EN
Угаасан металлын бутлуурын халдварт бат бөх материалын сонгон шалгаруулалт
Hastelloy®, Inconel®, Titanium, Monel®: Агрессив химийн орчинд элсэлтийн үйл ажиллагаа
Хүнд нөхцөлд коррозийн сөрөг үйлдлийн тулд ажиллахад бүх зүйлс хүртэл газардаж нехүүр, итгэлтүүр хамгаалалт шаардагдах үед экзотик хавсралт металлууд стандартын үүрэг гүйцэтгэнэ. Жишээ нь Hastelloy® — түүний C-276 хувилбар. Энэ материал нь хүчтэй сульфидын ба хлоридын хүчилд тааруулах чадвараар гайхалтай бөхийн төлөөлөгч юм; зато фармацевтикийн үйлдвэрлэл, нарийн химийн боловсруулалт газрууд нь түүнийг итгэлтүүр хамгаалалт шаардагдах үед сонгож ирдэг. Түүн дотор Inconel® бас өөрийн онцлог үүрэг гүйцэтгэнэ: түүн дотор хүч чадвар хадгалагдах нь 2200°F (1204°C) температурт ч үргэлжилдэг, мөн оксиджуулалт үүсэх нь удаан явладэг. Түүн дотор дулааны циклд холбогдмуйн хэрэглээ, жишээ нь шаталт хяналтын систем, гаралтын системд түүнийг үлдэшгүй ашиглаж ирдэг. Массын хэмжээг багасгах талаар титан бас гайхалтай үүрэг гүйцэтгэнэ. Титан нь хлоридын ба далайн усны нөхцөлд бүх нийтлэг хавсралт металлуудаас илүү төвөгтүүр тааруулах чадвараар ялгардэг, мөн никель хавсралт металлуудаас ойролцоогоор 40% хөнгөн бөхийн төлөөлөгч юм; зато далайн техник, тэнгисийн хүртэлх багаж хэрэгсэлд түүнийг сонгож ирдэг. Monel® нь гидрофторын хүчил, цаустик шүлтүүдтэй тааруулах чадвараар өөрийн онцлог үүрэг гүйцэтгэнэ. Бүх нийтлэг хавсралт металлуудын хооронд юу нь холбоос үүрэг гүйцэтгэнэ? Бүх нийтлэг хавсралт металлууд нь стресс-коррозийн трещин (SCC) үүсэх нь саардуур, сульфидын, хүчтэй хлоридын хүчилд үлдэшгүй тааруулах чадвараар ялгардэг. Үр дүн? Хүнд нөхцөлд үйлдлүүр хугацаа нь ердийн хөнгөн хүчилтүүр гангаас гурван дахин до пять дахин урт болдэг.
Үндэсний үнэ, үйлдвэрлэлийн боломжийг тэнцвэржүүлэх, урт хугацааны найдвартай
316L, 321 зэрэг үл үлэмж төмөрлөгийн төмөрлөгийн үнэ цэнэ нь маш өндөр: экзотик төмөрлөгийнхээс 70~80% бага материал зардалтай, элсэлт нь илүү хялбар байдаг. Гэвч амьдралын тойрог эдийн засаг нь халдлагатай орчинд шийдвэрлэхүй өөрчлөгдөж байна:
- 316L нь ихэвчлэн өндөр температурт 10% HCl-д 6-12 сарын дотор бүтэлгүйтдэг
- Hastelloy® C-276 нь ижил хэмжээний халдлагад таван жилээс илүү хугацаанд халдашгүй байдлыг хадгалдаг
Хамгийн сайн сонгон шалгаруулалтыг гурван хүчин зүйл заадаг:
- Химийн нөлөөлөл хлор нь 50 ppm-ээс дээш агуулахад 300-р цуврал дулааны зэвсэг нь нүх болон SCC-ийн эрсдэлтэй холбоотойгоор авч үзэхээс хасагдана.
- Дулааны динамик : Экзотик элсэлүүд нь хурдан температурны эргэлтийн үед микро бүтцийн тогтвортой байдал, ядаргааны тэсвэртэй байдлыг хадгалдаг бөгөөд энэ үед хүдэрт давхарцаггүй ангилалууд HAZ-ийн хурдацтай эвдрэлд өртдөг.
