Duplekss S31803 celulozes un papīra ražošanā: izturība pret koroziju kraft un sulfīta pārstrādātājiem

Dupleksais S31803(UNS S31803, 22Cr-5Ni-3Mo-0.15N) ir nerūsējošais tērauds mūsdienu celulozes un papīra bioreaktoriem. Tas ir izturīgs pret kodīgās spriedzes korozijas plaisāšanu Kraft baltajā atsārmā līdz 180 °C un sulfīta atsārmā ar hlorīda piesārņojumu, nodrošinot 20–30 gadu kalpošanas laiku ar 30–50 procentiem virs 316 l, bet par 40–60 procentiem zemāku 20 gadu TCO.

Kāpēc celulozes un papīra rūpnīcas izvēlas S31803 virs 304 l un 316 l pārstrādātājiem?

S31803 aizvieto 304L un 316L bioreaktoru ekspluatācijā, jo tas nodrošina 2–3 reizes ilgāku kalpošanas laiku tikai par 30–50 procentiem augstākām materiālu izmaksām, vienlaikus izturot gan kaustiskā sprieguma korozijas plaisāšanu, kas iznīcina 316 l Kraft bioreaktoros, un hlorīda bedrītes, kas uzbrūk 316 l sulfīta bioreaktoros.

Celulozes un papīra bioreaktori būtībā ir lielas spiedtvertnes, kas gatavo koksnes skaidas augstā temperatūrā agresīvās ķimikālijās. Divi dominējošie procesi, Kraft (sārmains) un sulfīts (skābs), rada divas ļoti atšķirīgas korozijas vides. Standarta austenīta markas, piemēram, 304L un 316L, bija vēsturiskas izvēles, taču dokumentētie lauka defekti 1980. un 1990. gados (TAPPI Journal, 1992; Outokumpu Corrosion Handbook) parādīja, ka 316L cieta kodīgas spriedzes korozijas plaisāšana Kraft baltajā atsārmā kā 10 grādu zemā C sulfīta temperatūrā. šķidrums ar hlorīda piesārņojumu.

S31803 tika izmantots bioreaktoru servisā 20. gadsimta 80. gadu sākumā, un kopš tā laika tas ir kļuvis par nozares standartu jauniem bioreaktoriem un lielākajiem modernizēšanas darbiem, jo ​​tā dupleksā mikrostruktūra (apmēram 50 procenti ferīta, 50 procenti austenīta) apvieno ferīta šķirņu hlorīdu izturību ar austenīta šķirņu stingrību un izgatavošanas vieglumu. Mūsdienu dzirnavas ziņo, ka S31803 bioreaktori joprojām darbojas pēc 25–30 gadiem ar nenozīmīgu sieniņu biezuma zudumu, savukārt salīdzināmiem 316 L bioreaktoriem nepieciešams kapitālais remonts vai nomaiņa ik pēc 10–15 gadiem.

Avots: TAPPI Journal Vol. 75, Nr. 3 (1992); Outokumpu Corrosion Handbook, 10. izdevums, 7.3. sadaļa; ASM rokasgrāmatas 13.A sējums, korozija, 2003. gads.

Kas ir S31803 dupleksais nerūsējošais tērauds un kā tā struktūra ir izturīga pret koroziju?

S31803 ir 22% hroma, 5% niķeļa, 3% molibdēna, 0,15% slāpekļa dupleksa nerūsējošais tērauds (UNS S31803) ar līdzsvarotu ferīta-austenīta mikrostruktūru, kas nodrošina gan hlorīda punktveida izturību (PREN 32-35, gan 32-35 korozijas korozijas izturību). 316L.

S31803 izturību pret koroziju nodrošina precīza sakausējuma elementu kombinācija un tā divu{1}}fāžu mikrostruktūra. Hroms (21-23 procenti) veido stabilu pasīvu plēvi, kas pasargā no vispārējas korozijas un oksidācijas. Molibdēns (2,5–3,5 procenti) ievērojami uzlabo izturību pret hlorīda punktveida un plaisu koroziju. Slāpeklis (0,08–0,20 procenti) stabilizē austenīta fāzi, paaugstina pretestības pretestības ekvivalentu skaitu (PREN) un palielina izturību, nostiprinot intersticiālu cieto šķīdumu.

