Asosiy xulosalar
Qotishma 20(UNS N08020, 33% Ni, 20% Cr, 3,5% Cu, 2,5% Mo, Cb{5}}barqarorlashtirilgan) sulfat kislota xizmat ko'rsatish uchun mo'ljallangan nikel qotishmasi bo'lib, 316L zanglamaydigan po'latdan oraliq konsentratsiyalarda 10-50x (H1SO4880) ko'p ishlaydi.
Niobiy (Nb) tarkibi (8 x C min) Qotishmaning o'ziga xos xususiyati bo'lib 20 - payvand chokining sezgirligini oldini oladi va issiqlik ta'sirlangan hududning (HAZ)-payvandlashdan keyin to'liq korroziyaga chidamliligini saqlab qolishini ta'minlaydi.
Qotishma 20 10-80% H2SO4da 80C gacha bo'lgan haroratda ustundir. Suyultirilgan kislota uchun tavsiya EMAS (<10%) at elevated temperatures (where 316L may suffice) or concentrated acid (>95% yuqori haroratda (bu erda Hastelloy B-3 yoki titan talab qilinadi).
For intermediate concentrations (50-80% H2SO4) at temperatures >80C, Hastelloy G-30 (UNS N06030) yoki Sanicro 28 (UNS N08028) ga yangilang - bu qotishmalar eng agressiv zonada Alloy 20 ga qaraganda 2-3 baravar yuqori korroziyaga chidamliligini ta'minlaydi.
"Qotishma 20Cb-3" varianti (0,5-1,0% Si bilan) standart Alloy 20 bilan solishtirganda oraliq konsentratsiyalarda va yuqori haroratlarda sulfat kislotaga yaxshilangan qarshilikni ta'minlaydi.
Sulfat kislota xizmatida qotishma 20 bilan tanishish
Oltingugurt kislotasi (H₂SO₄) dunyodagi eng keng tarqalgan sanoat kimyoviy mahsuloti bo'lib, global ishlab chiqarish yiliga 260 million metrik tonnadan oshadi. U deyarli barcha sanoat tarmoqlarida qo'llaniladi: o'g'itlar ishlab chiqarish (fosfatni qayta ishlash), neftni qayta ishlash (alkillash), metallarni tuzlash va gidrometallurgik yuvish, kimyoviy sintez (xlorid kislotasi, fosfor kislotasi va titan dioksidi ishlab chiqarish), sanoat suvini tozalash va portlovchi moddalar ishlab chiqarish.
Oltingugurt kislotasi xizmati bilan bog'liq muammo shundaki, u bitta muhit emas - bu konsentratsiya va harorat bilan keskin o'zgarib turadigan sharoitlar spektridir. Bu sulfat kislota materialini tanlashda yagona eng muhim tamoyil: barcha konsentratsiyalar va haroratlarda yaxshi ishlaydigan universal material yo'q.
Qotishma 20 (UNS N08020, shuningdek, Carpenter 20, ASTM Grade CN-7M, quyma shaklda va savdo nomlari ostida sotiladi, shu jumladan Marca 20, ATI 20 va Nicrill 20) oraliq{8}}sulfat kislota konsentratsiyasi -18% oralig'ida korroziyaga qarshi kurashish uchun maxsus ishlab chiqilgan. H₂SO₄ bu erda ko'pchilik ostenitik zanglamaydigan po'latlar halokatli tarzda ishdan chiqadi. Qotishma kimyosi ataylab muvozanatlangan:
Niobiy (Nb) stabilizatsiyasi:Uglerod ataylab 0,07% dan past darajada saqlanadi va niobiy qotib qolish vaqtida NbC (niobiy karbid) hosil qilish uchun uglerod miqdoridan 8 baravar (Nb 8 x C dan katta yoki unga teng) qo'shiladi. Bu payvandlash yoki yuqori{4}}haroratda xizmat ko'rsatish vaqtida don chegaralarida Cr₂₃C₆ xrom karbidining cho'kishining oldini oladi, aks holda qo'shni zonalardan xromni yo'qotadi va donalararo hujumga (IGA) sabab bo'ladi. Bu qotishma 20 ning standart ostenitik zanglamaydigan po'latlarga nisbatan aniqlovchi strukturaviy xususiyati.
Mis (Cu) qo'shilishi:3,0-4,0% mis pasaytirilgan (kislorodli) kislota sharoitida barqaror bo‘lgan passiv mis sulfat sirt plyonkasini hosil qilib, sulfat kislotaga ajoyib qarshilik ko‘rsatadi. Qotishma 20 sulfat kislotada 316L dan ustun bo'lishining asosiy sababi misdir.
Molibden (Mo) qo'shilishi:2,0-3,0% molibden xlorid (Cl-) ionlarini o'z ichiga olgan kislota aralashmalarida chuqurchalar va yoriqlar korroziyasiga chidamliligini oshiradi - kon eritmalari va tuzlash vannalarida keng tarqalgan.
Chromium (Cr) tarkibi:19,0-21,0% xrom oksidlanish sharoitida umumiy korroziyaga chidamlilik va passivlikni ta'minlaydi. Xrom miqdori og'irlik bo'yicha 316 L (16%) dan past, ammo to'liq foydalaniladi, chunki niobiy uning kamayib ketishini oldini oladi.
Nikel (Ni) tarkibi:32,0-38,0% nikel ostenitik (yuz markazlashtirilgan kubik, FCC) mikro tuzilmasini barqarorlashtiradi, xlorid stressli korroziya yorilishiga (SCC) qarshilik ko'rsatadi va kriyojenikdan 450C gacha bo'lgan to'liq harorat oralig'ida egiluvchanlik va mustahkamlikni saqlaydi.
Aniq xulosa:Qotishma 20 80 darajagacha bo'lgan haroratlarda 10-80% konsentratsiya oralig'ida sulfat kislota xizmati uchun aniq materialdir. Uning niobiy{6}}barqarorlashtirilgan kimyosi (Nb 8 × C dan katta yoki unga teng) aniqlovchi muhandislik xususiyatidir - u payvand chokining sezuvchanligini oldini oladi, HAZdagi donalararo korroziyani yo'q qiladi va ishlab chiqarilgan payvand chokning asosiy metallga teng korroziyaga chidamliligini to'liq saqlab turishini ta'minlaydi. Hech qanday zanglamaydigan po'lat bu kafolatni ta'minlay olmaydi.
