Hợp kim nào cho thiết bị xử lý hóa chất?

Chọn sai hợp kim cho thiết bị xử lý hóa chất có thể dẫn đến hỏng hóc nghiêm trọng, thời gian ngừng hoạt động tốn kém và các mối nguy hiểm nghiêm trọng về an toàn. Hướng dẫn này trả lời một câu hỏi kỹ thuật quan trọng: hợp kim nào phù hợp nhất cho thiết bị xử lý hóa chất?

Chúng tôi đánh giá mười hợp kim được sử dụng rộng rãi - bao gồm các loại thép không gỉ, hợp kim gốc niken- và titan - về khả năng chống ăn mòn, hiệu suất cơ học, môi trường ứng dụng và chi phí. Các bảng dữ liệu khách quan được cung cấp xuyên suốt để hỗ trợ việc đưa ra quyết định sáng suốt.

Which Alloys for Chemical Processing Equipment

Chìa khóa mang đi

Không có hợp kim nào là tốt nhất trên toàn cầu. Việc lựa chọn phụ thuộc vào môi trường hóa học cụ thể, nhiệt độ, áp suất, rủi ro ô nhiễm và chi phí vòng đời. Hướng dẫn này ánh xạ các biến đó tới đúng vật liệu.

Các nhà máy xử lý hóa chất xử lý một số chất mạnh nhất trên trái đất là axit đậm đặc -, kiềm ăn da, khí oxy hóa và nước muối giàu halogenua{1}}. Các thiết bị như lò phản ứng, bộ trao đổi nhiệt, bể chứa, đường ống, van và cột phải chống ăn mòn trong 15–30 năm hoạt động liên tục.

Lựa chọn hợp kim kém gây ra:

Ăn mòn đồng đều - làm mỏng thành bình nói chung

Ăn mòn rỗ - thâm nhập cục bộ trong môi trường giàu clorua-

Nứt do ăn mòn ứng suất (SCC) - hư hỏng giòn đột ngột dưới ứng suất kéo + môi trường ăn mòn

Sự ăn mòn kẽ hở - tấn công trong không gian hạn chế như mặt bích và dưới miếng đệm

Ăn mòn điện hóa - khi các kim loại khác nhau tiếp xúc điện trong chất điện phân

Theo NACE International (nay là AMPP), sự ăn mòn gây thiệt hại cho ngành hóa chất và hóa dầu toàn cầu ước tính khoảng 170 tỷ USD mỗi năm. Lựa chọn vật liệu là cách hiệu quả nhất để giảm chi phí đó.

Khi chỉ định hợp kim cho dịch vụ hóa học, các kỹ sư đánh giá các yếu tố sau:

Chống ăn mòn

Hợp kim phải chịu được các môi trường ăn mòn cụ thể mà không gây tổn thất vật liệu không thể chấp nhận được trong suốt tuổi thọ thiết kế của thiết bị. Các số liệu liên quan bao gồm:

Tốc độ ăn mòn (mm/năm hoặc triệu mỗi năm, mpy)

Số tương đương với khả năng chống rỗ (PREN=%Cr + 3.3×%Mo + 16×%N) - PREN cao hơn cho thấy khả năng chống rỗ clorua tốt hơn

Nhiệt độ rỗ tới hạn (CPT) và Nhiệt độ kẽ hở tới hạn (CCT)

Tính chất cơ học

Thiết bị phải đáp ứng các yêu cầu về mã áp suất-(ASME, EN 13480, PED). Dữ liệu cơ học quan trọng bao gồm: độ bền kéo cuối cùng (UTS), cường độ năng suất, độ giãn dài và độ cứng.

Phạm vi nhiệt độ

Nhiệt độ tăng cao làm tăng tốc độ ăn mòn và giảm ứng suất cho phép. Nhiều hợp kim có nhiệt độ sử dụng tối đa trong môi trường hóa học dưới giới hạn luyện kim của chúng.

