การเลือกเหล็กที่เหมาะสมสำหรับท่อส่งสารเคมี: คู่มือที่ครอบคลุม

ในโรงงานเคมี ท่อเหล็ก เป็นองค์ประกอบที่สำคัญของโครงสร้างพื้นฐานการขนส่งของเหลวก๊าซและสารเคมีต่างๆ การเลือกประเภทเหล็กที่เหมาะสมสำหรับท่อเหล่านี้ขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายอย่างรวมถึงความต้านทานการกัดกร่อนการจัดการความดันความแข็งแรงเชิงกลและการทนต่ออุณหภูมิ บทความนี้นำเสนอเหล็กประเภทที่เหมาะสมที่สุดสำหรับท่อที่ใช้ในโรงงานเคมีอธิบายคุณสมบัติของพวกเขาและการพิจารณาที่ผลักดันการใช้งานของพวกเขาในสภาพแวดล้อมที่ต้องการนี้

1. ทำความเข้าใจกับความต้องการของท่อเคมี
โรงงานเคมีมักจะประมวลผลสารที่หลากหลายซึ่งส่วนใหญ่มีการกัดกร่อนกรดหรือด่าง ดังนั้นเหล็กที่ใช้สำหรับการผลิตท่อจะต้องเป็นไปตามข้อกำหนดเฉพาะ:

ความต้านทานการกัดกร่อน: สารเคมีเช่นกรดอัลคาลิสและเกลือสามารถย่อยสลายโลหะได้อย่างรุนแรงเมื่อเวลาผ่านไป ดังนั้นเหล็กต้องมีความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีเยี่ยมเพื่อป้องกันการย่อยสลายและรักษาความสมบูรณ์ของโครงสร้าง

ความแข็งแรงเชิงกล: การประมวลผลทางเคมีมักจะเกี่ยวข้องกับแรงกดดันและอุณหภูมิสูงซึ่งจำเป็นต้องใช้เหล็กที่สามารถทนต่อแรงเหล่านี้ได้โดยไม่ล้มเหลว

ความทนทานและอายุยืน: สภาพการดำเนินงานที่รุนแรงในวัสดุความต้องการของโรงงานเคมีที่สามารถทนต่อการสึกหรอลดการบำรุงรักษาและต้นทุนทดแทน

2. ประเภทของเหล็กสำหรับท่อโรงงานเคมี
โลหะผสมเหล็กหลายชนิดมักใช้สำหรับท่อส่งในโรงงานเคมีแต่ละแห่งมีคุณสมบัติที่ไม่ซ้ำกันที่เหมาะสมกับการใช้งานที่เฉพาะเจาะจง ประเภทหลักคือ:

2.1. สแตนเลส (ซีรี่ส์ออสเทนนิติก)
สแตนเลสเป็นวัสดุที่ใช้กันมากที่สุดสำหรับท่อในโรงงานเคมีเนื่องจากความต้านทานการกัดกร่อนและความหลากหลาย ในบรรดาสแตนเลสหลายประเภทที่เหมาะสมที่สุดสำหรับท่อส่งสารเคมีคือในซีรีส์ออสเทนนิติกซึ่งส่วนใหญ่ 304 และ 316 สแตนเลสสตีล

304 สแตนเลส: นี่คือโลหะผสมสแตนเลสที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดสำหรับอุตสาหกรรมเคมีที่หลากหลาย มันมีความต้านทานการกัดกร่อนที่ยอดเยี่ยมโดยเฉพาะอย่างยิ่งกับสารเคมีจำนวนมากและง่ายต่อการประดิษฐ์ 304 สแตนเลสทนทานต่อการเกิดออกซิเดชันและการกัดกร่อนในสภาพแวดล้อมทั้งในร่มและกลางแจ้ง อย่างไรก็ตามอาจไม่เพียงพอสำหรับสารกัดกร่อนสูงเช่นกรดซัลฟิวริกหรือก๊าซคลอรีน

316 สแตนเลส: นี่เป็นรูปแบบที่เหนือกว่าของสแตนเลสเมื่อเทียบกับ 304 มันมีโมลิบดีนัมซึ่งช่วยเพิ่มความต้านทานต่อการกัดกร่อนคลอไรด์ มันเหมาะอย่างยิ่งสำหรับพืชเคมีที่จัดการกับสารเคมีที่ก้าวร้าวมากขึ้นเช่นกรดไฮโดรคลอริกกรดซัลฟิวริกและคลอรีนทำให้เป็นวัสดุไปสู่สภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อนมากขึ้น ความต้านทานสูงต่อการกัดกร่อนของหลุมและรอยแยกทำให้เหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมทางทะเลหรือสถานการณ์ที่มีการสัมผัสกับน้ำเค็ม

คุณสมบัติของสแตนเลสออสเทนนิติก:

ความต้านทานการกัดกร่อนสูง

ไม่มีแม่เหล็ก

อัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักที่ยอดเยี่ยม

ความสามารถในการทนต่ออุณหภูมิสูง (สูงถึง 800 ° C)

2.2. สแตนเลสเพล็กซ์
สแตนเลสเพล็กซ์เป็นวัสดุไฮบริดรวมประโยชน์ของเหล็กออสเทนนิติกและเฟอร์ริติก มันมีเปอร์เซ็นต์สูงของโครเมียมและโมลิบดีนัมซึ่งให้ความต้านทานต่อการกัดกร่อนโดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมที่สัมผัสกับคลอไรด์และสารเคมีก้าวร้าวอื่น ๆ

การใช้งาน: สแตนเลสเพล็กซ์เหมาะอย่างยิ่งสำหรับพืชเคมีที่มีการสัมผัสกับอุณหภูมิต่ำและสูงและสารเคมีเช่นกรดซัลฟิวริกคลอรีนและสารละลายเฮไลด์อื่น ๆ

คุณสมบัติของสแตนเลสเพล็กซ์:

ความแข็งแรงสูงกว่าเหล็กออสเทนนิติก

ความต้านทานที่ยอดเยี่ยมต่อการร้าวการกัดกร่อนของความเครียด

คุ้มค่าสำหรับสภาพแวดล้อมทางเคมีที่ก้าวร้าว

2.3. เหล็กคาร์บอน
ในขณะที่เหล็กกล้าคาร์บอนใช้กันอย่างแพร่หลายในหลายอุตสาหกรรมการใช้งานในโรงงานเคมีมี จำกัด มากกว่าเมื่อเทียบกับสแตนเลสเนื่องจากความต้านทานต่อการกัดกร่อนลดลง อย่างไรก็ตามเหล็กกล้าคาร์บอนอาจเหมาะสมสำหรับท่อที่มีสารก้าวร้าวน้อยลงหรือในระบบที่เคลือบหรือเรียงรายเพื่อการป้องกันเพิ่มเติม

การใช้งาน: เหล็กกล้าคาร์บอนมักใช้ในอุตสาหกรรมที่สารเคมีที่ถูกขนส่งมีการกัดกร่อนน้อยกว่าหรือในกรณีที่ท่อสามารถรักษาด้วยการเคลือบป้องกัน

คุณสมบัติของเหล็กกล้าคาร์บอน:

ความต้านทานแรงดึงสูงและความทนทาน

ต้นทุนค่อนข้างต่ำ

ต้องมีการเคลือบหรือวัสดุบุผิวเพิ่มเติมสำหรับความต้านทานการกัดกร่อน

จำกัด เพียงแอปพลิเคชันที่ไม่กัดกร่อนหรือกัดกร่อนเล็กน้อย

2.4. เหล็กอัลลอยด์
ในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิและแรงกดดันที่รุนแรงอาจใช้เหล็กกล้าอัลลอยด์เพื่อความแข็งแรงและความต้านทานต่อการขยายตัวทางความร้อนและการกัดกร่อน เหล็ก Chromium-Molybdenum (CR-MO) เป็นโลหะผสมทั่วไปที่ใช้ในท่อนำเสนอประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยมที่อุณหภูมิสูงและต่อต้านการเกิดออกซิเดชันและการกัดกร่อน

การใช้งาน: ท่อเหล็กอัลลอยด์มักใช้ในระบบแรงดันสูงหรือเมื่อขนส่งสารที่อุณหภูมิสูง พวกเขามักจะเห็นในโรงกลั่นและโรงไฟฟ้าและสามารถใช้สำหรับการขนส่งของเหลวและก๊าซ

คุณสมบัติของเหล็กโลหะผสม:

อุณหภูมิสูงและทนความดัน

ความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีเมื่อผสมอย่างเหมาะสม

ความแข็งแรง

2.5. เหล็กกล้า
โลหะผสมนิกเกิลเช่น Inconel หรือ Hastelloy ใช้ในสภาพแวดล้อมที่มีการกัดกร่อนอย่างมาก โลหะผสมเหล่านี้เป็นที่รู้จักกันดีในการทนต่อสารเคมีที่รุนแรงเช่นกรดที่แข็งแรง (เช่นกรดไฮโดรคลอริกหรือซัลฟิวริก) และการใช้งานอุณหภูมิสูง

การใช้งาน: พืชเคมีที่ประมวลผลสารเคมีที่มีปฏิกิริยาสูงหรือกัดกร่อนเช่นกรดคลอไรด์หรือฮาโลเจนมักจะพึ่งพาโลหะผสมนิกเกิลเพื่อรักษาความสมบูรณ์ของระบบท่อ

คุณสมบัติของเหล็กกล้านิกเกิลอัลลอยด์:

ความต้านทานต่อการกัดกร่อนในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง

ความแข็งแรงและความมั่นคงสูงที่อุณหภูมิสูง

ราคาแพง แต่จำเป็นสำหรับการใช้งานทางเคมีที่ก้าวร้าวที่สุด

3. ปัจจัยที่ต้องพิจารณาเมื่อเลือกเหล็กสำหรับท่อส่งสารเคมีโรงงาน
เมื่อเลือกประเภทของเหล็กสำหรับท่อส่งก๊าซโรงงานจะต้องพิจารณาปัจจัยหลายอย่างเพื่อให้แน่ใจว่าเหล็กจะตอบสนองความต้องการในการปฏิบัติงาน:

ประเภทของสารเคมีที่ถูกขนส่ง: สารเคมีแต่ละชนิดมีโปรไฟล์การกัดกร่อนของตัวเอง ตัวอย่างเช่นกรดเช่นกรดซัลฟูริกหรือกรดไฮโดรคลอริกต้องการวัสดุที่มีความต้านทานพิเศษต่อการร้าวการกัดกร่อนของหลุมและความเครียด

เงื่อนไขอุณหภูมิและความดัน: อุณหภูมิสูงต้องการเหล็กที่สามารถทนต่อความเครียดจากความร้อนในขณะที่แรงดันสูงจำเป็นต้องใช้วัสดุที่แข็งแรงและทนต่อการเสียรูป

คุณสมบัติเชิงกล: ความแข็งแรงความเหนียวและความเหนียวเป็นสิ่งสำคัญในการใช้งานที่ท่อจะต้องทนความเครียดเชิงกลเช่นการเปลี่ยนแปลงของความดันหรือผลกระทบ

ค่าใช้จ่ายและความพร้อมใช้งาน: ในขณะที่เหล็กกล้าอัลลอยด์และสแตนเลสมีความต้านทานการกัดกร่อนที่ยอดเยี่ยมพวกเขามาในราคาที่สูงขึ้น เหล็กกล้าคาร์บอนและเหล็กเคลือบอาจเสนอทางเลือกที่เหมาะสมมากขึ้นสำหรับการใช้งานที่ไม่สำคัญ

4. กลยุทธ์การต่อต้านการกัดกร่อนและการป้องกัน
แม้ว่าเหล็กกล้าบางอย่างเช่นสแตนเลสสตีลหรือสแตนเลส 316 สแตนเลสจะมีความต้านทานต่อการกัดกร่อนสูง แต่อาจจำเป็นต้องใช้กลยุทธ์เพิ่มเติมเพื่อปกป้องท่อเพิ่มเติม:

การเคลือบและวัสดุบุผิว: การใช้สารเคลือบป้องกันเช่นอีพ็อกซี่หรือพลาสติกพลาสติกสามารถช่วยปรับปรุงอายุการใช้งานที่ยาวนานของท่อเหล็กโดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมที่มีการกัดกร่อน

การป้องกันแคโทด: เทคนิคนี้เกี่ยวข้องกับการใช้ประจุไฟฟ้าขนาดเล็กกับท่อเพื่อต่อต้านปฏิกิริยาที่เกิดจากการกัดกร่อน

การบำรุงรักษาอย่างสม่ำเสมอ: การตรวจสอบและบำรุงรักษาระบบท่อเป็นประจำสามารถช่วยตรวจจับปัญหาก่อนและป้องกันความเสียหายที่สำคัญ

บทสรุป
การเลือกประเภทเหล็กที่เหมาะสมสำหรับท่อในโรงงานเคมีเป็นการตัดสินใจที่สำคัญที่ส่งผลกระทบต่อความปลอดภัยโดยรวมประสิทธิภาพและอายุยืนของการดำเนินงานของโรงงาน สแตนเลสสแตนเลสออสเทนนิติกเช่น 304 และ 316 มักจะเป็นวัสดุไปสู่ความต้านทานการกัดกร่อนที่ยอดเยี่ยมในขณะที่เหล็กกล้าไร้สนิมเพล็กซ์ให้ความแข็งแรงและความต้านทานต่อการกัดกร่อนของความเครียด สำหรับการใช้งานที่ก้าวร้าวมากขึ้นจำเป็นต้องมีโลหะผสมนิกเกิลและเหล็กกล้าอัลลอยด์แม้ว่าจะมีค่าใช้จ่ายสูงกว่า

ตัวเลือกที่เหมาะสมขึ้นอยู่กับความเข้าใจที่ครอบคลุมเกี่ยวกับสารเคมีที่ถูกขนส่งสภาพแวดล้อมความเครียดทางกลและการพิจารณาค่าใช้จ่าย การลงทุนในวัสดุที่ถูกต้องไม่เพียง แต่ช่วยให้มั่นใจได้ถึงความปลอดภัยของโรงงาน แต่ยังลดค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาและขยายอายุการใช้งานของระบบท่อด้วย