ออสเตนนิติกกับเฟอริติกกับดูเพล็กซ์สเตนเลสในการแปรรูปทางเคมี

การเลือกปฏิบัติในหน้าเดียว

หากคุณต้องการเพียงกฎการทำงานสำหรับโรงงานเคมี:

• เลือก ออสเตนิติก (e.g., 304L, 316L) สำหรับถังใช้งานทั่วไป ท่อ และเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่มีระดับคลอไรด์และอุณหภูมิปานกลาง และความเร็วในการผลิตมีความสำคัญ
• เลือก เฟอร์ริติก (e.g., 430, 444, 446) สำหรับน้ำที่มีคลอไรด์ที่อุณหภูมิปานกลางตามที่คุณต้องการ ต้นทุนที่ต่ำกว่าและความต้านทานต่อคลอไรด์ SCC ที่แข็งแกร่ง และ the duty is not highly reducing/acidic.
• เลือก ดูเพล็กซ์ (e.g., 2205; super duplex 2507) เมื่อคลอไรด์สูง (น้ำเกลือ น้ำทะเล เกลือคลอไรด์) เมื่อคุณต้องการ ความต้านทานต่อการเกิดรูพรุนที่สูงขึ้น กว่า 316ล หรือเมื่อความแข็งแรงสามารถลดความหนาและน้ำหนักของผนังได้

แบบจำลองทางจิตที่มีประโยชน์: ออสเตนิติก = easiest to build , เฟอร์ริติก = cost-effective SCC-resistant , ดูเพล็กซ์ = chloride strength premium .

สิ่งที่แตกต่างกันโดยพื้นฐาน: โครงสร้างจุลภาคและอัลลอยด์

ทั้งสามตระกูลถูกกำหนดโดยโครงสร้างจุลภาค ซึ่งขับเคลื่อนพฤติกรรมการกัดกร่อน อำนาจแม่เหล็ก ความแข็งแรง และการตอบสนองของการเชื่อม:

เหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติก

โดยปกติแล้วจะมี Ni สูง (หรือ Mn/N ในบางเกรด) เพื่อรักษาเสถียรภาพของออสเทนไนต์ เกรดโรงงานเคมีทั่วไป ได้แก่ 304L และ 316L โดยทั่วไปจะไม่ใช่แม่เหล็ก มีความเหนียวเป็นเลิศ และเป็นวิธีที่ง่ายที่สุดในการขึ้นรูปและเชื่อมตามขนาด

เหล็กกล้าไร้สนิมเฟอริติก

Cr สูงและต่ำใน Ni; โครงสร้างจุลภาคเป็นเฟอร์ไรต์ หลายชนิดเป็นแม่เหล็กและโดยทั่วไปมีการขยายตัวทางความร้อนต่ำกว่าและมีการนำความร้อนได้ดีกว่าออสเทนนิติก เฟอร์ริติกที่มีความเสถียรสมัยใหม่ (ที่มี Ti/Nb) สามารถเชื่อมได้ค่อนข้างมากสำหรับส่วนที่บางถึงปานกลาง

สแตนเลสดูเพล็กซ์

ออสเทนไนต์และเฟอร์ไรต์ผสมกันประมาณ 50/50 โดยเคมีของ Cr-Ni-Mo-N ที่สมดุล เกรดดูเพล็กซ์รวมกัน มีความแข็งแรงสูง ด้วย รูพรุนของคลอไรด์ที่เพิ่มขึ้นและความต้านทาน SCC แต่ประสิทธิภาพจะขึ้นอยู่กับขั้นตอนการเชื่อมที่ถูกต้องอย่างยิ่งเพื่อรักษาสมดุลของเฟส

พฤติกรรมการกัดกร่อนที่สำคัญในกระบวนการแปรรูปทางเคมี

“เหล็กกล้าไร้สนิมที่ดีที่สุด” ไม่ใช่คำตอบเดียวในโรงงานเคมี ตัวเลือกที่ถูกต้องขึ้นอยู่กับกลไกการกัดกร่อนที่มีอิทธิพลเหนือ: การกัดกร่อนทั่วไป การกัดกร่อนแบบรูพรุน/รอยแยก การกัดกร่อนจากความเค้นแตก (SCC) หรือการกัดกร่อนภายใต้คราบสกปรก