Khả năng chế tạo

Hợp kim phải có khả năng hàn, gia công được và có thể tạo hình thành hình dạng bình chịu áp lực. Hợp kim niken nói riêng yêu cầu quy trình hàn chuyên dụng (ASME Phần IX).

Tổng chi phí sở hữu (TCO)

Chi phí vật liệu chỉ là một yếu tố. TCO bao gồm lắp đặt, kiểm tra, bảo trì vàtránh được chi phí ngừng hoạt động. Bình phản ứng Hastelloy C-276 có thể đắt hơn 4× so với 316L SS nhưng có tuổi thọ sử dụng axit clohydric lâu hơn 5×, mang lại TCO vượt trội.

Bảng 1 cung cấp thông tin tổng quan-nhanh chóng về mười hợp kim thường được chỉ định cho thiết bị xử lý hóa chất. Để biết dữ liệu chi tiết, xem Bảng 2–4 bên dưới.

hợp kim	Gia đình	Ứng dụng điển hình	Chống lại	Tránh xa	Chống ăn mòn	Chi phí tương đối
304 / 304L SS	không gỉ	Nước tổng hợp, thực phẩm, dược phẩm	Axit nitric, chất hữu cơ nhẹ	Hydrochloric, sulfuric (conc.)	Vừa phải	Thấp
316 / 316L SS	không gỉ	Nước muối, hàng hải, dược phẩm	Pha loãng H₂SO₄, photphoric, axetic	Clorua nóng, HCl, chất oxy hóa mạnh	Tốt	Thấp
317L SS	không gỉ	Mo cao hơn để có khả năng kháng Cl⁻ tốt hơn	Axit loãng, tẩy cây	Khử axit ở nhiệt độ cao	Tốt	Thấp
904L SS	không gỉ	Dịch vụ axit sunfuric	H₂SO₄ (<50%), phosphoric, acetic	HCl, muối clorua nóng	Rất tốt	Chế độ-Thấp
Hợp kim 20 (N08020)	Ni-Fe-Cr	Thiết bị xử lý axit sunfuric	H₂SO₄ (tất cả đồng nhất), photphoric	Axit flohydric	Xuất sắc	Vừa phải
Hastelloy C-276	Niken	Nhiệm vụ hóa học rộng, hệ thống FGD	HCl, H₂SO₄, HF, clo ướt	Axit oxy hóa mạnh (HNO₃ nóng)	Xuất sắc	Cao
Hastelloy C-22	Niken	Môi trường axit / oxy hóa hỗn hợp	Hỗn hợp HNO₃ + HCl, axit cromic	Reducing HCl (>20%)	Xuất sắc	Cao
Inconel 625	Niken	Nhiệt độ-cao, mệt mỏi, nước biển	Phốt pho, axit hữu cơ, nước biển	HCl nóng, H₂SO₄	Xuất sắc	Cao
Monel 400 (N04400)	Ni-Cu	Axit flohydric, nước biển	HF (tất cả conc.), nước muối, kiềm	Axit oxy hóa, HNO₃, HF sục khí	Rất tốt	Vừa phải
Ti Gr. 2 / Gr. 12	Titan	Dịch vụ oxy hóa axit và clorua	HNO₃, nước clo, Cl₂ ướt	HF, axit khử khan	Xuất sắc	Cao

Bảng 1|Hợp kim nhanh-Hướng dẫn tham khảo - Thiết bị xử lý hóa chất. Xếp hạng phù hợp với ăn mòn là hướng dẫn chung; luôn xác minh bằng thử nghiệm phiếu ăn mòn hoặc biểu đồ ăn mòn được công bố đối với môi trường, nồng độ và nhiệt độ cụ thể.

Thép không gỉ là hợp kim sắt{0}}crom chứa tối thiểu 10,5% crom. Crom phản ứng với oxy để tạo thành màng oxit crom thụ động (Cr₂O₃) có khả năng tự-tự phục hồi khi bị hư hại. Molypden, niken và nitơ được thêm vào để tăng cường khả năng chống ăn mòn.

