Hastelloy G-30 في مبخرات حمض الفوسفوريك: بيانات أداء أنبوب المبادل الحراري

هاستيلوي جي-30 (UNS N06030)عبارة عن سبيكة من النيكل-الكروم-سبائك حديد-مصممة لأنابيب مبخر حمض الفوسفوريك (P2O5) للعملية الرطبة، واختبار المحاكاة الميداني الخاص بـ-شركة Haynes International - باستخدام حمض المعالجة الرطب الحقيقي-من أحد منتجي فلوريدا بنسبة 36% و48% و54% P2O5 و121 درجة يقوم - بعمل نسخة احتياطية من بيانات مختبر تصنيف الكاشف-الخاص به. يجمع G-30 بين الكروم العالي (30%) لمقاومة المكونات المؤكسدة لحمض المعالجة الرطبة مع الموليبدينوم المعتدل والنحاس (5.5% و2%) لمقاومة شوائب حمض الكبريتيك الموجودة في كل قطار مبخر.

Hastelloy G-30 in Phosphoric Acid Evaporators

الخاصية الأكثر أهمية لخدمة المبخر ليست مقاومة الأحماض السائبة ولكن مقاومة الكلوريد-للنقر والتآكل تحت القشور والرواسب التي تتراكم حتمًا على أسطح أنابيب المبخر، حيث يتفوق بشكل كبير على الفولاذ المقاوم للصدأ 316L و254SMO. يعتبر G-30 أكثر مقاومة للتآكل- بشكل معتدل من السبائك 625 في حمض الهيدروكلوريك ولكن البيانات المقارنة الخاصة بـ Haynes تظهر أنها تتخلف قليلاً عن 625 في حمض الكبريتيك - وهو تحذير مهم وصادق للتيارات الحمضية التي تحمل المزيد من التلوث الكبريتي. تظل مقاومة التآكل الملحومة قريبة من المعدن الأساسي المطاوع في معظم الظروف، ويتم تعويض التوصيل الحراري المنخفض لـ G-30 مقارنة بسبائك النحاس في الممارسة العملية من خلال بدل التآكل الأرق بكثير الذي تسمح به السبائك.

تم تصميم كيمياء G-30 - من الكروم العالي مع الموليبدينوم المعتدل وإضافة النحاس - بشكل متعمد للتعامل مع مجموعة محددة من الملوثات الموجودة في حمض الفوسفوريك بالعملية الرطبة، وتسمي Haynes International أنابيب المبخر P2O5 كواحد من التطبيقين الرئيسيين للسبائك.

العنصر (بالوزن%)	هاستيلوي جي-30 (N06030)
النيكل	توازن
الكروم	30
حديد	15
الموليبدينوم	5.5
التنغستن	2.5
نحاس	2
النيوبيوم	0.8
الكوبالت	5 كحد أقصى.
المنغنيز	1.5 كحد أقصى.
السيليكون	0.8 كحد أقصى.
الكربون	0.03 كحد أقصى.
تسمية UNS	N06030

المصدر: صحيفة بيانات التركيب الاسمي لشركة Haynes International، سبيكة HASTELLOY G-30.

يمنح المحتوى العالي من الكروم G-30 مقاومة قوية للطابع المؤكسد لحمض المعالجة - الرطب وحمض النيتريك ومخاليط حمض النيتريك -، بينما تمنحه إضافات الموليبدينوم والنحاس مقاومة معتدلة لأحماض الاختزال مثل الهيدروكلوريك والكبريت - وكلاهما موجود كشوائب في حمض الفوسفوريك التجاري. تشير Haynes International أيضًا إلى أن G-30 أقل عرضة للتشقق الناجم عن الإجهاد والتآكل الناجم عن الكلوريد من الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي الذي يستبدله عادةً في هذه الخدمة، وهو أمر مهم بشكل مباشر لحزم الأنابيب التي تشهد دورات حرارية متكررة أثناء بدء تشغيل المبخر وإيقافه.