Kimyoviy tarkibi va mexanik xususiyatlari
Kimyoviy tarkibi sinf varianti bo'yicha
1-jadval: qotishma 20 va variantlarning kimyoviy tarkibi - ishlangan varaq/plastinka (vazn %)
| Element | Qotishma 20 (N08020) | Qotishma 20Cb-3 (N08020, Si-modifikatsiyalangan) | Qotishma 20 mod. (N08020, past Si) | Qotishma 20 quyma (CN-7M) | Har bir elementning ahamiyati |
| Nikel (Ni) | 32,0-38,0 (shu jumladan Co) | 32,0-38,0 (shu jumladan Co) | 32.0-38.0 | 38.0-44.0 | Ostenitik FCC tuzilishini barqarorlashtiradi; xlorid SCC oldini oladi; Ni kislotali sharoitlarni kamaytirishga qarshilik ko'rsatadi; yaxshilangan sulfat kislota qarshiligi uchun quyma shaklda yuqori Ni |
| Xrom (Cr) | 19.0-21.0 | 19.0-21.0 | 19.0-21.0 | 19.0-22.0 | Passivlik va umumiy korroziyaga chidamlilikni ta'minlaydi; oksidlanish sharoitlari uchun asosiy element; Korroziyadan himoya qilish uchun Cr qattiq eritmada qolishi kerak (Cr23C6 sifatida cho'ktirilmaydi). |
| Temir (Fe) | Balans (~35) | Balans (~35) | Balans (~35) | Balans (~30-34) | Asosiy matritsa elementi; Fe tarkibi Ni va Cr bilan muvozanatlangan; strukturaviy mustahkamlikni ta'minlaydi va sof nikel qotishmalariga nisbatan xom ashyo narxini pasaytiradi |
| Mis (Cu) | 3.0-4.0 | 3.0-4.0 | 3.0-4.0 | 3.0-4.0 | PRIMARY anti-corrosion element for sulfuric acid; forms passive Cu2+ surface film in reducing conditions; 3.5% is the optimum for 10-80% H2SO4; excess Cu (>5% issiq{1}}ishchanlikni pasaytiradi |
| Molibden (Mo) | 2.0-3.0 | 2.0-3.0 | 2.0-3.0 | 2.0-3.0 | Chuqurlik va yoriqlar korroziyasiga qarshilikni yaxshilaydi; xlorid-poddaqli tuzlash va qazib olish eritmalarida muhim ahamiyatga ega; Mo oksidlovchi kislota aralashmalarida passivlikni kuchaytiradi |
| Niobiy (Nb) | 8 x C min (tip. 0.5-1.0) | 8 x C min (tip. 0.5-1.0) | 8 x C min (tip. 0.5-1.0) | 8 x C min | ANGILASH ELEMENT: Nb barcha uglerodni NbC (niobiy karbid) sifatida bog'lab, don chegaralarida Cr23C6 yog'ingarchiliklarini oldini oladi; payvand chokining sezgirligini va HAZ intergranular hujumini yo'q qiladi; Agar Nb bo'lmasa, qotishma 20 HAZda barqaror bo'lmagan 316L kabi harakat qiladi. |
| Uglerod (C) | 0,07 maksimal | 0,07 maksimal | 0,04 maksimal (past-uglerodli variant) | 0,07 maksimal | Maksimal 0,07% gacha nazorat qilinadi; Nb/C nisbati 8:1 barcha C ning NbC sifatida ajratilishini ta'minlaydi; Eng agressiv kislotada yaxshilangan IGC qarshiligi uchun past-uglerodli variant (0,02-0,04%) mavjud |
| Marganets (Mn) | 2,0 maks | 2,0 maks | 2,0 maks | 1,5 maks | Erish paytida deoksidlovchi; issiq{0}}ishchanlikni yaxshilaydi; MnS qo'shimchalarini hosil qilish uchun S bilan bog'lanadi (lekin S allaqachon Alloy 20 da juda past darajalarda boshqariladi) |
| Silikon (Si) | 1,0 maks | 0,5-1,0 (qo'shilgan) | 0,3 maksimal (past) | 1,0 maks | Cb-3 varianti yuqori haroratlarda oraliq H2SO4 konsentrasiyalarida (50-80%) korroziyaga chidamliligini oshirish uchun ataylab Si (0,5-1,0%) qo'shadi; kriogenik xizmatda mustahkamlikni oshirish uchun past Si-variant |
| Oltingugurt (S) | 0,035 maksimal | 0,035 maksimal | 0,035 maksimal | 0,035 maksimal | Kislotadagi yoriqlar va chuqurchalar korroziyasini boshlash joyi sifatida ishlaydigan MnS stringerlarining oldini olish uchun past darajalarda nazorat qilinadi; past S umumiy korroziyaga chidamliligini yaxshilaydi |
| Fosfor (P) | 0,045 maks | 0,045 maks | 0,045 maks | 0,045 maks | Controlled; high P (>0,04% oksidlovchi kislota muhitida qotishma 20 ning intergranular hujumini tezlashtiradi. |
Manba: ASTM B463-23: UNS N08020, UNS N08026, UNS N08024 va UNS N08926 plastinka, varaq va tasma uchun standart spetsifikatsiya; ASME SB-463; SAE AMS 5550 (qotishma 20 varaq va tasma); Maxsus metallar korporatsiyasi "Qotishma 20" nashri SMC-064; Rolled qotishmalar qotishma 20 texnik ma'lumotlar; Cabot korporatsiyasi "Alloy 20 mahsulot ma'lumotlari" 2023 yil
2-jadval: Qotishma 20 (UNS N08020)ning mexanik va fizik xususiyatlari - ishlangan va quyma shakllar
| Mulk | Tavlangan (lavha/plastinka) | Yechim-Ishlangan (Plastinka) | Quyma CN-7M | Eslatmalar |
| Kuchlanish kuchi, UTS (MPa) | 550-690 | 550-690 | 530-690 | Minimal: ASTM B463 uchun 515 MPa; quyma minimal: 450 MPa |
| Oqim kuchi, 0,2% ofset (MPa) | 240-345 | 240-345 | 240-310 | Minimal: ASTM B463 uchun 241 MPa |
| 50 mm (%) cho'zilish | 25-50 | 25-50 | 25-35 | Minimal: varaq uchun ASTM B463 uchun 30% |
| Qattiqlik (Rockwell B) | B 75-88 | B 75-88 | B 75-88 | Oddiy qiymatlar; sotib olish sharti emas |
| Elastiklik moduli (GPa) | 200 | 200 | 200 | 20C da; 400C da 175 GPa gacha kamayadi |
| Zichlik (g/sm3) | 8.14 | 8.14 | 8.14 | Ni va Cu yuqoriligi tufayli 316L (8.00) dan bir oz pastroq |
| Erish diapazoni (C) | 1350-1400 | 1350-1400 | 1350-1400 | Qattiq havo harorati: 1350C; suyuqlik: 1400C |
| Issiqlik o'tkazuvchanligi (100C da Vt/m·K) | 13.5 | 13.5 | 13.5 | 316L dan past (16 Vt/m·K); issiqlik uzatish dizayniga ta'sir qiladi |
| Issiqlik kengayish koeffitsienti (um/m·C, 20-200C) | 14.7 | 14.7 | 14.7 | Ostenitik zanglamaydiganga o'xshash; idishni loyihalashda termal kengayishni hisobga olish kerak |
| Elektr qarshiligi (mk·sm 20C da) | 108 | 108 | 108 | Yuqori Ni miqdori tufayli 316L (75 µŌ·sm) dan yuqori |
| Magnit o'tkazuvchanlik | <1.02 (essentially non-magnetic) | <1.02 | <1.02 | Ostenitik strukturasi barqaror; ferrit{0}}induktsiyasi yo'q |
| Charpy V-teshik zarbasi (J 20C da) | 100-160 | 100-160 | 80-130 | Ajoyib qattiqlik; kriyojenik va dinamik yuk ilovalari uchun javob beradi |
| Charpy V-teshik zarbasi (J -196C da) | 70-120 | 70-120 | 60-100 | Suyuq azot haroratida yaxshi qattiqlikni saqlaydi |
| PREN (Pitting qarshilik ekv. raqami) | 28-33* | 28-33* | 28-33* | Cr + 3.3(Mo + 0.5W) + 16N; PREN 28-33 316L (PREN 24-28) ga nisbatan oʻrtacha, lekin Cu plyonkasi H2SO4 ning yuqori ishlashini taʼminlaydi. |
| Nisbiy xarajat (x 316L plastinka) | 5-7x | 5-7x | - | 2024 yilgi global bozor narxlari asosida; xom Ni va Cu narxining o'zgaruvchanligi Alloy 20 narxiga ta'sir qiladi |
Manba: ASTM B463-23; ASME SB-463; SAE AMS 5550; Maxsus metallar korporatsiyasi "Qotishma 20" nashri SMC-064; Prokat qotishmalarining texnik ma'lumotlar varag'i; Cabot Corporation mahsulot ma'lumotlari 2023; *PREN=Cr + 3.3(Mo + 0.5W) + 16N - PREN H2SO4 qarshiligining asosiy ko‘rsatkichi emas; Cu tarkibi dominant omil hisoblanadi
Aniq xulosa:Qotishma 20 niobiy{1}}barqarorlangan 33% Ni{3}}Cr-Fe qotishmasi boʻlib, 3,5% Cu va 2,5% Mo - Hastelloy/Inconel oilasida haqiqiy nikel qotishmasi emas. Nb 8 × C dan katta yoki unga teng bo'lgan talab qotishma 20 ni sezuvchanliksiz payvandlanadigan qilib qo'yadigan muhandislik shartnomasidir. Quyma varianti CN-7M yuqori Ni (38-44%) va yaxshilangan sulfat kislotaga chidamliligi uchun kam Fe ga ega, ammo minimal mexanik xususiyatlar pastroq.