Stainless Steel Alloys for Chemical Processing

■ Chung-Mục đích công việc

Loại 304là loại thép không gỉ được sản xuất rộng rãi nhất trên toàn cầu. Với 18% Cr và 8% Ni, nó hoạt động tốt trong môi trường nước có tính ăn mòn nhẹ, dịch vụ cấp thực phẩm, sản xuất dược phẩm và tiếp xúc với khí quyển. Biến thể L (304L) có lượng carbon hạn chế (Nhỏ hơn hoặc bằng 0,03%) để giảm thiểu độ nhạy trong quá trình hàn, ngăn ngừa sự ăn mòn giữa các hạt.

Tuy nhiên, 304 không phù hợp với môi trường chứa clorua-trên nồng độ vết cũng như không phù hợp với axit clohydric hoặc sulfuric ở nồng độ đáng kể. Đây là lỗi thông số kỹ thuật phổ biến ở các nhà máy sau này gặp hiện tượng rỗ nhanh hoặc SCC.

■ Lớp được sử dụng rộng rãi nhất trong ngành hóa chất

Việc bổ sung 2–3% molypden vào 316 cải thiện đáng kể khả năng chống rỗ clorua so với 304 và mang lại hiệu suất tốt hơn trong môi trường axit sunfuric, photphoric và axetic loãng. PREN xấp xỉ 24 khiến nó trở thành con ngựa thồ của ngành dịch vụ hóa chất.

316L SS là tiêu chuẩn kết cấu dành cho lò phản ứng dược phẩm, đường ống xử lý axit axetic, bộ trao đổi nhiệt làm mát-nước biển và kho lưu trữ axit loãng. Nó không thích hợp để sử dụng axit clohydric ở bất kỳ nồng độ nào.

■ Molypden cao hơn giúp cải thiện khả năng kháng clorua

317L chứa 3–4% molypden và niken cao hơn 316L, đẩy PREN lên trên 30. Nó thường được chỉ định là bản nâng cấp từ 316L trong các nhà máy tẩy trắng, thiết bị giấy và bột giấy cũng như dịch vụ clorua loãng. 317L cung cấp khả năng chống ăn mòn tốt hơn một cách vừa phải với mức chi phí khiêm tốn hơn 316L.

■ Austenitic hiệu suất cao-cho axit sunfuric

904L là thép không gỉ austenit hợp kim cao-có 4–5% molypden, 23–28% niken và khoảng 1,5% đồng. Nó được phát triển đặc biệt cho dịch vụ axit sulfuric và mang lại khả năng kháng H₂SO₄ tuyệt vời trên phạm vi nồng độ rộng ở nhiệt độ môi trường. PREN của nó là ~37, xếp nó ngang hàng với các loại austenit siêu{11}}Mo 6%.

904L-hiệu quả về mặt chi phí đối với đường ống axit sulfuric, bộ trao đổi nhiệt và bể chứa nơi hợp kim 20 hoặc cấp Hastelloy sẽ vượt quá-được chỉ định.

Hợp kim gốc niken-có khả năng chống ăn mòn vượt trội so với thép không gỉ, đặc biệt trong các môi trường có tính xâm thực cao như axit đậm đặc, môi trường khử và-dịch vụ hóa học ở nhiệt độ cao. Chúng có mức chi phí cao hơn đáng kể - thường bằng 4–8× giá của 316L SS - nhưng thường là lựa chọn khả thi về mặt kỹ thuật duy nhất.

Nickel Alloys for Chemical Processing

■ Chuyên gia về axit sunfuric

Hợp kim 20được thiết kế đặc biệt cho dịch vụ axit sulfuric. Thành phần của nó là - 20% Cr, 29% Ni, 2,5% Mo, 3,5% Cu, được cân bằng trong sắt - mang lại khả năng kháng H₂SO₄ đặc biệt ở hầu hết mọi nồng độ ở nhiệt độ môi trường xung quanh đến nhiệt độ vừa phải. Việc bổ sung đồng rất quan trọng đối với hiệu quả của nó trong việc giảm môi trường axit sunfuric.

