Hastelloy G-30 fosforo rūgšties garintuvuose: šilumokaičio vamzdžio veikimo duomenys

Kodėl Hastelloy G-30 yra skirtas fosforo rūgšties garintuvo vamzdeliams?

G-30-ųjų chemija - daug chromo su vidutinio sunkumo molibdenu ir vario priedu - buvo sąmoningai sukurta taip, kad būtų galima apdoroti specifinį teršalų derinį, esantį šlapio proceso fosforo rūgštyje, o „Haynes International“ įvardija P2O5 garintuvo vamzdelius kaip vieną iš dviejų pagrindinių lydinių naudojimo būdų.

Šaltinis: Haynes International vardinės sudėties duomenų lapas, HASTELLOY G-30 lydinys.

Didelis chromo kiekis suteikia G-30 stiprų atsparumą drėgnos-proceso rūgšties oksidaciniam pobūdžiui ir azoto rūgšties bei azoto-rūgščių mišiniams, o jame esantys molibdeno ir vario priedai suteikia vidutinį atsparumą redukuojančioms rūgštims, tokioms kaip druskos ir sieros rūgštis -, kurios abi yra kaip priemaišos komercinėje fosforo rūgštyje. „Haynes International“ taip pat pažymi, kad G-30 yra mažiau jautrus chlorido sukeltam įtempių korozijos įtrūkimui nei austenitinis nerūdijantis plienas, kurį jis paprastai pakeičia atliekant šią paslaugą, o tai tiesiogiai svarbu vamzdžių pluoštams, kuriuose garintuvo paleidimo ir išjungimo metu matomas pasikartojantis terminis ciklas.

Dėl ko šlapioji{0}}fosforo rūgštis taip ėsdina garintuvo vamzdelius?

Šlapiojo-proceso fosforo rūgštis ėsdina visų pirma dėl to, kas joje yra ištirpusi, o ne dėl pačios fosforo rūgšties: nesureagavusi sieros rūgštis, metalų jonai, fluoro jonai, chlorido jonai ir suspenduotos dalelės, pvz., silicio dioksidas, slenka kartu su P2O5, o iš jų yra dominuojantis vamzdžių chloridas.

„Šlapio{0}}proceso“ fosforo rūgštis gaunama reaguojant fosfatinei uolienai su sieros rūgštimi, o pagamintoje joje yra tik apie 30 % P2O5, nes jai atskirti nuo kalcio sulfato šalutinio produkto reikia daug skalavimo vandens. Fluoro jonai linkę sudaryti stabilius kompleksus su metalo jonais tirpale, todėl yra mažiau agresyvūs vamzdžių medžiagoms nei chlorido jonai, kurie stipriai veikia elektrochemines reakcijas tarp rūgšties ir metalo paviršiaus. Štai kodėl garintuvo vamzdelių lydinio parinkimą labiau lemia atsparumas chlorido -įdubimams ir plyšiams-, o ne vien tik rūgšties vardiniam fosforo rūgšties stiprumui.

Garinimo proceso metu P2O5 koncentracija paprastai padidėja nuo maždaug 30 % iki maždaug 54 % per keletą garintuvo etapų. Vien tik didesnė koncentracija rodo didesnį korozinį poveikį, tačiau Haynes International pažymi, kad šis poveikis iš dalies kompensuojamas, nes priemaišų lygis -, įskaitant svarbiausius chloridus -, linkęs mažėti, nes rūgštis tampa labiau koncentruota.

Kaip G-30 veikia tikroje šlapioje-apdorojančioje rūgštį, o ne tik reagento lygio rūgštį?

„Haynes International“ remia savo reagento-kokybės laboratorinius duomenis su reprezentatyviais lauko-tyrimais, atliktais naudojant faktinę šlapio{2} proceso rūgštį, kurią tiekia Floridos fosfatų gamintojas, esant trims tikroms gamybos koncentracijoms (36%, 48% ir 54% P2O5) ir 121 laipsniu (250 laipsniu F) tiesiogiai lyginant su stačia F. plienas sąlygomis, kurios yra daug artimesnės veikiančiam garintuvui, nei atliekant reagento kokybės stiklinės bandymą.

Šis skirtumas yra svarbus visiems, kurie duomenų lape nurodo vamzdžio medžiagą: reagento{0}}klasės korozijos lentelės (naudojamos šiame straipsnyje dėl jų tikslumo ir pakartojamumo) išskiria tik rūgšties koncentracijos ir temperatūros poveikį, o tikroji drėgno{1} proceso rūgštis prideda aukščiau aptartą fluoro, chlorido, sulfato ir kietųjų dalelių apkrovą. „Haynes International“ sprendimas atlikti tam tikrą tikrą-rūgščių palyginimą, kai gaminama atitinkama koncentracija-, yra reikšmingas deramo patikrinimo elementas, todėl G-30 šioje programoje turi tikrus, vietoje patvirtintus, o ne tik teorinius rezultatus.