يعد حمض الفوسفوريك -المستخدم في المعالجة الرطبة مسببًا للتآكل في المقام الأول بسبب ما يذوب فيه، وليس بسبب حمض الفوسفوريك نفسه: حمض الكبريتيك غير المتفاعل، والأيونات المعدنية، وأيونات الفلوريد، وأيونات الكلوريد، والجسيمات العالقة مثل السيليكا، كلها ترافق P2O5، ومن بينها، أيونات الكلوريد هي المحرك المهيمن للهجوم الكهروكيميائي الذي يحدد عمر الأنبوب.

يتم تصنيع حمض الفوسفوريك ""المعالجة الرطبة"" عن طريق تفاعل صخر الفوسفات مع حمض الكبريتيك، وعند إنتاجه فإنه يحتوي فقط على حوالي 30% P2O5 بسبب الحجم الكبير من ماء الشطف اللازم لفصله عن المنتج الثانوي لكبريتات الكالسيوم. تميل أيونات الفلوريد إلى تكوين مجمعات مستقرة تحتوي على أيونات معدنية في المحلول، وبالتالي تكون أقل عدوانية تجاه مواد الأنابيب من أيونات الكلوريد، والتي تؤثر بقوة على التفاعلات الكهروكيميائية بين الحمض وسطح المعدن. هذا هو السبب في أن اختيار السبائك لأنابيب المبخر يكون مدفوعًا بشكل أكبر بمقاومة الكلوريد-للتآكل والشقوق-من قوة حمض الفوسفوريك الاسمية للحمض وحده.

أثناء عملية التبخر، يتم عادةً رفع تركيز P2O5 من حوالي 30% إلى حوالي 54% عبر سلسلة من مراحل المبخر. قد يشير التركيز الأعلى وحده إلى زيادة التآكل، لكن تلاحظ Haynes International أن هذا التأثير يتم تعويضه جزئيًا لأن مستويات الشوائب - بما في ذلك الكلوريدات الأكثر أهمية - تميل إلى الانخفاض عندما يصبح الحمض أكثر تركيزًا.

تدعم شركة Haynes International بياناتها المعملية للكاشف-من خلال اختبار تمثيلي ميداني-تم إجراؤه في حمض المعالجة الرطب الفعلي-المزود من قبل أحد منتجي الفوسفات في فلوريدا بثلاثة تركيزات إنتاج حقيقية (36%، 48%، و54% P2O5) و121 درجة (250 درجة فهرنهايت)، مقارنة مباشرة بـ G-30 مع الفولاذ المقاوم للصدأ التنافسي في ظل ظروف أقرب بكثير إلى المبخر التشغيلي من اختبار دورق الصف الكاشف.

How Does G-30 Perform in Real Wet-Process Acid Not Just Reagent-Grade Acid

هذا التمييز مهم لأي شخص يحدد مادة الأنبوب من ورقة البيانات: جداول تآكل درجة الكاشف- (المستخدمة في هذه المقالة لدقتها وقابليتها للتكرار) تعزل تأثير تركيز الحمض ودرجة الحرارة فقط، بينما يضيف حمض العملية الرطب الحقيقي- الفلوريد والكلوريد والكبريتات وحمولة الجسيمات التي تمت مناقشتها أعلاه. يعد قرار Haynes International بإجراء مقارنة مخصصة للحمض الحقيقي-في التركيزات ذات الصلة بالإنتاج-جزءًا ذا مغزى من العناية الواجبة، ولهذا السبب يحمل G-30 سجلًا حقيقيًا تم التحقق من صحته ميدانيًا في هذا التطبيق بدلاً من سجل نظري بحت.

تضيف البيانات الميدانية والتجريبية-المستقلة التي تم الإبلاغ عنها في براءات اختراع عمليات حمض الفوسفوريك-نقطة بيانات إضافية وأطول-لعائلة سبائك Hastelloy G الأوسع: في تجارب هضم صخور الفوسفات، سجلت دافعة سبيكة Hastelloy G معدل تآكل قدره 6.67 مل سنويًا مقابل 8.35 مل من سبيكة 625 في مجموعة واحدة من ظروف الهضم، و11.71 mpy مقابل 15.77 mpy لـ 625 تحت حالة -أكسدة-أعلى محتملة. تصف هذه الأرقام سبيكة عائلة G- العامة بدلاً من G-30 على وجه التحديد، ولكنها تدعم نفس الاستنتاج الاتجاهي الذي تظهره بيانات هاينز الخاصة: سبائك حديد وكروم - عائلة النيكل- G تصمد جيدًا مقابل 625 في بيئات إنتاج حمض الفوسفوريك الحقيقية، وليس فقط في المختبر.