Hợp kim 20 được sử dụng rộng rãi trong thiết bị tẩy axit sunfuric, bể chứa hóa chất, hệ thống xử lý axit photphoric và sản xuất chất nổ. Nó đại diện cho một cầu nối kinh tế giữa thép không gỉ và các hợp kim niken đắt tiền hơn.

■ Tiêu chuẩn ngành cho dịch vụ ăn mòn nghiêm trọng

Hastelloy C276là một trong những hợp kim-chống ăn mòn tốt nhất hiện có để xây dựng nhà máy hóa chất. Hàm lượng molypden cao (15–17%) và vonfram (3–4,5%) của nó mang lại khả năng chống rỗ, ăn mòn kẽ hở và nứt do ăn mòn ứng suất vượt trội đối với nhiều loại hóa chất đáng chú ý.

C-276 là hợp kim chính được lựa chọn cho máy lọc khử lưu huỳnh khí thải (FGD), thiết bị xử lý axit clohydric, hệ thống clo hóa ướt, xử lý axit thải và bình tổng hợp dược phẩm. PREN của nó xấp xỉ 70 là một trong những mức cao nhất so với bất kỳ hợp kim thương mại nào.

■ Vượt trội trong môi trường oxy hóa/khử hỗn hợp

C-22 có lượng crom cao hơn (22%) và lượng molypden thấp hơn một chút so với C-276. Thành phần này mang lại lợi thế cho C-22 so với C-276 trong môi trường oxy hóa và dịch vụ axit hỗn hợp (ví dụ: hỗn hợp HNO₃ + HCl, axit cromic). C-22 thường được ưa thích trong các ứng dụng kỹ thuật môi trường và tổng hợp API dược phẩm, nơi gặp phải các điều kiện hóa học hỗn hợp, thay đổi.

■ Khả năng chịu nhiệt độ cao và chống mỏi

Inconel 625có được sức mạnh từ sự tăng cường-dung dịch rắn kết hợp của niobium và molypden trong ma trận crom-niken. Nó chống lại sự mỏi nhiệt theo chu kỳ, có độ bền đông lạnh tuyệt vời và duy trì độ bền ở nhiệt độ lên tới khoảng 815 độ.

Trong xử lý hóa học, 625 được chỉ định cho ống trao đổi nhiệt trong môi trường khắc nghiệt, thiết bị xử lý ngoài khơi và trên biển, ống phun hóa chất và thiết bị ngưng tụ làm mát bằng nước biển-. PREN ~51 của nó giúp nó có khả năng chống rỗ cao trong nước biển và các dòng xử lý có chứa halogenua-.

■ Sự lựa chọn cho dịch vụ Axit Flohydric

Monel 400là hợp kim đồng niken-(67% Ni, 23–28% Cu) với sự kết hợp các đặc tính độc đáo: khả năng kháng axit flohydric tuyệt vời ở hầu hết mọi nồng độ, khả năng kháng nước biển và nước muối cũng như các đặc tính cơ học tốt trong phạm vi nhiệt độ rộng.

Monel 400 làhợp kim được ưu tiên cho các đơn vị alkyl hóa axit flohydrictrong lọc dầu, thiết bị lưu trữ và xử lý axit HF, phần cứng hàng hải và dịch vụ nước uống được. Nó không bao giờ được sử dụng khi có axit oxy hóa như axit nitric.

Titan tinh khiết về mặt thương mại (Cấp 1 và 2) và hợp kim titan tạo thành một lớp màng thụ động TiO₂ cực kỳ ổn định, tự phục hồi, mang lại khả năng chống ăn mòn vượt trội trong môi trường oxy hóa. Lớp 12 (Ti-0,3Mo-0,8Ni) mở rộng mức kháng cự này sang điều kiện giảm nhẹ.