Nepriklausomi lauko ir bandomosios{0} gamyklos duomenys, pateikti fosforo-rūgščių procesų patentuose, suteikia dar ilgesnio{2}} termino duomenų apie platesnę Hastelloy G lydinių šeimą: fosfatinių uolienų skaidymo bandymuose Hastelloy G lydinio sparnuotė užfiksavo 6,25 mln. per metus, kai veikia vienas viryklės sąlygų rinkinys, ir 11,71 mpy, palyginti su 15,77 mpy 625, esant didesniam -oksidacijos{10}}potencialui. Šie skaičiai apibūdina bendrąjį G-šeimos lydinį, o ne konkrečiai G-30, tačiau jie patvirtina tą pačią kryptingą išvadą, kaip rodo paties Haynes'o duomenys: G-šeimos nikelio-chromo ir geležies lydiniai gerai atlaiko 625, o ne tik fosforo rūgšties gamybos laboratorijoje.

Kaip kinta G-30 korozijos greitis, kai garuojant didėja rūgšties koncentracija?

G-30 korozijos greitis verdančioje fosforo rūgštyje tolygiai didėja nuo 50 % iki 85 % koncentracijos, tačiau išlieka žemas ir valdomas (0,01–0,84 mm/metus) visame diapazone, kurį matys garintuvas, įskaitant maždaug 54 % P2O5 koncentracijos galutinį tašką, būdingą komerciniam šlapiam procesui.

Šaltinis: Haynes International reagent{0}}fosforo rūgšties korozijos lentelė, HASTELLOY G-30 lydinio duomenų lapas.

Kadangi daugumos komercinių šlapio{0}procesų traukinių galutinė koncentracija yra maždaug 54 % P2O5, vamzdžių projektuotojai gali tikėtis, kad G-30 reagento-klasės korozijos greitis bus 0,1-0,2 mm/metus diapazone tame galutiniame taške -, kad būtų patogiau, kad būtų užtikrintas papildomas vietinio atsparumo korozijai atsparumas vamzdžiui. chloridų keliama rizika, aptarta toliau.

Kuo G-30 lyginamas su 316L, 254SMO ir lydiniu 625 garintuvui svarbiose rūgštyse?

Pačios Haynes International lyginamuosiuose brėžiniuose G-30 yra prieš 316L ir 254SMO nerūdijantį plieną tiek druskos, tiek sieros rūgštyje, o prieš 625 lydinį konkrečiai druskos rūgštyje, tačiau Haynesas tiesiogiai teigia, kad G-30 0,1 mm/y sieros rūgštis, 26 reiškia, 6 sieros 5 yra šiek tiek didesnė. turi mažą kraštą visur, kur sieros rūgšties tarša yra dominuojanti problema.

Tai naudingas ir sąžiningas duomenų taškas priimant sprendimus dėl specifikacijų: G-30 ne visada lenkia kiekvieną konkuruojantį lydinį kiekvienoje rūgštyje, kurią gali pamatyti garintuvas. Jei dominuojanti priemaiša yra sieros rūgštis, pernešta iš uolienų- skaidymo etapo, lydinys 625 (arba didesnis -chromo HASTELLOY G-35, aprašytas šios serijos papildomame straipsnyje) gali pasiūlyti nedidelę papildomą ribą. Kai rūgštis yra artimesnė grynai šlapio proceso chemijai, kai jai būdinga chlorido apkrova, G-30 chromo, molibdeno ir vario balansas suteikia jai tikrą pranašumą prieš nerūdijantį plieną ir 625 druskos rūgštyje.

Kas yra G-30-ųjų atsparumas įdubimams ir plyšių korozijai?

Atliekant du standartinius pagreitintus bandymus, naudojamus imituojant chlorido -užterštumo sąlygas - Green Death ir Yellow Death - G-30 pirmiausia rodo įdubimą 55 laipsniais ir plyšių ataką 45 laipsnių kampu (žalioji mirtis) arba 25 laipsnių (geltonoji mirtis), o tai yra būtent didžiausias vamzdžio gedimo būdas. ant vamzdžio paviršiaus.

Šaltinis: Haynes International duobių ir plyšių korozijos duomenys (24 valandų bandymai), HASTELLOY G-30 lydinio duomenų lapas.

