A rozsdamentes acélok teljesítménye tömény kénsavban

A rozsdamentes acélok teljesítménye tömény kénsavban
A kénsav az egyik leggyakrabban használt vegyszer a világon és koncentrációban90 tömeg% -nál nagyobb, szintén nagyon maró hatású. Ez a cikk az anyagválasztást tárgyaljatömény kénsav kezelése, különösen magas hőmérsékleten (200 ° C-ig)amelyek a gyártása során fordulnak elő. Néhány modern ausztenites és duplex rozsdamentes acéláttekintik és megvitatják korlátaikat és előnyeiket.
Roger Francis, RR® Anyagok, Egyesült Királyság

BevezetésA kénsav olyan vegyi anyag, amelyet számos iparban használnakvalamint számos fém kioldódása ezekbőlércek. Kén-dioxidból állítják elő, amely lehetkén elégetésével keletkezik, az akohászati ​​olvasztási eljárás, vagy termikus úton előállíthatóa kiégett sav bomlása (regenerálása). A kén-dioxidkatalizátoron ~ 420-625 ° C-on oxigénnel reagáltatva képződikkén-trioxid. Ez utóbbi gáz ezután a vízben reakcióba lépelnyelő tornyok kénsav képződéséhez. Ez a folyamat azexoterm és a sav elérheti a 180 ° -ot is200 ° C-ra. Ennek az energiának a nagy részét számos eszközzel visszanyeriminimalizálja az energiafogyasztást. A savat általában lehűtik100 ° C körüli értékektől a környezeti hőmérséklet közelébe tárolható.


AnyagokHagyományosan olyan anyagokat használtak, mint a savas téglával bélelt acéledények és gömbgrafitos vasak, például a Mondi® vagy alacsony ötvözetű ausztenitesrozsdamentes acélok, például 316 csövekhez, korlátozottanhőmérséklet és savkoncentráció tartomány. Azonban akorszerű, ötvözött rozsdamentes acélok fejlesztése, továbbfejlesztvea forró tömény savval szembeni ellenállás megváltoztatta az anyagokatkiválasztási lehetőségek. Az 1. táblázat néhányak összetételét mutatjakénsavval együtt használt rozsdamentes acélok. 304 és 316az austenitikus osztályok, amelyeket avegyipar és feldolgozóipar. A 310 ötvözet magas krómtartalmú,kiemelkedő savkorrózióval rendelkező nikkel ausztenites ötvözetösszehasonlítva a 304-es és 316-osokkal. ZERON®100 és 2507 vanszuperduplex rozsdamentes acélok kb. 50/50ausztenit / ferrit fázis egyensúly. Ez a szerkezet sokkal magasabbat adszilárdsága (~ 2,5-szerese), mint az ausztenites ötvözeteknek és ajánlatoknakfalvastagság-megtakarítás lehetősége a következő alkalmazásokhoz:magas nyomás és / vagy hőmérséklet.Saramet®, Sandvik SX® és ZeCor® mind ausztrál ausztenites~ 5% szilíciumot tartalmazó rozsdamentes acél, amely javítja akorrózióállóság forró erős savban. Saramet kettőben jönvariánsok, kissé eltérő összetételűek. A ZeCor karcsúbbkróm és nikkel, mint a másik két saját ötvözet, de eztöbb szilíciumot tartalmaz, amely elem ismerten elősegíti a korróziótellenállás forró, erős savban.

KorrózióAz 1. ábra néhány általános ötvözet izo-korróziós görbéit mutatjakénsavban. Látható, hogy a szuperduplex ötvözetek azokfelülmúlja a 316L-t. A ZERON 100 szintén felülmúlja a 2507-et, amifeltételezhető, hogy a volfrám és arézből a ZERON 100-ig. A 20. ötvözetet általában kénsavban használjáksav és kb. 50-90% sav felett van a ZERON-nál100. Erős savban (GG gt; 90%) azonban a ZERON 100 a- a korrózióállóság jelentős növekedése a 2507 - es és aötvözet 20.

A 2. ábra összehasonlítja a három izo-korróziós görbéjétszilíciumot és ZERON 100-at tartalmazó saját ötvözetek. Vannakegyértelműen különbségek vannak az ötvözetek között, a szilíciumtartalmúakkalötvözetek, amelyek javított korrózióállóságot mutatnak hígabb savban.A cikk kutatása során a szerző nem talált semmitközzétett adatok 310 rozsdamentes acélról ezen savkoncentráció feletthatótávolság. Ennek oka valószínűleg a savas növények gyártóiezt üzleti szempontból érzékeny adatnak tekinti. Ugyanakkor ismerthogy a 310 rozsdamentes acél korrózióállósága jelentősen csökkenamikor a savkoncentráció 96% alá csökken.A 3. ábra mutatja a 304, 310 és 3 izokorróziós görbéitSaramet 23 nagyon erős savban1,2. Látható, hogy van egymind a 310, mind a Saramet korrózióállóságának növekedésea hőmérséklet-tartomány 180–200 ° C. Feltételezzük, hogy az SX ésA ZeCor hasonló viselkedést mutat. Ez azt jelenti, hogy ezek az ötvözetek képeseksavnövények magasabb hőmérsékletű részein használhatók. Vannincsenek adatok a ZERON 100-ra a teljes hőmérsékleti tartománybanA 3. ábra, és nem ismert, hogy a szuperduplex rozsdamentes acélok ismutasd meg ezt a funkciót.

