1. Hỏi: Thành phần hóa học của Incoloy 825 (UNS N08825) là gì và mỗi nguyên tố hợp kim đóng góp như thế nào vào hiệu suất của nó trong môi trường sản xuất axit và tẩy rửa?
A:Incoloy 825 (UNS N08825) là hợp kim niken-sắt-crom với lượng bổ sung molypden, đồng và titan được kiểm soát. Thành phần danh nghĩa của nó là 38,0–46,0% niken, 19,5–23,5% crom, 22,0% sắt tối thiểu, 2,5–3,5% molypden, 1,5–3,0% đồng và 0,6–1,2% titan, với lượng carbon giới hạn ở mức tối đa 0,05%. Mỗi phần tử phục vụ một mục đích cụ thể trong môi trường dịch vụ axit.
Niken(38–46%) cung cấp nền tảng cho khả năng chống nứt do ăn mòn ứng suất ion-ion clorua- (SCC), một dạng hư hỏng nghiêm trọng trong thiết bị xử lý hóa chất tiếp xúc với clorua và axit. Hàm lượng niken cao cũng ổn định cấu trúc austenit, đảm bảo độ dẻo và khả năng chế tạo.
crom(19,5–23,5%) có khả năng chống lại các chất oxy hóa như axit nitric, nitrat và muối oxy hóa. Trong các hoạt động tẩy rửa sử dụng axit hỗn hợp (nitric-hydrofluoric), crom giúp hợp kim chịu được thành phần oxy hóa của hỗn hợp axit.
Molypden(2,5–3,5%) vàđồng(1,5–3,0%) phối hợp với nhau để mang lại khả năng chống chịu vượt trội trước môi trường khử, đặc biệt là axit sunfuric và photphoric. Đồng đặc biệt hiệu quả trong việc chống lại axit sulfuric, trong khi molypden tăng cường khả năng chống rỗ và ăn mòn kẽ hở-các cơ chế tấn công cục bộ có thể nhanh chóng xuyên qua thành ống ở những khu vực có dòng chảy- ứ đọng hoặc thấp.
Titan(0,6–1,2%) đóng vai trò là yếu tố ổn định. Thông qua xử lý nhiệt thích hợp, titan kết hợp với carbon để tạo thành cacbua titan, ngăn chặn sự kết tủa cacbua crom ở ranh giới hạt. Sự ổn định này giúp loại bỏ khả năng bị ăn mòn giữa các hạt (sự nhạy cảm), điều này đặc biệt quan trọng đối với ống hàn và ống trong môi trường axit
.
2. Hỏi: Thông số kỹ thuật nào của ASTM chi phối ống và ống liền mạch Incoloy 825 cho các ứng dụng xử lý hóa học và các thông số kỹ thuật này khác nhau như thế nào?
A:Ống và ống liền mạch Incoloy 825 được bao phủ bởi nhiều thông số kỹ thuật của ASTM, mỗi thông số kỹ thuật đề cập đến các dạng sản phẩm và điều kiện dịch vụ cụ thể. Hiểu được những khác biệt này là điều cần thiết để lựa chọn nguyên liệu thích hợp trong thiết bị sản xuất và tẩy axit.
ASTM B163quản lý "Ống ngưng tụ và ống trao đổi nhiệt bằng hợp kim Niken và Niken liền mạch". Thông số kỹ thuật này áp dụng cụ thể cho ống được sử dụng trong các ứng dụng truyền nhiệt, chẳng hạn như bộ trao đổi nhiệt, bình ngưng và thiết bị bay hơi trong nhà máy axit. Nó áp đặt các dung sai kích thước nghiêm ngặt và các yêu cầu kiểm tra không phá hủy (thường là dòng điện xoáy hoặc siêu âm) để đảm bảo tính toàn vẹn của ống cho dịch vụ áp suất.