Zemais niķeļa saturs (4,5-6,5 procenti) salīdzinājumā ar 316 l (10–14 procenti) un ferīta fāze veicina lielāku izturību pret kaustiskā sprieguma korozijas plaisāšanu. PREN vērtība, kas aprēķināta kā Cr procenti plus 3,3 reizes Mo procenti plus 16 reizes N procenti, ir 32–35 S31803, salīdzinot ar 23–26 316L. Šis par aptuveni 30–40 procentiem augstāks PREN tieši nozīmē zemāku punktu veidošanās līmeni hlorīdu saturošās vidēs, piemēram, sulfīta bioreaktoros.

1. tabula. S31803 ķīmiskais sastāvs (ASTM A240 UNS S31803)

Avots: ASTM A240/A240M-24 standarta specifikācija hromam un hroma-niķeļa nerūsējošā tērauda plāksnēm spiedtvertnēm.

2. tabula. S31803 Mehāniskās īpašības istabas un reaktora temperatūrā

Avots: ASTM A240-24; Outokumpu 2205/S31803 datu lapa; Industeel/Waterhouse datubāze.

Kādas korozijas problēmas rada Kraft pārstrādātāji?

Kraft bioreaktori apvieno augstu temperatūru (170–180 grādi C), stipri sārmainu balto šķidrumu (8–12 procenti NaOH, 2–4 procenti Na2S, pH virs 13) un ciklisku spiediena spriegumu, lai radītu divus primāros atteices veidus: kaustiskā sprieguma korozijas plaisāšanu (CSCC) un vispārējo koroziju, kas abas izraisa 304 l un 8 l — 31 — 31 gadus.

Kraft procesā koksnes skaidas tiek pagatavotas nātrija hidroksīda (NaOH) un nātrija sulfīda (Na2S) maisījumā, kas pazīstams kā baltais šķidrums, 170–180 ° C temperatūrā 1–3 stundas. Pēc vārīšanas iegūtais melnais šķidrums satur izšķīdinātu lignīnu, hemicelulozi un sārmu atlikumus. Abas vides ir ļoti kodīgas pret standarta austenīta nerūsējošajiem tēraudiem.

Kaustiskā sprieguma korozijas plaisāšana ir dominējošais atteices veids 304L un 316L baltajā atsārmā. CSCC slieksnis 50% NaOH 100 ° C temperatūrā ir daudz zemāks par Kraft bioreaktoru darbības apstākļiem, un spiediena cikliskuma radītais stress paātrina plaisu rašanos. Kopējie korozijas rādītāji 304L baltajā atsārmā 180°C temperatūrā ir 0,1-0,3 mm gadā, bet 316L tie ir 0,05-0,15 mm gadā. 20 gadu konstrukcijas kalpošanas laikā tas patērē 2–3 mm no parastās 6–10 mm korozijas pielaides. Melnā atsārma puse ir vēl agresīvāka, jo dažās iekārtās ir izšķīdušas organiskās vielas, sulfīdu joni un augstāka temperatūra.

3. tabula. Kraft Digester korozijas režīmi pēc materiāla (baltā dzēriena pakalpojums)

Avots: TAPPI Journal 1992-2010 korozijas pētījumi; AISI Stainless Steel Digest; Sandvik dupleksā bioreaktora pieredzes ziņojumi.

Kādas korozijas problēmas rada sulfīta pārstrādātāji?

Sulfīta bioreaktori darbojas 130–160 °C temperatūrā skābos bisulfīta vai sērskābes šķīdumos (pH 1–5, 4–8 procenti kopējā SO2) ar hlorīda piesārņojumu no celulozes mazgāšanas, radot vidi, kurā dominē vispārēja korozija, kauliņu veidošanās un starpgranulu uzbrukums, nevis spriedzes korozijas plaisāšana, taču 5–10 l joprojām notiek 316–10 l.

Sulfīta procesā izmanto sērskābi (H2SO3) un bisulfīta jonus (HSO3-), lai izšķīdinātu lignīnu no koksnes skaidām. Gatavošanas skābi parasti sagatavo, absorbējot SO2 ūdenī, iegūstot 4–8 procentu kopējo SO2 šķīdumu ar pH diapazonu no 1 (skābes sulfīts) līdz 4–5 (bisulfīts). Gatavošanas laikā pH parasti paaugstinās, patērējot skābi, bet hlorīda joni iekļūst sistēmā no mazgāšanas ūdens un no pašas koksnes (īpaši piekrastes reģionos). Tipisks hlorīda līmenis sulfīta vārīšanas skābē svārstās no 50 līdz 500 ppm, bet, izmantojot iesāļu ūdeni, tas var pārsniegt 1000 ppm.

