Οδηγός επιλογής σωλήνων από χάλυβα χημικής βιομηχανίας

Οι μονάδες χημικής επεξεργασίας παρουσιάζουν μερικές από τις πιο απαιτητικές συνθήκες για συστήματα σωληνώσεων. Οι σωλήνες πρέπει να περιέχουν υγρά που μπορεί να είναι πολύ διαβρωτικά, σε υψηλές θερμοκρασίες και πιέσεις και σε πολλές περιπτώσεις τοξικά ή εύφλεκτα. Οι συνέπειες της αστοχίας σωλήνων στη χημική υπηρεσία περιλαμβάνουν διαρροές υγρών διεργασίας, πυρκαγιές, εκρήξεις, τοξικές εκλύσεις και περιβαλλοντική ζημιά. Επομένως, η σωστή επιλογή υλικού σωλήνα δεν είναι απλώς μια απόφαση μηχανικής - είναι επιτακτική ανάγκη συμμόρφωσης με την ασφάλεια και τους κανονισμούς.

Ο κώδικας σχεδιασμού για τις σωληνώσεις χημικών εργοστασίων είναι ASME B31.3 (Process Piping), ο οποίος παρέχει κανόνες για το σχεδιασμό, τα υλικά, την κατασκευή, τη δοκιμή και την επιθεώρηση συστημάτων σωληνώσεων σε χημικές και πετροχημικές μονάδες. Το B31.3 κατηγοριοποιεί τις υπηρεσίες υγρών σε κανονικές, κατηγορία M (τοξική), κατηγορία D (χαμηλός κίνδυνος) και υψηλή-πίεση, με ολοένα και πιο αυστηρές απαιτήσεις για πιο επικίνδυνες υπηρεσίες. Οι σωληνώσεις πρέπει να σχεδιάζονται για τον πιο αυστηρό συνδυασμό πίεσης και θερμοκρασίας που αναμένεται κατά την κανονική λειτουργία, την εκκίνηση, τη διακοπή λειτουργίας και τυχόν αξιόπιστες συνθήκες ανατροπής.

Τα διαφορετικά χημικά μέσα απαιτούν διαφορετικά υλικά σωλήνων με βάση τη διαβρωτικότητα, τη θερμοκρασία και την πίεση τους. Για την υπηρεσία θειικού οξέος, ο ανθρακούχο χάλυβας είναι κατάλληλος για συγκεντρώσεις πάνω από 95% σε θερμοκρασία περιβάλλοντος, αλλά κάτω από 95% (ειδικά αραιό οξύ), οι ρυθμοί διάβρωσης αυξάνονται δραματικά, απαιτώντας κράματα ανοξείδωτου χάλυβα 316 ή υψηλότερα. Για το υδροχλωρικό οξύ, ακόμη και τα αραιά διαλύματα είναι πολύ διαβρωτικά για τον ανοξείδωτο χάλυβα, απαιτώντας κράματα νικελίου με υψηλή περιεκτικότητα-(Hastelloy C-276) ή μη μεταλλικές σωληνώσεις για τις περισσότερες συνθήκες. Για το νιτρικό οξύ, ο ανοξείδωτος χάλυβας 304L είναι κατάλληλος για τις περισσότερες συγκεντρώσεις επειδή το νιτρικό οξύ παθητικοποιεί τον ανοξείδωτο χάλυβα. Για οργανικούς διαλύτες (υδρογονάνθρακες, αλκοόλες, κετόνες), ο ανθρακούχος χάλυβας είναι γενικά επαρκής, εκτός εάν ο διαλύτης είναι υγρός ή περιέχει διαβρωτικούς ρύπους.