يرتفع معدل تآكل G-30 في حمض الفوسفوريك المغلي بشكل مطرد من تركيز 50% إلى 85%، ولكنه يظل منخفضًا ويمكن التحكم فيه (0.01-0.84 مم/سنة) عبر النطاق الكامل الذي سيراه قطار المبخر، بما في ذلك نقطة النهاية P2O5 البالغة 54% تقريبًا النموذجية لتركيز العملية الرطبة التجارية.

تركيز حمض الفوسفوريك	G-30، الغليان (مم/ سنة)
50%	0.01
60%	0.14
70%	0.35
80%	0.61
85%	0.84

المصدر: جدول تآكل حمض الفوسفوريك بدرجة كاشف Haynes International، ورقة بيانات سبائك HASTELLOY G-30.

نظرًا لأن معظم عمليات المعالجة الرطبة{0}} التجارية تستهدف تركيزًا نهائيًا يبلغ حوالي 54% P2O5، يمكن لمصممي الأنابيب أن يتوقعوا أن يظل معدل تآكل درجة الكاشف G-30 في نطاق 0.1-0.2 مم/سنة عند نقطة النهاية - بشكل جيد ضمن بدل تآكل مريح لعمر تصميم الأنبوب الذي يمتد لعدة عقود، قبل مراعاة خطر التآكل الموضعي الإضافي الناتج عن الكلوريدات التي تمت مناقشتها أدناه.

تضع مخططات المقارنة الخاصة بـ Haynes International G-30 قبل الفولاذ المقاوم للصدأ 316L و254SMO في كل من حمض الهيدروكلوريك والكبريتيك، وقبل السبائك 625 على وجه التحديد في حمض الهيدروكلوريك - لكن Haynes يذكر بشكل مباشر أن خط G-30's 0.1 مم/سنة يقع أعلى قليلاً من خط 625 في حامض الكبريتيك، مما يعني أن 625 يحمل حافة صغيرة عندما يكون تلوث حامض الكبريتيك هو الاهتمام السائد.

هذه نقطة بيانات مفيدة وصادقة لاتخاذ قرارات المواصفات: G-30 ليس متقدمًا عالميًا على كل سبيكة منافسة في كل حمض قد يراه المبخر. عندما تكون الشوائب السائدة هي حامض الكبريتيك المنقول من خطوة هضم الصخر-، فإن سبيكة 625 (أو الكروم الأعلى- HASTELLOY G-35، الموضح في مقالة مصاحبة في هذه السلسلة) قد تقدم هامشًا إضافيًا صغيرًا. عندما يكون الحمض أقرب إلى كيمياء العملية الرطبة النقية مع حمل الكلوريد المميز، فإن توازن G-30 من الكروم والموليبدينوم والنحاس يمنحه ميزة حقيقية على كل من الفولاذ المقاوم للصدأ و625 في حمض الهيدروكلوريك على وجه التحديد.

في ظل الاختبارين القياسيين المتسارعين المستخدمين لمحاكاة ظروف الكلوريد -الملوثة - الموت الأخضر والموت الأصفر - يُظهر G-30 أولاً التنقر عند 55 درجة وهجوم الشقوق عند 45 درجة (الموت الأخضر) أو 25 درجة (الموت الأصفر)، وهو بالضبط وضع الفشل الذي تتعرض له حزم أنابيب المبخر بشكل أكبر مع تراكم القشور والمواد الصلبة على سطح الأنبوب.

حل الاختبار	أدنى درجة حرارة تأليب	أدنى درجة حرارة للشقوق-للتآكل
الموت الأخضر (11.5% H2SO4 + 1.2% حمض الهيدروكلوريك + 1% FeCl3 + 1% CuCl2)	55 درجة	45 درجة
الموت الأصفر (4% كلوريد الصوديوم + 0.1% Fe2(SO4)3 + 0.021M حمض الهيدروكلوريك)	55 درجة	25 درجة

المصدر: بيانات تآكل الشقوق والحفر الخاصة بـ Haynes International (اختبارات 24 ساعة)، صحيفة بيانات سبائك HASTELLOY G-30.