Tai yra vienas iš operatyviausių duomenų rinkinys šiame straipsnyje. Atsparumas rūgštims, kaip parodyta aukščiau pateiktose koncentracijų lentelėse, apibūdina tai, kas atsitinka švariam vamzdžio paviršiui, vienodai veikiamam tekančios rūgšties. Tikruose garintuvo vamzdeliuose kaupiasi apnašos, kalcio sulfato nuosėdos ir stovinčios zonos prie pertvarų ir atraminių plokščių - sąlygos, kurios koncentruoja chloridus vietoje ir gali sukelti duobių ar plyšių ataką, gerokai žemesnę nei birių rūgšties vardinė darbinė temperatūra. G-30 25–45 laipsnių plyšių korozijos slenkstis yra reikšminga, kiekybiškai įvertinta riba, viršijanti įprastą daugelio konstrukcijų garintuvo veikimo temperatūrą, tačiau tai taip pat pabrėžia, kodėl periodinis mechaninis valymas ir apžiūra po nuosėdomis išlieka įprasta praktika, nepaisant lydinio pasirinkimo.

Ar G-30 yra atsparus chlorido korozijos įtrūkimams naudojant garintuvą?

Taip - atliekant standartinį virimo 45 % magnio chlorido bandymą (ASTM G36),G-30atsparus įtrūkimui 168 valandas, maždaug septynis kartus ilgiau nei 254SMO ir 84 kartus ilgiau nei 316L, ir pranoko du lyginamuosius nikelio lydinius („28“ ir „31“), išbandytus kartu su juo.

Šaltinis: Haynes International įtempių{0}}korozijos įtrūkimų duomenys (verdantis 45 % MgCl2, ASTM G36), HASTELLOY G-30 lydinio duomenų lapas.

SCC atsparumas yra svarbus garintuvo vamzdžių ryšuliams, nes juose sujungiami du iš trijų ingredientų SCC reikalauja - jautrios medžiagos, kuriai veikia tempimo įtempiai (dėl terminio ciklo, vyniojimosi į vamzdžio lakštą arba liekamojo suvirinimo įtempio), veikiamos chlorido{1}}guolio aplinkos. G-30 apytiksliai 168 valandų slenkstis atliekant bandymą, kuris yra daug griežtesnis nei įprastos eksploatavimo sąlygos, vamzdžių projektuotojams suteikia didelę, kiekybiškai įvertintą saugos ribą, palyginti su nerūdijančio plieno, kuris dažniausiai laikomas pigesnėmis alternatyvomis.

Kaip suvirinimas veikia vamzdžio-siūlę ir vamzdžio-į-vamzdelio lakštų atsparumą korozijai?

G-30-ųjų metų viso-suvirinimo-metalo korozijos laipsniai išlieka artimi kaltų netauriųjų metalų atžvilgiu daugeliu sieros ir druskos rūgšties sąlygų, susijusių su garintuvo eksploatavimu, išskyrus 90 % sieros rūgštį, kur tiek suvirinimo metalas, tiek kaltas netaurieji metalai rodo staigų, suderintą padidėjimą, o ne chemijos ribą. suvirinimo siūlei būdingas silpnumas.

Šaltinis: Haynes International viso-suvirinimo-metalų (daugia{2}}praėjimo GMAW kryžminio) ir kaltinio pagrindo-metalo korozijos duomenys, HASTELLOY G-30 lydinio duomenų lapas.

Garintuvo vamzdžių ryšuliams, pagamintiems iš suvirintų vamzdžių (ASTM B619/B626) arba kuriems reikia vamzdžių -į-vamzdžių lakštų suvirinimo siūles, šie duomenys palaiko G-30 nurodymą be suvirinimo zonų suvirinimo zonų sumažinimo daugeliu rūgščių sąlygų, kurioms lydinys skirtas. 90 % sieros rūgšties rezultatas primena, kad G-30, kaip ir G-35, nėra tinkamas pasirinkimas, jei gamyklos sieros rūgšties pernešimas reguliariai pasiekia tokią koncentraciją vamzdžio sienelėje – tokia sąlyga, kai 625 arba didesnio chromo G-35 vamzdelis būtų konservatyvesnė specifikacija.

Kaip G-30 šilumos laidumas veikia šilumokaičio vamzdžio dizainą?

G-30 šilumos laidumas (apie 10 W/m· laipsnio kambario temperatūroje, pakyla iki maždaug 19-21 W/m· laipsnio esant 400-600 laipsnių) yra gerokai mažesnis už vario lydinių ir net anglinio plieno, todėl šilumos perdavimo plotas ir vamzdžio storis turi būti atsižvelgiama į visus tačiau šį kompromisą iš esmės atsveria labai ploni G-30 korozijos laidai, palyginti su storesnėmis sienomis, kurių reikėtų mažiau atspariam, pigesniam lydiniui.