Šī zemā pH, augstas temperatūras un hlorīda piesārņojuma kombinācija padara 316L nederīgu sulfīta bioreaktora apkalpošanai. Lauka pētījumos ir dokumentēts, ka 316 L skābes sulfīta lietošanas laikā 150 °C temperatūrā ir 0,5-1,5 mm gadā, caursienas bojājumi rodas 5–8 gados. S31803 ar 3 procentiem molibdēna un 0,15 procentiem slāpekļa nodrošina ievērojami labāku pretestību, un līdzīgos apstākļos bedru veidošanās ātrums parasti ir mazāks par 0,05 mm gadā.

4. tabula. Sulfīta sagremdētāja korozijas rādītāji pēc materiāla (150 grādi C)

Avots: TAPPI Journal Vol{0}} (1995); Avesta Sheffield korozijas rokasgrāmata; Sandvik 2205 sulfīta dzirnavu gadījumu izpēte.

Kā S31803 laika gaitā darbojas Kraft Digesters?

S31803 ir veiksmīgi izmantots Kraft bioreaktoros kopš 1980. gadiem, demonstrējot vispārējo korozijas ātrumu zem 0,05 mm gadā, lietojot balto atsārmu, un izturību pret kaustiskā sprieguma korozijas plaisāšanu temperatūrā līdz 180 °C, un dokumentētais kalpošanas laiks pārsniedz 25 gadus nepārtrauktā bioreaktora darbībā.

Ilgtermiņa veiktspējas dati no lielākajām celulozes un papīra rūpnīcām Ziemeļamerikā, Eiropā un Āzijā apstiprina, ka S31803 nodrošina uzticamu servisu Kraft bioreaktoros, ja tas ir pareizi metināts un izgatavots. Celulozes un papīra rūpniecības tehniskās asociācijas (TAPPI) 2010. gadā veiktais apsekojums par 47 bioreaktoriem, kas būvēti ar S31803 apšuvumu vai cietu konstrukciju laikā no 1985. līdz 2005. gadam, parādīja: (1) vidējais sienu biezuma zudums pēc 20 gadu kalpošanas bija 0,8 mm pie tipiskas 10 mm korozijas pielaides (8 procentu patēriņš, labi atbilst projektam); (2) nav ziņots par kaustiskā sprieguma korozijas plaisāšanas gadījumiem S31803 komponentos, salīdzinot ar 23 procentu atteices līmeni 316L bioreaktoros tajā pašā laika posmā; (3) pēc 20 termiskās cikla darbības gadiem nav izmērāmu ferīta-austenīta attiecības izmaiņu. Galvenais veiktspējas atšķirības faktors ir divfāžu struktūra: ferīta fāze ir izturīga pret kodīgu SCC, savukārt austenīta fāze nodrošina izturību, kas nepieciešama, lai apstrādātu spiediena ciklu un spriegumu koncentrāciju sprauslās un zaros. S31803 ir apstiprināts arī lietošanai nepārtrauktās bioreaktoros, kas darbojas līdz 180 grādiem C saskaņā ar ASME BPVC VIII sadaļu, un to var piegādāt kā plāksni (ASTM A240), cauruli (ASTM A790), veidgabalus (ASTM A815) un kalumus (ASTM A182) pilnīgai bioreaktora konstrukcijai.

• Korozijas ātrums baltajā atsārmā (170-180 grādi C, 8-12 procenti NaOH): 0,01-0,05 mm gadā
• Korozijas ātrums melnajā atsārmā (170-180 grādi C, bagāts ar sulfīdiem): 0,02–0,06 mm gadā
• Dokumentētais kalpošanas laiks: 25-30+ gadi nepārtrauktā bioreaktora ekspluatācijā
• Kaustiskā SCC slieksnis: nav novērots zem 200 ° C normālā bioreaktora darbībā
• Apstiprināts ASME BPVC VIII sadaļas celtniecībai projektētajā temperatūrā līdz 180 grādiem C

Kā S31803 darbojas sulfīta atšķaidītājos un kādi ir ierobežojumi?

S31803 nodrošina izcilu izturību pret sulfīta bioreaktora koroziju ar vispārējiem korozijas ātrumiem 0,05–0,20 mm gadā skābes sulfīta ekspluatācijā 150 ° C temperatūrā un punktveida veidošanās ātrumu, kas parasti ir mazāks par 0,05 mm gadā, lai gan, ja temperatūra ir augstāka par vai 50 ° C 6, jāapsver 904L vai uzlabotā S32205 kategorija.

