Хастеллои Г-30 у испаривачима фосфорне киселине: Подаци о перформансама цеви размењивача топлоте

Зашто је Хастеллои Г-30 специфичан за цеви за испариваче фосфорне киселине?

Г-30'с хемија - са високим хромом са умереним молибденом и додатком бакра - намерно је пројектована да се носи са специфичном комбинацијом загађивача која се налази у фосфорној киселини мокрим процесом, а Хаинес Интернатионал именује цеви за испариваче П2О5 као једну од две све апликације за главу.

Извор: Хаинес Интернатионал листа са подацима о номиналном саставу, легура ХАСТЕЛЛОИ Г-30.

Висок садржај хрома даје Г-30 јаку отпорност на оксидациони карактер влажне-процесне киселине и на мешавине азотне и азотне-киселине, док му додаци молибдена и бакра дају умерену отпорност на редукционе киселине као што су хлороводонична и сумпорна -, а обе су присутне у комерцијалним примесама киселе киселине. Хаинес Интернатионал такође напомиње да је Г-30 мање подложан пуцању изазваном напрезањем и корозијом изазваним хлоридом од аустенитних нерђајућих челика које обично замењује у овој услузи, што је директно важно за снопове цеви који се понављају термичким циклусима током покретања и искључивања испаривача.

Шта чини влажну{0}}процесну фосфорну киселину толико корозивном за цеви испаривача?

Фосфорна киселина-фосфорна киселина је корозивна првенствено због онога што је растворено у њој, а не због саме фосфорне киселине: неизреагована сумпорна киселина, метални јони, јони флуорида, хлоридни јони и суспендоване честице као што је силицијум диоксид, све се креће заједно са П2О5, а од ових електрохемијских покретача хлорида који су доминантни покретачи ових електрохлорида живот.

Фосфорна киселина „мокрим-поступком се добија реакцијом фосфатне стене са сумпорном киселином, а како је произведена садржи само око 30% П2О5 због велике количине воде за испирање која је потребна да се одвоји од нуспроизвода калцијум сулфата. Флуоридни јони имају тенденцију да формирају стабилне комплексе са металним јонима у раствору и стога су мање агресивни према материјалима цеви од хлоридних јона, који снажно утичу на електрохемијске реакције између киселине и површине метала. Због тога је избор легуре за цеви испаривача вођен више отпорношћу на хлорид-удубљења и пукотине-корозијом него само номиналном јачином фосфорне киселине.

Током процеса испаравања, концентрација П2О5 се обично повећава са отприлике 30% на око 54% ​​у низу фаза испаривача. Већа концентрација сама по себи би сугерисала већу корозивност, али Хаинес Интернатионал примећује да је овај ефекат делимично надокнађен јер нивои нечистоћа - укључујући хлориде који су најважнији - имају тенденцију да опадају како киселина постаје све више концентрисана.

Како Г-30 делује у стварно влажној-процесној киселини, а не само у киселини за реагенс?

Хаинес Интернатионал подржава своје лабораторијске податке -класе реагенса-репрезентативним тестирањем на терену спроведеним у стварној влажној-процесној киселини коју је испоручио произвођач фосфата на Флориди при три стварне производне концентрације (36%, 48% и 54% П2О5) и 121 степен Г{3} директно у односу на 210 степени Ф{0} конкурентни нерђајући челици у условима много ближим радном испаривачу него тест чаше за реагенс.

Ова разлика је важна за свакога ко наведе материјал цеви из листа са подацима: табеле корозије-класе реагенса (које се користе у овом чланку због њихове прецизности и поновљивости) изолују само ефекат концентрације киселине и температуре, док права влажна-процесна киселина додаје оптерећење флуором, хлоридом, сулфатом и честицама о коме је горе дискутовано. Одлука компаније Хаинес Интернатионал да изврши наменско поређење стварних-киселина у концентрацијама релевантним за производњу{4}} представља значајан део дужне пажње и зато Г-30 има истинску, потврђену евиденцију у овој апликацији, а не чисто теоретску.

Независни теренски и{0}}подаци о{0}}фабрикама пријављени у патентима за процесе фосфорне{1}}киселине додају још једну, дугорочну тачку података за ширу фамилију легуре Хастеллои Г: у испитивањима дигестије фосфатних стена, радно коло од легуре Хастеллои Г је забележило стопу корозије од 67 мил' годишње, 836 у односу на све. милс годишње под једним скупом услова дигестора, и 11,71 мпи у односу на 15,77 мпи за 625 под условима већег-оксидационог-потенцијала. Ове бројке описују општу Г-породичну легуру, а не Г-30 конкретно, али потврђују исти смерни закључак који Хаинесови подаци показују: Г-породица никла-легуре хрома и гвожђа се добро држе у односу на 625 у стварној производњи фосфорне киселине, а не само фосфорне киселине.