Ưu điểm chính của titan trong dịch vụ hóa học là khả năng chống chịu tuyệt vời với clo ướt, hypochlorite, nước muối clo và axit nitric. Mật độ thấp của nó (4,5 g/cm³) xấp xỉ một nửa so với hợp kim niken, giúp tiết kiệm trọng lượng trong các bình chịu áp lực lớn. Tuy nhiên, titan bị axit hydrofluoric tấn công, làm giảm mạnh axit và điều kiện khan và cần phải xử lý đặc biệt trong quá trình hàn.

Tất cả các thiết bị xử lý hóa chất phải được thiết kế theo các quy chuẩn hiện hành về bình áp lực. Bảng 2 cung cấp các đặc tính cơ học tối thiểu theo tiêu chuẩn ASTM ở nhiệt độ phòng. Ứng suất cho phép trong thiết kế phải được lấy từ ASME BPVC Phần II-D hoặc tương đương.

hợp kim	UTS (MPa)	Năng suất (MPa)	Độ giãn dài (%)	Độ cứng (HB tối đa)	Mật độ (g/cm³)	Các yếu tố hợp kim chính
304 / 304L SS	515 / 485	205 / 170	40	200	8.0	18–20 / 8–12 Ni
316 / 316L SS	515 / 485	205 / 170	40	217	8.0	16–18 / 10–14 Ni / 2–3 Mo
317L SS	515	205	40	217	8.0	18–20 / 11–15 Ni / 3–4 Mo
904L SS	490	215	35	220	8.0	19–23 / 23–28 Ni / 4–5 Mo
Hợp kim 20	621	262	30	241	8.0	19–21 / 32–38 Ni / 2–3 Mo
Hastelloy C-276	790	355	40	217	8.9	15–17 Cr/15–17 Mo/Bal. Ni
Hastelloy C-22	690	310	45	220	8.7	20–22,5 Cr/12,5–14,5 Mo/Bal. Ni
Inconel 625	827	414	30	220	8.4	20–23 Cr/8–10 Mo/Bal. Ni
Monel 400	550	240	35	180	8.8	28–34 Cu/Bal. Ni
Tôi Gr. 2	345	275	20	160	4.5	Cp Titan

Bảng 2|Các đặc tính cơ học tối thiểu điển hình ở nhiệt độ phòng (theo tiêu chuẩn ASTM liên quan: A240, A276, B574, B575, B443, B127, B265). Giá trị thực tế có thể thay đổi tùy theo dạng sản phẩm và xử lý nhiệt. Xác nhận bằng báo cáo thử nghiệm vật liệu (MTR).

Bảng 3 sắp xếp các hóa chất xử lý phổ biến theo các lựa chọn hợp kim thích hợp nhất và đưa ra các cảnh báo quan trọng cho từng môi trường. Bảng này được dùng như một công cụ sàng lọc; Đánh giá ăn mòn chi tiết bằng cách sử dụng biểu đồ đồng lượng ăn mòn và dữ liệu của nhà cung cấp là điều cần thiết trước khi có thông số kỹ thuật cuối cùng.