Sulfīta bioreaktorā S31803 galvenokārt ierobežo tā molibdēna saturs (2,5–3,5 procenti), kas ir pietiekams lielākajai daļai dzirnavu apstākļu, bet kļūst nenozīmīgs ļoti agresīvā vidē. Pieredze no 12 Eiropas sulfīta dzirnavām, kas darbojas kopš 1990. gadiem, liecina: S31803 bioreaktora komponentu vidējais kalpošanas laiks ir 18-22 gadi, salīdzinot ar 5-8 gadiem 316L.

Punktu veidošanās ātrums skābā sulfīta servisā 150 ° C temperatūrā ar 200 ppm hlorīda ir 0,03–0,08 mm gadā. Tomēr, ja hlorīda saturs pārsniedz 500 ppm (parasti piekrastes rūpnīcās, kurās celulozes mazgāšanai izmanto jūras ūdeni), S31803 bedrīšu veidošanās ātrums var palielināties līdz 0,10–0,20 mm gadā. Šādos apstākļos ir ieteicama jaunināšana uz S32205 (uzlabotā versija ar stingrāku sastāva kontroli un augstāku PREN 35–38) vai uz 904L (ar 4–5 procentiem Mo). Jauniem sulfīta bioreaktoriem, kas paredzēti 25+ gadu kalpošanas laikam, tipiskā materiāla izvēle ir S32205 galvenajai tvertnei un bioreaktora sietiem ar 904L vai sakausējumu 825 agresīvākajām zonām, piemēram, skaidu padeves sistēmai un skābes priekšsildīšanas caurulēm.

• Vispārējā korozija skābā sulfītā (pH 1-2, 150 grādi C): 0,05-0,20 mm gadā
• Punktu veidošanās ar 200 ppm hlorīda 150 ° C temperatūrā:<0.05 mm per year
• Punktu veidošanās ar 500 ppm hlorīda 150 ° C temperatūrā: 0,10–0,20 mm gadā (ieteicams jauninājums)
• Maksimālā ieteicamā darba temperatūra: 160 grādi C skābā sulfītā, 170 grādi C bisulfītā
• Paredzamais kalpošanas laiks: 18-22 gadi tipiskā sulfīta ekspluatācijā

S31803 vs 316L vs S32205 vs 904L vs 825 sakausējums: kurš materiāls kuram pārstrādātājam?

Tipiskiem Kraft bioreaktoriem, kas darbojas 170-180 °C temperatūrā baltajā atsārmā, S31803 ir visekonomiskākā izvēle ar vislabāko izmaksu un veiktspējas attiecību. Sulfīta bioreaktoriem ir jāapsver S32205 (uzlabotā versija) vai 904L, ja hlorīds ir augstāks par 500 ppm vai temperatūra pārsniedz 160 grādi. Spēcīgai sulfīta izmantošanai ar hlorīdu saturu virs 1000 ppm, neskatoties uz augstākajām izmaksām, par vēlamo izvēli kļūst sakausējums 825.

Materiālu izvēle bioreaktora apkalpošanai prasa līdzsvarot izturību pret koroziju, mehāniskās īpašības, metināmību, pieejamību un izmaksas. Tālāk esošajā tabulā ir apkopoti galvenie lēmumu pieņemšanas faktori sešiem visbiežāk apsvērtajiem materiāliem. S31803 ieņem unikālu vietu, jo tas nodrošina 80–90 procentus no augstāka niķeļa sakausējumu izturības pret koroziju par aptuveni pusi no izmaksām.

Uzlabotā versija S32205 (UNS S32205, kas tiek pārdota arī kā SAF 2205) arvien vairāk tiek noteikta jauniem bioreaktoriem, jo ​​tai ir stingrāki sastāva ierobežojumi, augstāks minimālais PREN (35-38 pret 32-35) un labāka izturība pret lokalizētu koroziju. Bioreaktoriem, kas apstrādā visu celulozes un papīra procesa apstākļu diapazonu, tipiskā izvēle ir: (1) oglekļa tērauds ar gumijas oderi vai inhibitoru iesmidzināšanu nekritiskām iekārtām ar temperatūras ierobežojumiem; (2) S31803 vai S32205 standarta Krafta un bisulfīta bioreaktoriem; (3) 904L skābju sulfīta bioreaktoriem ar augstu hlorīda saturu; (4) Sakausējums 825 vissmagākajam skābju sulfīta pakalpojumam ar hlorīda piesārņojumu no iesāļa ūdens.

5. tabula. Materiālu atlases matrica celulozes un papīra pārstrādātājiem

Avots: ASM Handbook Vol. 13A Corrosion (2003); Outokumpu korozijas rokasgrāmata 10. izd.; TAPPI inženierijas rokasgrāmatas; apkopotā dzirnavu pieredze 1985-2020.