การกัดกร่อนของรูพรุนและรอยแยกของคลอไรด์

วิธีเปรียบเทียบความต้านทานที่ใช้ได้จริงคือหมายเลขเทียบเท่าของความต้านทานแบบหลุม (PREN) ซึ่งมักประมาณเป็น: PREN data %Cr 3.3×%Mo 16×%N โดยทั่วไป ค่า PREN ที่สูงขึ้นหมายถึงความต้านทานต่อการเกิดรูพรุนของคลอไรด์ที่ดีขึ้น

• 316L มีอยู่ทั่วไป เพรน ~24 (เคมีทั่วไป) ซึ่งเพียงพอสำหรับน้ำล้างจำนวนมากและคลอไรด์ปานกลาง แต่สามารถซึมเข้าไปในคลอไรด์เข้มข้นอุ่นและรอยแยกที่แน่นหนา (ปะเก็น คราบสะสม)
• ดูเพล็กซ์ 2205 มีอยู่ทั่วไป เพรน ~35 เป็นการยกระดับที่สำคัญสำหรับน้ำเกลือ การสัมผัสกับน้ำทะเล เกลือคลอไรด์ และกระแสกระบวนการที่มีคลอไรด์สูง
• ซูเปอร์ดูเพล็กซ์ 2507 มักจะเกิน พรีน 40 ใช้เมื่อระยะขอบของรูพรุนของคลอไรด์ต้องสูง (เช่น น้ำทะเลอุ่น น้ำเกลือที่มีความเร็วสูง หรือในบริเวณที่ไม่สามารถหลีกเลี่ยงรอยแยกได้)

การแตกร้าวจากการกัดกร่อนจากความเค้นคลอไรด์ (SCC)

คลอไรด์ SCC เป็นรูปแบบความล้มเหลวแบบคลาสสิกสำหรับสเตนเลสออสเทนนิติก เมื่อคลอไรด์ ความเค้นดึง และอุณหภูมิสูงรวมกัน โดยทั่วไปกลุ่มดูเพล็กซ์และกลุ่มเฟอร์ริติกมีความทนทานต่อคลอไรด์ SCC มากกว่ามากในสภาวะที่เทียบเคียงได้

หากโรงงานของคุณมีประวัติการแตกร้าวใน 304/316 บริเวณฉนวนที่มีคลอไรด์ร้อน การติดตามความร้อน หรือความเข้มข้นของการระเหย มักจะดำเนินการแก้ไขที่มีมูลค่าสูง การอัพเกรดเป็นดูเพล็กซ์ (หรือเลือกเกรดเฟอร์ริติกที่เหมาะสมในกรณีที่สารเคมีอนุญาต) พร้อมทั้งจัดการกับความเค้นและรอยแยกในการออกแบบ

การลดกรดและสภาพแวดล้อมที่ "ไม่ใช่สเตนเลสทั้งหมด"

เหล็กกล้าไร้สนิมอาศัยฟิล์มแบบพาสซีฟ การลดกรดลงอย่างมากและเคมีเฮไลด์บางชนิดอาจทำให้ความเฉื่อยไม่เสถียร ในบริการเหล่านี้ การเลือกโลหะผสมอาจเปลี่ยนไปใช้ออสเตนิติกที่มีโลหะผสมสูง (เช่น เกรด Ni/Mo สูง) หรือแม้แต่วัสดุที่ไม่ใช่สแตนเลส (โลหะผสมนิกเกิล ไทเทเนียม เหล็กเส้น) ขึ้นอยู่กับเคมี อุณหภูมิ และสิ่งปนเปื้อนที่แน่นอน

ความแข็งแรง ความหนา และพฤติกรรมทางความร้อน

คุณสมบัติทางกลและทางความร้อนส่งผลโดยตรงต่อความสามารถในการสูบ (การสั่นสะเทือน) โหลดของหัวฉีด วงจรความร้อน และการประหยัดของการเดินท่อยาวและถังขนาดใหญ่