Како се мења стопа корозије Г-30 како концентрација киселине расте током испаравања?

Стопа корозије Г-30 у кључалој фосфорној киселини стално расте од 50% до 85% концентрације, али остаје ниска и подношљива (0,01-0,84 мм/год) у целом опсегу који ће видети испаривач, укључујући отприлике 54% концентрације П2О5 крајње тачке типичне за комерцијални ве-процес.

Извор: Хаинес Интернатионал реагенс -табела корозије фосфорне киселине, листа са подацима о легури ХАСТЕЛЛОИ Г-30.

Пошто већина комерцијалних мокрих{0}}возова циља на коначну концентрацију око 54% П2О5, дизајнери цеви могу да очекују да ће стопа корозије степена корозије Г-30-овог реагенса- бити у опсегу од 0,1-0,2 мм/год на тој крајњој тачки - добро у оквиру удобног вишеструког снижења радног века ради додатног снижења корозије за додатни век трајања. локализовани ризик од корозије од хлорида који се разматра у наставку.

Како је Г-30 у поређењу са 316Л, 254СМО и легуром 625 у киселинама релевантним за испаривач?

Упоредни прикази компаније Хаинес Интернатионал стављају Г-30 испред нерђајућег челика 316Л и 254СМО иу хлороводоничкој и у сумпорној киселини, и испред легуре 625, посебно у хлороводоничној киселини - али Хаинес директно наводи да је Г-30-ов 0,1 мм/и линији, што значи да је су625 киселина нешто већа у линији су625 има малу предност свуда где је контаминација сумпорном киселином доминантна брига.

Ово је корисна, искрена тачка података за одлуке о спецификацијама: Г-30 није универзално испред сваке конкурентске легуре у свакој киселини коју би испаривач могао да види. Тамо где је доминантна нечистоћа сумпорна киселина пренета из корака дигестије камена{4}}, легура 625 (или виши-хром ХАСТЕЛЛОИ Г-35, покривена у пратећем чланку у овој серији) може да понуди малу додатну маргину. Тамо где је киселина ближа чистој хемији влажног процеса са својим карактеристичним оптерећењем хлорида, равнотежа хрома, молибдена и бакра у Г-30 даје јој стварну предност у односу на нерђајуће челике и посебно 625 у хлороводоничкој киселини.

Која је отпорност Г-30 на удубљење испод наслага и корозију на пукотинама?

Према два стандардна убрзана теста која се користе за симулацију услова-запрљаних хлоридима - Зелена смрт и жута смрт - Г-30 прво показује удубљење под углом од 55 степени и напад пукотина на 45 степени (зелена смрт) или 25 степени (жута смрт), што је управо режим квара, јер су испаривачи највише изложени цеви испаривача и чврстим цевима које су највише изложене на цеви. површине.

Извор: Хаинес Интернатионал подаци о корозији и корозији у пукотинама (24-часовна испитивања), лист са подацима о легури ХАСТЕЛЛОИ Г-30.

Ово је једини оперативно најрелевантнији скуп података у овом чланку. Отпорност на масу киселине, као што је приказано у горњим табелама концентрације, описује шта се дешава са чистом површином цеви која је равномерно изложена киселини која тече. Праве цеви испаривача акумулирају каменац, наслаге калцијум сулфата и стагнирајуће зоне на преградама и потпорним плочама - условима који концентришу хлориде локално и могу да изазову напад рупа или пукотина знатно испод номиналне радне температуре расуте киселине. Праг корозије у пукотини Г-30 од 25-45 степени је значајна, квантификована граница изнад типичних радних температура испаривача за многе дизајне, али такође наглашава зашто периодично механичко чишћење и инспекција испод наслага остаје стандардна пракса без обзира на избор легуре.

Да ли је Г-30 отпоран на пуцање хлоридним напоном и корозијом у сервису испаривача?

Да - у стандардном тесту са кључањем од 45% магнезијум хлорида (АСТМ Г36),G-30одолевао је пуцању 168 сати, отприлике седам пута дуже од 254СМО и 84 пута дуже од 316Л, и надмашио је две упоредне легуре никла ('28' и '31') тестиране поред њега.

Извор: Хаинес Интернатионал подаци о напону{0}}корозији (врући 45% МгЦл2, АСТМ Г36), лист са подацима о легури ХАСТЕЛЛОИ Г-30.

Отпорност СЦЦ-а је важна за снопове цеви испаривача јер комбинују два од три састојка СЦЦ-у је потребан - подложан материјал под затезним напрезањем (од термичког циклуса, котрљања у цевни лим или заосталог напрезања заваривања) изложеног окружењу које носи хлорид-. Приближно 168-часовни праг Г-30 у тесту који је далеко тежи од типичних услова рада даје дизајнерима цеви значајну, квантификовану сигурносну маргину у односу на нерђајуће челике који се најчешће сматрају јефтинијим алтернативама.