ASTM B423bao gồm "Hợp kim đồng niken-Sắt-Chromium-Molypden-Đồng (UNS N08825 và N08221) Ống và ống liền mạch." Đây là thông số kỹ thuật chính cho-ống và ống liền mạch có mục đích chung trong các ứng dụng xử lý hóa chất. Nó đề cập đến các sản phẩm từ ống thiết bị đo nhỏ đến đường ống xử lý có đường kính -lớn và bao gồm các yêu cầu về thành phần hóa học, đặc tính kéo và xử lý nhiệt.
ASTM B424áp dụng cho tấm, tờ và dải, trong khiASTM B425bao gồm các sản phẩm thanh và que. Đối với các bộ phận được chế tạo như mặt bích và phụ kiện,ASTM B564là đặc điểm kỹ thuật có liên quan để rèn.
Trong các cơ sở sản xuất axit và tẩy rửa, bộ trao đổi nhiệt thường được chỉ định theo tiêu chuẩn ASTM B163, trong khi đường ống quy trình kết nối tuân theo tiêu chuẩn ASTM B423. Cả hai thông số kỹ thuật đều yêu cầu vật liệu được cung cấp ở điều kiện ủ-dung dịch (ủ ổn định ở khoảng 940–980 độ ) để đảm bảo khả năng chống ăn mòn tối đa và độ dẻo tối ưu cho quá trình chế tạo.
3. Hỏi: Tại sao Incoloy 825 là vật liệu được ưa thích cho dịch vụ axit sulfuric và photphoric, và nó mang lại những ưu điểm chống ăn mòn nào so với thép không gỉ?
A:Incoloy 825 có khả năng chống lại cả axit khử và axit oxy hóa đặc biệt, khiến nó đặc biệt phù hợp cho các ứng dụng sản xuất và tẩy axit trong đó thép không gỉ bị hỏng sớm. Tính ưu việt của nó thể hiện rõ nhất trong môi trường axit sulfuric (H₂SO₄) và axit photphoric (H₃PO₄).
Dịch vụ axit sunfuric:Incoloy 825 thể hiện khả năng chống chịu vượt trội trong phạm vi nồng độ và nhiệt độ axit sunfuric rộng. Việc bổ sung đồng và molypden giúp bảo vệ chống lại tính chất khử của axit sulfuric loãng, trong khi crom đảm bảo khả năng chống chịu ở nồng độ cao hơn khi điều kiện oxy hóa chiếm ưu thế. Ngược lại, thép không gỉ austenit như 304L và 316L bị ăn mòn nhanh trong axit sulfuric, đặc biệt ở nhiệt độ cao. Ví dụ: trong 10–50% H₂SO₄ ở nhiệt độ lên tới 150 độ F (65 độ), Incoloy 825 duy trì tốc độ ăn mòn dưới 0,1 mm/năm, trong khi 316L có thể có tốc độ ăn mòn vượt quá 1,0 mm/năm.
Dịch vụ axit photphoric:Trong quá trình sản xuất axit photphoric-theo quy trình ướt (được sử dụng trong sản xuất phân bón), axit có chứa các tạp chất mạnh bao gồm florua, clorua và silic. Incoloy 825 chống lại cả sự ăn mòn chung và sự tấn công cục bộ trong môi trường này, trong khi thép không gỉ tiêu chuẩn bị ăn mòn rỗ và kẽ hở nhanh chóng. Hợp kim này được sử dụng rộng rãi cho thiết bị bay hơi axit photphoric, bộ trao đổi nhiệt và hệ thống đường ống
.
Ứng suất-Khả năng chống nứt ăn mòn (SCC):Một trong những ưu điểm đáng kể nhất của Incoloy 825 so với thép không gỉ là khả năng chống lại SCC- clorua do clorua gây ra. Thép không gỉ Austenitic rất dễ bị SCC khi tiếp xúc với clorua ở nhiệt độ trên 140 độ F (60 độ). Incoloy 825, với hàm lượng niken cao (38–46%), hầu như không bị ảnh hưởng bởi clorua SCC, khiến nó trở thành vật liệu được lựa chọn cho các ứng dụng có clorua cùng với axit.