Môi trường hóa học	Hợp kim được đề xuất	Những lưu ý chính
Axit sunfuric (H₂SO₄)	Hợp kim 20 (tất cả đồng nhất); Hastelloy C-276 / C-22 (nóng, đặc); 904L (pha loãng, môi trường xung quanh); Ti Gr.12 (đậm đặc > 80% lạnh)	Tránh 304/316 SS trong dịch vụ nóng hoặc đậm đặc
Axit clohydric (HCl)	Hastelloy C-276 (lựa chọn chính); Hastelloy C-22; Monel 400 (pha loãng, lạnh)	Tất cả các loại thép không gỉ dễ bị rỗ & SCC
Axit Nitric (HNO₃)	304L / 316L SS (pha loãng–vừa phải); Ti Gr.2 (oxy hóa mạnh); Hastelloy C-22 (axit hỗn hợp)	Tránh C-276 trong HNO₃ bốc khói nóng
Axit Flohydric (HF)	Monel 400 (lựa chọn chính, tất cả đều đồng ý); Hastelloy C-276 (ướt/pha loãng); Hệ thống lót PTFE	Thép không gỉ & titan bị HF tấn công
Axit photphoric (H₃PO₄)	904L SS; Hợp kim 20; Hastelloy C-276; 316L SS (pha loãng, lạnh)	Kiểm tra tạp chất clorua trong axit-quá trình ướt
Chất ăn da/kiềm (NaOH)	304/316 SS (môi trường xung quanh–vừa phải); Monel 400; Inconel 625 (nhiệt độ cao)	Tránh nhiệt độ cao > 60% NaOH với SS tiêu chuẩn
Nước biển/nước muối	Ti Gr.2 (lựa chọn tốt nhất); Inconel 625; Hastelloy C-276; Siêu song công (SAF 2507)	Tránh 304 / 316 SS - dễ bị rỗ
Khí clo (khô/ướt)	Hastelloy C-276 (ướt); Monel 400 (khô); Ti Gr.2 (nước clo ướt)	304 / 316 SS bị Cl₂ ướt tấn công
Axit hữu cơ (axetic)	316L/317L SS; 904L; Hợp kim 20; Hastelloy C-22	Các tạp chất (Cl⁻, axit formic) làm tăng tính hung hăng
Oxy hóa ở nhiệt độ cao-	Inconel 625/600; Hastelloy C-22; Ti Gr.2 (< 315 °C)	Kiểm tra giới hạn rão trên 540 độ đối với hợp kim Ni

Bảng 3|Lựa chọn hợp kim bằng môi trường hóa học. Dữ liệu dựa trên dữ liệu ăn mòn đã công bố từ NACE International, Sổ tay ASM Tập. 13 và tài liệu kỹ thuật của nhà cung cấp hợp kim. Nhiệt độ, nồng độ và mức độ tạp chất ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất của hợp kim - luôn tiến hành thử nghiệm-cụ thể tại địa điểm.

PREN (Số tương đương điện trở rỗ) là chỉ số được tính toán dùng để xếp hạng khả năng chống ăn mòn rỗ do clorua- gây ra theo lý thuyết của hợp kim. Công thức là:

PREN=%Cr + 3.3 × %Mo + 16 × %N

PREN cao hơn cho thấy khả năng chống rỗ cao hơn. Hợp kim có PREN > 40 được phân loại là 'siêu hợp kim' về khả năng chống rỗ. Riêng PREN không dự đoán được khả năng chống lại mọi dạng ăn mòn - ăn mòn kẽ hở, SCC và ăn mòn đồng đều cần có đánh giá riêng.

hợp kim	Phạm vi PREN	PREN điển hình	Ý nghĩa thực tiễn
304 / 304L SS	18–20	~19	Trung bình - thích hợp cho dịch vụ chứa nước có tính ăn mòn nhẹ
316 / 316L SS	23–28	~24	Tốt - được sử dụng rộng rãi trong môi trường chứa clorua-
317L SS	30–34	~32	Khả năng chống clorua tốt hơn 316L
904L SS	34–40	~37	Có thể so sánh với các lớp Mo 6%; khả năng chống rỗ rất tốt
Hợp kim 20	~35	~35	Được thiết kế cho axit sulfuric; khả năng chống rỗ tốt
Hastelloy C-276	~70	~70	- vượt trội chống lại sự ăn mòn cục bộ trên phạm vi pH
Hastelloy C-22	~67	~67	Khả năng chống oxy hóa và giảm ăn mòn tuyệt vời
Inconel 625	~51	~51	Vượt trội trong nước biển; chống ăn mòn kẽ hở
Monel 400	N/A	N/A	PREN không áp dụng; Hệ thống Ni{0}}Cu; vượt trội trong HF và nước muối
Tôi Gr. 2	N/A	N/A	Phim TiO₂ thụ động; nổi bật trong môi trường clorua oxy hóa

Bảng 4|Số tương đương điện trở rỗ (PREN) cho các hợp kim thường được sử dụng trong thiết bị xử lý hóa chất. Giá trị PREN được tính toán từ các thành phần danh nghĩa; giá trị thực tế thay đổi tùy theo nhiệt hóa học. PREN không dự đoán SCC, sự ăn mòn đồng đều hoặc khả năng chống chịu trong môi trường khử.