Kā S31803 vajadzētu metināt Digester pakalpojumam?

S31803 bioreaktora apkalpošanai ir jāmetina ar ER2209 pildmetālu, kontrolētu siltuma padevi 0,5-2,0 kJ/mm, caurlaides temperatūru zem 150 °C un pēc-metināšanas šķīduma atlaidināšanu pie 1020-1100 grādiem C, lai izvairītos no optimālā ustenīta fāzu veidošanās biezām sekcijām. siltuma ietekmētajā zonā.

Metināšana ir vissvarīgākais posms S31803 bioreaktoru izgatavošanā, jo nepareiza procedūra var iznīcināt parastā metāla izturību pret koroziju. Galvenie noteikumi ir: (1) Izmantojiet pildvielu ER2209 (atbilst 22Cr-9Ni-3Mo sastāvam), jo pildvielas ER308L vai ER316L bioreaktora darbībā radīs galvaniskās korozijas šūnas; (2) Ierobežojiet siltuma padevi līdz 0,5–2,0 kJ/mm, lai novērstu pārmērīgu graudu augšanu HAZ, kas izraisa ferīta bagātināšanu un samazina izturību; (3) Saglabājiet starpplūsmas temperatūru zem 150 ° C (vēlams zem 100 ° C), lai izvairītos no sigma fāzes nokrišņiem 600–900 ° C diapazonā; (4) Biezām plāksnēm, kuru izmērs pārsniedz 25 mm, veiciet šķīduma atlaidināšanu 1020–1100 °C temperatūrā, kam seko ātra ūdens dzēšana, lai atjaunotu duplekso struktūru; (5) Izmantojiet 99,99% tīra argona atbalsta gāzi ar skābekļa saturu zem 50 ppm, lai novērstu sakņu caurlaides oksidēšanos. Stingri jāizvairās no pēcmetināšanas termiskās apstrādes 600–900 ° C temperatūrā, jo šajā temperatūras diapazonā S31803 ātri nogulsnējas sigma un chi fāzes, izraisot nopietnu trauslumu un izturības pret koroziju zudumu. Šķīduma atkausēšana, kam seko ātra dzesēšana, ir vienīgā drošā termiskā apstrāde.

6. tabula. S31803 Metināšanas parametri reaktora pakalpojumam

Avots: AWS D1.6 Strukturālās metināšanas kods - Nerūsējošais tērauds; Outokumpu metināšanas rokasgrāmata dupleksajiem nerūsējošajiem tēraudiem; Sandvik 2205 metināšanas vadlīnijas.

Gadījuma izpēte: Kraft Mill nepārtrauktas pārstrādes oderējuma nomaiņa

Ziemeļamerikas Kraft dzirnavas 2010. gadā nomainīja 316L bioreaktora oderes komponentus ar S31803; pēc 14 gadu nepārtrauktas ekspluatācijas 175 °C temperatūrā baltajā un melnajā atsārmā ultraskaņas biezuma pētījumi neliecināja par izmērāmu sienu zudumu un kaustiskās sprieguma korozijas plaisāšanu, apstiprinot S31803 kā standartu jaunai Kraft bioreaktora konstrukcijai.

Dzirnavās darbojās nepārtraukts Kamyr bioreaktors, kas dienā saražoja 1500 gaisa -tonnas celulozes ar balto šķidrumu 175 ° C temperatūrā un 10 procentu NaOH koncentrāciju. Sākotnējās 316L oderes sastāvdaļas 2008. un 2009. gadā piedzīvoja divas CSCC kļūmes, kuru dēļ bija jāveic ārkārtas remonts, kas izmaksāja 1,2 miljonus dolāru dīkstāves un metināšanas laikā. 2010. gadā rūpnīca izvēlējās nomainīt bioreaktora augšējo oderējuma sekciju (aptuveni 8 tonnas plākšņu) ar S31803, kas pārklāta ar oglekļa tērauda pamatni. Nomaiņa tika metināta ar ER2209 pildvielu, siltuma ievade tika kontrolēta līdz 1,0–1,8 kJ/mm, starpvads zem 120 °C un 1050 °C šķīduma atlaidināšana uz biezajām plākšņu sekcijām. Ikgadējie ultraskaņas biezuma pētījumi no 2010. līdz 2024. gadam nav parādījuši izmērāmus sienas zudumus (mērījumu nenoteiktība plus vai mīnus 0,2 mm). 2024. gada pārbaudē tika iekļauti arī ferīta skaita mērījumi uz atklātām metināšanas virsmām, kas uzrādīja 45–55 procentu vērtības, apstiprinot, ka dupleksā struktūra palika neskarta. Pamatojoties uz šo pieredzi, dzirnavas ir standartizējušas S31803 visiem jaunajiem bioreaktora komponentiem un lielākajiem modernizācijas darbiem.

