در کارخانه های شیمیایی ، لوله های فلزی یک مؤلفه مهم زیرساخت ها ، حمل و نقل مایعات ، گازها و مواد شیمیایی مختلف است. انتخاب نوع فولاد مناسب برای این خطوط لوله بستگی به عوامل مختلفی از جمله مقاومت در برابر خوردگی ، کنترل فشار ، استحکام مکانیکی و تحمل دما دارد. این مقاله به مناسب ترین انواع فولاد برای لوله های مورد استفاده در کارخانه های شیمیایی ، توضیح می دهد که خصوصیات آنها و ملاحظاتی که باعث استفاده از آنها در این محیط خواستار می شود ، توضیح می دهد.
1. درک خواسته های خطوط لوله شیمیایی
کارخانه های شیمیایی به طور معمول طیف گسترده ای از مواد را پردازش می کنند که بسیاری از آنها خورنده ، اسیدی یا قلیایی هستند. به همین ترتیب ، فولاد مورد استفاده برای لوله های تولیدی باید نیازهای خاصی را برآورده کند:
مقاومت در برابر خوردگی: مواد شیمیایی مانند اسیدها ، قلیایی ها و نمک ها می توانند با گذشت زمان فلزات را به شدت تخریب کنند. بنابراین ، فولاد برای جلوگیری از تخریب و حفظ تمامیت ساختاری باید از مقاومت در برابر خوردگی عالی برخوردار باشد.
استحکام مکانیکی: پردازش شیمیایی اغلب شامل فشارها و درجه حرارت های زیاد است ، نیاز به فولادی که می تواند بدون خرابی در برابر این نیروها مقاومت کند.
دوام و طول عمر: شرایط عملیاتی سخت در مواد تقاضای گیاه شیمیایی که می تواند سایش و پارگی را تحمل کند ، هزینه های نگهداری و جایگزینی را کاهش می دهد.
2. انواع فولاد برای لوله های کارخانه شیمیایی
چندین آلیاژ فولادی معمولاً برای خطوط لوله در کارخانه های شیمیایی مورد استفاده قرار می گیرد که هر کدام دارای خواص منحصر به فرد متناسب با برنامه های خاص هستند. انواع اصلی عبارتند از:
2.1 فولاد ضد زنگ (سری Austenitic)
فولاد ضد زنگ به دلیل مقاومت در برابر خوردگی و تطبیق پذیری آن تقریباً متداول ترین مواد برای لوله ها در کارخانه های شیمیایی است. در میان بسیاری از انواع فولاد ضد زنگ ، مناسب ترین برای خطوط لوله شیمیایی آنهایی است که در سری آستنیتیک هستند ، در درجه اول 304 و 316 فولاد ضد زنگ.
304 فولاد ضد زنگ: این پرکاربردترین آلیاژ از جنس استنلس استیل برای طیف وسیعی از صنایع شیمیایی است. این مقاومت در برابر خوردگی عالی ، به ویژه در مورد بسیاری از مواد شیمیایی ، ارائه می دهد و ساخت آن آسان است. 304 فولاد ضد زنگ در هر دو محیط داخلی و خارجی در برابر اکسیداسیون و خوردگی مقاوم است. با این حال ، ممکن است برای مواد بسیار خورنده مانند اسید سولفوریک یا گاز کلر کافی نباشد.
316 فولاد ضد زنگ: این یک شکل برتر از فولاد ضد زنگ در مقایسه با 304 است. حاوی مولیبدن است که مقاومت آن در برابر خوردگی کلرید را تقویت می کند. این گیاه برای گیاهان شیمیایی بسیار مناسب است که با مواد شیمیایی تهاجمی تر مانند اسید هیدروکلریک ، اسید سولفوریک و کلر سروکار دارند و آن را برای محیط های خورنده تر به ماده تبدیل می کنند. مقاومت بالای آن در برابر چاله و خوردگی شکاف نیز باعث می شود که برای محیط های دریایی یا موقعیت هایی با قرار گرفتن در معرض آب شور ایده آل باشد.
