1. ש: מהו ההרכב הכימי של Incoloy 825 (UNS N08825), וכיצד תורם כל אלמנט מתג לביצועיו בסביבות ייצור וחומצה כבישה?
A:Incoloy 825 (UNS N08825) היא סגסוגת ניקל-ברזל-כרום עם תוספות מבוקרות של מוליבדן, נחושת וטיטניום. ההרכב הנומינלי שלו הוא 38.0-46.0% ניקל, 19.5-23.5% כרום, 22.0% מינימום ברזל, 2.5-3.5% מוליבדן, 1.5-3.0% נחושת ו-0.6-1.2% טיטניום, כאשר פחמן מוגבל ל-0.05% לכל היותר. כל אלמנט משרת מטרה מסוימת בסביבות שירות חומצה.
נִיקֵל(38-46%) מספק את הבסיס לעמידות בפני כלורי-לחץ יונים-פיצוח קורוזיה (SCC), מצב כשל קריטי בציוד לעיבוד כימי החשוף לכלורידים וחומצות. תכולת הניקל הגבוהה גם מייצבת את המבנה האוסטניטי, ומבטיחה גמישות ויכולת עיבוד.
כְּרוֹם(19.5-23.5%) מקנה עמידות לחומרים מחמצנים כמו חומצה חנקתית, חנקות ומלחים מחמצנים. בפעולות כבישה שבהן נעשה שימוש בחומצות מעורבות (חנקתי-הידרופלואוריות), הכרום מאפשר לסגסוגת לעמוד בפני המרכיב המחמצן של תערובת החומצה.
מוליבדן(2.5–3.5%) ונְחוֹשֶׁת(1.5-3.0%) פועלים בצורה סינרגטית כדי לספק עמידות יוצאת דופן לסביבות מפחיתות, במיוחד חומצות גופריתיות וזרחתיות. נחושת יעילה במיוחד נגד חומצה גופרתית, בעוד שהמוליבדן משפר את העמידות בפני חריצים וקורוזיה-מנגנוני התקפה מקומיים שיכולים לחדור במהירות לקירות צינור באזורי זרימה עומדים או נמוכים-.
טִיטָן(0.6–1.2%) משמש כאלמנט מייצב. באמצעות טיפול חום מתאים, טיטניום מתחבר עם פחמן ליצירת טיטניום קרבידים, ומונע משקעים של כרום קרביד בגבולות התבואה. ייצוב זה מבטל את הרגישות לקורוזיה בין-גרגירית (רגישות), החשובה במיוחד עבור צינור וצינור מרותכים בשירות חומצה
.
2. ש: אילו מפרטי ASTM קובעים צינור וצינור ללא תפרים של Incoloy 825 עבור יישומי תהליך כימי, וכיצד מפרטים אלה שונים?
A:צינור וצינור ללא תפרים של Incoloy 825 מכוסים במפרטי ASTM מרובים, כל אחד מתייחס לצורות מוצר ותנאי שירות ספציפיים. הבנת ההבחנות הללו חיונית לבחירת חומרים נכונה בציוד לייצור חומצה וכבישה.
ASTM B163שולט על "מעבה סגסוגת ניקל וסגסוגת ניקל ללא תפרים וצינורות מחליפי חום-". מפרט זה חל במיוחד על צינורות המשמשים ביישומי העברת חום, כגון מחליפי חום, מעבים ומאיידים במפעלי חומצה. הוא מטיל סובלנות מימדיות מחמירות ודרישות בדיקה לא הרסניות (בדרך כלל זרם מערבולת או קולי) כדי להבטיח שלמות הצינור עבור שירות לחץ.