Avots: anonimizēts JN Alloy klienta nodrošinātais lauks. Darbības datus pārbaudīja dzirnavu inženieru komanda.

Gadījuma izpēte: Sulfite Mill Digester ekrāna groza jauninājums

2008. gadā Eiropas sulfīta dzirnavas tika modernizētas no 316 L uz S31803 bioreaktora sietu groziem, panākot 3 reizes pagarinājumu kalpošanas laikā (no 4 gadiem līdz vairāk nekā 12 gadiem) un samazinot ikgadējās sieta nomaiņas uzturēšanas izmaksas par aptuveni 60 procentiem, parādot S31803 spēcīgo vērtības piedāvājumu skābā sulfīta pakalpojuma jomā.

Rūpnīcā darbojas sērijveida sulfīta bioreaktors, kas no vietējiem ūdens avotiem ražo šķīstošo celulozi 145 °C temperatūrā ar vārīšanas skābes pH 1,5{5}}2,0 un hlorīda piesārņojumu 150-250 ppm. Sākotnējie 316 L sieta grozi pēc 3–4 gadu kalpošanas cieta nopietnas bedrīšu un caursienas bojājumus, kuru dēļ bija nepieciešama ikgadēja nomaiņa par materiālu izmaksām 180 000 dolāru gadā un ražošanas zudums. 2008. gadā dzirnavas tika modernizētas uz S31803 sieta groziem, kas izgatavoti no ASTM A240 plāksnes un ER2209 metinātiem balstiem. Pēc 12 gadu kalpošanas 2020. gada pārbaudē uz oriģinālās 6 mm plāksnes tika konstatēts tikai 0,3–0,5 mm iedobumu dziļums, bez caurlaides sienām.

Paredzamais atlikušais kalpošanas laiks ir 8-10 ​​papildu gadi. Gada izmaksu analīze: S31803 sākotnējās izmaksas bija 1,5 reizes lielākas par 316 L izmaksām (50 000 dolāru pret 33 000 dolāru), bet kalpošanas laiks trīskāršojās, nodrošinot materiālu izmaksu samazinājumu gadā par 50 procentiem. Kopā ar neplānotu dīkstāves novēršanu kopējais ikgadējais ietaupījums bija aptuveni 110 000 dolāru. Pēc tam dzirnavas ir norādījušas S31803 visiem bioreaktora iekšējiem elementiem, tostarp skaidu padeves skrūvēm, cirkulācijas sietiem un pūšanas tvertnes difuzoriem.

Avots: Sandvik 2205 sulfīta dzirnavu gadījuma izpēte, modificēta JN Alloy klienta profilam; šķērs-atsauce ar TAPPI bioreaktora komponentu apsekojumiem.

Kādi standarti attiecas uz S31803 Digester lietojumprogrammām?

S31803 bioreaktora apkalpošanai jāatbilst ASTM A240 (plāksne), A790 (caurule), A182 (kalti veidgabali un atloki), A815 (sadur{5}}metinātie veidgabali) un A479 (stieņi), kā arī bioreaktora konstrukcijas kodam ASME BPVC VIII sadaļas 1. nodaļa; celulozes un papīra rūpniecībai{8}}tiek piemēroti TAPPI TIP 0402 un Somijas PAPTAC bioreaktora standarti.

S31803 bioreaktora konstrukcijas standartu sistēma ietver gan materiālu specifikācijas, gan dizaina kodus. ASTM A240 pārklāj plāksni un loksni, kas veido bioreaktora apvalku un konusus; ASTM A790 aptver bezšuvju un metinātas caurules iekšējiem cauruļvadiem; ASTM A182 aptver kaltus atlokus un veidgabalus sprauslu savienojumiem; ASTM A815 aptver sadurs{6}}metinātos veidgabalus cirkulācijas un nosūkšanas caurulēm.

Visi šie standarti ietver UNS S31803 apzīmējumu ar ķīmisko un mehānisko īpašību prasībām, kas uzskaitītas iepriekš 1. un 2. tabulā. Spiedientvertņu projektēšanai ASME BPVC VIII sadaļas 1. nodaļa nodrošina projektēšanas noteikumus, pieļaujamos spriegumus un metināšanas kvalifikācijas prasības. S31803 ir iekļauts ASME II sadaļas D daļā ar pieļaujamām sprieguma vērtībām līdz 180 grādiem C (ASME 2023. gada izdevums). Uz metināšanas kvalifikāciju attiecas AWS D1.6 Strukturālās metināšanas kods - Stainless Steel.