- Нийт эзэмшлийн хэмжээ : Хэдийгээр эхний зардлын хэмжээ 3-4 дахин өндөр боловч экзотик нь төлөвлөсөнгүй зогсонги цаг, нөхөн төлөөлөх ажил, системийн бохирдолг бууруулж, тасралтгүй үйл ажиллагаа явуулдаг химийн үйлдвэрүүдэд өндөр эргэлтийг авчирдаг.
| Фактор | Эрдэнэ төмс (316L) | Эксготик элсэл (жишээ нь, Hastelloy® C-276) |
|---|---|---|
| Материалын зардал | 25$40/kg | 100-150$/кг |
| Угаах эсэргүүцэл | Хөдөөцтэй (< 100°C) | Сайхан (< 200°C) |
| Үйлдвэрлэхэд хүндрэлтэй | Хямд (TIG/GTAW стандарт) | Өндөр (хяналттай дулааны хангамж, хатуу түлш, элсэлтээс хойшхи хатуулах шаардлагатай) |
| Ерөнхий ажиллах хугацаа | 25 жил | 1015 жил |
Холбогдсон металлын бүлүүрүүдийн гөлгөр бүтэц ба хүчлэг төлөвийн туршилтын хугацаа
Ирмүүний холбогдсон геометри, дулаан нөлөөлсөн бүсийн хяналт ба түүний давтамжийн хугацаа дээрх нөлөө
Угаасан металлын бутлуурын ядарсан хугацаа нь хоёр үндсэн хүчин зүйлээс хамаардаг. Мөн тэр шилжих шороон цоргог зөв хийх нь ч чухал. Хэрэв багассан, давхардсан, эсвэл хэт их хүчтэй зүйл байгаа бол энэ нь ихэнх ядаргааны сацаг үүсэх эхлэх энэ бүс нутгийн доод хэсэгт дарамтын цэгүүдийг бий болгодог. Эдгээр асуудлын 90 орчим хувь нь тэнд эхэлдэг. Гэхдээ HAZ-г хянах нь бас л чухал. Угаах үед хэт их халуун байдал нь металл хоорондын эвдрэлтэй үе шат, том жимсгэнэ үүсгэж, халдвар, байнгын эргэлтийн үед бүтэлгүйтэхээс өмнө эргэлтийн тоог долоон хувь хүртэл багасдаг. Товчхон GTAW техник хэрэглэх нь галт уулыг хамгаалах газар хамтран хагас мм-ийн хүрээний HAZ бүсэд хүрэх бөгөөд мөн адил металлыг уян хатан байлгах боломжтой. Никель, титаний элсэлтийн хувьд тодруулбал, элсэлтийн дараах бодисын угаах бодисыг нэмж хийснээр микроскопийн түвшинд бүх зүйл илүү нэг хэвээр байдаг бөгөөд элсэлтийн дараа үлдсэн үлдэгдлийн дарамтыг арилгадаг. Энэ хослол нь үйлдвэрлэгчдэд 20 мянга гаруй даралтын дугуйгаар ямар ч сацалтгүйгээр баталгаажуулахад боломжийг олгодог. Мөн ханангийн нягтралтай байдлыг бүү мартаарай. Нэг бүс бүрийн 0,05 мм-ийн доторх өөрчлөлтийг хадгалах нь стрессийн материалын дагуу тэгш хуваагдахыг баталгаажуулдаг.
Даралт–Температур–Циклд ачаалуур харилцан үйлчлэл коррозив орчинд: Деградацийн горимыг таамаглах
Материалуудын коррозив нөхцөлд үлдэж байх үед тодорхой нэг шалтгааны улмаас тэрдүүр харуулж байгаа биш. Харин даралт нэмэгдэж, температур хэлбэлзэж, төхөөрөмжүүд дахин дахин хүчдэлд үлдэж байгаа гэх мэт олон хүчин зүйлс холимогдож, нарийн бүтэц үүсгэн ажиллаж байна. Энэ асуудал нь устөрөөд водорын (H₂S) агууламж их бүсд, жишээлбэл H₂S-ийн концентрация 50 миллионд нь нэг хувь (ppm) хэтрүүлж байх үед түүнчлэн хүнд болж байна. Материалын хүчдэл нь түүний төслийн хүчдэлтэй харьцуулж хагасаас илүү болж байх үед асуудал үнэнхүү хүнд болж байна. Түүнчлэн, устөрөөд индуцирован трещина (hydrogen induced cracking) хурдан хөгжих бөөн, заримдаа ажилласан цагийн тоо 500 цагт хүртэл үүсж байна. Хязгаарлагдмуйн элементийн анализ (finite element analysis) гэж номхон программын симуляци ашиглан инженерүүд тогтоож байгаа, төхөөрөмжүүдийн хүнд нөхцөлд гурван үндсэн хугацааны газардлын хэлбэр байдаг, мөн түүнчлэн түүнүүд хоорондоо нарийн холбоотой байдаг.