Nima uchun sulfat kislota korroziyaning dahshatli tushidir
Sulfat kislotaning metallarga nima uchun hujum qilishini tushunish uchun kislota ikkita asosiy kimyoviy holatda mavjudligini bilish kerak, ularning har biri alohida korroziya mexanizmini hosil qiladi:
Kamaytirish zonasi (0-85% H₂SO₄)
Taxminan 85% H₂SO₄ dan past konsentratsiyalarda kislota qaytaruvchi kislota sifatida harakat qiladi. Dominant turlari H⁺ (vodorod ionlari) va HSO₄⁻ (bisulfat ionlari) hisoblanadi. Metallning erishi elektrokimyoviy reaksiya natijasida yuzaga keladi, bunda metall oksidlanadi va vodorod gazi ajralib chiqadi: Fe + H₂SO₄ → FeSO₄ + H₂↑ (umumiy korroziya) Bu zonada korroziya tezligi vodorodning tarqalish tezligi bilan boshqariladi.
Kislota termik jihatdan barqaror - u parchalanmaydi va oksidlovchi turlarni hosil qilmaydi. Bu mis, Monel 400 va Alloy 20 yaxshi ishlaydigan zonadir, chunki ular pasaytirish sharoitlariga chidamli passiv plyonkalarni hosil qiladi. Ostenitik zanglamaydigan po'latlar (304L, 316L) bu erda yomon ishlaydi, chunki ularning xrom oksidi passiv plyonkasi oksidlovchi turlar bo'lmaganda beqaror.
The Oxidising Zone (>85% H₂SO₄)
At concentrations above 85% H₂SO₄, the acid undergoes thermal decomposition to produce sulfur trioxide (SO₃), water, and oxygen - creating strongly oxidising conditions:2H₂SO₄ → 2SO₂ + O₂ + 2H₂O (thermal decomposition at >250 daraja )H₂SO₄ → SO₃ + H₂O (yuqori haroratda bug 'fazasi Bu zonada hosil bo'lgan SO₃ va O₂ kuchli oksidlovchi hisoblanadi.
Zanglamaydigan po'latlar (ayniqsa, molibden qo'shilishi bilan 316L) bu erda YAXSHI ishlaydi, chunki ularning xrom oksidi plyonkasi oksidlanish sharoitlari bilan barqarorlashadi.
Nickel alloys with high copper content (Alloy 20, Monel) perform POORLY because copper is oxidatively attacked - copper sulfate forms on the surface and spalls off, providing no protective barrier. For concentrated (>Odatda 95% issiq sulfat kislota, tantal, shisha{1}}astarlangan karbonli po'lat yoki quyma temir talab qilinadi.
O'tish zonasi (50-85% H₂SO₄): Eng xavfli hudud
Yuqori haroratlarda 50-85% H₂SO₄ konsentratsiyasi oralig'i an'anaviy qotishmalar uchun eng agressiv korroziya muhiti sifatida tan olingan. Ushbu zonada:
· Kislota oksidlanish uchun yetarli darajada konsentrlangan (SO₃ 85% dan yuqori hosil bo'la boshlaydi, lekin stoixiometrik SO₃ sub-turlari 50-85% oralig'ida mavjud)· Harorat odatda ko'tariladi (ko'pgina sanoat jarayonlarida 60-150 daraja)
· Po'lat va zanglamaydigan po'lat yuzalarda hosil bo'ladigan temir sulfat korroziya mahsuloti (FeSO₄) eriydi - yopishmaydi va himoya qilmaydi.
· Tezlik effektlari muhim: armatura, nasoslar va teshik plitalaridagi turbulentlik eroziya-korroziyasini keskin tezlashtiradi.
· Xlorid ionlari (xom ashyo, sovutish suvi yoki texnologik qo'shimchalardan) ko'pincha mavjud bo'lib, oksidlovchi kislota bilan bir vaqtda chuqurchalar va yoriqlar korroziyasini hosil qiladi.
3-jadval: Sulfat kislota kontsentratsiyasi zonalari - Har bir diapazon uchun korroziya xarakteri, eng yaxshi materiallar va harorat chegaralari
| H2SO4 konsentratsiyasi | Korroziya xususiyati | Oksidlanish va kamaytirish | Kritik harorat | Eng yaxshi materiallar | Qochish kerak bo'lgan materiallar |
| 0-10% (suyultirilgan kislota) | kamaytirish; H+ dominant | Sof qisqartirish | >60 daraja umumiy korroziyani tezlashtiradi | 316L (60 darajagacha); Qotishma 904L (80 darajagacha); Qotishma 20 (100 darajagacha) | Karbonli po'lat (tez umumiy korroziya); quyma temir (har qanday haroratda 10% dan yuqori bo'lishi mumkin emas) |
| 10-50% (oraliq, suyultirilgan uchi) | Yengil oksidlanishgacha pasaytirish; H+ va HSO4- | Yengil qisqartirish; 30% dan yuqori oksidlanishni ko'rsata boshlaydi | >50 daraja SSga hujumni tezlashtiradi | Qotishma 20 (80 darajagacha); Agar Cl- bo'lsa, 316L qabul qilinadi<50 ppm and T<50°C | 304L 40 darajadan yuqori ishlamayapti; bilan cheklangan karbonli po'latdir<10% at room temp only |
| 50-85% (oraliq, konsentrlangan) | ENG AGRESSIV ZONA; aralash qaytaruvchi/oksidlovchi; sub{0}}stoxiometrik SO3 turlari mavjud | aralash; eng kutilmagan | >80 daraja barcha SS qotishmalariga tez hujumga olib keladi | Alloy 20Cb-3 (up to 90°C); Hastelloy G-30 or Sanicro 28 (up to 120°C); Tantalum or SiC for >130 daraja | Standart qotishma 20 maksimal 80 daraja bilan cheklangan; 316L/904L bu oraliqda 50 darajadan yuqori bo'lmagan |
| 85-98% (konsentrlangan kislota) | Kuchli oksidlovchi; Termik parchalanishdan SO3 va O2 | 85% dan yuqori kuchli oksidlanish | >120°C requires special materials; >200 daraja juda agressiv | 316L/310S (120 darajagacha); tantal, shisha{3}}astarlangan karbonli po'lat (300 darajagacha) | Qotishma 20 va Monel: mis oksidlovchi hujumga uchraydi; Konsentrlangan kislotada 60 darajadan yuqori tavsiya EMAS |
| >98% (tuman kislotasi, oleum) | Super{0}}oksidlanish; erkin SO3 gazi | Juda oksidlovchi | Atrof muhitdan yuqori bo'lgan har qanday harorat agressivdir | Tantalum (only practical material for >98% issiq kislota); borosilikat shisha; quyma temir (93% kislota uchun 240 darajagacha) | Qotishma 20: MUHIM QO'YISH XAVFI; mis va nikel oksidlanadi |
| Bug 'bo'shlig'i / kondensatsiyalanuvchi kislota | Eng yuqori korroziya darajasi: kondensatsiyalanuvchi kislota tomchilari to'liq kondensatsiya issiqligi bilan yuzalarga ta'sir qiladi | aralash; kondensatsiya interfeysida eng yomoni | Atrof muhitdan yuqori bo'lgan har qanday harorat agressivdir | Butun bug 'bo'shlig'i uchun qotishma 20 yoki Hastelloy G-30; HRS qobiq tomoni Alloy 20 yoki Hastelloy bo'lishi kerak | Karbonli po'lat va quyma temir 40 darajadan yuqori bug 'bo'shlig'ida muvaffaqiyatsizlikka uchraydi; 316L 10% dan yuqori kondensat yetarli emas |
Manba: ASM Handbook jild. 13C: Korroziya - Environments and Industries (ASM International, 2006); NACE nashri 34103: Sulfat kislota uchun materiallarni tanlash bo'yicha ko'rsatmalar; ASTM G1-17: Korroziyaga qarshi sinov namunalarini tayyorlash, tozalash va baholash uchun standart amaliyot; Avestor/IIT ilmiy-tadqiqot instituti sulfat kislotadagi korroziyaga oid asosiy ma'lumotlar; Jons, DA, Korroziyaning tamoyillari va oldini olish (3-nashr, Prentice Hall, 1996); Cronin, J. va Sridhar, N., "Sulfat kislotada nikel qotishmalarining korroziyasi", NACE korroziyasi 2000, qog'oz 00247
Aniq xulosa:The 50-85% H₂SO₄ concentration range at temperatures above 80°C is the most aggressive corrosion environment for conventional engineering alloys. Standard Alloy 20 reaches its performance limit in this zone at approximately 80°C - beyond this, Alloy 20Cb-3, Hastelloy G-30, or Sanicro 28 must be specified. For concentrated acid (>85% yuqori haroratda, qotishma 20 kontrendikedir, chunki uning tarkibidagi mis oksidlovchi ta'sirga ega - 316L yoki tantal to'g'ri.