ASTM B423מכסה "ניקל-ברזל-כרום-מוליבדן-סגסוגת נחושת (UNS N08825 ו-N08221) צינור וצינור ללא תפרים." זהו המפרט העיקרי לצינור וצינור ללא תפרים-לכלליים ביישומי עיבוד כימי. הוא מתייחס למוצרים החל מצינורות מכשור קטנים ועד לצנרת תהליך-בקוטר גדול וכולל דרישות להרכב כימי, תכונות מתיחה וטיפול בחום.
ASTM B424חל על צלחת, גיליון ורצועה, בעודASTM B425מכסה מוצרי בר ומוט. עבור רכיבים מיוצרים כגון אוגנים ואביזרים,ASTM B564הוא המפרט הרלוונטי עבור פרזול.
במתקני ייצור וחומצה חומצה, מחליפי חום מוגדרים בדרך כלל לפי ASTM B163, בעוד שצנרת תהליך המחוברת עוקבת אחר ASTM B423. שני המפרטים דורשים שהחומר יסופק במצב חישול-תמיסה (ייצוב חישול ב-940-980 מעלות בקירוב) כדי להבטיח עמידות מקסימלית בפני קורוזיה וגמישות אופטימלית לייצור.
3. ש: מדוע אינקולי 825 הוא החומר המועדף לשירותי חומצה גופרתית וחומצה זרחתית, ואילו יתרונות עמידות בפני קורוזיה הוא מציע על פני פלדות אל חלד?
A:Incoloy 825 מציע עמידות יוצאת דופן הן לחומצות מפחיתות והן לחמצון, מה שהופך אותו למתאים באופן ייחודי לייצור חומצה וכבישה בהם פלדות אל חלד נכשלות בטרם עת. עליונותו בולטת ביותר בסביבות חומצה גופרתית (H₂SO₄) וחומצה זרחתית (H₃PO₄).
שירות חומצות גופרתיות:Incoloy 825 מציג עמידות יוצאת דופן על פני מגוון רחב של ריכוזי חומצה גופרתית וטמפרטורות. תוספות הנחושת והמוליבדן מספקות הגנה מפני האופי המפחית של חומצה גופרתית מדוללת, בעוד הכרום מבטיח עמידות בריכוזים גבוהים יותר כאשר שוררים תנאי חמצון. לעומת זאת, פלדות אל-חלד אוסטניטיות כמו 304L ו-316L סובלות מקורוזיה מהירה בחומצה גופרתית, במיוחד בטמפרטורות גבוהות. לדוגמה, ב-10-50% H₂SO₄ בטמפרטורות של עד 150 מעלות F (65 מעלות), Incoloy 825 שומר על שיעורי קורוזיה מתחת ל-0.1 מ"מ לשנה, בעוד ש-316L יכול לחוות שיעורים העולה על 1.0 מ"מ לשנה.
שירות חומצה זרחתית:בייצור של חומצה זרחתית רטובה בתהליך-(המשמשת לייצור דשנים), החומצה מכילה זיהומים אגרסיביים כולל פלואורידים, כלורידים וסיליקה. Incoloy 825 מתנגד הן לקורוזיה כללית והן להתקפות מקומיות בסביבה זו, בעוד פלדות אל-חלד סטנדרטיות סובלות מגורים מהירים וקורוזיה של חריצים. הסגסוגת נמצאת בשימוש נרחב למאיידי חומצה זרחתית, מחליפי חום ומערכות צנרת.
.
עמידות- בפני פיצוח קורוזיה (SCC):אחד היתרונות המשמעותיים ביותר של Incoloy 825 על פני פלדות אל חלד הוא העמידות שלו בפני כלוריד-SCC. פלדות אל חלד אוסטניטיות רגישות מאוד ל-SCC כאשר הן נחשפות לכלורידים בטמפרטורות מעל 140 מעלות F (60 מעלות). Incoloy 825, עם תכולת הניקל הגבוהה שלו (38-46%), חסין למעשה בפני כלוריד SCC, מה שהופך אותו לחומר המועדף עבור יישומים שבהם כלורידים נמצאים לצד חומצות.