A 4. ábra néhány rozsdamentes acél korróziós sebességét mutatja beerős kénsav 110 ° C-on, a gyártóktólközzétett adatok. Látható, hogy aA Saramet 23 a savkoncentráció növekedésével csökken, ellentétbena többi ötvözet. 100% -nál nagyobb savkoncentráció mellettA kén-trioxid felesleg, és a keveréket akkor nevezzükoleum. Ez köztudottan jobban maró hatású az olyan ötvözeteknél, mint a Sarametmint a ZERON 100-hoz és a 310 ötvözethez.Bár a 310 rozsdamentes acélról nincsenek nyilvánosan elérhető adatoknagyon erős sav, egyetlen adatpont van. Egy savnál99% -os koncentráció és 110 ° C hőmérséklet, a korrózióa 310 arány 0,1 mm / év volt1. Ez aA ZERON 100 310 felett rozsdamentes ezen a hőmérsékleten (4. ábra).A ZERON 100 szintén hasonló korrózióállósággal rendelkezik, mint a ZeCor ésSandvik SX erősebb savban,> 97 tömeg%.A kereskedelmi savas üzemekben általában kis mennyiségű vas van(jellemzően 5ppm), és ez befolyásolhatja aegyes ötvözetek.

Az 5. ábra az 5 ppm vas hatását mutatja bea ZERON 100 korróziós sebessége 110 ° C-on. Látható, hogy belülkísérleti hiba, a vasnak nem volt szignifikáns hatásakorrózió. 200 ° C-on (6. ábra) 98,5% savban a vas kicsia korróziós ráta növekedése, de semmi a mérnöki szempontbóljelentőség.

A sebesség hatásaMivel a rozsdamentes acélok gyakran aktívak (szemben a passzívakkal)forró, tömény kénsavban a korróziós sebesség aa sebesség függvénye. Általában ajánlott ötvözetekmint például a 316 és a 310 maximális áramlási sebességére korlátozva1,5 m / sec2. A sebességteszteket 95 tömeg% szénsavas kénsavban végeztéksav 70 ° C-on forgó hengeres minták alkalmazásával. Az elemzés felhasználásávalSilverman3 a forgási áramlást ekvivalensnek számítottuk2,5 m / sec-ig egy NPS 4 csőben. A ZERON 100 korróziós sebességemagas volt az első két-három napban. Ezt követően a korrózióarány kevesebb volt, mint 0,1 mm / év. A magas korróziós kezdeti sebességvékony fekete film képződésével járt afémfelület. Úgy tűnik, hogy a film korrózióállóságot biztosítaz ezt követő alacsony fémveszteségi ráta mutatja. Ezek az eredmények azt mutatjákhogy a ZERON 100 magasabb hőmérsékleten éssebességek 316L-nél erősebb kénsavban. Tesztek erősebba sav még alacsonyabb korróziós arányt mutatott.A szilícium-adalékok általában eltávolítják a sebesség érzékenységétrozsdamentes acélok forró, erős kénsav korróziójához. Sandvikrendkívül alacsony korróziós ráta (GG <0,01 mm="" év)="" az="" sx="" esetében="" 96%="">sav 70 ° C-on és 25 m / sec az ötvözet adatlapján. Megszereztékhasonló korróziós sebesség 98,5% savban 115 ° C-on és 10 m / sec áramlásnálsebesség. A Saramet 35 hasonló, nagyon alacsony korróziós arányt mutatott be98,5% sav 120 ° C-on 9 és 25 m / s sebességgel4. Bár vannincsenek adatok a ZeCor-ról nagy sebességgel, feltételezhető, hogyemellett felülmúlja a 304-es és 316-os osztályt is.

AlkalmazásokA 3. ábra adatai azt mutatják, hogy a 310 ötvözet nagyon alkalmas leheta hővisszanyerő szakasz, feltéve, hogy a savkoncentráció98% vagy annál nagyobb sebességgel. Egyes növényekben azonban kirándulások aalacsony savkoncentrációk gyakoriak, majd a sajáta szilíciumtartalmú ötvözetek megbízhatóbbak, a felhasználásuk határain belül.Mind a három szilíciumtartalmú ötvözetet tornyokhoz használták,tartályok, csövek, szerelvények, szűrők, vályúelosztók, hőhőcserélők és páramentesítők, ahol a körülmények fennálltaktúl megterhelő 310-re5,6. A 310 ötvözetet még mindig széles körben használják erős savban,különösen ott, ahol oleum állítható elő. A hőcserélőkben316L (gyakran Mo ≥ 2,5%) csöveket gyakran használnak anódos csövekkelvédelmet, hogy passzívak maradjanak.A fenti adatok egyértelműen mutatják aZERON 100 tömény kénsavban, legfeljebb200 ° C. Különösen hatékony lehet magas hőmérsékletű melegbenkénsav üzemek helyreállítási szakasza. PCS-foszfátok aUSA 18 hónapig kitett egy ZERON 100 NPS1 orsót 18 hónapigtömény sav 200 ° C-on. A korróziós sebesség&volt; 0,2 mm / év.A PCS egy ZERON 100 szűrőt is felszerelt a kénsavval szembenmagas hőmérsékleten (~ 200 ° C) működő savas szivattyú. 18 utánhónapos üzemben a szűrő kiváló állapotban volt. Ez volt ajelentős javulás az alkalmazott 310 rozsdamentes acél szűrővel szembenkorábban.A ZERON 100-at az egyik fő kénsav is használtasavas üzemeket tervező cégek a nyílólemezekhez (7. ábra).