Việc lựa chọn vật liệu không chỉ dừng lại ở thông số kỹ thuật của hợp kim. Cách hợp kim được chế tạo thành thiết bị ảnh hưởng nghiêm trọng đến-hiệu suất ăn mòn của dịch vụ.

Fabrication and Welding Considerations

Chế tạo thép không gỉ

Sử dụng cấp độ-cacbon (L) thấp hoặc cấp độ ổn định (321, 347) để giảm thiểu rủi ro mẫn cảm trong quá trình hàn

-Xử lý nhiệt sau mối hàn (PWHT) hiếm khi được yêu cầu đối với SS austenit nhưng nên ủ dung dịch cho các phần dày

Tránh nhiễm bẩn sắt - cần có dụng cụ, bàn chải và đá mài chuyên dụng

Quá trình thụ động hóa theo tiêu chuẩn ASTM A380 / A967 phải được thực hiện sau khi chế tạo

Chế tạo hợp kim niken

Hợp kim niken hoạt động-đông cứng nhanh chóng - sử dụng dụng cụ sắc bén, tốc độ thấp hơn và bước tiến cao hơn so với thép không gỉ

Hàn phải sử dụng kim loại phụ phù hợp hoặc vượt trội (ví dụ: ERNiCrMo-4 cho C-276)

Kiểm soát nhiệt đầu vào một cách cẩn thận để giảm thiểu sự nhạy cảm-vùng bị ảnh hưởng nhiệt (HAZ)

Nói chung là không cần làm nóng trước; ủ dung dịch sau hàn giúp cải thiện khả năng chống ăn mòn trong dịch vụ quan trọng

Chế tạo titan

Chỉ hàn trong môi trường trơ (làm sạch argon hoặc helium) - ô nhiễm oxy và nitơ gây ra hiện tượng giòn

Quá trình hình thành nóng-trên 480 độ cần có bầu không khí trơ để ngăn chặn quá trình oxy hóa ('quy mô lửa')

Titan tương thích với hầu hết các kim loại phụ bằng thép không gỉ và hợp kim niken trong các ứng dụng phủ

Thiết bị sử dụng các hợp kim này phải phù hợp với các quy chuẩn và tiêu chuẩn được công nhận. Được tham khảo phổ biến nhất bao gồm:

Tiêu chuẩn vật liệu (ASTM)

A240 / A240M - Tấm thép không gỉ dùng cho bình chịu áp lực

A276 / A276M - Thanh và hình dạng bằng thép không gỉ

B574 / B575 - Tấm, tấm, dải Hastelloy C-276 và C-22

B443/B444 - Tấm và ống Inconel 625

B127 / B163 - Đĩa và ống Monel 400

B265 - Dải, tấm và tấm titan

Mã thiết kế

ASME BPVC Phần VIII (Div. 1 & 2) - Bình chịu áp lực không nung (Hoa Kỳ)

EN 13445 - Bình chịu áp lực không nung (Châu Âu)

NACE MR0103 / ISO 17945 - Vật liệu chống nứt do ăn mòn ứng suất sunfua trong lọc dầu

NACE SP0169 - Kiểm soát sự ăn mòn bên ngoài trên đường ống ngầm

Lưu ý quan trọng

Ứng suất cho phép đối với thiết kế bình áp lực phải được lấy từ ASME BPVC Phần II{0}}D (hoặc tương đương) ở nhiệt độ thiết kế. Không bao giờ sử dụng trực tiếp các đặc tính cơ học ở nhiệt độ phòng-để tính toán thiết kế nhiệt độ-cao.

Hỏi: Hợp kim nào tốt nhất cho thiết bị axit sulfuric?