هذه هي مجموعة البيانات الأكثر صلة بالعمليات في هذه المقالة. تصف مقاومة الأحماض السائبة، كما هو موضح في جداول التركيز أعلاه، ما يحدث لسطح أنبوب نظيف يتعرض بشكل موحد للحمض المتدفق. تتراكم في أنابيب المبخر الحقيقية رواسب كبريتات الكالسيوم والمناطق الراكدة عند الحواجز والألواح الداعمة - التي تركز الكلوريدات محليًا ويمكن أن تؤدي إلى حدوث تأليب أو هجوم شقوق أقل بكثير من درجة حرارة التشغيل الاسمية للحمض السائب. تعتبر عتبة تآكل الشقوق G-30 البالغة 25-45 درجة هامشًا كميًا ذا معنى أعلى من درجات حرارة تشغيل المبخر النموذجية للعديد من التصميمات، ولكنها تؤكد أيضًا سبب بقاء التنظيف والفحص الميكانيكي الدوري تحت الرواسب ممارسة قياسية بغض النظر عن اختيار السبائك.

نعم - في اختبار كلوريد المغنيسيوم بنسبة 45% للغليان القياسي (ASTM G36)،G-30قاومت التشقق لمدة 168 ساعة، أي ما يقرب من سبع مرات أطول من 254SMO وأطول 84 مرة من 316L، وتفوقت في الأداء على سبائك النيكل المقارنة ('28' و'31') التي تم اختبارها بجانبها.

Is G-30 Resistant to Chloride Stress-Corrosion Cracking in Evaporator Service

سبيكة	وقت التكسير، غليان 45% MgCl2 (ASTM G36)
316L غير القابل للصدأ	2 h
254SMO	24 h
سبيكة 28	36 h
سبيكة 31	36 h
هاستيلوي جي-30	168 h

المصدر: بيانات تكسير الإجهادات الخاصة بشركة Haynes International-(غليان 45% MgCl2، ASTM G36)، ورقة بيانات سبائك HASTELLOY G-30.

مقاومة SCC مهمة لحزم أنابيب المبخر لأنها تجمع بين اثنين من المكونات الثلاثة تتطلب SCC - مادة حساسة تحت إجهاد الشد (من التدوير الحراري، أو الدحرجة في صفيحة الأنابيب، أو إجهاد اللحام المتبقي) المعرضة لبيئة تحمل الكلوريد-. إن عتبة G{5}}30 البالغة 168 ساعة تقريبًا في اختبار أكثر قسوة بكثير من ظروف الخدمة النموذجية تمنح مصممي الأنابيب هامش أمان كميًا وكبيرًا مقارنة بالفولاذ المقاوم للصدأ الذي يُنظر إليه غالبًا كبدائل أقل تكلفة.

تظل معدلات تآكل المعادن -لحام-G-30 قريبة من المعدن الأساسي المطاوع في معظم ظروف حمض الكبريتيك والهيدروكلوريك ذات الصلة بخدمة المبخر، باستثناء حمض الكبريتيك بنسبة 90%، حيث يُظهر كل من معدن اللحام والمعدن الأساسي المطاوع ارتفاعًا حادًا ومتطابقًا - مما يعني أن الزيادة هناك تعكس حدًا كيميائيًا حقيقيًا بدلاً من ضعف خاص باللحام.

حالة	لحام المعدن (مم/ذ)	المعدن الأساسي المطاوع (mm/y)
H2SO4 30%، 66 درجة	<0.01	<0.01
H2SO4 50%، 66 درجة	0.01	0.01
H2SO4 70%، 66 درجة	0.14	0.11
H2SO4 90%، 66 درجة	2.60	2.61
حمض الهيدروكلوريك 5%، 38 درجة	<0.01	0.33
حمض الهيدروكلوريك 10%، 38 درجة	0.70	0.44
حمض الهيدروكلوريك 15%، 38 درجة	0.64	0.66
حمض الهيدروكلوريك 20%، 38 درجة	0.52	0.30
HNO3 70%، يغلي	0.14	0.14

المصدر: Haynes International جميع -اللحام-المعادن (متعددة-الممرات الصليبية GMAW) مقابل القاعدة المطاوع-بيانات تآكل المعادن، ورقة بيانات سبائك HASTELLOY G-30.