Ăn mòn rỗ và kẽ hở:Hàm lượng molypden (2,5–3,5%) mang lại cho Incoloy 825 khả năng chống rỗ và ăn mòn kẽ hở vượt trội so với thép không gỉ 316L. Điều này đặc biệt quan trọng trong các hoạt động tẩy gỉ, nơi mà điều kiện ứ đọng hoặc các kẽ hở dưới các miếng đệm và mặt bích có thể dẫn đến sự tấn công cục bộ.
4. Hỏi: Những lưu ý chính khi hàn ống và ống Incoloy 825 trong thiết bị sản xuất axit là gì và nên sử dụng kim loại phụ nào?
A:Hàn Incoloy 825 yêu cầu các quy trình cụ thể để duy trì khả năng chống ăn mòn và tính toàn vẹn cơ học của hợp kim. Hợp kim thể hiện khả năng hàn tốt với tất cả các phương pháp hàn nhiệt hạch thông thường, nhưng phải giải quyết một số yếu tố quan trọng.
-Làm sạch mối hàn trước:Các chất gây ô nhiễm bề mặt-đặc biệt là lưu huỳnh, chì và dầu mỡ-có thể gây ra vết nứt nóng trong quá trình hàn. Trước khi hàn, bề mặt ống hoặc ống phải được tẩy sạch hoàn toàn bằng axeton hoặc dung môi thích hợp khác. Không nên sử dụng bánh mài được sử dụng trên thép không gỉ trên Incoloy 825 vì sự nhiễm bẩn chéo có thể tạo ra tạp chất.
Kiểm soát đầu vào nhiệt:Incoloy 825 có độ dẫn nhiệt thấp hơn và độ giãn nở nhiệt cao hơn thép không gỉ austenit. Để giảm thiểu sự biến dạng và ứng suất dư, quy trình hàn cần chỉ rõ:
Nhiệt lượng đầu vào dưới 1,0 kJ/mm (khoảng 25 kJ/in)
Nhiệt độ giữa các đường ống dưới 100 độ (210 độ F)
Kỹ thuật xâu chuỗi (tránh dệt)
Sử dụng khí-làm sạch ngược (argon) cho đường đi của rễ nhằm ngăn chặn quá trình oxy hóa trên bề mặt bên trong
Kim loại phụ được đề xuất:Một số tùy chọn kim loại phụ có sẵn để hàn Incoloy 825:
ERNiFeCr-1 (AWS A5.14): Đây là kim loại phụ phù hợp cho Incoloy 825, còn được gọi là dây phụ INCOLOY® 65. Nó cung cấp khả năng chống ăn mòn tương đương với kim loại cơ bản và phù hợp cho hàn TIG (GTAW) và MIG (GMAW).
Que hàn INCOLOY® 135: Đối với hàn hồ quang kim loại thủ công (MMA/SMAW), các điện cực này cung cấp thành phần và tính chất cơ học thích hợp.
Các kim loại phụ thay thế như ER383 (27.31.4.LCu) có thể được sử dụng cho các ứng dụng cụ thể, nhưng chất độn phù hợp thường được ưu tiên để có khả năng chống ăn mòn tối đa.
Sau{0}}Xử lý nhiệt mối hàn (PWHT):Trong hầu hết các ứng dụng, Incoloy 825 có thể được sử dụng ở trạng thái-hàn mà không cần xử lý nhiệt sau-hàn. Tuy nhiên, để sử dụng trong môi trường có tính ăn mòn cao hoặc nơi có mối lo ngại về ứng suất dư, có thể thực hiện ủ dung dịch ở nhiệt độ 930–980 độ sau đó làm nguội bằng nước để khôi phục khả năng chống ăn mòn tối đa và loại bỏ mọi hiện tượng nhạy cảm trong vùng{6}}bị ảnh hưởng bởi nhiệt.
Trình độ chuyên môn:Quy trình hàn cho Incoloy 825 trong môi trường axit tới hạn phải đủ tiêu chuẩn theo ASME Phần IX hoặc các quy tắc hiện hành, bao gồm thử nghiệm cơ học và thử nghiệm ăn mòn để xác minh rằng mối hàn đáp ứng các tiêu chuẩn hiệu suất cần thiết.