ความแข็งแรงของผลผลิตและการลดผนัง

จุดแข็งครากของอุณหภูมิห้องโดยทั่วไป (ลำดับความสำคัญ) เน้นย้ำว่าทำไมดูเพล็กซ์จึงน่าสนใจสำหรับสินค้าที่มีแรงดัน:

• ออสเตนนิติก 304L/316L: บ่อยครั้ง ~200–300 เมกะปาสคาล ผลผลิต (สภาพอบอ่อน)
• ดูเพล็กซ์ 2205: บ่อยครั้ง ~450–550 เมกะปาสคาล อัตราผลตอบแทนทำให้ผนังบางลงและมีระดับแรงดันเท่ากันในหลายการออกแบบ
• เกรดเฟอร์ริติกจะแตกต่างกันไป โดยทั่วไปจะเป็นระหว่างออสเทนนิติกและดูเพล็กซ์ ขึ้นอยู่กับเกรดและการแปรรูป

ในการจัดซื้อในทางปฏิบัติ ดูเพล็กซ์สามารถชดเชยราคาต่อกิโลกรัมที่สูงขึ้นได้โดยการลดความหนาของผนัง ปริมาณการเชื่อม และเหล็กรองรับ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในท่อยาว ระบบแรงดันสูง และส่วนหัวของรูขนาดใหญ่

การขยายตัวทางความร้อนและการหมุนเวียนเนื่องจากความร้อน

เหล็กกล้าไร้สนิมเฟอริติก generally have lower thermal expansion than austenitics, which can reduce thermal fatigue risk in cycling duties. Duplex typically sits between the two. If your unit sees repeated heat-up/cool-down (CIP/SIP, batch reactors, thermal swings in scrubbers), thermal expansion and joint design can be as important as corrosion resistance.

ขีดจำกัดอุณหภูมิในการให้บริการจริง

ออสเตนิติกมักจะทนต่ออุณหภูมิที่สูงกว่าสำหรับการบริการทั่วไปมากกว่าดูเพล็กซ์ ในขณะที่ดูเพล็กซ์มักถูกจำกัดในการสัมผัสเป็นเวลานานที่อุณหภูมิสูง ซึ่งการเปลี่ยนเฟสสามารถลดประสิทธิภาพความเหนียว/การกัดกร่อนได้ ในโรงงานเคมี สิ่งนี้มีความสำคัญกับเปลือกตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแบบร้อน วงจรกัดกร่อนร้อน และบริการที่ประกอบด้วยคลอไรด์ที่อุณหภูมิสูง

การผลิตและการเชื่อม: จุดที่โครงการประสบความสำเร็จหรือล้มเหลว

โครงการแปรรูปสารเคมีแทบจะไม่ล้มเหลวเนื่องจากคุณสมบัติเอกสารข้อมูลถูกอ่านผิด พวกเขาล้มเหลวเนื่องจากการเลือกใช้วัสดุไม่ตรงกับความเป็นจริงในการผลิต (การควบคุมขั้นตอนการเชื่อม การป้อนความร้อน การดอง/การทำให้ทู่ และระเบียบวินัยของ QA)

ออสเตนิติก: ให้อภัยมากที่สุดสำหรับการประดิษฐ์

• ช่างเชื่อมที่คุ้นเคยอย่างกว้างขวางที่สุด มีโลหะเติมให้เลือกใช้หลากหลาย และความสามารถในการขึ้นรูปที่แข็งแกร่งสำหรับหัว กรวย และรูปทรงหัวฉีดที่ซับซ้อน
• ปัจจัยแห่งความสำเร็จที่พบบ่อย: การควบคุมสีความร้อน ตามด้วยการทำความสะอาด/การดอง และการทู่ที่เหมาะสม เพื่อคืนประสิทธิภาพการกัดกร่อนในบริเวณที่เปียกชื้น

เฟอร์ริติก: ดูความเหนียวและความเสถียรของโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน

เฟอร์ริติกสามารถเป็นเลิศในการให้บริการทางเคมีที่เหมาะสม แต่การเชื่อมอาจมีความไวต่อการเติบโตของเกรนและการสูญเสียความเหนียวในบริเวณที่ได้รับความร้อน—โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับส่วนที่หนากว่าหรือเกรดที่ไม่เสถียร การเลือกเฟอร์ริติกที่มีความเสถียร (Ti/Nb) และขั้นตอนการคัดเลือกสำหรับช่วงความหนาจริงถือเป็นสิ่งสำคัญ

