20. sakausējums sērskābes kodināšanas tvertnēs, korozijas ātruma un dzīves cikla izmaksu analīze

Kodināšanas tvertnēs ir grūts mūžs: karsta sērskābe, marinētā tērauda izšķīdusī dzelzs, šļakatas, kas ielaiž gaisu, un pastāvīgs termiskais cikls.Alloy 20 (UNS N08020)kopš sakausējuma izstrādes ir bijis nosaukts šī pienākuma lietojums, taču "izturīgs pret koroziju" nav tas pats, kas "bezmaksas".

Šajā rokasgrāmatā ir sniegtas tiešas atbildes, kas nepieciešamas projekta inženierim: kāds ir sagaidāms korozijas ātrums, kā koncentrācija un temperatūra maina šo ātrumu un kā Alloy 20 kopējās izmaksas ir salīdzinājumā ar oglekļa tēraudu, oderētu tēraudu, 316L un augstākiem niķeļa sakausējumiem tvertnes kalpošanas laikā. Katrā sadaļā vispirms ir izklāstīts secinājums, pēc tam pamatojuma pamatojums. Korozijas ātrumu ietekmē piesārņojums, ātrums un aerācija, tāpēc pirms dizaina pabeigšanas vienmēr apstipriniet to ar kupona pārbaudi vai pašreizējiem ražotāja izokorozijas datiem.

Key Takeaways

20. sakausējuma 3–4% vara pievienošana padara to par nosaukto materiālu sērskābes kodināšanas tvertnēm, āķiem un sildīšanas spirālēm; varš īpaši samazina korozijas ātrumu šajā reducējošajā skābē.

Leoy 20 priekšrocības ir vislielākās 20–80% koncentrācijas diapazonā paaugstinātā temperatūrā, tieši tur, kur oglekļa tērauds un standarta nerūsējošā tērauda markas, piemēram, 316L, ātri korozējas.

Korozijas ātrums nav fiksēts: tas ir atkarīgs no koncentrācijas, temperatūras, izšķīdušā dzelzs, hlorīdiem un aerācijas, un tas ir jālasa no izokorozijas diagrammas, nevis no viena skaitļa.

20. sakausējums maksā iepriekš vairāk nekā oglekļa tērauds vai 316L, taču tā zemāks korozijas ātrums un ilgāks kalpošanas laiks parasti padara to lētāku, pamatojoties uz dzīves cikla izmaksām, veicot nepārtrauktu kodināšanu.

Aprites cikla izmaksas, nevis iegādes cena, ir pareizais pamats tvertnes materiālu salīdzināšanai: pievienojiet uzlīmes cenai dīkstāves, nomaiņas un zaudētās{0}}ražošanas izmaksas.

Kāpēc sakausējums 20 tiek izmantots sērskābes kodināšanas tvertnēs?

Sakausējums 20 tiek izmantots kodināšanas tvertnēs, jo tā vara pievienošana īpaši nomāc koroziju sērskābes reducēšanas procesā, nodrošinot tai labu izturību plašā koncentrācijas diapazonā, kur parastie nerūsējošie tēraudi ātri sabojājas.

Sērskābes kodināšanas tvertnes, āķi un sildīšanas spoles ir norādītas pēc nosaukumiem Alloy 20 ražotāju datu lapās kā primārais lietojums līdzās fosfāta pārklāšanas iekārtām un citiem ķīmisko procesu rīkiem. Iemesls ir metalurģisks: sērskābe darbojas kā reducējoša skābe uz tērauda un nerūsējošā tērauda līdz aptuveni 70% koncentrācijai, un standarta austenīta kategorijas, piemēram, 316L, šajā diapazonā slikti cīnās. Sērskābes koncentrācija, kas zemāka par aptuveni 85% istabas temperatūrā, var izraisīt korozijas ātrumu 316 l, kas pārsniedz 5 jūdzes gadā, un vienkāršam oglekļa tēraudam, 400. sērijas nerūsējošajam tēraudam un pat 304 l nav praktiski izmantojams lielā daļā no šī diapazona. 20. sakausējuma vara papildinājums tika izstrādāts, lai novērstu tieši šo atstarpi.