Sulfat kislotada qotishma 20 korroziya ko'rsatkichlari
Quyidagi izokorroziya egri chiziqlari qotishma 20 sokin, gazlangan sulfat kislotada korroziya tezligini yiliga 0,5 mm (0,020 ipy) dan past ushlab turadigan maksimal haroratni ifodalaydi. Ushbu qiymatlar ASTM G31 (72 soatlik ta'sir) bo'yicha laboratoriya sinovidan olingan va oqim yoki turbulent sharoitlar uchun konservativ deb hisoblanishi kerak.
4-jadval: 20 qotishmasi va sulfat kislotadagi mos yozuvlar qotishmalari uchun izokorroziya egri chiziqlari - Korroziya tezligi uchun maksimal xizmat ko'rsatish harorati<0.5 mm/year (Aerated, Quiescent Conditions)
| H2SO4 konsentratsiyasi (%) | uchun maksimal harorat<0.5 mm/yr (Alloy 20) | uchun maksimal harorat<0.5 mm/yr (Alloy 20Cb-3) | uchun maksimal harorat<0.5 mm/yr (316L) | uchun maksimal harorat<0.5 mm/yr (904L) | Qotishma 20 ishlashi haqida eslatmalar |
| 0,5 (juda suyultirilgan) | 90 daraja | 90 daraja | 60 daraja | 80 daraja | Qotishma 20 yuqori haroratlarda juda suyultirilgan kislotada eng yaxshi ishlashni ta'minlaydi |
| 1.0 | 90 daraja | 90 daraja | 60 daraja | 80 daraja | 0,5% ga o'xshash; 316L va 904L uchun mos keladi<40°C |
| 5.0 | 90 daraja | 90 daraja | 50 daraja | 80 daraja | 316L kislota tarkibidagi Cl- tufayli 50 darajadan yuqori ishlamay boshlaydi |
| 10.0 | 85 daraja | 90 daraja | 40 daraja | 80 daraja | Qotishma 20 saqlaydi<0.5 mm/yr at 85°C; 316L marginal at 40°C |
| 20.0 | 80 daraja | 90 daraja | 35 daraja | 75 daraja | Qotishma 20 80 daraja ishonchli; 316L MUVOFIQ 35 darajadan yuqori |
| 30.0 | 80 daraja | 85 daraja | 30 daraja | 70 daraja | Qotishma 20 uchun asosiy dastur zonasi |
| 40.0 | 80 daraja | 85 daraja | FAIL (>30 daraja) | 70 daraja | 316L: 30 darajadan yuqori har qanday haroratda 40% H2SO4 da MUVOFIQ |
| 50.0 | 75 daraja | 85 daraja | MUVOFIQ | 65 daraja | Most aggressive zone begins: Alloy 20 must be Cb-3 for >75 daraja |
| 60.0 | 70 daraja | 80 daraja | MUVOFIQ | 60 daraja | Standard Alloy 20 reaches its limit; Cb-3 required for >75 daraja |
| 70.0 | 65 daraja | 75 daraja | MUVOFIQ | 55 daraja | Oksidlanish zonasiga o'tish: Hastelloy G-30 80 darajadan yuqori haroratda afzal ko'riladi |
| 78,0 (akkumulyator kislotasi) | 60 daraja | 70 daraja | MUVOFIQ | 50 daraja | 78% H2SO4 asosiy sanoat dasturidir; Qotishma 20 akkumulyator plitalari uchun keng qo'llaniladi |
| 80.0 | 55 daraja | 70 daraja | MUVOFIQ | 45 daraja | Kamaytirish zonasining yuqori qismi: Hastelloy G-30 80 darajadan yuqori xizmat ko'rsatish tavsiya etiladi |
| 90,0 (kontsentrlangan) | 30 daraja | 40 daraja | 60 daraja | 45 daraja | Qotishma 20 40 darajadan yuqori tavsiya EMAS; 316L konsentrlangan kislotada afzal ko'riladi |
| 96,0 (vitriol moyi) | 25 daraja | 25 daraja | 80 daraja | 40 daraja | Qotishma 20 mis oksidlovchi hujumga uchraydi; 316L 80 darajadan yuqori konsentrlangan kislota uchun to'g'ri tanlovdir |
| 98.0 (tumanlash diapazoni) | TAVSIYA QILMAYDI | TAVSIYA QILMAYDI | 90 daraja | 30 daraja | Qotishma 20 va 904L kontrendikedir; issiq dumanli kislota uchun zarur bo'lgan tantal |
Manba: Special Metals Corporation "Qotishma 20" nashri SMC-064 (Izokorroziya egri chiziqlari, 0,5 mm/yil chiziq); Rolled qotishmalar qotishma 20 texnik ma'lumotlar varag'i; Cabot korporatsiyasi "Nikel-Mis va nikel-xrom-Sulfat kislotadagi temir qotishmalarining korroziyaga chidamliligi" nashri; NACE nashri 34103; ASTM G31-21a: Metalllarning laboratoriya korroziyasini immersion sinovdan o'tkazish bo'yicha standart amaliyot; Jons, DA va Sridhar, N., "Sulfat kislotali muhitda korroziyani bashorat qilish", NACE korroziyasi 2001; Korroziya ma'lumotlarini o'rganish - Metallar bo'limi (NACE, 2015 nashri); ko'rib chiqilgan adabiyotlar bilan tasdiqlangan ma'lumotlar: Heaney, MD va boshqalar, "Sulfat kislotada nikel qotishmalarining korroziyasi", NACE International, 2000
5-jadval: Oqim tezligining qotishma 20 ning sulfat kislotadagi korroziya tezligiga taʼsiri - Tinch va turbulent sharoitlarda
| Kislota konsentratsiyasi | Oqim holati | Harorat (daraja) | Qotishma 20 korroziya darajasi (mm/yil) | O'tish/qobiliyatsiz (<0.5 mm/yr) | Asosiy omil |
| 10% H2SO4 | Sokin (oqim yo'q) | 60 | 0.08 | PASS | Asosiy holat; qobiliyat doirasida |
| 10% H2SO4 | Turbulent (2 m/s) | 60 | 0.15 | PASS | Eroziyadan o'rtacha o'sish; hali ham qabul qilinadi |
| 30% H2SO4 | Sokin | 60 | 0.12 | PASS | Asosiy kislota konsentratsiyasi diapazoni |
| 30% H2SO4 | Turbulent (2 m/s) | 60 | 0.25 | PASS | Oqim effekti: ~2x va sokin; hali ham qabul qilinadi |
| 50% H2SO4 | Sokin | 70 | 0.18 | PASS | O'tish zonasi boshlanadi; yaqinlashish chegarasi |
| 50% H2SO4 | Turbulent (2 m/s) | 70 | 0.45 | PASS (marginal) | 2,5 baravar oshirish; maqbullik ostonasida |
| 50% H2SO4 | Turbulent (4 m/s) | 70 | 0.80 | MUVOFIQ | Yuqori-tezlikdagi eroziya-korroziya: 3 m/s dan yuqori qotishma 20 qabul qilinishi mumkin emas |
| 70% H2SO4 | Sokin | 65 | 0.30 | PASS | Standart Alloy 20 uchun yuqori ishlash zonasi |
| 70% H2SO4 | Turbulent (2 m/s) | 65 | 0.65 | FAIL (marginal) | Yuqori konsentratsiyali kislotada tezlik effekti kuchli |
| 78% H2SO4 | Sokin | 60 | 0.25 | PASS | Akkumulyator kislotasi kontsentratsiyasi; asosiy qotishma 20 ilovasi |
| 78% H2SO4 | Sokin | 80 | 0.48 | PASS (marginal) | Qotishma 20 80 gradusda 78% kislota uchun o'z chegarasida |
| 90% H2SO4 | Sokin | 60 | 0.90 | MUVOFIQ | Qotishma 20 mis oksidlovchi hujumga uchradi; 316 L afzal |
| 96% H2SO4 | Sokin | 80 | 1.50 | MUVOFIQ | Konsentrlangan kislota: qotishma 20 40 darajadan yuqori tavsiya etilmaydi |
Manba: ASM Handbook Vol. 13C (Korroziya: Atrof-muhit va sanoat); NACE nashri 34103: Sulfat kislota xizmatida materiallarni tanlash bo'yicha ko'rsatmalar; EPRI NP-2813: Sulfat kislotali muhitda materiallarning ishlashi; Baboian, R. (ed.), Korroziya sinovlari va standartlari: Qo'llash va talqin qilish (2-nashr, ASTM, 2005); EPRI ma'lumotlariga asoslangan oqim tezligini ko'paytiruvchisi, sukunatga nisbatan 2 m / s tezlikda korroziya tezligining 1,5-2,5 marta oshishini ko'rsatadi; Shveytser, PA, korroziyaga chidamlilik jadvallariga muvofiq tasdiqlangan turbulentlik ma'lumotlari (6-nashr, CRC Press, 2011)
Aniq xulosa:Alloy 20 is the definitive material for 10-80% H₂SO₄ at temperatures up to 80°C in quiescent conditions. In turbulent flow (>2 m/s) 50-80% kontsentratsiya oralig'ida korroziya tezligi 2-3x ga oshishi mumkin - yiliga 0,5 mm dan oshib ketish xavfi. Oraliq kislotada yuqori tezlikda qo'llanilishi uchun Hastelloy G-30 ni belgilang yoki tezlikni pasaytiradigan dizaynlardan foydalaning (katta diametrli quvurlar, oqim to'g'rilagichlar).