بالنسبة لحزم أنابيب المبخر المصنعة من الأنابيب الملحومة (ASTM B619/B626) أو التي تتطلب لحام الأنابيب - إلى - صفائح الأنابيب، تدعم هذه البيانات تحديد G - 30 بدون غطاء تخفيض درجة الحرارة لمناطق اللحام في معظم الظروف الحمضية المخصصة للسبيكة. تعتبر نتيجة حمض الكبريتيك بنسبة 90% بمثابة تذكير بأن G-30، مثل G-35، ليس هو الاختيار الصحيح إذا كان حمض الكبريتيك المرحل في النبات يصل بانتظام إلى هذا التركيز عند جدار الأنبوب - وهي الحالة التي يكون فيها أنبوب G-35 ذو نسبة كروم أعلى 625 هو المواصفات الأكثر تحفظًا.

إن الموصلية الحرارية لـ G-30 (حوالي 10 واط/م · درجة في درجة حرارة الغرفة، وترتفع إلى حوالي 19-21 واط/م· درجة عند 400-600 درجة ) أقل بكثير من سبائك النحاس وحتى الفولاذ الكربوني، لذلك يجب تحديد حجم-مساحة نقل الحرارة وسمك الجدار-مع أخذ موصلية السبائك في الاعتبار - ولكن يتم تعويض هذه المقايضة بشكل كبير من خلال يسمح بدل التآكل الرقيق جدًا G-30 مقارنةً بالجدران السميكة التي تحتاجها سبيكة أقل مقاومة وأرخص.

ملكية	قيمة
الكثافة (رت)	8.22 جم/سم3
الموصلية الحرارية، RT	10 وات/م · درجة
الموصلية الحرارية، 200 درجة	14 واط/م·درجة
الموصلية الحرارية، 400 درجة	19 واط/م·درجة
الموصلية الحرارية، 600 درجة	21 واط/م·درجة
متوسط CTE، 30-300 درجة	14.3 ميكرومتر/م· درجة

المصدر: بيانات الملكية الفيزيائية لشركة Haynes International، صحيفة بيانات سبائك HASTELLOY G-30.

هذه مقايضة هندسية حقيقية-، وليست نقطة تسويق للتغاضي عنها: جدار أنبوب الحديد من النيكل-الكروم-سيوصل الحرارة بكفاءة أقل بشكل ملحوظ من سبيكة النحاس-المشابهة أو أنبوب الصلب الكربوني، ويجب أن يأخذ التصميم الحراري للمبادل الحراري (عدد الأنابيب أو الطول أو سمك الجدار) ذلك في الاعتبار مباشرة في حساب نقل الحرارة-. من الناحية العملية، يعوض مصممو المبخر ذلك من خلال الاستفادة من مقاومة التآكل G-30 لتحديد جدار أنبوب أرق مما يتطلبه تصميم الفولاذ-الفولاذ الكربوني أو السبائك السفلية-، والذي يستعيد جزئيًا الحرارة-نقل العقوبة من الموصلية المنخفضة مع الاستمرار في تقديم عمر خدمة متعدد-عقود بدون هامش سمك الجدار-يسمح ببدل تآكل على مادة أقل مقاومة الطلب.

يتوفر أنبوب المبخر G-30 كأنبوب غير ملحوم بموجب ASTM/ASME B622/SB622 وأنبوب ملحوم بموجب ASTM/ASME B619/B626 وSB619/SB626، ويتم تلدينه بواسطة مطحنة -، ويجب إعادة -تصلبه بعد أي عملية تشكيل أو ثني أنبوب- باردة تنتج 7% أو أكثر من استطالة الألياف الخارجية لاستعادة المقاومة الكاملة للتآكل.