Kādu korozijas ātrumu jūs varat sagaidīt no 20. sakausējuma kodināšanas skābē?

Tīrā, nepiesārņotā sērskābē tā konstrukcijas diapazonā sakausējums 20 parasti korozijas ātrums ir krietni mazāks par 20 jūdzēm gadā (0,5 mm/gadā) un bieži vien mazāk nekā 5 jūdzes gadā (0,1 mm/gadā), savukārt oglekļa tērauds un 316 l tādos pašos apstākļos var pārsniegt 100 jūdzes gadā. Faktiskās kodināšanas tvertnes darbojas karstāk un netīrāk nekā laboratorijas testu kuponi, tāpēc reālās pasaules cenas ir jāapstiprina ar rūpnīcas datiem vai kuponu pārbaudi.

Korozijas inženieri apraksta veiktspēju, izmantojot izokorozijas diagrammas: diagrammas, kurās attēlotas skābes koncentrācijas un temperatūras kombinācijas, kas rada noteiktu korozijas ātrumu, parasti 0,1 mm/gadā (apmēram 4 jūdzes gadā) vai 0,5 mm/gadā (apmēram 20 jūdzes gadā). Zem sakausējuma uzzīmētās līnijas korozijas ātrums ir mazāks par šīs līnijas vērtību; virs tā likme ir augstāka. Tas ir pareizais veids, kā izlasīt jebkura ražotāja sērskābes diagrammu sakausējumam 20, un tāpēc viens sakausējuma "korozijas ātruma" skaitlis ir bezjēdzīgs, nenorādot koncentrāciju un temperatūru, uz kuru tas attiecas.

Kā skābes koncentrācija un temperatūra ietekmē sakausējuma 20 korozijas ātrumu?

20. sakausējums vislabāk darbojas sērskābes diapazona zemās-koncentrācijās un ļoti -augstas-koncentrācijas galos mērenā temperatūrā, un tā vērtīgākā priekšrocība salīdzinājumā ar standarta nerūsējošo tēraudu ir diapazona vidū, aptuveni 20–80% koncentrācija, un paaugstinātā temperatūrā - tieši daudzās kodināšanas operācijās ietilpst.

Sērskābes ķīmijai ir labi{0}}dokumentēta sadalīšanās: tā darbojas kā reducējoša skābe uz tērauda un nerūsējošā tērauda līdz aptuveni 70% koncentrācijai un kļūst oksidējoša virs aptuveni 70% un nonāk oleuma diapazonā. 20. sakausējuma vara pievienošana ir vērsta uz šī sadalījuma samazinošo pusi, tāpēc ražotāja norādījumi izceļ labu pretestību plašā koncentrāciju diapazonā tieši tajā reģionā, kur neizdodas 316L un oglekļa tērauds. Koncentrācijai pieaugot uz ļoti augstu līmeni (virs aptuveni 95%), var palīdzēt arī pasivācijas efekti, taču sakausējums un darbības punkts joprojām ir jāpārbauda saskaņā ar pašreizējo izokorozijas diagrammu, lai noteiktu iekārtas patieso skābes stiprumu un temperatūru, jo neliela jebkura mainīgā maiņa var pārcelt dizainu no drošās zonas uz agresīvu.

Kā piesārņojums maina korozijas ātrumu strādājošā kodināšanas tvertnē?

Izšķīdināta dzelzs, aerācijas un hlorīda piesārņojums var paaugstināt korozijas ātrumu krietni virs tīrās-skābes bāzes līnijas, tāpēc ir jāpieņem, ka strādājoša kodināšanas tvertne darbojas grūtāk, nekā liecina laboratorijas izokorozijas diagramma.

