4.LCu) สำหรับการใช้งานเฉพาะด้าน แต่โดยทั่วไปแล้วตัวเติมที่เข้ากันมักนิยมใช้เพื่อให้มีความทนทานต่อการกัดกร่อนสูงสุด
หลัง-การรักษาความร้อนจากการเชื่อม (PWHT):ในการใช้งานส่วนใหญ่ Incoloy 825 สามารถใช้ได้ในสภาพ-การเชื่อมโดยไม่ต้อง-ใช้ความร้อนหลังการเชื่อม อย่างไรก็ตาม สำหรับการบริการในสภาพแวดล้อมที่มีการกัดกร่อนสูงหรือในกรณีที่ต้องคำนึงถึงความเค้นตกค้าง อาจดำเนินการอบสารละลายที่อุณหภูมิ 930–980 องศาตามด้วยการดับด้วยน้ำ เพื่อคืนความต้านทานการกัดกร่อนสูงสุด และกำจัดอาการแพ้ใดๆ ในบริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน-
คุณสมบัติ:ขั้นตอนการเชื่อมสำหรับ Incoloy 825 ในการให้บริการกรดวิกฤตควรมีคุณสมบัติตาม ASME หมวด IX หรือรหัสที่เกี่ยวข้อง รวมถึงการทดสอบทางกลและการทดสอบการกัดกร่อนเพื่อตรวจสอบว่ารอยเชื่อมเป็นไปตามมาตรฐานประสิทธิภาพที่กำหนด
5. ถาม: โดยทั่วไปแล้วจะใช้ท่อและท่อ Incoloy 825 ในการผลิตกรดและดองในส่วนประกอบเฉพาะใดบ้าง และเงื่อนไขการบริการใดที่สมเหตุสมผลในการเลือก
A:ท่อและท่อ Incoloy 825 ได้รับการระบุไว้สำหรับอุปกรณ์หลากหลายประเภทในการผลิตกรดและการดอง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรณีที่เงื่อนไขการบริการเกินกว่าความสามารถของวัสดุทดแทนสแตนเลสที่มีราคาถูกกว่า
การดำเนินการดอง:ในโรงงานแปรรูปเหล็ก สายการดองจะใช้กรดผสม (โดยทั่วไปคือกรดซัลฟิวริกตามด้วยกรดไนตริก-ส่วนผสมของกรดไฮโดรฟลูออริก) เพื่อขจัดตะกรันออกจากผลิตภัณฑ์เหล็ก Incoloy 825 ใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับ:
เครื่องทำความร้อนถังดอง(คอยล์ไอน้ำหรือไฟฟ้าแช่)
ถังดองและวัสดุบุผิวถัง
คอยล์ทำความร้อน ตะกร้า และโซ่ใช้ในการแช่ผลิตภัณฑ์เหล็ก
ท่อหมุนเวียนและปั๊มการจัดการกับสารละลายกรดร้อน
โลหะผสมทนทานต่อลักษณะที่รุนแรงของส่วนผสมกรดเหล่านี้ ในขณะเดียวกันก็รักษาความสมบูรณ์ทางกลที่อุณหภูมิการทำงานสูงถึง 550 องศา (1,022 องศา F) สำหรับการสัมผัสในระยะสั้น-
การผลิตกรดซัลฟิวริก:ในโรงงานผลิตกรดซัลฟิวริกโดยกระบวนการสัมผัส Incoloy 825 ใช้สำหรับ:
เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน(ทั้งแบบเปลือก-และ-แบบท่อและแบบแผ่น) สำหรับบริการทำความเย็นและทำความร้อนด้วยกรด
ท่อกระจายกรดการจัดการ H₂SO₄ ที่เข้มข้นแบบร้อน
งานท่อและเครื่องฟอกในหน่วยนำกำมะถันกลับมาใช้ใหม่
การผลิตกรดฟอสฟอริก:โรงงานกรดฟอสฟอริกที่ผ่านกระบวนการผลิตแบบเปียกใช้ Incoloy 825 สำหรับ:
เครื่องระเหยและหัวทำให้เข้มข้นโดยที่กรดฟอสฟอริกเข้มข้นภายใต้สุญญากาศ
ท่อตะเกียบและท่อแลกเปลี่ยนความร้อนในส่วนปฏิกิริยาและความเข้มข้น
เครื่องขัดและท่อการจัดการสารละลายกรดที่มียิปซั่มและของแข็งอื่นๆ
อุปกรณ์กระบวนการทางเคมีอื่นๆ:นอกเหนือจากการผลิตกรด Incoloy 825 ยังพบการใช้งานใน:
ระบบควบคุมมลพิษ: หน่วยกำจัดซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (FGD) ในโรงไฟฟ้า
การผลิตน้ำมันและก๊าซ: ท่อลงหลุมและท่อพื้นผิวสำหรับบริการก๊าซเปรี้ยว (H₂S/CO₂)
การนำเชื้อเพลิงนิวเคลียร์กลับมาใช้ใหม่: อุปกรณ์การจัดการตัวละลายเชื้อเพลิงใช้แล้ว (ส่วนผสมของกรดซัลฟิวริกและกรดไนตริก)
การจัดการขยะกัมมันตภาพรังสี: เรือจัดเก็บและแปรรูป
เหตุผลในการคัดเลือก:การตัดสินใจระบุ Incoloy 825 แทนทางเลือกอื่นๆ เช่น สแตนเลส 316L, สแตนเลสดูเพล็กซ์ หรือโลหะผสมนิกเกิลที่สูงกว่า- เช่น C-276 โดยทั่วไปจะขึ้นอยู่กับการวิเคราะห์ต้นทุนตลอดอายุการใช้งาน- ในขณะที่ Incoloy 825 มีต้นทุนวัสดุเริ่มแรกสูงกว่าเหล็กกล้าไร้สนิม (โดยทั่วไปจะประมาณ 2-4 เท่าของราคา 316L) ความต้านทานการกัดกร่อนที่เหนือกว่าส่งผลให้อายุการใช้งานยาวนานขึ้น ลดเวลาหยุดทำงานของการบำรุงรักษา และขจัดความเสี่ยงที่จะเกิดความล้มเหลวก่อนเวลาอันควร เมื่อเปรียบเทียบกับ Alloy C-276 Incoloy 825 นำเสนอโซลูชั่นที่คุ้มค่ากว่าสำหรับการใช้งานที่ไม่ต้องการความต้านทานการกัดกร่อนที่รุนแรงของ C-276