קורוזיה וחריצים:תכולת המוליבדן (2.5-3.5%) מספקת ל-Incoloy 825 עמידות מעולה בפני קורוזיה וחריצים בהשוואה לפלדת אל חלד 316L. זה חשוב במיוחד בפעולות כבישה שבהן מצבים עומדים או סדקים מתחת לאטמים ואוגנים יכולים להוביל להתקפה מקומית.
4. ש: מהם השיקולים המרכזיים לריתוך צינור וצינור של Incoloy 825 בציוד לייצור חומצה, ואילו מתכות מילוי מומלצות?
A:ריתוך Incoloy 825 דורש נהלים ספציפיים כדי לשמור על עמידות הסגסוגת בפני קורוזיה ושלמות מכנית. הסגסוגת מציגה יכולת ריתוך טובה עם כל שיטות ריתוך היתוך קונבנציונליות, אך יש להתייחס למספר גורמים קריטיים.
ניקוי טרום-ריתוך:מזהמים על פני השטח-במיוחד גופרית, עופרת ושומן-יכולים לגרום לסדקים חמים במהלך הריתוך. לפני הריתוך, יש להסיר היטב את משטחי הצינור או הצינור באמצעות אצטון או ממיסים מתאימים אחרים. אין להשתמש בגלגלי השחזה המשמשים על פלדות אל חלד על Incoloy 825, מכיוון שזיהום צולב- עלול להכניס זיהומים.
בקרת כניסת חום:ל-Incoloy 825 מוליכות תרמית נמוכה יותר והתפשטות תרמית גבוהה יותר מאשר פלדות אל-חלד אוסטניטיות. כדי למזער עיוותים ומתחים שיוריים, נהלי הריתוך צריכים לציין:
קלט חום מתחת ל-1.0 kJ/mm (כ-25 kJ/in)
טמפרטורת מעבר מתחת ל-100 מעלות (210 מעלות F)
טכניקת חרוזי מחרוזת (הימנעות מאריגה)
שימוש בגז טיהור גב- (ארגון) למעברי שורשים כדי למנוע חמצון על פני השטח הפנימיים
מתכות מילוי מומלצות:מספר אפשרויות מתכת מילוי זמינות עבור ריתוך Incoloy 825:
ERNiFeCr-1 (AWS A5.14): זוהי מתכת המילוי התואמת עבור Incoloy 825, הידועה גם בשם INCOLOY® 65 חוט מילוי. הוא מספק עמידות בפני קורוזיה שווה ערך למתכת הבסיסית ומתאים לריתוך TIG (GTAW) ו-MIG (GMAW).
אלקטרודות ריתוך INCOLOY® 135: לריתוך ידני בקשת מתכת (MMA/SMAW), אלקטרודות אלו מספקות את ההרכב המתאים ואת התכונות המכניות.
ניתן להשתמש במתכות מילוי חלופיות כגון ER383 (27.31.4.LCu) עבור יישומים ספציפיים, אך בדרך כלל עדיף חומר מילוי תואם לעמידות מרבית בפני קורוזיה.
לאחר-טיפול בחום ריתוך (PWHT):ברוב היישומים, ניתן להשתמש ב-Incoloy 825 במצב-מרותך ללא טיפול בחום לאחר-ריתוך. עם זאת, עבור שירות בסביבות קורוזיביות מאוד או כאשר מתחים שיוריים מהווים דאגה, ניתן לבצע חישול תמיסות ב-930-980 מעלות ולאחר מכן כיבוי מים כדי להחזיר עמידות מקסימלית בפני קורוזיה ולחסל כל רגישות באזור -מושפע החום.
הַכשָׁרָה:נהלי ריתוך עבור Incoloy 825 בשירות חומצה קריטית צריכים להיות מוסמכים בהתאם ל-ASME סעיף IX או לקודים הרלוונטיים, כולל בדיקות מכניות ובדיקות קורוזיה כדי לוודא שהמפרק המרותך עומד בתקני הביצועים הנדרשים.