Kodināšanas tvertne nav statiskās skābes vanna. Kodinātais tērauds izšķīst skābē, jo dzelzs sulfāts, šļakatas un maisīšana ievada skābekli, un hlorīdi var iekļūt no skalojamā ūdens pārneses vai izejvielu skalas. Katra no šīm izmaiņām maina elektroķīmiju: ir dokumentēts, ka jo īpaši aerācija ievērojami palielina korozijas ātrumu sērskābes sistēmās, un oksidējošais piesārņojums parasti darbojas pret sakausējumiem, kas ir atkarīgi no reducējošā -skābes mehānisma. Praktiskā ietekme uz kodināšanas tvertnes konstrukciju un darbību ietver:

Veidojot robežu virs tīras-skābes izokorozijas ātruma, nosakot korozijas pieļaujamo izmēru, nevis projektējot atbilstoši ideālajam laboratorijas numuram.

Kontrolējiet vannas ķīmiju: uzraugiet dzelzs uzkrāšanos un atsvaidziniet vai iztukšojiet vannu, pirms piesārņojums paceļas pārāk augstu.

Samaziniet nevajadzīgu aerāciju no maisīšanas, gaisa smidzināšanas vai šļakatām, ja to atļauj procesa apstākļi.

Izsekojiet hlorīda avotus, tostarp skalošanas ūdens pārnesi, un turiet tos pēc iespējas zemāk.

Periodiski izmantojiet kupona pārbaudi faktiskajā vannā, lai notvertu dreifēšanu, pirms tā kļūst tvertnes{0}}siena retināšana.

Kā sakausējums 20 ir salīdzināms ar oglekļa tēraudu un oderētu tēraudu kodināšanas tvertnēm?

Attīrīts oglekļa tērauds nav piemērots kodināšanai ar vidēji -koncentrāciju sērskābi; Oglekļa tērauds ar gumiju- vai ķieģeļiem{2}}ar oderējumu var darboties, taču tas rada oderes apkopes risku, savukārt cietais sakausējums 20 pilnībā izvairās no oderes bojājuma režīma par augstākām materiāla izmaksām.

Apšuvumi var būt ekonomiski lielām, zema{0}} maisīšanas tvertnēm, taču tās sabojājas savādāk nekā metāls: bojājumi bieži vien ir neredzami, līdz skābe sasniedz substrātu, un tad oglekļa tērauds ātri un neparedzami korodē. Ciets vai pārklāts Alloy 20 piedāvā augstākas sākotnējās izmaksas par atteices režīmu, kas ir lēnāks, vienmērīgāks un vieglāk pārbaudāms, veicot regulāras biezuma pārbaudes.

Kā sakausējums 20 ir salīdzinājumā ar 316 l un augstas{2}}niķeļa sakausējumiem?

20. sakausējums ir no 316 l līdz niķeļa sakausējumiem ar augstu -niķeļa sakausējumu, piemēram, C-276 gan izmaksu, gan jaudas ziņā: tas maksā vairāk nekā 316 l, bet daudz mazāk nekā C-276, vienlaikus pārspējot 316 l lielākajā daļā sērskābes kodināšanas diapazona un atbilst vai tuvojas C-276 kodināšanas tvertnes koncentrācijās.

Augsta-niķeļa, hroma-molibdēna sakausējumi parasti pārspēj 20. sakausējumu vissmagākajās piesārņojuma, temperatūras un koncentrācijas kombinācijās, taču šī veiktspēja ir saistīta ar ievērojamām izmaksām. Lielai izgatavotai tvertnei materiālu izmaksu atšķirība starp sakausējumu 20 un sakausējumu ar augstu -niķeļa sakausējumu var būt ievērojama, tāpēc daudzās kodināšanas operācijās sakausējums 20 tiek izmantots kā ekonomiska, labi pārbaudīta izvēle un rezervē augstākās kvalitātes sakausējumus īpašiem piederumiem, spolēm vai sprauslām, kas pakļautas skarbākajiem vietējiem apstākļiem.

Kā aprēķināt kodināšanas tvertnes dzīves cikla izmaksas?

