في الصناعات التي تتراوح من المعالجة الكيميائية وإنتاج الأسمدة إلى تكرير النفط ومعالجة النفايات ، الحاجة إلى مواد يمكنها تحمل بيئات الحمض العدوانية - خاصة الكبريتيك (h₂so₄) والفوسفوري (h₃po₄) الأحماض - هو أمر بالغ الأهمية.سبيكة 28 (UNS N08028)، سبيكة مقاوم للصدأ أوستنيتي مع نسبة عالية من النيكل والكروم ، تقدم مقاومة رائعة لكل من التآكل الموحد والمترجمة في هذه البيئات القاسية.

على عكس الفولاذ المقاوم للصدأ التقليدي أو سبائك النيكل ذات الدرجة الأدنى ، توفر سبيكة 28 متفوقة الحفر ، شق ، ومقاومة التآكل بين الحبيبية، مع الحفاظ على قابلية التشغيل الممتازة وقابلية اللحام. تستكشف هذه المقالة آليات أداء المواد في الوسائط الحمضية ، مع التركيز على موثوقية العملية في أنظمة حمض الفوسفوريك/الكبريتيك، ويشمل بيانات معدل التآكل تحت تركيزات متفاوتة.

التركيب الكيميائي وتصميم السبائك

تم تصميم السبائك 28 مع توازن محسّن لعناصر صناعة السبائك:

تتضمن الميزات المعدنية الرئيسية:

• High CR و MO → يشكل فيلمًا سلبيًا مستقرًا ، وهو أمر بالغ الأهمية في أنظمة الأحماض المحتوية على الكلوريد.

• محتوى النيكل> 30 ٪ → يعزز مقاومة تقليل الأحماض والكلوريد SCC.

• منخفض C و N → يقلل من التوعية والهجوم البيني بعد الحرة.

يضمن هذا التوازن أداءً جيدًا في كل من البيئات الحمضية المؤكسدة وتقليلها - Rare لسبائك واحدة.

سلوك تآكل حمض الكبريتيك

يعد حمض الكبريتيك ، وخاصة في التركيز العالي أو الأشكال الملوثة ، أحد أكثر المواد الكيميائية الصناعية تآكلًا. الملاحظات الرئيسية:

• الترويج منخفض التركيز (<20 ٪) h₂so₄ التآكل العام.

• غالبًا ما يسبق المدى المتوسط ​​(20-60 ٪) هجوم محلي، وخاصة تحت الحرارة والركود.

• ارتفاع التركيز (> 80 ٪) يخلق السلوك السلبي بسبب آثار الجفاف الحمضية.

ينبع هذا السلوك السلبي من تشكيل أ طبقة الأكسيد الغنية بالكر، عززها مو ضد الحفر.

الأداء في أنظمة حمض الفوسفوريك

في نباتات الأسمدة الفوسفاتية ووحدات حمض الفوسفوريك الرطبة:

• غالبًا ما يكون h₃po₄ ملوثًا مع الفلوريد ، كلوريد ، والمواد الصلبة المعلقة.

• هذه الظروف تشكل خطرًا مرتفعًا لـ SCC للفولاذ المقاوم للصدأ منخفض الدرجة.

أظهرت السبائك 28:

• هجوم ضئيل أو هجوم الشقوق في 30-50 ٪ h₃po₄ في 70-90 درجة مئوية.

• لا SCC في اختبارات الانغماس على المدى الطويل (ASTM G36).

• توافق ممتاز مع المبخر والهضم والمعدات البلورية.

علاوة على ذلك، إضافات النحاس تحسين مقاومة السبائك 28 في ظروف الحمض المختلطة التي تقلل من الأكسدة ، وغالبًا ما تصادف في نباتات الأسمدة متعددة الخطوات.

قابلية اللحام والاستقرار المجهرية

على عكس العديد من السبائك عالية الأداء ، فإن السبائك 28 هي:

• تماما قابل لحام باستخدام تقنيات GTAW أو SMAW القياسية.