Τα χλωριούχα περιβάλλοντα είναι ιδιαίτερα δύσκολα επειδή προκαλούν διάβρωση με διάβρωση με διάβρωση και καταπόνηση (SCC) σε ωστενιτικούς ανοξείδωτους χάλυβες. Το Chloride SCC μπορεί να εμφανιστεί σε θερμοκρασίες πάνω από 60 βαθμούς με συγκεντρώσεις χλωρίου τόσο χαμηλές όσο 10 ppm. Για ροές διεργασίας που περιέχουν χλωρίδιο-, το 316L (με 2-3% μολυβδαίνιο) παρέχει βελτιωμένη αντίσταση σε σύγκριση με 304L, αλλά για σοβαρές συνθήκες χλωρίου, μπορεί να απαιτούνται διπλοί ανοξείδωτοι χάλυβες (2205, 2507) ή κράματα με βάση το νικέλιο. Ο ισοδύναμος αριθμός αντίστασης διάτρησης (PREN=%Cr + 3.3 x %Mo + 16 x %N) είναι ένα χρήσιμο εργαλείο διαλογής για τη σύγκριση της αντίστασης διάτρησης: 304L έχει PREN ~19, 316L έχει PREN ~25, 2205 duplex duplex έχει 70, EN ~ 43.

Υλικό	Βασικά Χαρακτηριστικά	Τυπικές Εφαρμογές
Ανθρακούχο χάλυβα (A106 Gr.B)	Χαμηλό κόστος, καλή αντοχή, περιορισμένη αντοχή στη διάβρωση	Μη-διαβρωτικά υγρά, ατμός, νερό, υδρογονάνθρακες
304/304L από ανοξείδωτο χάλυβα	Γενική αντοχή στη διάβρωση, καλή συγκολλησιμότητα	Νιτρικό οξύ, οργανικά οξέα, επεξεργασία τροφίμων
316/316L από ανοξείδωτο χάλυβα	Mo-ενισχυμένη αντοχή σε σκασίματα, πρότυπο χημικής βιομηχανίας	Θειικό οξύ (αραιό), χλωρίδια (μέτρια), διαλύτες
Duplex 2205/2507	Υψηλή αντοχή, εξαιρετική αντίσταση SCC	Χλωριούχα περιβάλλοντα, υπεράκτια, εναλλάκτες θερμότητας
Κράματα νικελίου (Inconel, Hastelloy)	Εξαιρετική αντοχή στη διάβρωση, πολύ υψηλό κόστος	HCl, H2SO4 (ζεστό), HF, σοβαρή διαβρωτική υπηρεσία

General corrosion is uniform material loss over the entire surface, managed by adding a corrosion allowance (typically 1.5-6.0 mm) to the calculated wall thickness. Pitting is localized corrosion that creates small cavities, measured by the PREN value. Crevice corrosion occurs in shielded areas such as under gaskets and deposits, requiring alloys with higher molybdenum content. Stress corrosion cracking (SCC) is the most dangerous corrosion form - cracking occurs under the combined action of tensile stress and a corrosive environment, often without significant general corrosion. SCC can cause catastrophic failure with little warning. For chloride SCC, materials with higher nickel content (>Μικροδομές 20%) ή διπλής όψης παρέχουν αντίσταση. Η διακοκκώδης διάβρωση, που προκαλείται από την κατακρήμνιση καρβιδίου του χρωμίου στα όρια των κόκκων, αποτρέπεται με τη χρήση χαμηλών-βαθμών άνθρακα (304L, 316L) ή σταθεροποιημένων βαθμών (321, 347).

Τα χημικά εργοστάσια λειτουργούν συνήθως σε τάξεις πίεσης από ANSI 150# (2 MPa) έως 600# (10 MPa), με ειδικές διεργασίες όπως η υδροπυρόλυση και η παραγωγή πολυαιθυλενίου που λειτουργούν στα 900-2500# (15-42 MPa). Η επιλογή ονομαστικής πίεσης ακολουθεί τους κανόνες σχεδιασμού ASME B31.3, με το ελάχιστο πάχος τοιχώματος να υπολογίζεται χρησιμοποιώντας τον τύπο: t=(P x D) / (2(SE + PY)). Για σέρβις υπό κενό, ο σωλήνας πρέπει να αντιστέκεται στην κατάρρευση της εξωτερικής πίεσης, απαιτώντας συχνά βαρύτερα χρονοδιαγράμματα από ό,τι θα υπαγόρευε μόνο η εσωτερική πίεση. Η θερμοκρασία επηρεάζει σημαντικά την επιτρεπόμενη καταπόνηση - ένας σωλήνας επαρκής σε θερμοκρασία περιβάλλοντος μπορεί να χρειαστεί παχύτερο τοίχωμα στους 400 βαθμούς. Δείτε το δικό μαςΟδηγός αξιολόγησης πίεσης σωλήνωνγια ολοκληρωμένες μεθόδους υπολογισμού.