Aprites cikla izmaksas ir vienādas ar sākotnējām izgatavotajām izmaksām, pieskaitot katras paredzamās nomaiņas vai liela remonta izmaksas plānošanas periodā, kā arī dīkstāves un zaudētās -ražošanas izmaksas, ko katrs notikums izraisa -, nevis tikai pirmās tvertnes cenu.

Vairumam būtisku lēmumu pietiek ar vienkāršu, pārskatāmu sistēmu:

Aprēķinātais korozijas pielaides koeficients: paredzamais korozijas ātrums (no izokorozijas datiem, koriģēts pēc piesārņojuma), reizināts ar vēlamo kalpošanas laiku, pieskaitot minimālajam konstrukcijas sienas biezumam.

Novērtējiet reālo kalpošanas laiku: ja faktiskais korozijas ātrums ir augstāks par paredzēto, vai ja oderējums sabojājas agri, kalpošanas laiks saīsinās; veidot rezervi, nevis pieņemt vislabāko{0}}gadījuma veiktspēju.

Uzskaitiet visus nomaiņas notikumus plānošanas periodā (piemēram, 20–30 gadi) un nosakiet katru no tiem, ņemot vērā turpmākās materiālu izmaksas.

Pievienojiet dīkstāves izmaksas katrai nomaiņai vai lielajam remontam: ražošanas zudums, ārkārtas darbaspēks un paātrināta izgatavošana vai piegāde, kas bieži pārsniedz pašas materiālu izmaksas.

Ja līdzekļi tiek piesaistīti daudzu gadu garumā, piemērojiet diskonta likmi nākotnes izmaksām (neto pašreizējā vērtība), lai salīdzinājums atspoguļotu naudas laika vērtību, nevis tikai kopsummas.

Vienkāršota dzīves cikla izmaksu formula

Aprites cikla izmaksas=sākotnējās ražošanas izmaksas + Σ (aizstāšanās izmaksas + dīkstāves izmaksas) par katru paredzamo nomaiņu plānošanas periodā, diskontētas līdz pašreizējai vērtībai, ja salīdzina ilgākā laika posmā.

Ilustratīvs dzīves cikla izmaksu salīdzinājums

Ilustratīvā 20 -gadu salīdzinājumā oglekļa-tērauda vai apšuvuma tvertne pirmajā dienā var izskatīties lētāka, taču kopumā maksā vairāk, ja tiek iekļautas paredzamās nomaiņas un dīkstāves, savukārt cietais 20. sakausējums parasti uzrāda viszemākās dzīves cikla izmaksas nepārtrauktas, vidējas{5}}koncentrācijas kodināšanas darbam. Zemāk esošie skaitļi ir ilustratīvi, lai parādītu metodi — vienmēr aizvietojiet savus citātus, korozijas datus un dīkstāves izmaksas.

Konsekventi parādās modelis: lētākā nopērkamā tvertne reti kad ir lētākā tvertne nepārtrauktai skābes darbībai. Katra izvairīties no neplānotas nomaiņas novērš ne tikai pirkuma izmaksas, bet arī vairākas dienas vai nedēļas, kas ir zaudētas produkcijas, kas parasti ir lielākais skaitlis salīdzinājumā.

Kāda konstrukcija un ekspluatācijas prakse pagarina Alloy 20 tvertnes kalpošanas laiku?

Tvertnes kalpošanas laiks visvairāk tiek pagarināts, kontrolējot vannas ķīmiju (dzelzs, hlorīdi, aerācija), jau no paša sākuma nosakot atbilstošu korozijas pielaidi, izvairoties no nevajadzīgām plaisām un nekustīgām zonām un ievērojot plānoto biezuma{0}}pārbaudes programmu, nevis gaidot noplūdi.

Korozijas pielaide ir izstrādāta, pamatojoties uz reāliem vai konservatīviem izokorozijas datiem, nevis no sakausējuma labākās -case clean-skābes veiktspējas.