Šaltinis: Haynes International fizinių savybių duomenys, HASTELLOY G-30 lydinio duomenų lapas.

Tai yra tikras inžinerinis-išlygas, o ne rinkodaros taškas, į kurį reikia atkreipti dėmesį: nikelio-chromo-geležies vamzdžio sienelė žymiai mažiau efektyviai praleidžia šilumą nei panašaus storio vario lydinio ar anglinio plieno vamzdis, o šilumokaičio šiluminės konstrukcijos (vamzdžių skaičius, ilgis arba sienelės storis) reikia tiesiogiai atsižvelgti į{4}. Praktiškai garintuvų projektuotojai tai kompensuoja pasinaudodami G-30 atsparumu korozijai, kad nustatytų plonesnę vamzdžio sienelę, nei reikalauja anglies-plieno ar žemesnio{9}} lydinio konstrukcija, kuri iš dalies atkuria šilumos{10}}perdavimo bausmę dėl mažesnio laidumo, tuo pačiu užtikrinant ilgesnį{11}}sienos{101 m. tarnavimo laiką. reikalingos mažiau atsparios medžiagos.

Kokios vamzdžių gaminių formos ir standartai taikomi G-30 garintuvo vamzdeliams?

G-30 garintuvo vamzdelius galima įsigyti kaip besiūlius vamzdžius pagal ASTM/ASME B622/SB622 ir suvirintus vamzdžius pagal ASTM/ASME B619/B626 ir SB619/SB626, tiekiami malūn-atkaitinti ir turi būti pakartotinai{9}{9}}atkaitinti arba atkaitinti vamzdžio-lenkimo operacija, kurios metu išorinis pluoštas pailgėja 7 % ar daugiau, kad būtų atkurtas visas atsparumas korozijai.

Šaltinis: Haynes International "Specifications and Codes" lentelė, HASTELLOY G-30 lydinio duomenų lapas.

G-30 atkaitinimo temperatūra yra 1 177 laipsniai (2 150 laipsnių F), rekomenduojamas gesinimas vandeniu, nors plonesnėms nei 10 mm (0,375 col.) konstrukcijoms galimas greitas aušinimas oru. G-30 yra standesnis už austenitinį nerūdijantįjį plieną ir lengviau kietėja, o tai tiesiogiai susiję su vamzdžių lenkimo ir plėtimo operacijomis ryšulio gamybos metu ir turėtų būti suplanuota į gamybos seką.

Kokios yra G-30 garintuvo vamzdžių praktinės konstrukcijos ir veikimo ribos?

G-30 patikimai veikia visame 30-54 % P2O5 koncentracijos diapazone ir iki 121 laipsnio tikroje drėgnoje -proceso rūgštyje, tačiau projektuotojai turėtų laikyti vietinį chlorido užterštumą -, o ne masės rūgšties stiprumą - kaip pagrindinį konstrukcijos apribojimą,{1}atsižvelgiant į koroziją. Pačios G-30 druskos rūgšties duomenys rodo tam tikrus tarpinius koncentracijos ir temperatūros derinius.

Haynes International vandenilio chlorido rūgšties lentelė rodo, kad korozijos greitis smarkiai didėja esant tam tikroms vidutinėms sąlygoms -, pavyzdžiui, 2,5 % HCl esant 93 laipsniams (200 laipsnių F) šokteli iki 4,23 mm/metus, o verdant 2-2,5 % HCl pasiekia 9,47 {{17} mm/y. gerai elgėsi{11}}kai netoliese esanti žemesnė ir didesnė koncentracija. Toks nemonotoniškas elgesys primena, kad izokorozijos diagramas ir koncentracijų lenteles reikia skaityti pagal tikrąją vietinę rūgšties chemiją, tikėtiną vamzdžio sienelėje (įskaitant bet kokį koncentracijos poveikį, atsirandantį dėl virimo ar garavimo tiesiai ant paviršiaus), o ne tik pagal nominalią masinio proceso koncentraciją.