Ezekáramlás szabályozására használják olyan alkalmazásokban, mint a vályúelosztók.Ez kihasználja a ZERON jó eróziós korrózióállóságát100. A ZERON 100 varrattal hegesztett hőcserélőként is kaphatócső. Ezáltal ideális savhűtőkhöz, ahol aa hűtővíz sós vagy tengervíz, mivel a ZERON 100 aa környezettel szembeni ellenálló képesség bizonyított története7.

ElérhetőségEzeknek az ötvözeteknek az alkalmazása új projekteknél általában nem jelent problémátmivel általában malomfutási mennyiségre van szükség. Késői hozzáadás esetén azonbanjavítások vagy üzemmódosítások, általában kisebb mennyiségeketkívánt. A saját szilíciumtartalmú ötvözetek nem a birtokában vannakrozsdamentes acélból származó részvényesek jelentős mennyiségben ilyenek számáraalkalmazások. A fő OEM gyártók korlátozott mennyiségű készletet tartanak fenntermékformák, hogy támogassák ügyfeleiket. A 310 ötvözet széles körben elterjedtlemezként kapható, de csövekként, szerelvényekként nem olyan könnyen elérhetőés karimák.
A ZERON 100 azígy hasznosötvözet olyan alkalmazásokhoz, ahol a gyors szállítás fontos vagy kicsimennyiségekre van szükség.A ZERON 100 minden ívhegesztéssel teljesen hegeszthetőtechnikákat és az ötvözet széles körű alkalmazását az olaj- és gáziparbanazt jelenti, hogy sok képzett fabrikátor van. A 310 ötvözet azhegeszthető, feltéve, hogy a szén viszonylag alacsony; 0,04% aésszerű maximum. Ezt speciálisan UNS néven kell megadniAz S31000 szén-maximuma 0,08%, alacsony széndioxid-tartalommal rendelkezikverzió (UNS S31002) nem áll rendelkezésre. A magas szilíciumtartalomaz ausztenites ötvözetek szintén viszonylag könnyen előállíthatók, és mindegyik jönlegfeljebb 0,03% szén-dioxid-szinttel, hogy ne keletkezzen karbida hegesztésről.

Következtetések
1. A 310 ötvözet jól ellenáll a tömény kénsavnakemelt hőmérsékleten, de nem annyira ellenálló, mint a sava koncentráció 98% -ról csökken. Az ötvözet nem könnyűnem lemez formában kapható.
2. A magas szilíciumtartalmú ausztenites rozsdamentes acélok korróziója jóforró tömény kénsavval szembeni ellenállás és jobbakmint 310 gyengébb savban. A szilícium jót ad ezeknek az ötvözeteknekkénsavval szembeni ellenállás nagy áramlási sebességnél. Ezek az ötvözetekaz oleumban kevésbé ellenállóak a 310 ötvözethez képest.
3. A ZERON 100 hasznos ellenálló képességgel rendelkezik a forró koncentrátummal szembenkénsav, köztes termék a 310 ötvözet és amagas szilíciumtartalmú ausztenites ötvözetek. Könnyen elérhetőa termékformák köre alkalmassá teszi mind az új üzemek számáraés felsõ fokozatok.

Hivatkozások
1. CM Schillmoller, a Nikkel Intézet 10 057. sz. Műszaki jelentése.
2. DK Louie, A kénsavgyártás kézikönyve, 2. sz2008. évi kiadás, kiadta a DKL Engineering.
3. DG Silverman, Corrosion 44, 1 (1988) 42.
4. S. Clarke, „Saramet ötvözetek - alkalmazások az igényesbenKénsav-alkalmazások ”, AIChE Convention, Florida, USA,2003. június.
5. „Saramet Austentic Rozsdamentes Acél”, Aker SolutionsKiadvány, 2009.
6. S Richardson, M Spence és J Horne, „A ZeCor mérnökeKénsav-ellátó berendezések ”, AIChE-egyezmény,Florida, USA, 2007. június.
7. R. Francis és G. Byrne: „Tapasztalatok a SuperduplexrőlRozsdamentes acél tengervízben ”Stainless Steel World, 16. évf.2004. június, KCI, 53. oldal.® Bejegyzett védjegyek

A cikk a Rozsdamentes acél világról.