- Хүчлэгийн коррозийн цоорхойжилт (SCC) тогтвортой сунгагч ачаалал + хлорид ионы → төвдүүр бүрхүүлийн нүүрсний хүрээ дээрх үйлчлэл
- Нууршлын усталт давтамжит хүчдэл нүхнүүд дээр төвлөрдөг, инерт орчинд харьцуулж цацрагийн үүсэл ба өсөлт 3–5 дахин хурдасна
- Дулааны рачетинг давтамжит дулааны өөрчлөлтүүд нь жижигхэн пластик деформацийг үүсгэдөг, түүнд бүрхүүлд хязгаарлалт үүсгэдөг бүрхүүлд тусгайлан нөлөөлдөг
Урьдчилан таамаглаж буй алгоритмд материал-тодорхой нууршлын хурд (мм/жил), даралт–температур ажиллах хязгаар, давтамжит хүчдэлийн далайц орж, доминант деградацийн замыг таамаглана. Энэ нь проактив холимог сонголтыг хангана — жишээлбэл, хүчиллэг, хлорид агуулдаг орчинд давтамжит хүчдэл 25 ksi-с илүү бол никельд суурилсан суперхолимог шаардлагатай.
Холбогдож буй метал бүрхүүлийн бүтээмжийг хамгийн их бүтээмжтэй байлгахын тулд дизайн ба технологийн зөвлөмжүүд
Холболтын чанарын баталгаажуулалт, ханын зүйлт нэдүүрлүүд, холбогдож буй дараах пассивжүүлэлтийн протоколууд
Сайн дулааны үйл ажиллагааны үндэс нь үйлдвэрлэгчид үйл явцыг хэрхэн гүйцэтгэдэг нь юм. Угаасаа л хуурайшилт хийхээс өмнө хуурайшилт хийх хэрэгтэй. Товчхон тоног төхөөрөмж нь хажууг төгс тохируулж, илрэлгүй байдал, муу нийлбэр зэрэг асуудлуудад хүргэж болох хоорондоо ямар ч зөрүү байхгүй. Хөлийн түвшин багатай хяналттай хуурайших техник хэрэглэх нь урвалт, жижигхэн сацалт, хүчилтөрөгчийн ховоржилт зэрэг нийтлэг асуудлыг зайлсхийхэд тусалдаг. Өндөр дугаартай үйл ажиллагааны үед хатуу ± 0.01 мм-ийн хүрээнд хатуу ханан хатуу байдлыг хадгалах нь дарамтыг тодорхой бүсэд төвлөрүүлэхээс сэргийлж, ядаргааны хөгжлийг сааруулах болно. Тодруулбал, элдэв төрлийн зэсний бутлуурын хувьд, элдэв төрлийн зэсний бутлуурын дараах ASTM A967 стандартыг дагаж, хром оксидын хамгаалалтын давхаргыг дахин барьж, чөлөөт төмөр, зэсний давхаргыг устгадаг. Энэ нь элсэлтийн дараа байгалийн идэвхтэй киноны үйл ажиллагааг, ялангуяа халаасан газруудын эргэн тойронд задарч, химийн үйлдвэр, давс буулгах байгууламж, далайн хийн систем зэрэг орчинд халдварлах хордлого, хлорид стрессийн саатуулалтад илүү сайн
НӨАТ-ын хэсэг
Хүчдэл коррозион трещин үүсэх (SCC) гэж юу вэ?
Хүчдэл коррозион трещин үүсэх (SCC) нь таталцан бүрдүүлсэн хүч ба коррозион орчинд үлдмүүрт материалд түүнд хүргэдэг гэмтэл үүсгэх механизм юм, үүн дотор трещинуудын үүсэл нь төвөгтэй бүтцүүдийн хилд хүрдэг.
Яагаад агрессив орчинд шүүлтүүдийн гангаас илүү экзотик хавсралт металлуудыг сонгож бүүрдүүлдэг вэ?
Экзотик хавсралт металлууд нь шүүлтүүдийн гангаас илүү үлдмүүрт коррозион төвөгтэй орчинд түүнд хүргэдэг, урт үйлдлийн хугацаа, бүүрдүүлсэн зогсолт хугацааны багасалт үзүүлдэг, мөн анхны зардал өндөр бүүрдүүлсэн ч, агрессив химийн орчинд түүнд хүргэдэг.
Холбогдсон металлын бүлүүрүүдийн хүчдэлд төвөгтэй бүтцүүдийн үйлдлийн хугацааг яаж уртасгаж болдог вэ?
Хүчдэлд төвөгтэй бүтцүүдийн үйлдлийн хугацааг холбогдсон гүнзгийн хэлбэр, дулаан-нөлөөлсөн бүсийн хяналт, нарийн холбогдсон технологи, тогтмол хана зүйлсийн хадгалалт зүйлсийн тусламжтайгаар сайжруулж болдог.