• Projektavimo ir naudojimo instrukcijos:Stebėkite chlorido ir laisvosios -sieros-rūgšties priemaišų lygį proceso rūgštyje, nes ši -, o ne vardinė P2O5 koncentracija - iš tikrųjų sukelia vamzdžių korozijos riziką.
• Projektavimo ir naudojimo instrukcijos:Suplanuokite periodinį mechaninį valymą ir patikrinimą esant nuosėdoms ir nuosėdoms, nes G-30 plyšių korozijos slenkstis (25–45 laipsniai pagreitinto bandymo metu) gali būti pasiekiamas visur, kur užsiteršimas koncentruoja chloridus.
• Projektavimo ir naudojimo instrukcijos:Venkite konstrukcijų, kuriose vandenilio chlorido rūgštis vietiškai koncentruojama į 2-3 % aukštesnėje temperatūroje, kur paties G-30 duomenys rodo neproporcingą korozijos greičio šuolį.
• Projektavimo ir naudojimo instrukcijos:Jei sieros rūgšties pernešimas yra neįprastai didelis arba reguliariai artėja prie 90 % koncentracijos vamzdžio sienelėje, įvertinkite Alloy 625 arba HASTELLOY G-35 kaip konservatyvesnę alternatyvą.
• Projektavimo ir naudojimo instrukcijos:Vamzdžių pakartotinis atkaitinimas po šaltojo -formavimo ar lenkimo, kai išorinis-pluošto pailgėjimas viršija 7 %, kad būtų visiškai atkurtas atsparumas korozijai prieš pradedant eksploatuoti.

Dažnai užduodami klausimai

K: Kodėl Hastelloy G-30 naudojamas fosforo rūgšties garintuvo vamzdeliams?

A: Didelis G-30 chromo kiekis yra atsparus oksiduojančiam šlapiojo-proceso fosforo rūgšties ir azoto- rūgšties užterštumui, o jame esantis molibdeno ir vario kiekis yra atsparus sieros rūgšties priemaišoms, esančioms kiekviename drėgno-proceso sraute. „Haynes International“ įvardija P2O5 garintuvo vamzdžius kaip vieną iš dviejų pagrindinių lydinio naudojimo būdų, paremtų ir reagento -klasės, ir tikros šlapiojo proceso rūgšties bandymais.

Kl.: Ar G-30 atsparumas korozijai išlaiko visą 54 % P2O5 koncentraciją, naudojamą komerciniuose garintuvuose?

A: Taip. Reagento -laipsnio verdančios fosforo rūgšties duomenys rodo, kad G-30 korozijos greitis tik palaipsniui didėja visame koncentracijos diapazone ir išlieka 0,1–0,2 mm per metus diapazone, maždaug 54–60 % P2O5 -, neviršijant patogios konstrukcijos.

Kl.: Kokia yra didžiausia G-30 vamzdžių korozijos rizika naudojant garintuvą?

A: Chloro{0}}sukelta duobių ir plyšių korozija po apnašomis ir nuosėdomis, o ne vienoda rūgštinė ataka ant švaraus paviršiaus. Standartiniai pagreitinti bandymai rodo G-30 duobių ir plyšių korozijos slenksčius esant 25–55 laipsniams, todėl periodinis valymas ir tikrinimas užsiteršimo metu išlieka svarbūs, nepaisant lydinio pasirinkimo.

Klausimas: Ar Hastelloy G-30 yra geresnis nei Alloy 625, skirtas fosforo rūgšties garintuvams?

A: Tai priklauso nuo to, kokia priemaiša dominuoja. Pačios Haynes International lyginamieji duomenys rodo, kad G-30 lenkia 625 vandenilio chlorido rūgštyje, o 625 turi nedidelį pranašumą sieros rūgštyje. Kai sieros rūgšties pernešimas yra neįprastai didelis, 625 arba didesnio chromo HASTELLOY G-35 gali būti konservatyvesnė specifikacija.

K: Ar suvirinimas sumažina G-30 atsparumą korozijai gaminant garintuvo vamzdžius?

A: Apskritai ne. Paskelbti suvirinimo -metalo-palyginus-apdirbimo duomenys rodo tik nedidelį skirtumą tarp daugelio sieros ir vandenilio chlorido rūgšties sąlygų, susijusių su garintuvo eksploatavimu, tiek suvirinimo metalo, tiek kaltinio netauriojo metalo suvirinimo -priklausomai kilimas rodomas tik esant sunkiausioms išbandytoms sąlygoms (90 % sieros rūgšties).

K: Kaip G-30 šilumos laidumas skiriasi nuo kitų šilumokaičio vamzdžių medžiagų?

A: G-30 šilumos laidumas (apie 10 W/m·laipsnis kambario temperatūroje) yra gerokai mažesnis nei vario lydinių ir anglinio plieno, todėl šilumos perdavimo plotas turi būti atitinkamai parinktas. Praktiškai tai iš dalies kompensuojama, nes G-30 atsparumas korozijai leidžia sukurti plonesnę vamzdžio sienelę, nei reikėtų mažiau atspariam lydiniui tokiam pat eksploatavimo laikui.