• متوافق مع المعادن الحشو مثل ernicrmo-3 أو ernicrmo-10.

• لا يوجد معالجة حرارية بعد اليدل مطلوب في معظم ظروف الخدمة.

يظهر تحليل المجهر للمفاصل الملحومة:

• لا هطول كربيد أو تحسس حدود الحبوب بعد اللحام.

• البنية المجهرية الأوستينية المستقرة مع توزيع حجم الحبوب الموحدة.

هذه الميزات تجعل سبائك 28 مناسبة ل الإصلاحات في الموقع وخزانات وأنابيب مخصصة.

التطبيقات الصناعية

يتم استخدام السبائك 28 في:

• المبخرون والمبادلات الحرارية والمفاعلات في نباتات حمض الفوسفوريك.

• وحدات استرداد الحمض المستهلكة في أنظمة حمض الكبريتيك.

• أنابيب نقل الحرارة في بيئات الحمض الحراري (حتى 120 درجة مئوية).

• الأنابيب والمرفقة والصمامات في سماد الأسمدة.

دراسة الحالة: في وحدة ألكلة حمض الكبريتيك ، أظهرت أنابيب سبائك 28 أقل من 0.05 ملم/سنة تآكل بعد 3 سنوات من التشغيل، يتفوق على سبيكة 316L و 904L في ظل ظروف مماثلة.

مقارنة مع سبائك أخرى

سبيكة 28 تحتل بقعة حلوة التكلفة الأداء، تقديم مقاومة فائقة على الفولاذ المقاوم للصدأ القياسي أثناء التواجد أكثر اقتصادا من عالي النيكل superalloys مثل C-276.

اعتبارات التصميم والقيود

في حين أن تنوعا ، فإن السبائك 28 لديها بعض القيود:

• ليست مثالية فوق 300 درجة مئوية بسبب مخاطر انتشار حدود الحبوب.

• يتجنب المناطق الراكدة لمنع تآكل شق في الأحماض المكلورة.

• في البيئات مع حمض الهيدروفلوريك أو مجموعات مؤكسد الكلوريد + الكلوريد، قد تكون هناك حاجة إلى خيارات عالية الجمع مثل C-22.

نصائح التصميم:

• الحفاظ على سرعة السائل> 1.5 م/ث في خطوط الأنابيب.

• يستخدم المفاصل ذات الحواف مع بطانة PTFE لتحسين الختم.

• يتقدم الصدمة الكهربائية إلى الأسطح الداخلية لزيادة السلبية.

التوقعات المستقبلية

مع التركيز المتزايد على تصنيع الأسمدة الخضراء, إعادة تدوير حمض النفايات، و تكرير المعادن الحرجة، من المتوقع أن يلي سبائك:

• توسع في إنتاج الفوسفات على مستوى البطارية الأنظمة.

• يتم تطبيقها في غسل حمض الكبريتيك من خامات الأرض النادرة.

• يمكن استخدامها في محطات تركيز حمض الاقتصاد الدائري مع تسامح شائكة عالية.

تشمل التطورات الجديدة:

• إصدارات مُثبَّنة جيدًا لمقاومة الفلوريد المرتفعة.

• طرق التصنيع باستخدام الكسوة المربوطة بالانفجار على الصلب الكربوني لخفض التكلفة.

Alloy 28 هي مادة مصممة من الناحية الاستراتيجية تملأ الفجوة بين الفولاذ المقاوم للصدأ وسبائك التآكل القائمة على النيكل بالكامل. إنه مقاومة التآكل المترجمة، خاصة في بيئات حمض الكبريتيك والفوسفوريك ، يجعلها مثالية للظروف الصعبة في قطاعات الأسمدة والكيميائية والتكرير.

الجمع استقرار الحالة الصلبة ، سهولة التصنيع ، وحياة الخدمة الطويلة، لا تقدم Alloy 28 أداءً فعالًا من حيث التكلفة فحسب ، بل يضع أيضًا معيارًا للموثوقية في أنظمة معالجة الأحماض الصناعية القاسية.