What Tube Product Forms and Standards Apply to G-30 Evaporator Tubing

شكل المنتج/المتطلبات	هاستيلوي جي-30 (N06030)
ورقة، لوحة، قطاع	أستم/أسم B582/SB582
الخام، قضيب، شريط	أستم / أسم B581 / SB581، B472
أنابيب وأنبوب سلس	أستم/أسم B622/SB622
الأنابيب والأنابيب الملحومة	أستم / أسم B619، B626 / SB619، SB626
تركيبات	أستم / أسم B366، B462 / SB366، SB462
المطروقات	أستم / أسم B462 / SB462
أقطاب كهربائية مغلفة	أوس A5.11، إينيكرمو-11
سلك/قضيب عاري	أوس A5.14، إرنيكرمو-11
تأهيل خدمة -حامض	NACE MR0175 / ISO 15156
ويركستوف / دين	2.4603، NiCr30FeMo

المصدر: جدول Haynes International "المواصفات والأكواد"، ورقة بيانات سبائك HASTELLOY G-30.

تبلغ درجة حرارة التلدين لـ G-30 1,177 درجة (2,150 درجة فهرنهايت) مع التوصية بالتبريد بالماء، على الرغم من أن التبريد السريع للهواء ممكن للهياكل التي يقل سمكها عن 10 مم (0.375 بوصة) -، وهي فئة تتضمن معظم سمك جدار أنبوب المبخر. يعتبر G-30 أكثر صلابة من الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي ويتصلب العمل بسهولة أكبر، وهو أمر مهم بشكل مباشر لعمليات ثني الأنابيب وتوسيعها أثناء تصنيع الحزمة ويجب التخطيط لها في تسلسل التصنيع.

يعمل G{5}}30 بشكل موثوق عبر نطاق التركيز الكامل 30-54% P2O5 وما يصل إلى 121 درجة في حمض المعالجة الرطب الحقيقي-، ولكن يجب على المصممين معالجة التلوث الموضعي بالكلوريد - وليس قوة الحمض السائبة - باعتبارها قيد التصميم الحاكم، ويجب أن يراقبوا على وجه التحديد الارتفاعات الحادة في معدل-التآكل الذي تظهره بيانات حمض الهيدروكلوريك الخاصة بـ G-30 في مجموعات معينة من التركيز ودرجة الحرارة المتوسطة.

يوضح جدول حمض الهيدروكلوريك الخاص بـ Haynes International ارتفاع معدلات التآكل بشكل حاد في بعض الظروف المتوسطة - على سبيل المثال، يقفز 2.5% حمض الهيدروكلوريك عند 93 درجة (200 درجة فهرنهايت) إلى 4.23 ملم/سنة، ويصل الغليان 2-2.5% حمض الهيدروكلوريك إلى 9.47-12.67 ملم/سنة - أعلى بكثير من معدلات سلوك البئر- في كليهما تركيزات أقل وأعلى في مكان قريب. يعد هذا النوع من السلوك غير الرتيب بمثابة تذكير بأنه يجب قراءة مخططات التآكل المتساوي وجداول التركيز على كيمياء الحمض المحلية الفعلية المتوقعة عند جدار الأنبوب (بما في ذلك أي تأثيرات تركيز ناتجة عن الغليان أو التبخر مباشرة على السطح)، وليس فقط التركيز الاسمي للعملية السائبة.

توجيه التصميم والتشغيل:تتبع مستويات الشوائب من الكلوريد و-حمض الكبريتيك-الحرة في حمض المعالجة، نظرًا لأن هذه - وليس التركيز الاسمي P2O5 - هي التي تؤدي فعليًا إلى خطر تآكل الأنبوب.
توجيه التصميم والتشغيل:حدد موعدًا للتنظيف والفحص الميكانيكي الدوري تحت الحجم والرواسب، نظرًا لأنه يمكن الوصول إلى عتبة التآكل الشق G-30 (25-45 درجة في الاختبارات المتسارعة) حيثما يؤدي التلوث إلى تركيز الكلوريدات محليًا.
توجيه التصميم والتشغيل:تجنب التصميمات التي تركز حمض الهيدروكلوريك محليًا في نطاق 2-3% عند درجة حرارة مرتفعة، حيث تظهر بيانات مجموعة الثلاثين ارتفاعًا غير متناسب في معدل التآكل.
توجيه التصميم والتشغيل:عندما يكون ترحيل حمض الكبريتيك مرتفعًا بشكل غير عادي أو يقترب بانتظام من تركيز 90% عند جدار الأنبوب، قم بتقييم السبائك 625 أو HASTELLOY G-35 كبديل أكثر تحفظًا.
توجيه التصميم والتشغيل:إعادة -تصلب الأنابيب بعد عمليات التشكيل أو الثني على البارد- التي تتجاوز حوالي 7% من استطالة الألياف الخارجية- لاستعادة مقاومة التآكل بشكل كامل قبل التشغيل.