Ο χημικός σωλήνας απαιτεί συχνά ειδικές επιφανειακές επεξεργασίες. Η απολίπανση αφαιρεί το λάδι και το λίπος από την εσωτερική επιφάνεια για να αποτρέψει τη μόλυνση του υγρού διεργασίας. Το τουρσί αφαιρεί τα άλατα του μύλου και τα οξείδια συγκόλλησης. Η παθητικοποίηση (επεξεργασία με νιτρικό οξύ ή κιτρικό οξύ) ενισχύει το φυσικό στρώμα οξειδίου του χρωμίου στον ανοξείδωτο χάλυβα, μεγιστοποιώντας την αντοχή στη διάβρωση. Η ανίχνευση θερμότητας (ηλεκτρική ή ατμός) εφαρμόζεται σε σωλήνες που πρέπει να διατηρούν υψηλές θερμοκρασίες για να αποφευχθεί η στερεοποίηση του υγρού ή η αύξηση του ιξώδους. Οι θαμμένοι χημικοί σωλήνες απαιτούν εξωτερική αντιδιαβρωτική επίστρωση κατά ISO 21809 ή ισοδύναμο - βλ.Οδηγός επίστρωσης σωλήνων. Οι απαιτήσεις NDT για χημικούς σωλήνες ποικίλλουν ανάλογα με την κατηγορία υπηρεσιών ρευστού ανά B31.3, και κυμαίνονται από 5% συγκολλήσεων για κανονική συντήρηση έως 100% για υπηρεσία κατηγορίας Μ - βλ.

Οδηγός NDT σωλήνα.

Το ASME B31.3 είναι ο κύριος κώδικας σχεδίασης. Τα πρότυπα υλικού ASTM περιλαμβάνουν A106 (ανθρακοχάλυβας), A312/A358 (ανοξείδωτο χάλυβα) και A335 (κράμα χάλυβα). Τα πρότυπα API που σχετίζονται με τις χημικές εγκαταστάσεις περιλαμβάνουν το API 610 (αντλίες) και το API 682 (συστήματα στεγανοποίησης). Για διεθνή έργα, ενδέχεται να ισχύουν τα πρότυπα EN 13480 (ευρωπαϊκός κωδικός σωληνώσεων) και GB/T 20801 (κινεζικός κωδικός σωληνώσεων). Οι απαιτήσεις της οδηγίας PED πρέπει να πληρούνται για εξοπλισμό εγκατεστημένο στην Ευρωπαϊκή Ένωση. Μια πλήρης σύγκριση των διεθνών προτύπων είναι διαθέσιμη στο μαςΣύγκριση προτύπων σωλήνων(59).

Όταν παραγγέλνετε σωλήνα για χημικό σέρβις, παρέχετε τις ακόλουθες παραμέτρους: σύνθεση και συγκέντρωση υγρού, εύρος pH για υδατικά διαλύματα, θερμοκρασία λειτουργίας (κανονική και σχεδίαση), πίεση λειτουργίας (κανονική και σχεδίαση), ισχύων κωδικός (ASME B31.3 ή άλλο), απαιτήσεις NDT, απαιτήσεις πιστοποίησης (MTC 3.1 ή 3.2) και οποιαδήποτε ειδική προετοιμασία επιφάνειας (pickling, passiv). Η ManufacturerPipe προμηθεύει ανθρακούχο χάλυβα, ανοξείδωτο χάλυβα και σωλήνες από κράμα χάλυβα για χημικές εφαρμογές, με εμπειρία στην προμήθεια σε διυλιστήρια, εργοστάσια πετροχημικών και εκλεκτές χημικές εγκαταστάσεις παγκοσμίως.

Επικοινωνήστε με την ομάδα μηχανικών μας για καθοδήγηση στην επιλογή υλικών και ανταγωνιστική τιμολόγηση στο σωλήνα χημικών σέρβις.

Λάβετε μια προσφορά