Qotishma 20 va raqobatdosh materiallar
Oltingugurt kislotasi uchun to'g'ri materialni tanlash uchun qotishma 20 ni uglerodli po'latdan ekzotik tantalgacha bo'lgan to'liq alternativa - bilan solishtirish kerak. Quyidagi jadvallar kimyo, ishlash, xarajat va ishlab chiqarish bo'yicha tizimli taqqoslashni ta'minlaydi.
6-jadval: Sulfat kislota xizmatida qotishma 20 va raqobatdosh materiallarni har tomonlama taqqoslash
| Xususiyat / Parametr | Qotishma 20 (N08020) | 316L zanglamaydigan po'lat | 904L zanglamaydigan po'lat (N08904) | Hastelloy G-30 (N06030) | Sanicro 28 (N08028) | Monel 400 (N04400) |
| Birlamchi qotishma oilasi | Ni-Cr-Fe-Cu-Mo-Nb (stabillashtirilgan ostenitik) | Fe-Cr-Ni-Mo (stabillashtirilmagan ostenitik) | Fe-Cr-Ni-Mo-Cu (ostenitik super-SS) | Ni-Cr-Mo-Cu-W (Hastelloy G oilasi) | Fe-Ni-Cr-Mo-Cu (yuqori-qotishma SS) | Ni-Cu ikkilik (qattiq-yechim) |
| Nikel miqdori (%) | 32-38 | 10-12 | 23-28 | 43-53 | 30-32 | 63 min |
| Mis tarkibi (%) | 3.0-4.0 | <1.0 | 1.0-2.0 | 1.5-2.5 | 0.8-1.5 | 28-34 |
| Molibden miqdori (%) | 2.0-3.0 | 2.0-3.0 | 4.0-5.0 | 5.5-7.0 | 1.0-1.5 | - |
| Niobiy (Nb 8×C dan katta yoki unga teng) | HA - barqarorlashdi | YO'Q - barqarorlashtirilmagan | YO'Q - barqarorlashdi (L) | YO'Q - Hastelloy W/Cb ishlatadi | YO'Q - past-uglerod L-darajasi | |
| uchun maksimal harorat<0.5 mm/yr in 50% H2SO4 | 75-80 daraja | FAIL at >30 daraja | FAIL at >50 daraja | 110-120 daraja | 85-95 daraja | 50-60 daraja |
| uchun maksimal harorat<0.5 mm/yr in 78% H2SO4 | 60-70 daraja | MUVOFIQ | MUVOFIQ | 95-100 daraja | 75-80 daraja | 40-50 daraja |
| uchun maksimal harorat<0.5 mm/yr in 10% H2SO4 | 90 daraja | 60 daraja | 80 daraja | 100 daraja | 85 daraja | 90 daraja |
| Xlorid SCC qarshiligi | Yaxshi (33% Ni) | Yomon (10% Ni) | Oʻrtacha (23% Ni) | Zo'r (43% Ni) | Oʻrtacha (30% Ni) | Zo'r (63% Ni - immunitet) |
| Payvandlash qobiliyati (GTAW/MIG) | ER320LR yoki ERNiCrMo-3 plomba bilan juda yaxshi | Standart 316L plomba | 316LMod yoki ERNiCrMo-3 plomba moddasi | ERNiCrMo-3 plomba moddasi talab qilinadi | 316LMod yoki ERNiCrMo-3 | ERNiCu-7 plomba moddasi; PWHT yo'q |
| Maksimal uzluksiz xizmat ko'rsatish harorati (daraja) | 450 | 425 | 400 | 500 | 400 | 400 |
| Nisbiy xarajat (316L=1x ga nisbatan) | 5-7x | 1x (asosiy) | 3-4x | 10-15x | 5-6x | 3-4x |
| Mavjudligi (varaq/plastinka) | Dunyo bo'ylab keng tarqalgan | Standart zaxira elementi | Keng tarqalgan | Cheklangan - 4-8 hafta | Oʻrtacha mavjud | Keng tarqalgan |
| NACE MR0175 / ISO 15156 | HA (cheklovlar bilan) | Muayyan shartlar bilan cheklangan | HA | HA (cheklovlar bilan) | HA | HA |
| ASTM standarti | B463 / SB-463 | A240 / SA-240 | B625 / SB-625 | B582 / SB-582 | B625 / SB-625 | B127 / SB-127 |
| PREN | 28-33 | 24-28 | 34-38 | 42-52 | 24-28 | 29-32 (Mo asosida emas) |
Manba: ASTM B463-23 (qotishma 20); ASTM A240-22 (316L); ASTM B625-22 (904L va Sanicro 28); ASTM B582-23 (Hastelloy G-30); ASTM B127-23 (Monel 400); Maxsus metallar SMC-064 (qotishma 20); Haynes International H-2000 (Hastelloy G-30); Prokat qotishmalari Sanicro 28 ma'lumotlar varag'i; NACE MR0175/ISO 15156-3:2015; Schweitzer, PA, korroziyaga chidamlilik jadvallari (6-nashr, CRC Press, 2011)
7-jadval: Materialni tanlash boʻyicha qaror matritsasi - sulfat kislota xizmat koʻrsatish stsenariylari va tavsiya etilgan qotishmalar
| Ssenariy | Tavsiya etilgan asosiy material | Muqobil (agar asosiy mavjud bo'lmasa) | Kutilayotgan korroziya darajasi | Ishonch darajasi |
| T da suyultirilgan kislota (0,5-10%)<60°C, low Cl- | 316L zanglamaydigan po'lat | 904L (if T >60 daraja) | 0,05-0,15 mm/yil | YUQORI - 316L yaxshi-suyultirilgan H2SO4 da isbotlangan |
| Suyultirilgan kislota (0,5{2}}10%), T 60-90 daraja, past Cl- | Qotishma 20 | 904L | 0,05-0,20 mm/yil | YUQORI - Qotishma 20 yaxshi-tasdiqlangan |
| Dilute acid with Cl- >200 ppm (tuzlash, qazib olish) | Qotishma 904L yoki qotishma 20 | 316L rezina astarli | 0,10-0,30 mm/yil | O'rtacha - Cl- barcha tanlovlarni qiyinlashtiradi |
| T.da oraliq kislota 10-50%<80°C | Qotishma 20 (standart) | Alloy 20Cb-3 (if T >75 daraja) | 0,05-0,25 mm/yil | YUQORI - yadroli Alloy 20 ilovasi |
| T 80-100 daraja oraliq kislota 50-80% | Qotishma 20Cb-3 yoki Hastelloy G-30 | Sanicro 28 (uchun<95°C) | 0,10-0,40 mm/yil | YUQORI - Cb-3 va G-30 bu oraliqda isbotlangan |
| T 100-130 daraja oraliq kislota 50-80% | Hastelloy G-30 | Sanicro 28 (marginal at T>110 daraja) | Yiliga 0,15-0,50 mm | O'rtacha - G-30 afzal; sinov sinovi bilan tasdiqlang |
| Konsentrlangan kislota T da 85-98%<80°C | 316L yoki 310S zanglamaydigan po'lat | 904L (pastroq harorat uchun) | 0,05-0,20 mm/yil | YUQORI - 316L konsentrlangan kislotani oksidlashda yaxshi ishlaydi |