5. ש: באילו רכיבים ספציפיים בתוך מתקני ייצור וכבישה חומצה משתמשים בדרך כלל בצינור וצינור של Incoloy 825, ואילו תנאי שירות מצדיקים את בחירתו?
A:צינור וצינור Incoloy 825 מוגדרים עבור מגוון רחב של ציוד בייצור חומצה ופעולות כבישה, במיוחד כאשר תנאי השירות עולים על היכולות של חלופות נירוסטה זולות יותר.
פעולות כבישה:במתקני עיבוד פלדה, קווי כבישה משתמשים בחומצות מעורבות (בדרך כלל חומצה גופרתית ואחריה תערובות חומצה הידרופלואורית-חנקנית) כדי להסיר אבנית ממוצרי פלדה. Incoloy 825 נמצא בשימוש נרחב עבור:
מחממי מיכל כבישה(סלילי טבילה בקיטור או חשמלי)
מיכלי כבישה וציפויי מיכל
סלילי חימום, סלים ושרשראותמשמש לטבילת מוצרי פלדה
צנרת מחזור ומשאבותטיפול בתמיסות חומצה חמות
הסגסוגת עומדת בטבע האגרסיבי ביותר של תערובות חומצה אלו תוך שמירה על שלמות מכנית בטמפרטורות עבודה של עד 550 מעלות (1022 מעלות פרנהייט) לחשיפה קצרת-טווח.
ייצור חומצה גופרתית:במפעלים המייצרים חומצה גופרתית בתהליך המגע, נעשה שימוש ב-Incoloy 825 עבור:
מחליפי חום(גם מעטפת-ו-סוגי צינורות וצלחות) לשירותי קירור וחימום חומצה
צנרת חלוקת חומצהטיפול H₂SO₄ מרוכז חם
צינורות ומקרצפיםביחידות לשחזור גופרית
ייצור חומצה זרחתית:מפעלי חומצה זרחתית רטובים-משתמשים ב-Incoloy 825 עבור:
מאיידים ורכזיםשבו חומצה זרחתית מרוכזת תחת ואקום
צינורות מזלג וצינורות מחליף חוםבקטעי התגובה והריכוז
מקרצפים וצנרתטיפול בתמיסת חומצה המכילה גבס ומוצקים אחרים
ציוד אחר לתהליכים כימיים:מעבר לייצור חומצה, Incoloy 825 מוצא יישום ב:
מערכות בקרת זיהום: יחידות הסרת גזי פליטה (FGD) בתחנות כוח
הפקת נפט וגז: צינורות למטה וצנרת עילי לשירות גז חמוץ (H₂S/CO₂).
עיבוד דלק גרעיני: ציוד לטיפול בממיסי דלק בוז (תערובות גופרית וחומצה חנקתית)
טיפול בפסולת רדיואקטיבית: כלי אחסון ועיבוד
נימוק לבחירה:ההחלטה לציין את Incoloy 825 על פני חלופות כגון נירוסטה 316L, פלדות אל-חלד דופלקסות או סגסוגות ניקל מסוגגות- גבוהות יותר כמו C-276 מבוססת בדרך כלל על ניתוח עלות מחזור חיים. בעוד של Incoloy 825 יש עלות חומר ראשונית גבוהה יותר מאשר נירוסטה (בדרך כלל פי 2-4 מהמחיר של 316L), עמידות הקורוזיה המעולה שלו מתורגמת לחיי שירות ארוכים יותר, זמן השבתה תחזוקה מופחת וביטול סיכוני כשל בטרם עת. בהשוואה לסגסוגת C-276, Incoloy 825 מציע פתרון חסכוני יותר עבור יישומים בהם העמידות בפני קורוזיה קיצונית של C-276 אינה נדרשת.