ดูเพล็กซ์: ระเบียบวินัยของขั้นตอนไม่สามารถต่อรองได้

ประสิทธิภาพของดูเพล็กซ์ขึ้นอยู่กับการรักษาความสมดุลของเฟอร์ไรต์/ออสเทนไนต์ที่เหมาะสม และหลีกเลี่ยงขั้นตอนที่เป็นอันตราย ซึ่งทำให้มีความไวต่ออินพุตความร้อน อุณหภูมิระหว่างทาง การเลือกฟิลเลอร์ และการทำความสะอาดหลังการเชื่อมมากขึ้น

1. รับรอง WPS/PQR สำหรับดูเพล็กซ์โดยเฉพาะ อย่า "คัดลอก" ขั้นตอนออสเทนนิติก
2. บังคับใช้อุณหภูมิระหว่างทางและขีดจำกัดอินพุตความร้อนที่ระบุโดยผู้จำหน่ายวัสดุและคุณสมบัติของขั้นตอนของคุณ
3. ระบุข้อกำหนดในการทำความสะอาดหลังการเชื่อม (การกำจัดสีความร้อน การดอง/การทำให้เป็นฟิล์ม) ในข้อมูลจำเพาะในการซื้อ ไม่ใช่สิ่งที่ต้องคำนึงถึงในภายหลัง

ผลตอบแทนมีความสำคัญ: ดูเพล็กซ์ can eliminate chloride-SCC-driven rework และลดความหนาของผนัง แต่เฉพาะในกรณีที่มีการดำเนินการควบคุมการผลิตอย่างสม่ำเสมอ

สถานการณ์ทั่วไปในการแปรรูปทางเคมีและสิ่งที่มักจะชนะ

วิธีที่รวดเร็วที่สุดในการทำความเข้าใจครอบครัวต่างๆ คือการแมปพวกเขากับหน้าที่ในโรงงานที่เกิดซ้ำ

ท่อและถังในกระบวนการทั่วไป (การกัดกร่อนเล็กน้อยถึงปานกลาง)

• 304L : พบได้ทั่วไปสำหรับบริการที่มีฤทธิ์กัดกร่อนเล็กน้อยโดยไม่มีคลอไรด์สูง (น้ำประปา สารอินทรีย์หลายชนิด เกลือที่ไม่ใช่คลอไรด์)
• 316L : การอัพเกรดทั่วไปเมื่อคลอไรด์หรือลดการปนเปื้อนเริ่มท้าทาย 304L โดยเฉพาะในรอยแยกและโซนฉนวนเปียก

น้ำเกลือ สาธารณูปโภคน้ำทะเล เกลือคลอไรด์ และลูปคลอไรด์สูง

• ดูเพล็กซ์ 2205 มักถูกเลือกให้เป็นขั้นตอนในทางปฏิบัติที่เกินกว่า 316L สำหรับระยะขอบหลุม/รอยแยกและความต้านทาน SCC
• ซูเปอร์ดูเพล็กซ์ 2507 มักมีเหตุผลในกรณีที่คลอไรด์ที่ให้ออกซิเจนอุ่นและรอยแยกอยู่ร่วมกัน (เช่น การแลกเปลี่ยนความร้อนของน้ำทะเล ส่วนหัวของน้ำเกลือ ส่วนการล้างที่รุนแรง)

บริการแลกเปลี่ยนความร้อนและบริการหมุนเวียนความร้อน

สำหรับตัวแลกเปลี่ยน กลุ่มผลิตภัณฑ์ "ดีที่สุด" อาจแตกต่างกันระหว่างด้านท่อและด้านเปลือก ออสเตนนิติกเป็นเรื่องปกติสำหรับความสะดวกและต้นทุน อาจเลือกดูเพล็กซ์สำหรับงานด้านท่อที่มีคลอไรด์ เฟอร์ริติกสามารถดึงดูดใจได้ในกรณีที่ความเสี่ยงของคลอไรด์ SCC สูงและความรุนแรงของการกัดกร่อนอยู่ในระดับปานกลาง การออกแบบร่วมกัน การควบคุมรอยแยก และกลยุทธ์การทำความสะอาดมีความสำคัญพอๆ กับการเลือกเกรด