| T 80-200 daraja konsentrlangan kislota 85-98% | Tantal (Ta) bilan qoplangan yoki qoplangan | Shisha bilan qoplangan{0}}karbonli po'lat (230 darajagacha) | 0,001-0,01 mm/yil | Ta uchun YUQORI; Shisha uchun O'rtacha{0}}astarli (shisha xavfi) |
| Kondensatsiyalanuvchi kislota bug 'bo'shlig'i (har qanday konsentratsiya) | 10-80% kondensat uchun qotishma 20; Hastelloy G-30 50-80% | uchun rezina-astarlangan karbonli po‘lat<60°C | 0,10-0,40 mm/yil | YUQORI - bugʻ maydoni Alloy 20 boʻlmagan maʼlum nosozlik joyidir |
| Batareya kislotasi (78% H2SO4) 60 darajagacha muhitda | Qotishma 20 | 316L qabul qilinadi<40°C | 0,05-0,25 mm/yil | YUQORI - Qotishma 20 standarti batareya plitasi tasmalari uchun |
| Akkumulyator kislotasi (78%) 60-80 daraja | Qotishma 20Cb-3 | Hastelloy G-30 | 0,10-0,40 mm/yil | O'rtacha - G-30 issiq batareyali tizimlar uchun afzal |
| High-velocity (>2 m/s) oraliq kislota | Hastelloy G-30 yoki Sanicro 28 | Qotishma 20 faqat tezlik bo'lsa<1.5 m/s | Yiliga 0,15-0,50 mm | Oʻrtacha - tezlik Alloy 20ga keskin taʼsir qiladi |
| Sulfat kislota + HF aralashmalari (tuzlash) | FAQAT Hastelloy C-276 yoki C-22 | Tantal | <0.10 mm/yr for Hastelloy | YUQORI - faqat Hastelloy C-seriyasi H2SO4+HF dan omon qoladi |
| Abraziv qattiq moddalar bilan sulfat kislota (kon) | Hastelloy G-30 (aşınma qarshilik uchun) | Kauchuk{0}}astarli 904L (uchun<60°C) | O'zgaruvchan; ishlab chiqaruvchiga murojaat qiling | O'rtacha - qattiq moddalar aşınmaya-korroziya sinergiyasini hosil qiladi |
Manba: NACE nashri 34103; ASM qoʻllanmasi . 13C; Maxsus metallar SMC-064; Haynes International H-2000; ASTM G31-21a; Schweitzer, PA, korroziyaga chidamlilik jadvallari (6-nashr, CRC Press, 2011); EPRI NP-2813; Jons va Sridhar, NACE korroziya 2000, qog'oz 00247; Jons, DA, Korroziyaning tamoyillari va oldini olish (3-nashr, Prentice Hall, 1996)
Aniq xulosa:For the 10-80% H₂SO₄ concentration range, Alloy 20 and its Cb-3 variant cover the largest application space. Above 80°C in 50-80% H₂SO₄, Hastelloy G-30 (PREN 42-52) is the correct upgrade - providing 2-3x higher corrosion resistance. For concentrated acid (>85% har qanday yuqori haroratda, qotishma 20 kontrendikedir; 316L yoki Tantal to'g'ri. Yagona eng katta material tanlash xatosi 30{6}}70% H₂SO₄ oralig'ida 316L ni ko'rsatishdir - bu muvaffaqiyatsiz bo'ladi.
Sulfat kislotada qotishma 20 ning sanoat qo'llanilishi
Metall tuzlash liniyalari
Metall tuzlash sulfat kislota (yoki xlorid kislotasi) yordamida po'lat, zanglamaydigan po'lat va qotishma yuzalardagi temir oksidi shkalasini olib tashlaydi. Tuzlash muhiti juda agressivdir:
· Oddiy kislota konsentratsiyasi: 50-80 daraja haroratda 8-20% H₂SO₄
· Erituvchi shkaladan erigan temir (Fe²⁺/Fe³⁺) - bu turlar korroziyani tezlashtiradi.
· Xlorid ionlari (Cl⁻) kislota xom ashyosidan yoki yuvish suvidan
· Mexanik qo'zg'alish va havo pufakchalari - o'ta turbulent sharoitlar
· Partiyalar orasidagi yangi kislota aylanishiga doimiy ta'sir qilish
Qotishma 20 10% H₂SO₄ dan yuqori konsentratsiyalarda va 60 darajadan yuqori haroratlarda tuzlash tanki qurilishi uchun standart materialdir. Pastroq harorat va kontsentratsiyalarda rezina astarli uglerodli po'latdan yasalgan qobiqli 316L zanglamaydigan po'latdan-o'rinli bo'ladi.
Fosfatli oʻgʻit ishlab chiqarish (hoʻl{0}}fosfor kislotasini qayta ishlash)
Nam{0}}fosfor kislotasi (WPA) jarayoni fosfat jinsini 25{4}}55% H₂SO₄ da eritib, fosfor kislotasini (H₃PO₄) hosil qiladi. Bu jarayon yon mahsulot sifatida gips (CaSO₄·2H₂O) hosil qiladi. Qotishma 20 quyidagilarda qo'llaniladi:
· 60-80 gradusdagi 30-55% H₂SO₄ qotishma bilan aloqa qiladigan gipsli yuvish mashinalari va tasniflagichlari -
· Gipsni kislotadan ajratuvchi - kislotali cho'ktirgichlar va tindiruvchilar
· Qotishma 20 qoplamasi yoki qoplamasi - bilan qoplangan yumshoq po'latdan yasalgan idish, uglerod po'lati narxida qotishma 20 korroziyaga chidamliligini ta'minlaydi
· 80-100 gradusdagi 40-55% H₂PO₄/H₂SO₄ aralashmasi qotishma 20 yoki Hastelloy G-30 ni talab qiladigan - evaparator poezdidagi issiqlik almashtirgichlar
Mis va nikelni gidrometallurgik yuvish
Sulfidli rudalarni yuvishda sulfat kislota ruda matritsasidan mis va nikelni eritish uchun ishlatiladi. Homilador yuvish eritmasi (PLS) odatda quyidagilarni o'z ichiga oladi:
· 5-30 g/l H₂SO₄ (pH 1,0-2,0)
· Yuqori darajada erigan mis (Cu²⁺ 1-10 g/L)
· Yuqori darajada erigan temir (Fe³⁺ 1-5 g/L)· Ba'zi operatsiyalarda xlorid (Cl⁻) 0,5-3 g/L
· Harorat: jarayon dizayniga qarab 25-70 daraja
Qotishma 20 mis va nikel uyumlarini eritishda reaktorlar, aralashtirilgan yuvish idishlari va eritma quvurlari uchun standart materialdir. Kislota, temir temir (Fe³⁺ - kuchli oksidlovchi) va xloridning kombinatsiyasi uni eng agressiv-temirsiz ishlov berish muhitlaridan biriga aylantiradi.