س: لماذا يتم استخدام Hastelloy G-30 لأنابيب مبخر حمض الفوسفوريك؟

A: يقاوم محتوى الكروم العالي لـ G-30 الخاصية المؤكسدة للتلوث بحمض الفوسفوريك-الرطب وحمض النيتريك-، بينما يقاوم محتوى الموليبدينوم والنحاس شوائب حمض الكبريتيك الموجودة في كل تيار عملية رطب-. تسمي Haynes International أنابيب المبخر P2O5 كواحد من التطبيقين الأساسيين للسبائك، مدعومة بكل من درجة الكاشف - واختبار حمض العملية الرطبة الحقيقية.

س: هل تصمد مقاومة التآكل الخاصة بـ G-30 عند تركيز P2O5 الكامل بنسبة 54% المستخدم في المبخرات التجارية؟

A: نعم. تُظهر بيانات كاشف حمض الفوسفوريك المغلي- أن معدل تآكل G-30 يرتفع تدريجيًا فقط عبر نطاق التركيز، ويظل في نطاق 0.1-0.2 مم/سنة حوالي 54-60% P2O5 - بشكل جيد في حدود التصميم المريح.

س: ما هو أكبر خطر تآكل لأنابيب G-30 في خدمة المبخر؟

A: يؤدي الكلوريد- إلى التنقر وتآكل الشقوق أسفل الحجم والرواسب، وليس الهجوم الحمضي الموحد على سطح نظيف. تُظهر الاختبارات القياسية المتسارعة عتبات التنقر والتآكل في الشقوق G-30 عند درجة 25-55، ولهذا السبب يظل التنظيف والفحص الدوري تحت الأوساخ مهمًا بغض النظر عن اختيار السبائك.

س: هل Hastelloy G-30 أفضل من السبائك 625 لمبخرات حمض الفوسفوريك؟

A: ذلك يعتمد على النجاسة التي تهيمن. تُظهر البيانات المقارنة الخاصة بشركة Haynes International أن G-30 يتقدم على 625 في حمض الهيدروكلوريك، لكن 625 يحمل ميزة طفيفة في حمض الكبريتيك. عندما يكون ترحيل حمض الكبريتيك مرتفعًا بشكل غير عادي، قد تكون المواصفات الأكثر تحفظًا هي 625 أو HASTELLOY G-35 ذات الكروم الأعلى.

س: هل يقلل اللحام من مقاومة التآكل لـ G-30 في تصنيع أنبوب المبخر؟

A: عموما لا. تُظهر بيانات اللحام-المعادن-المطاوعة-المنشورة اختلافًا بسيطًا فقط عبر معظم ظروف حمض الكبريتيك والهيدروكلوريك ذات الصلة بخدمة المبخر، حيث يُظهر كل من معدن اللحام والمعدن الأساسي المطاوع ارتفاعًا متطابقًا مدفوعًا بالكيمياء-فقط في أشد الظروف التي تم اختبارها (حمض الكبريتيك بنسبة 90%).

س: كيف يمكن مقارنة التوصيل الحراري لـ G-30 بمواد أنابيب المبادل الحراري الأخرى؟

A: إن التوصيل الحراري لـ G-30 (حوالي 10 واط/م · درجة في درجة حرارة الغرفة) أقل بكثير من سبائك النحاس والفولاذ الكربوني، لذا يجب تحديد حجم منطقة نقل الحرارة وفقًا لذلك. من الناحية العملية، يتم تعويض ذلك جزئيًا لأن مقاومة التآكل الخاصة بـ G-30 تسمح بجدار أنبوبي أرق من السبائك الأقل مقاومة التي تحتاجها لنفس عمر الخدمة.