خواص فولاد ضد زنگ آستنیتی:
مقاومت در برابر خوردگی بالا
غیر عجیبی
نسبت قدرت به وزن عالی
امکان مقاومت در برابر دمای شدید (حداکثر 800 درجه سانتیگراد)
2.2 فولاد ضد زنگ دوبلکس
فولاد ضد زنگ دوبلکس یک ماده ترکیبی است که مزایای فولاد آستنیتی و فریتیک را ترکیب می کند. این درصد حاوی درصد بالایی از کروم و مولیبدن است که مقاومت استثنایی در برابر خوردگی ، به ویژه در محیط هایی که در معرض کلریدها و سایر مواد شیمیایی تهاجمی قرار دارند ، می دهد.
برنامه ها: فولاد ضد زنگ دوبلکس به ویژه برای گیاهان شیمیایی مناسب است که در معرض دمای کم و زیاد و مواد شیمیایی مانند اسید سولفوریک ، کلر و سایر محلول های هالید قرار دارد.
خواص فولاد ضد زنگ دوبلکس:
استحکام بالاتر از فولاد آستنیتی
مقاومت عالی در برابر ترک خوردگی استرس
مقرون به صرفه برای محیط های شیمیایی تهاجمی
2.3 فولاد
در حالی که از فولاد کربن به طور گسترده در بسیاری از صنایع استفاده می شود ، استفاده از آن در کارخانه های شیمیایی به دلیل مقاومت کمتر در برابر خوردگی در مقایسه با فولاد ضد زنگ محدودتر است. با این حال ، فولاد کربن ممکن است برای خطوط لوله ای که دارای مواد تهاجمی کمتری هستند یا در سیستم هایی که برای محافظت بیشتر روکش شده یا روکش شده اند ، مناسب باشد.
کاربردها: از فولاد کربن اغلب در صنایعی استفاده می شود که مواد شیمیایی منتقل شده کمتر خورنده هستند ، یا جایی که می توان لوله را با یک پوشش محافظ درمان کرد.
خواص فولاد کربن:
استحکام و سختی کششی بالا
نسبتاً کم هزینه
برای مقاومت در برابر خوردگی به پوشش های اضافی یا روکش نیاز دارد
محدود به برنامه های غیر خورنده یا خفیف خورنده
2.4 فولاد آلیاژ
در محیط هایی که دمای شدید و فشارها درگیر هستند ، ممکن است از فولادهای آلیاژ برای استحکام و مقاومت آنها در برابر انبساط حرارتی و خوردگی استفاده شود. فولاد کروم-مولیبدن (CR-MO) یک آلیاژ رایج است که در خطوط لوله مورد استفاده قرار می گیرد و عملکرد بسیار خوبی را در دماهای بالا و مقاومت در برابر اکسیداسیون و خوردگی ارائه می دهد.
برنامه های کاربردی: لوله های فولادی آلیاژ به طور معمول در سیستم های فشار قوی یا هنگام حمل مواد در دمای بالا استفاده می شوند. آنها اغلب در پالایشگاه ها و نیروگاه ها دیده می شوند و می توانند برای حمل و نقل مایع و گاز نیز استفاده شوند.
خواص فولاد آلیاژ:
تحمل درجه حرارت بالا و فشار
مقاومت در برابر خوردگی خوب وقتی به درستی آلیاژ می شود
قدرت عالی
2.5 فولاد آلیاژ نیکل
آلیاژهای نیکل مانند Inconel یا Hastelloy در محیط های بسیار خورنده استفاده می شوند. این آلیاژها به دلیل توانایی مقاومت در برابر مواد شیمیایی سخت مانند اسیدهای قوی (به عنوان مثال ، هیدروکلریک یا اسید سولفوریک) و کاربردهای درجه حرارت بالا شناخته شده اند.
کاربردها: گیاهان شیمیایی که مواد شیمیایی بسیار واکنشی یا خورنده مانند اسیدها ، کلریدها یا هالوژن ها را پردازش می کنند ، اغلب برای حفظ یکپارچگی سیستم های خط لوله خود به آلیاژهای نیکل متکی هستند.