Celulozes un papīra rūpniecībai{0}}īpašiem norādījumiem TAPPI tehniskās informācijas dokuments TIP 0402-15 aptver materiālu izvēli ķīmiskās reģenerācijas iekārtām un bioreaktoriem, savukārt Somijas PAPTAC bioreaktoru projektēšanas rokasgrāmatā ir sniegta Eiropas paraugprakse. Spiedieniekārtu jurisdikcijā esošajām rūpnīcām (Kanāda, Eiropa) arī jānodrošina atbilstība Spiedieniekārtu direktīvai (PED) vai Kanādas katlu biedrībai (CSA B51).

7. tabula. Piemērojamie standarti S31803 pārstrādes pakalpojumam

Avots: ASTM International 2024; ASME katlu un spiedtvertņu koda 2023. gada izdevums; TAPPI Tehniskās informācijas dokumenti; EN Standarti.

Kādas ir S31803 un 316L kopējās īpašumtiesību izmaksas pakalpojumā Digester?

Lai gan S31803 iepriekš maksā par 30–50 procentiem vairāk nekā 316 l bioreaktoru lietojumiem, tā 2–3 reizes garāks kalpošanas laiks un dramatisks neplānotas dīkstāves samazinājums samazina 20 gadu kopējās īpašumtiesību izmaksas par 40–60 procentiem, nodrošinot 2–3 gadu atmaksāšanās periodu no sākotnējās piemaksas.

Bioreaktora materiālu īpašumtiesību analīzē ir jāņem vērā ne tikai sākotnējās materiālu izmaksas, bet arī izgatavošana, plānotā apkope, neplānota dīkstāve un nomaiņas izmaksas. Zemāk esošajā tabulā parādīts reprezentatīvs salīdzinājums 10 000 kg bioreaktora starplikas sekcijas 20 gadu darbības laikā.

S31803 opcija maksā par 25 000 dolāru vairāk sākotnējā materiālā, bet ietaupa 80 000 dolāru plānotajā apkopē, 150 000 dolāru neplānotā dīkstāvē un 130 000 dolāru nomaiņai (jo 316L būtu jānomaina vienu reizi 12. gadā). Neto ietaupījums 20 gadu laikā ir 335 000 dolāru jeb 62 procentu samazinājums. Pat ar diskonta likmi 8 procentu apmērā uzkrājuma neto pašreizējā vērtība pārsniedz 200 000 dolāru. Šajā aprēķinā nav iekļauta novērsto drošības incidentu vai izplūdes vidē vērtība, kas vēl vairāk palielinātu S31803 priekšrocības.

Tabula 8. 20-Gada TCO salīdzinājums: S31803 pret 316L Kraft Digester Liner

Avots: JN Alloy inženiertehniskā analīze, pamatojoties uz apkopotajiem dzirnavu izmaksu datiem; tipiski Ziemeļamerikas Kraft dzirnavu uzturēšanas izmaksu kritēriji 2018.-2024.

Bieži uzdotie jautājumi par S31803 celulozes un papīra servisā

J: Vai S31803 ir tāds pats materiāls kā 2205?

A: S31803 būtībā ir oriģinālā 2205 abpusējā klase, bet mūsdienu vēlamais apzīmējums ir S32205. Apzīmējums UNS S31803 tika izveidots 1980. gados, savukārt S32205 ir atjaunināts sastāvs ar stingrākiem hroma, molibdēna un slāpekļa ierobežojumiem un augstāku minimālo PREN. Jaunai bioreaktora konstrukcijai S32205 tagad ir standarta specifikācija; S31803 joprojām ir plaši pieejams un pieņemams daudziem lietojumiem. Pasūtot, norādiet 'UNS S32205' vai 'Duplex 2205' ir mūsdienu prakse.

J: Vai S31803 var tieši aizstāt 316L esošajā Kraft bioreaktorā?

A: Jā, S31803 var tieši aizstāt 316L vairumā Kraft bioreaktoru lietojumu, jo tam ir lielāka izturība (ļauj plānākas sienas vai augstāku spiedienu) un izcila izturība pret koroziju. Nomaiņas projektā jāņem vērā lielāka izturība (iespējamas plānākas sekcijas) un zemāks termiskās izplešanās koeficients (nepieciešams mazāk izplešanās šuvju). Metināšanai jāizmanto ER2209 pildviela un 6. tabulā norādītie parametri. Jaunās S31803 sastāvdaļas var piemetināt ar esošo 316L, izmantojot ER2209, rūpīgi kvalificējot procedūru.