Samaziniet plaisas, blīves un nekustīgus stūrus, kur sakausējuma aizsargplēvi var būt grūtāk uzturēt.

Kontrolējiet vannas dzelzs un hlorīda līmeni, izmantojot atgaisošanu-un-barošanu vai ieplānotas vannas maiņas.

Samaziniet nevajadzīgo aerāciju no maisīšanas vai gaisa smidzinātāju, kur process atļauj.

Izmantojiet ultraskaņas biezuma apsekojumus pēc noteikta grafika, lai izsekotu faktiskajam korozijas ātrumam, salīdzinot ar projekta pieņēmumu, un koriģējiet apkopes plānošanu, ja izmērītie rādītāji ir augstāki.

Metiniet ar pieskaņotu pildmetālu un pareizu procedūras kontroli, jo metināšanas zonas var darboties savādāk nekā parastā metāla, ja ir pieļaujami karbīda nokrišņi vai nepareiza siltuma padeve.

Kuru tvertnes materiālu izvēlēties?

Izvēlieties cietu vai plakētu sakausējumu 20 nepārtrauktai, vidējas koncentrācijas sērskābes kodināšanai paaugstinātā temperatūrā; rezervējiet oglekļa tēraudu un oderējumus zemākas-noslodzes vai neregulārai ekspluatācijai un rezervējiet augsta-niķeļa sakausējumus vispiesārņotākajiem vai bargākajiem vietējiem apstākļiem.

Bieži uzdotie jautājumi

Kāpēc sakausējums 20 tiek īpaši izmantots sērskābes kodināšanas tvertnēm?

Tā 3–4% vara pievienošana samazina korozijas ātrumu sērskābes samazināšanai plašā koncentrācijas diapazonā, kas atbilst vairuma kodināšanas vannu darbības logam. Šī iemesla dēļ tā ir nosaukta lietojumprogramma ražotāja datu lapās.

Kādam korozijas ātrumam vajadzētu veidot kodināšanas tvertni?

Izlasiet pašreizējā ražotāja izokorozijas diagrammā paredzēto ātrumu savai konkrētajai skābes koncentrācijai un temperatūrai, pēc tam pievienojiet piesārņojuma robežu, piemēram, izšķīdušo dzelzi, hlorīdus un aerāciju, nevis izmantojiet tikai tīrās-skābes skaitli.

Vai Alloy 20 ir dārgāks nekā 316L nerūsējošais?

Jā, sakausējums 20 parasti maksā vairāk par svara vienību nekā 316 litri, taču tas daudz labāk iztur sērskābes kodināšanas apstākļus, kas parasti nodrošina zemākas sakausējuma 20 dzīves cikla izmaksas šajā konkrētajā pakalpojumā.

Vai sakausējuma 20 vietā var izmantot oderētu oglekļa tērauda tvertni?

Tas var un dažreiz ir ekonomiskāks mazākas noslodzes{0}}apkalpošanai, taču oderes bojājums pakļauj neaizsargātu oglekļa tēraudu ātram, bieži slēptam uzbrukumam. Ciets vai pārklāts sakausējums 20 novērš šo atteices režīmu.

Kā aprēķināt aprites cikla izmaksas tvertnes materiāla lēmumam?

Pievienojiet sākotnējās saražotās izmaksas visām paredzamajām aizstāšanas izmaksām un ar tām saistītajām dīkstāves izmaksām plānošanas periodā un atlaidiet nākotnes izmaksas līdz pašreizējai vērtībai, ja periods ir garš.

Vai aerācija patiešām padara sērskābi kodīgāku tvertnes materiāliem?

Jā. Ir dokumentēts, ka skābekļa ievadīšana skābē ar šļakatu, maisīšanas vai gaisa smidzinātāju palīdzību dažās sakausējumu sistēmās ievērojami palielina korozijas ātrumu, tāpēc nevajadzīgas aerācijas samazināšana ir praktisks veids, kā aizsargāt tvertnes kalpošanas laiku.