Како заваривање утиче на отпорност на корозију-шавова и цеви{1}}на-листа цеви?

Г-Стопе корозије свих -завара- метала код Г-30 остају близу кованог основног метала у већини услова сумпорне и хлороводоничне киселине релевантних за рад испаривача, са изузетком 90% сумпорне киселине, где и метал заваривања и ковани основни метал показују оштар, подударан пораст {{5} рефлектује ограничење гена, а не представља ограничење гена слабост специфична за заваривање.

Извор: Хаинес Интернатионал за све-заварене-мете (више-пролазне ГМАВ крстаче) у односу на коване базе-подаци о корозији метала, лист са подацима о легури ХАСТЕЛЛОИ Г-30.

За снопове цеви испаривача произведене од заварених цеви (АСТМ Б619/Б626) или за које је потребно заваривање цеви-за-лимове, ови подаци подржавају одређивање Г-30 без општег смањења карактеристика за зоне заваривања у већини киселих услова за које је легура намењена. Резултат од 90% сумпорне киселине је подсетник да Г-30, као и Г-35, није прави избор ако пренос сумпорне киселине из биљке редовно достиже ту концентрацију на зиду цеви – стање у коме би 625 или цев са више хрома Г-35 била конзервативнија спецификација.

Како топлотна проводљивост Г-30 утиче на дизајн цеви размењивача топлоте?

Топлотна проводљивост Г-30 (око 10 В/м· степен на собној температури, која расте на отприлике 19-21 В/м· степен на 400-600 степени) је знатно нижа од легура бакра, па чак и угљеничног челика, тако да топлотна-област преноса} мора да буде проводљива са дебљином цеви имајући у виду - али овај компромис је значајно надокнађен веома танким додатком корозије који Г-30 дозвољава у поређењу са дебљим зидовима које би мање отпорне, јефтиније легуре биле потребне.

Извор: Хаинес Интернатионал подаци о физичким својствима, лист са подацима о легури ХАСТЕЛЛОИ Г-30.

Ово је прави инжењерски компромис-, а не маркетиншка поента коју треба занемарити: зид цеви од никла-хрома-гвозденог гвожђа ће проводити топлоту приметно мање ефикасно од упоредиве дебљине цеви од легуре бакра или угљеничног челика, а топлотни дизајн измењивача топлоте (број цеви, дебљина зида) који директно преноси топлоту треба да узме у обзир} обрачун. У пракси, дизајнери испаривача то компензују тако што су искористили отпорност на корозију Г-30 да би одредили тањи зид цеви него што би захтевао дизајн од угљеничног-челика или ниже-легура, што делимично надокнађује{10}}казна преноса топлоте од ниже проводљивости док и даље пружа више{10{11} век трајања зида{11} додатак на корозију на мање отпорном материјалу би захтевао.

Које форме производа и стандарди цеви се примењују на цеви за испаривач Г-30?

Г-Цев за испаривач Г{{7}30 је доступна као бешавна цев према АСТМ/АСМЕ Б622/СБ622 и заварена цев према АСТМ/АСМЕ Б619/Б626 и СБ619/СБ626, испоручује се млин-жарена и треба да буде поново{1}обликована{10} операција{12}}савијања цеви која производи 7% или више спољашњег издужења влакана да би се повратила пуна отпорност на корозију.

Извор: Табела "Спецификације и кодови" Хаинес Интернатионал, лист са подацима о легури ХАСТЕЛЛОИ Г-30.

Температура жарења за Г-30 је 1177 степени (2150 степени Ф) уз препоруку гашења водом, мада је брзо хлађење ваздухом изводљиво за структуре тање од 10 мм (0,375 ин) -, категорија која укључује већину дебљина зидова цеви за испаривач{11}}. Г-30 је тврђи од аустенитног нерђајућег челика и лакше се стврдњава, што је директно важно за операције савијања и ширења цеви током производње снопа и требало би да се планира у производној секвенци.

Која су практична ограничења за дизајн и рад за цеви за испаривач Г-30?

Г-30 поуздано ради у целом опсегу концентрације П2О5 од 30-54% и до 121 степен у стварној влажној-процесној киселини, али дизајнери треба да третирају локализовану контаминацију хлоридом - не масовну киселину - као главно ограничење специфичног дизајна - као главно ограничење специфичног дизајна за оштру брзину{1} Подаци Г-30 о хлороводоничкој киселини показују при одређеним комбинацијама средње концентрације и температуре.