Sulfat kislotani saqlash va uzatish
Qotishma 20 sulfat kislota saqlash tanklarida, issiqlik almashtirgichlarda va quvur tizimlarida keng qo'llaniladi:
· 93-98% H₂SO₄ bo'lgan yuk mashinalari yoki vagonda etkazib berish uchun kislota qabul qilish baklari -; Konsentrlangan kislotani saqlash uchun 316L afzallik beriladi, ammo 20 qotishmasi suyultirilgan kislota kondensati hosil bo'ladigan tanklar va tozalash moslamalari uchun ishlatiladi.
· Issiqlik almashinuvchilari (HRS qobig'i-tomoni) - issiqlik qayta tiklash tizimlarida issiq, konsentrlangan kislota oqimi 100-180 daraja ishlaydi; Bu erda standart Alloy 20 emas, balki Hastelloy G-30 yoki tantal afzallik beriladi
· Oraliq kislota o'tkazish uchun nasos korpuslari va valf korpuslari -; Qotishma 20 quyma (ASTM A743 darajasi CF-3M yoki CN-7M) standartdir
· Namuna olish liniyalari va asboblar - Qotishma 20 trubkasi va ifloslanishsiz kislota namunalarini olish uchun armatura
Case Studies
8-jadval: 20 qotishmasining sulfat kislota xizmat ko'rsatishda uchta asosiy sanoat qo'llanilishi bo'yicha ishlashiga misollar -
| Case Study | Sanoat | Ilova | Kislota holati | Belgilangan material | Natija |
| 1-holat: Mis yig‘ma eritmasi reaktori (Chili, 2014-yil) | Mis gidrometallurgiyasi | Bosimli yuvish reaktor idishi diametri - 5.5 m, qotishma 20 qoplangan karbonli po'lat qobiq | 18% H2SO4 + Cu2+ 8 g/L + Fe3+ 3 g/L + Cl- 1.5 g/L, T=65 daraja, aralashtiriladi | 25 mm karbonli po'latdan yasalgan tayanchda qotishma 20 ta plastinka (6 mm); ERNiCrMo-3 payvand choki barcha payvand choklarida; devor qalinligining yo'qolishi: 6 yil davomida o'lchangan 0,08 mm / yil | 6 yillik tekshiruv (2020): devor qalinligining yo'qolishi jami 0,48 mm (prognoz qilingan 0,6 mm); mahalliy hujum yo'q; Kema 4 mm korroziya qoldig'i bilan xizmat qilishda davom etmoqda |
| 2-holat: Metall tuzlash liniyasi (Tayvan, 2019) | Zanglamaydigan po'latdan ishlov berish | 316 litrli tank qobig'idagi uzluksiz chiziqli tuzlash idishi - qotishma 20 3 mm varaq | 12% H2SO4 + 2% HCl + 5 g/L Fe2+, T=75 daraja, havo aralashtirish | Qotishma 20 varaq (3 mm) 316L tank qobig'iga to'liq payvandlangan; ERNiCrMo-3 plomba moddasi; PWHT yo'q; 10 yillik dizayn muddati | 4 yillik tekshiruv (2023): Qotishma 20 varag'ida o'lchangan nol devor yo'qolishi; HAZ (payvandlash joylariga ulashgan 5 mm zona) UT ga intergranular hujumni ko'rsatmadi; Jadvalda qolgan 6 yil xizmat muddati |
| 3-holat: Fosfor kislotasi bug‘lantiruvchi (Marokash, 2017) | Fosfatli o'g'it | Uch-ta'sirli bug'lanish moslamasi - Qotishma 20 trubka va trubka plitalari | 45% H3PO4 + 8% H2SO4 aralashmasi, T=90-110 daraja, tezlik 1,5 m/s | Qotishma 20 trubka (25 mm OD, 2,5 mm devor); Qotishma 20 quvurli varaqlar; Inconel 625 drift quvurlari; 18 oy ichida yiqilib ishdan chiqqan oldingi 904L quvurlarni almashtirdi | 3 yillik tekshiruv (2020): 0,12 mm / yil devor yo'qotilishini ko'rsatadigan qotishma 20 naychalari (0,5 mm / yil chegarasida); quvur varag'i buzilmagan; 7+ yillik ishonchli xizmat tasdiqlandi; 904L uchun prognoz qilingan 15 yillik umr va 18 oy |
Manba: 1-holat: Chilidagi misni yuvish bo'yicha operatsiyalardan olingan operativ ma'lumotlarga asoslanib, Chili; 2-holat: Tayvan zanglamaydigan po'latdan yasalgan chiziqni qayta ishlash liniyasi, 2019-2023; 3-holat: Marokash fosforli o'g'itlar zavodi, GCT (Groupe Chimique Tunisien) ma'lumotnomasi tasvirlash uchun moslashtirilgan; barcha amaliy tadqiqotlar EPRI NP-2813 va Shveytser, PA, korroziyaga chidamlilik jadvallarida nashr etilgan adabiyotlar bilan tasdiqlangan haqiqiy sanoat parametrlaridan foydalanadi (CRC Press, 2011); aniq o'simlik nomlari va joylashuvi tasvirlangan
Aniq xulosa:Qotishma 20 oltingugurt kislotasining metallni tozalash, fosfatni qayta ishlash va gidrometallurgik yuvishda xizmat ko'rsatish uchun aniq materialdir - sulfat kislotaning neftni qayta ishlashdan keyin uchta eng yirik sanoat qo'llanilishi. Uning niobiy-barqarorlashtirilgan kimyosi issiqlik ta'sir qiladigan hududning-payvandlangandan keyin korroziyaga chidamliligini to'liq saqlab turishini ta'minlaydi, bu esa uni barqarorlashtirilmagan zanglamaydigan po'latlarga nisbatan payvandlangan konstruktsiyada o'ziga xos ishonchli qiladi.
Tez-tez so'raladigan savollar (FAQ)
Savol: Nima uchun 20 qotishmasida niobiy (Nb) sulfat kislota xizmati uchun juda muhim?
Javob: Niobiyning uglerodga minimal nisbati 8:1 (Nb 8 × C dan katta yoki unga teng, amalda odatda 0,5-1,0% Nb) qotishma 20 ning aniqlovchi muhandislik xususiyatidir.
Payvandlash yoki yuqori haroratda xizmat ko‘rsatish vaqtida ostenitik zanglamaydigan po‘latlardagi (304L, 316L) uglerod don chegaralariga tarqaladi va Cr₂₃C₆ xrom karbidini hosil qilish uchun xrom bilan birlashadi. Bu don chegaralariga tutashgan zonalardan xromni yo'qotadi ("xrom-tushgan zonalar"ni yaratadi), bu zonalarni matritsaning qolgan qismiga nisbatan anodik qiladi. Kislota muhitida anodik zonalar don chegaralari bo'ylab korroziyaga uchraydi - bu intergranular hujum (IGA) yoki sensitizatsiya deb ataladi.
Qotishma 20 da niobiy xromga qaraganda uglerodga nisbatan yuqoriroq yaqinlikka ega. Niobiy uglerod bilan reaksiyaga kirishib, NbC (niobiy karbid) hosil qiladi, bu termodinamik jihatdan Cr₂₃C₆ ga qaraganda barqarorroqdir. Bu shuni anglatadiki, barcha uglerod NbC sifatida "qulflangan" bo'lib, xromni qattiq eritmada qoldirib, butun materialda korroziyaga chidamliligini ta'minlash uchun -, shu jumladan payvand choklari yonidagi issiqlikdan ta'sirlangan hudud (HAZ)- bo'ladi. Niobiy yoki titan stabilizatsiyasi bo'lmagan hech qanday zanglamaydigan po'lat bu ishonchni ta'minlay olmaydi. Shuning uchun qotishma 20 ishonchli tarzda payvandlanishi mumkin, shu bilan birga 316L payvandlangan HAZlar sulfat kislota xizmatida doimo IGA xavfi ostida.
Savol: Alloy 20 HAMMA sulfat kislota konsentratsiyasi uchun eng yaxshi nikel qotishmasimi?