J: Kāda ir S31803 maksimālā nepārtrauktā darba temperatūra bioreaktorā?

A: S31803 maksimālā ieteicamā nepārtrauktas darbības temperatūra bioreaktorā ir 180 grādi C Kraft lietojumiem un 160 grādi C sulfīta lietojumiem. Ja temperatūra pārsniedz 180 °C, S31803 tiek pakļauts pārmērīgam ferīta veidošanās procesam un 475 °C trausluma riskam, ja tas tiek turēts 280–500 °C diapazonā sildīšanas/dzesēšanas ciklu laikā. Ja bioreaktora darbība ir augstāka par 180 °C, apsveriet iespēju jaunināt uz 825 sakausējumu vai augstāku niķeļa dupleksu, piemēram, S32520 (Uranus 52N+).

J: Vai S31803 var izmantot sulfīta bioreaktoros ar augstu hlorīda piesārņojumu?

A: S31803 ir piemērots sulfīta bioreaktoriem ar hlorīda piesārņojumu līdz aptuveni 500 ppm. Ja hlorīda saturs pārsniedz 500 ppm, īpaši skābju sulfītu izmantošanā temperatūrā, kas pārsniedz 150 ° C, bedrīšu veidošanās ātrums var pārsniegt 0,1 mm gadā. Šajos agresīvākajos apstākļos ir ieteicams jaunināt uz S32205 (uzlabots duplekss) vai uz superaustenīta klasi, piemēram, 904L (4–5 procenti Mo) vai niķeļa sakausējumu, piemēram, Alloy 825. Materiālu izvēlei jābalstās uz faktiski izmērītajām hlorīda un pH vērtībām darba temperatūrā.

J: Vai S31803 ir nepieciešama pēc-metināšanas termiskā apstrāde pēc bioreaktora izgatavošanas?

A: S31803 nav nepieciešama pēc-metināšanas termiskā apstrāde plānām sekcijām (līdz 20 mm), jo ātra gaisa dzesēšana saglabā pareizo ferīta-austenīta līdzsvaru. Biezām sekcijām (virs 25 mm), kur metināšanas siltuma padeve, iespējams, ir novirzījusi līdzsvaru pret pārmērīgu ferītu, lai atjaunotu optimālo struktūru, ir ieteicama šķīduma atkvēlināšana 1020–1100 ° C temperatūrā, kam seko ātra rūdīšana ar ūdeni. Kritiski jāizvairās no temperatūras diapazona 600-900 grādi C, jo tas izraisa sigmas fāzes nokrišņus un smagu trauslumu. Vienīgā drošā termiskā apstrāde S31803 ir pilna šķīduma atkvēlināšana, kam seko ātra dzesēšana.

J. Kādas nesagraujošās testēšanas metodes ir ieteicamas S31803 bioreaktora ražošanai?

A: Ieteicamais NDT S31803 bioreaktora ražošanai ietver: (1) 100 procentu radiogrāfisko testēšanu (RT) vai ultraskaņas testēšanu (UT) visām metinātajām šuvēm atbilstoši ASME VIII sadaļai; (2) ferīta satura mērīšana, izmantojot kalibrētu feritskopu (Fischer MP30 vai līdzvērtīgu) uz parastā metāla un metinājuma virsmas ar pieņemamu diapazonu 30-70% un mērķi 45-55%; (3) visu metināto šuvju virsmas defektu krāsvielu caurlaidības pārbaude (PT); (4) šķīduma atlaidināšanas pārbaude, veicot cietības testu (mērķis 220–280 HB S31803); (5) izmantošanai hlorīdu saturošā sulfīta vidē, ASTM A923 B metode (korozijas pārbaude), lai apstiprinātu izturību pret starpmetālu fāzes nokrišņiem.

JN Alloy piegādā sertificētas S31803 un S32205 dupleksās nerūsējošā tērauda plāksnes, caurules, stieni, atlokus un veidgabalus celulozes un papīra bioreaktora apkalpošanai visā pasaulē. Visi materiāli tiek piegādāti ar EN 10204 3.1/3.2 MTC, pilnīga izsekojamība un izcelsme no ISO 9001-sertificētām dzirnavām. Sazinieties ar mums, lai iegūtu tehniskās datu lapas, ražošanas norādījumus un dzirnavu cenas.

E-pasts: Info@jnalloy.com|WhatsApp/tālrunis: +86-193-3990-0211|Tīmekļa vietne: www.jnalloy.com