Табела хлороводоничне киселине компаније Хаинес Интернатионал показује да стопе корозије нагло расту при неким средњим условима -, на пример, 2,5% ХЦл на 93 степена (200 степени Ф) скаче на 4,23 мм/год, а кључање 2-2,5% ХЦл достиже 9,5% ХЦл далеко изнад-0}12}{8{8}12{6{8 мм изнад. добро-понашање и при нижим и на вишим концентрацијама у близини. Ова врста немонотоног понашања је подсетник да дијаграме изо-корозије и табеле концентрације треба читати при стварној, локалној хемији киселине која се очекује на зиду цеви (укључујући све ефекте концентрације од кључања или испаравања директно на површини), а не само на номиналној концентрацији процеса у расутом стању.

• Упутство за дизајн и рад:Пратите нивое нечистоћа хлорида и слободне-сумпорне-киселине у процесној киселини, пошто ови - не номинална концентрација П2О5 - заправо изазивају ризик од корозије цеви.
• Упутство за дизајн и рад:Закажите периодично механичко чишћење и инспекцију испод каменца и наслага, пошто се праг корозије у пукотинама Г-30 (25-45 степени у убрзаним тестовима) може приближити свуда где зарастање концентрише хлориде локално.
• Упутство за дизајн и рад:Избегавајте дизајне који концентришу хлороводоничну киселину локално у опсегу од 2-3% на повишеној температури, где сопствени подаци Г-30 показују несразмеран скок брзине корозије.
• Упутство за дизајн и рад:Тамо где је пренос сумпорне киселине необично висок или се редовно приближава концентрацији од 90% на зиду цеви, процените легуру 625 или ХАСТЕЛЛОИ Г-35 као конзервативнију алтернативу.
• Упутство за дизајн и рад:Поновно{0}}жарење цеви након операција хладног-обликовање или савијања које прелазе око 7% спољашњег-издужења влакана да би се у потпуности обновила отпорност на корозију пре пуштања у рад.

Често постављана питања

П: Зашто се Хастеллои Г-30 користи за цеви за испариваче фосфорне киселине?

A: Висок садржај хрома у Г-30 је отпоран на оксидациони карактер контаминације влажним-процесом фосфорном киселином и азотном-киселином, док је садржај молибдена и бакра отпоран на нечистоћу сумпорне киселине присутне у сваком мокром-току процеса. Хаинес Интернатионал наводи цеви за испариваче П2О5 као једну од две примарне примене легуре, подржане и испитивањем реагенса-и правим мокрим процесом са киселином.

П: Да ли отпорност на корозију Г-30 одржава при концентрацији од 54% П2О5 која се користи у комерцијалним испаривачима?

A: Да. Подаци о кључалој фосфорној киселини на нивоу реагенса показују да стопа корозије Г-30 расте само постепено у опсегу концентрације, задржавајући се у опсегу од 0,1-0,2 мм/год око 54-60% П2О5 - у оквиру прихватљивог дизајна.

П: Који је највећи ризик од корозије за Г-30 цеви у сервису испаривача?

A: Корозија удубљења и пукотина испод каменца и наслага изазвана хлоридом-, а не равномеран напад киселине на чисту површину. Стандардни убрзани тестови показују Г-30 граничне вредности корозије и корозије у пукотинама на 25-55 степени, због чега периодично чишћење и провера запрљања остају важни без обзира на избор легуре.

П: Да ли је Хастеллои Г-30 бољи од легуре 625 за испариваче фосфорне киселине?

A: Зависи која нечистоћа доминира. Сопствени упоредни подаци компаније Хаинес Интернатионал показују да је Г-30 испред 625 у хлороводоничкој киселини, али 625 има незнатну предност у сумпорној киселини. Тамо где је пренос сумпорне киселине необично висок, 625 или ХАСТЕЛЛОИ Г-35 са високим садржајем хрома може бити конзервативнија спецификација.

П: Да ли заваривање смањује отпорност Г-30 на корозију у производњи цеви испаривача?

A: Генерално не. Објављени подаци за-метал-у односу на-прерађене показују само малу разлику у већини услова сумпорне и хлороводоничне киселине релевантних за сервис испаривача, при чему и метал шава и ковани основни метал показују подударан пораст подстакнут хемијом- само при најтежем тестираном стању (90% сулфуринске киселине).

П: Каква је топлотна проводљивост Г-30 у поређењу са другим материјалима цеви размењивача топлоте?

A: Топлотна проводљивост Г-30 (око 10 В/м· степен на собној температури) је знатно нижа од легура бакра и угљеничног челика, тако да површина{5}}преноса топлоте мора бити одговарајуће величине. У пракси се ово делимично надокнађује јер отпорност на корозију Г-30 омогућава тањи зид цеви него што би мање отпорна легура била потребна за исти радни век.