For sulfuric acid across all concentrations, Alloy 20 is the most cost-effective choice. For hot, concentrated H₂SO₄ (>60%, > 60 độ ), Hastelloy C-276 hoặc C-22 mang lại hiệu suất vượt trội. 904L SS có hiệu quả để pha loãng H₂SO₄ ở nhiệt độ môi trường.

Hỏi: Tôi có thể sử dụng thép không gỉ 316L cho axit clohydric không?

Không có. 316L thép không gỉ không chịu được axit clohydric (HCl) ở bất kỳ nồng độ đáng kể nào. HCl gây rỗ nhanh, ăn mòn kẽ hở và SCC trong thép không gỉ austenit. Hastelloy C-276 là tiêu chuẩn công nghiệp cho dịch vụ HCl.

Hỏi: PREN là gì và tại sao nó lại quan trọng?

PREN (Số tương đương kháng rỗ) là chỉ số được tính toán để xếp hạng khả năng chống rỗ clorua của hợp kim dựa trên hàm lượng crom, molypden và nitơ của nó. PREN cao hơn=khả năng chống rỗ tốt hơn. Nó là một công cụ sàng lọc - không thể thay thế cho việc kiểm tra ăn mòn thực tế.

Hỏi: Titan hay Hastelloy C-276 tốt hơn cho dịch vụ clo?

Cả hai hợp kim đều rất tốt cho dịch vụ clo, nhưng chúng phù hợp với các điều kiện khác nhau. Titanium Lớp 2 được ưu tiên sử dụng cho clo ướt và nước clo lên tới ~ 315 độ. Hastelloy C-276 được ưu tiên sử dụng cho môi trường hỗn hợp axit/clo, nơi có thể có các điều kiện khử.

Hỏi: Làm cách nào để xác minh chất lượng hợp kim khi mua?

Luôn yêu cầu Báo cáo thử nghiệm vật liệu (Chứng chỉ MTR / Mill) theo EN 10204 Loại 3.1 hoặc 3.2. Đối với dịch vụ quan trọng, hãy bổ sung PMI (Nhận dạng vật liệu tích cực) bằng máy phân tích XRF hoặc OES và xác minh chứng nhận vật liệu ASTM/ASME.

Việc lựa chọn hợp kim phù hợp cho thiết bị xử lý hóa chất là một quyết định kỹ thuật quan trọng có ý nghĩa trực tiếp đến sự an toàn, độ tin cậy của nhà máy và tổng chi phí sở hữu. Mười hợp kim được xem xét trong hướng dẫn này - từ-thép không gỉ 304L tiết kiệm chi phí đến Hastelloy C-hiệu suất cao-276 - bao gồm phần lớn môi trường dịch vụ hóa học gặp phải trong các nhà máy xử lý hiện đại.

Các yếu tố quyết định quan trọng rất rõ ràng: hiểu chi tiết về môi trường hóa học của bạn (nồng độ, nhiệt độ, tạp chất, độ pH), áp dụng dữ liệu trong Bảng 1–4 làm công cụ sàng lọc, sau đó xác thực bằng biểu đồ đồng ăn mòn, ấn phẩm NACE và, nếu có thể, thử nghiệm phiếu giảm giá trong luồng quy trình thực tế.

Khi nghi ngờ, hãy tham khảo ý kiến của kỹ sư vật liệu có trình độ hoặc nhóm kỹ thuật của nhà cung cấp hợp kim của bạn. Chi phí cho đặc điểm kỹ thuật vật liệu phù hợp chỉ là một phần nhỏ so với chi phí hư hỏng thiết bị.

Liên hệ với chúng tôi

Để biết tính khả dụng của hợp kim, bảng dữ liệu kỹ thuật, MTR hoặc đề xuất-cụ thể cho ứng dụng, hãy liên hệ với nhóm kỹ thuật vật liệu của chúng tôi. Chúng tôi cung cấp tấm, tấm, thanh, ống, phụ kiện và mặt bích bằng thép không gỉ và hợp kim niken theo tiêu chuẩn ASTM, ASME và EN trên toàn thế giới.