5. Hỏi: Ống và ống Incoloy 825 thường được sử dụng trong các bộ phận cụ thể nào trong các cơ sở sản xuất và tẩy axit và những điều kiện dịch vụ nào chứng minh cho sự lựa chọn của nó?
A:Ống và ống Incoloy 825 được chỉ định cho nhiều loại thiết bị trong hoạt động sản xuất và tẩy axit, đặc biệt khi điều kiện sử dụng vượt quá khả năng của các giải pháp thay thế thép không gỉ rẻ tiền hơn.
Hoạt động ngâm chua:Trong các cơ sở gia công thép, dây chuyền tẩy rửa sử dụng axit hỗn hợp (thường là axit sulfuric, sau đó là hỗn hợp axit nitric-hydrofluoric) để loại bỏ cặn bám khỏi các sản phẩm thép. Incoloy 825 được sử dụng rộng rãi cho:
Máy sưởi bể ngâm(cuộn dây ngâm hơi nước hoặc điện)
Bể ngâm và lớp lót bể
Cuộn dây, giỏ và dây chuyền sưởi ấmdùng để ngâm các sản phẩm thép
Đường ống và máy bơm tuần hoànxử lý dung dịch axit nóng
Hợp kim chịu được tính chất mạnh mẽ của các hỗn hợp axit này trong khi vẫn duy trì tính toàn vẹn cơ học ở nhiệt độ vận hành lên tới 550 độ (1022 độ F) khi tiếp xúc trong thời gian ngắn.
Sản xuất axit sunfuric:Trong các nhà máy sản xuất axit sulfuric bằng phương pháp tiếp xúc, Incoloy 825 được sử dụng để:
Bộ trao đổi nhiệt(cả loại vỏ-và-loại ống và tấm) cho các dịch vụ làm mát và làm nóng bằng axit
Đường ống phân phối axitxử lý H₂SO₄ đậm đặc nóng
Ống dẫn và máy chà sàntrong các đơn vị thu hồi lưu huỳnh
Sản xuất axit photphoric:Các nhà máy axit photphoric-quy trình ướt sử dụng Incoloy 825 để:
Thiết bị bay hơi và tập trungnơi axit photphoric được cô đặc trong chân không
Ống ngã ba và ống trao đổi nhiệttrong phần phản ứng và nồng độ
Máy chà sàn và đường ốngxử lý bùn axit có chứa thạch cao và các chất rắn khác
Thiết bị xử lý hóa học khác:Ngoài sản xuất axit, Incoloy 825 còn được ứng dụng trong:
Hệ thống kiểm soát ô nhiễm: Bộ phận khử lưu huỳnh khí thải (FGD) trong các nhà máy điện
Sản xuất dầu khí: Ống dẫn nước và ống bề mặt cho dịch vụ khí chua (H₂S/CO₂)
Tái chế nhiên liệu hạt nhân: Thiết bị xử lý chất hòa tan nhiên liệu đã qua sử dụng (hỗn hợp axit sunfuric và axit nitric)
Xử lý chất thải phóng xạ: Tàu bảo quản và chế biến
Căn cứ cho việc lựa chọn:Quyết định chỉ định Incoloy 825 thay vì các lựa chọn thay thế như thép không gỉ 316L, thép không gỉ song công hoặc hợp kim niken hợp kim-cao hơn như C{4}}276 thường dựa trên phân tích chi phí vòng đời. Mặc dù Incoloy 825 có chi phí vật liệu ban đầu cao hơn thép không gỉ (thường gấp 2–4 lần giá 316L), khả năng chống ăn mòn vượt trội của nó giúp kéo dài tuổi thọ sử dụng, giảm thời gian ngừng bảo trì và loại bỏ rủi ro hỏng hóc sớm. So với Hợp kim C-276, Incoloy 825 cung cấp giải pháp tiết kiệm chi phí hơn cho các ứng dụng không yêu cầu khả năng chống ăn mòn cực cao của C-276.