خواص فولاد آلیاژ نیکل:
مقاومت استثنایی در برابر خوردگی در محیط های شدید
استحکام و ثبات بالا در دماهای بالا
گران اما برای تهاجمی ترین برنامه های شیمیایی ضروری است
3. عواملی که باید هنگام انتخاب فولاد برای خطوط لوله کارخانه شیمیایی در نظر بگیرید
هنگام انتخاب نوع فولاد برای خط لوله کارخانه شیمیایی ، برای اطمینان از اینکه فولاد نیازهای عملیاتی را برآورده می کند ، باید عوامل مختلفی در نظر گرفته شود:
نوع شیمیایی که در حال حمل و نقل است: هر ماده شیمیایی مشخصات خوردگی خاص خود را دارد. به عنوان مثال ، اسیدهایی مانند اسید سولفوریک یا اسید هیدروکلریک به مواد با مقاومت استثنایی در برابر گودال و ترک خوردگی استرس نیاز دارند.
شرایط دما و فشار: درجه حرارت بالا به فولادهایی نیاز دارد که می توانند در برابر استرس حرارتی مقاومت کنند ، در حالی که فشارهای بالا به مواد قوی و مقاوم در برابر تغییر شکل نیاز دارند.
خصوصیات مکانیکی: استحکام ، انعطاف پذیری و چقرمگی در برنامه هایی که لوله ها باید فشارهای مکانیکی را تحمل کنند ، مانند تغییر در فشار یا ضربه ، بسیار مهم هستند.
هزینه و در دسترس بودن: در حالی که فولادهای آلیاژی و فولادهای ضد زنگ مقاومت در برابر خوردگی عالی را ارائه می دهند ، اما با قیمت بالاتری به دست می آیند. فولاد کربن و فولادهای روکش شده ممکن است گزینه های مقرون به صرفه تری را برای کاربردهای غیر بحرانی ارائه دهند.
4. استراتژی های مقاومت و محافظت در برابر خوردگی
حتی اگر فولادهای خاصی مانند استیل ضد زنگ 316 یا فولاد ضد زنگ دوبلکس در برابر خوردگی بسیار مقاوم باشند ، ممکن است برای محافظت بیشتر از لوله ها به استراتژی های اضافی نیاز باشد:
روکش ها و روکش ها: استفاده از پوشش های محافظ مانند اپوکسی یا روکش پلاستیک می تواند به بهبود طول عمر لوله های فولادی ، به ویژه در محیط های خورنده کمک کند.
محافظت از کاتدیک: این تکنیک شامل استفاده از یک بار الکتریکی کوچک به خط لوله برای مقابله با واکنش های ایجاد کننده خوردگی است.
تعمیر و نگهداری منظم: بازرسی منظم و نگهداری از سیستم خط لوله می تواند به تشخیص زودرس مسائل و جلوگیری از آسیب های قابل توجه کمک کند.
پایان
انتخاب نوع مناسب فولاد برای خطوط لوله در یک کارخانه شیمیایی یک تصمیم مهم است که بر ایمنی ، کارآیی و ماندگاری عملیات گیاه تأثیر می گذارد. فولادهای ضد زنگ آستنیتیک مانند 304 و 316 اغلب برای مقاومت در برابر خوردگی عالی آنها هستند ، در حالی که فولادهای ضد زنگ دوبلکس قدرت و مقاومت بیشتری در برابر خوردگی استرس دارند. برای کاربردهای تهاجمی تر ، آلیاژهای نیکل و فولادهای آلیاژ لازم است ، هرچند با هزینه بالاتری.
انتخاب مناسب به درک جامع از مواد شیمیایی منتقل شده ، شرایط محیطی ، فشارهای مکانیکی و ملاحظات هزینه بستگی دارد. سرمایه گذاری در مواد مناسب نه تنها ایمنی گیاه را تضمین می کند بلکه هزینه های نگهداری را نیز کاهش می دهد و طول عمر سیستم های خط لوله را افزایش می دهد. $ $