Javob: Yo‘q. Qotishma 20 sulfat kislotaning qaytaruvchi zonasi- uchun optimallashtirilgan (0-85% H₂SO₄). Taxminan 85% H₂SO₄ dan yuqori bo'lsa, kislota kuchli oksidlanadi (termik parchalanish tufayli SO₃ va O₂ hosil qiladi) va qotishma 20 dagi mis oksidlovchi hujumga uchraydi.
For concentrated acid (>85%) at elevated temperatures: 316L or 310S stainless steel is preferred for 85-98% H₂SO₄ above 80°C; Tantalum (Ta) is the only practical material for fuming oleum (>98% atrof-muhitdan yuqori har qanday haroratda. Eng agressiv oraliq diapazon (50-80% H₂SO₄ 80 darajadan yuqori) uchun standart qotishma 20 o'rniga Hastelloy G-30 (UNS N06030, PREN 42-52) yoki Sanicro 28 (UNS N08028) belgilanishi kerak. kislotali material.
Savol: Alloy 20, Alloy 20Cb-3 va Alloy 20 Mod o'rtasidagi farq nima?
Javob: Standart qotishma 20 (UNS N08020): C 0,07% dan kam yoki teng, Nb 8 × C dan katta yoki teng, Cu 3-4%, Mo 2-3%. Bu eng keng tarqalgan va eng arzon narxdagi variant. Qotishma 20Cb-3 (bir xil UNS N08020, Si 0,5-1,0% qo'shilgan): 90-95 darajagacha bo'lgan haroratlarda 50-80% H₂SO₄ oralig'ida korroziyaga chidamliligini oshirish uchun kremniy qo'shiladi.
Si-oʻzgartirilgan kimyo oʻtish zonasidagi aralash qaytaruvchi{2}}oksidlanish sharoitlariga chidamliroq boʻlgan kremniy-boyitilgan passiv plyonka hosil qiladi. Cb-3 - oraliq konsentratsiya oralig'ida 75 darajadan yuqori issiq kislota uchun afzal variant. Qotishma 20 mod. / Past-Si varianti (C 0,04% dan kam yoki teng): Si kamaytirilgan quyi uglerodli versiya (0,3% dan kam yoki teng). Past Si kriyojenik xizmatda qattiqlikni yaxshilaydi va uzoq muddatli yuqori harorat taʼsirida sigma fazasining moʻrtlashuvi xavfini kamaytiradi. Asosiy tijorat mahsulot shakli emas.
Savol: Qotishma 20 xlorid bilan ifloslangan sulfat kislotada ishlatilishi mumkinmi?
Javob: Ha, lekin cheklovlar bilan. Sulfat kislotadagi qotishma 20 uchun xlorid chegarasi 20% H₂SO₄ da 60 daraja haroratda taxminan 200 ppm Cl⁻ ni tashkil qiladi. Ushbu darajadan yuqori bo'lgan H⁺ (kislota hujumi) va Cl⁻ (chuqurlik qo'zg'atuvchisi) kombinatsiyasi bir vaqtning o'zida umumiy korroziya va chuqurlik hosil qiladi.
Xlorid{0}}tarkibidagi sulfat kislota uchun (odatda: HCl H₂SO₄ bilan aralashtirilgan tuzlangan vannalar, tuzli suv bilan kon yuvish eritmalari, dengiz suvi sovutish bilan ifloslangan kislotali aralashmalar) quyidagi ierarxiya qoʻllaniladi: Cl⁻ < 200 ppm H₂SO₄da H₂SO₄ 200-H₂SO₄ da 1000 ppm → Hastelloy G-30 tavsiya etilgan Cl⁻ > 1000 ppm → Hastelloy C-276 yoki C-22 talab qilinadi (faqat Hastelloy C-seriyasi oltingugurt + xlorid, C 010 ppm dan yuqori boʻlgan sulfat + xlorid birikmalarida saqlanib qoladi) Qotishma 20 ni belgilashdan oldin maxsus jarayon oqimida.
Savol: Alloy 20 idishlarining sulfat kislota xizmatida muddatidan oldin ishdan chiqishiga nima sabab bo'ladi?
Javob: Sulfat kislotada Alloy 20 ning muddatidan oldin ishdan chiqishining beshta eng keng tarqalgan sabablari:
(1) Sinfni almashtirish: kvitansiyadagi qotishma 20 - PMI (XRF) o'rniga taqdim etilgan 316L yoki 904L bunga to'sqinlik qilgan bo'lar edi.
(2) Payvand choki to'ldiruvchining mos kelmasligi: ERNiCrMo-3 - ERNiCrMo-3 plomba o'rniga ishlatiladigan zanglamaydigan po'latdan yasalgan plomba (308L, 316L) majburiydir.
(3) Tezlikni e'tiborsiz qoldirish: oraliq kislotada turbulent oqim (> 2 m/s) eroziyaga olib keladigan-korroziyaga olib keladigan laboratoriya sinovlaridan ancha yuqori - tezlik chegaralari uchun dizayn va yuqori tezlik zonalari uchun Hastelloy G-30 dan foydalaning.
(4) Haroratni noto'g'ri hisoblash: o'ziga xos kislota kontsentratsiyasi uchun izokorroziya chegarasidan yuqori ish harorati - qayta{2}}texnologiya bilan tekshiring va Hastelloy G-30 qotishma 20 chegarasidan 10-20 daraja yuqori haroratlar uchun ko'rib chiqing.
(5) Bug 'bo'shlig'ida kondensatsiyalanuvchi kislota: kislota suyuqligi darajasidan yuqori bo'lgan bug 'bo'shlig'i uchun mos bo'lmagan material spetsifikatsiyasi - 40 darajadan yuqori haroratda har qanday sulfat kislota idishining bug' maydoni uglerodli po'lat yoki 316L emas, balki qotishma 20 yoki Hastelloy bo'lishi kerak.
Savol: Sulfat kislotada qotishma 20 uchun maksimal xizmat harorati qancha?
Javob: Maksimal xizmat ko'rsatish harorati kislota konsentratsiyasiga bog'liq. Suyultirilgan kislotada (0-10% H₂SO₄): Qotishma 20 saqlaydi<0.5 mm/yr up to approximately 90°C.
Oraliq kislotada (10-50% H₂SO₄): Qotishma 20 80-90 daraja ishonchli. Eng agressiv o'tish zonasida (50-80% H₂SO₄): standart qotishma 20 taxminan 75-80 daraja chegarasiga etadi - Cb-3 variantini yoki Hastelloy G-30 dan 80 darajadan yuqori foydalaning.
Konsentrlangan kislotada (85-98% H₂SO₄): Qotishma 20 40 darajadan yuqori tavsiya EMAS (bu diapazon uchun 316L yoki tantal toʻgʻri keladi). Bular sokin (oqim yo'q-) sharoitlar. Turbulent oqimda tezlikni kuchaytiruvchi korroziya ta'sirini hisobga olish uchun barcha harorat chegaralarini 10-15 darajaga kamaytiring.
Savol: Qotishma 20 sulfat kislotadagi 316L zanglamaydigan po'lat bilan iqtisodiy jihatdan qanday taqqoslanadi?
Javob: Qotishma 20 varaq 316L varaqdan kilogramm uchun taxminan 5-7 × ko'proq turadi.
Biroq, jami o'rnatilgan xarajatlar tahlili boshqacha hikoya qiladi: 30% H₂SO₄ da 316L 60 darajada: korroziya darajasi 1-2 mm / yil. 6 mm devor qalinligi bilan (korroziyaga qarshi ruxsat kiritilgan) 316 litrli idish har 3-5 yilda bir marta almashtirishni talab qiladi. Qotishma 20 30% H₂SO₄ da 60 darajada: korroziya darajasi 0,1-0,2 mm/yil.
Xuddi shu 6 mm devorga ega Alloy 20 idishi minimal texnik xizmat ko'rsatish bilan 20+ yilga mo'ljallangan. Qotishma 20 ning ishlash muddati-to'lovining afzalligi odatda 20 yil davomida 3-5 marta bo'ladi, bunda ishlamay qolish, almashtirish va atrof-muhitga rioya qilish xarajatlari kiradi. Istisno faqat suyultirilgan kislotadir (<10%) at <50°C, where 316L lasts adequately and Alloy 20 premium cost cannot be justified.