บริการเกี่ยวกับโซดาไฟ กรด และเคมีผสม

เคมีผสมมักจะผลักดันให้เกิดการอัปเกรดภายในตระกูล (เช่น จาก 316L ไปเป็นออสเตนิติกที่มีอัลลอยด์สูงกว่า) แทนที่จะเปลี่ยนตระกูล หากมีกรดรีดิวซ์หรือเคมีเฮไลด์เข้มข้น ให้ยืนยันความเข้ากันได้กับข้อมูลการทดสอบการกัดกร่อนหรือประสบการณ์ภาคสนามที่ได้รับการพิสูจน์แล้ว ก่อนที่จะตัดสินใจใช้กับตระกูลสเตนเลสใดๆ

รายการตรวจสอบการตัดสินใจเกี่ยวกับข้อมูลจำเพาะและ RFQ

ใช้รายการตรวจสอบนี้เพื่อแปล "ออสเทนนิติก เทียบกับ เฟอร์ริติก เทียบกับ ดูเพล็กซ์" เป็นการตัดสินใจระดับการจัดซื้อจัดจ้าง:

• กำหนดความเสี่ยงจากการกัดกร่อนที่สำคัญ: คลอไรด์ (รูพรุน/รอยแยก) คลอไรด์ เอสซีซี , ลดกรด, คราบสะสม/รอยแยก หรือการกัดกร่อน-การกัดกร่อน
• จับอุณหภูมิการทำงานและอุณหภูมิที่ไม่ปกติ ดูเพล็กซ์อาจต้องมีขีดจำกัดที่เข้มงวดมากขึ้นสำหรับการสัมผัสกับอุณหภูมิสูงเป็นเวลานานกว่าออสเทนนิติกทั่วไป
• วัดปริมาณความเป็นจริงในการผลิต: ความหนา ปริมาตรการเชื่อม ความสามารถในการซ่อม ข้อจำกัดในการเชื่อมภาคสนาม และการทำความสะอาดหลังการเชื่อมที่จำเป็น
• ประเมินต้นทุนตลอดอายุการใช้งาน ไม่ใช่แค่ราคาโลหะผสม: พิจารณา ลดความหนาของผนัง (ดูเพล็กซ์) ความเสี่ยงจากการหยุดทำงาน (SCC) และภาระการตรวจสอบ/ซ่อมแซม
• ระบุเกณฑ์การยอมรับ: การควบคุมเฟอร์ไรต์ (สำหรับการเชื่อมสองด้าน), การกำจัดสีด้วยความร้อน, การดอง/การทู่ และการตกแต่งพื้นผิวในบริเวณที่เปียก

สรุป: ความแตกต่างหลักที่ต้องดำเนินการ

สำหรับการแปรรูปทางเคมี ข้อแตกต่างที่ดำเนินการได้ตรงไปตรงมา: ออสเตนิติก เหล็กกล้าไร้สนิมมีพื้นฐานที่กว้างที่สุดและเป็นมิตรกับการผลิตมากที่สุด แต่ก็มีความเสี่ยง คลอไรด์ เอสซีซี ในสภาวะที่ไม่ถูกต้อง เฟอร์ริติก สแตนเลสเป็นทางเลือกที่คุ้มค่าและทนทานต่อ SCC สำหรับบริการระดับปานกลางหลายๆ ประเภท เมื่อคำนึงถึงข้อจำกัดในการเชื่อม/ความหนา ดูเพล็กซ์ สแตนเลสส่งมอบ ความต้านทานของคลอไรด์ pitting/SCC ที่สูงขึ้น และความแข็งแรงของผลผลิตประมาณสองเท่า ทำให้เป็นตัวเลือกที่ดีสำหรับน้ำเกลือ เกลือคลอไรด์ และระบบบรรจุแรงดัน โดยการเชื่อมและการควบคุมอุณหภูมิจะดำเนินการอย่างเข้มงวด