EN
AR
BG
HR
CS
DA
NL
FI
FR
DE
EL
HI
IT
JA
KO
NO
PL
PT
RO
RU
ES
SV
TL
VI
TH
TR
GA
CY
BE
IS
Hastelloy B-3 กับอัลลอยแบบดั้งเดิม: ข้อมูลประสิทธิภาพสำหรับการใช้งานในกรดซัลฟูริก
Hastelloy B-3 กับอัลลอยแบบดั้งเดิม: ข้อมูลประสิทธิภาพสำหรับการใช้งานในกรดซัลฟูริก
การเลือกวัสดุที่เหมาะสมสำหรับการใช้งานกับกรดซัลฟิวริก (H₂SO₄) เป็นหนึ่งในการตัดสินใจที่สำคัญและท้าทายที่สุดในกระบวนการทางเคมี การเลือกผิดอาจนำไปสู่การกัดกร่อนอย่างรุนแรง ทำให้ต้องหยุดทำงานกะทันหัน เกิดอุบัติเหตุด้านความปลอดภัย และต้องเปลี่ยนวัสดุใหม่ซึ่งมีค่าใช้จ่ายสูง
คู่มือนี้นำเสนอการเปรียบเทียบประสิทธิภาพระหว่างโลหะผสมนิกเกิล-โมลิบดีนัมขั้นสูง ฮาสเทลลอย B-3 กับวัสดุแบบดั้งเดิม เพื่อให้ข้อมูลที่จำเป็นต่อการตัดสินใจเลือกวัสดุที่ถูกต้อง มีเหตุผลทางเศรษฐศาสตร์ และปลอดภัย
ทำไมกรดซัลฟิวริกจึงเป็นฝันร้ายด้านการกัดกร่อน
ความสามารถในการกัดกร่อนของกรดซัลฟิวริกขึ้นอยู่กับ ความเข้มข้น และ อุณหภูมิ วัสดุที่ทนต่อกรดเจือจาง อาจถูกทำลายได้โดยกรดเข้มข้น และในทางกลับกัน การมีสิ่งปนเปื้อน (เช่น คลอไรด์, สารออกซิไดซ์) จะยิ่งทำให้การเลือกวัสดุซับซ้อนมากขึ้น กุญแจสำคัญคือการเลือกโลหะผสมที่มีคุณสมบัติเหมาะสมกับเงื่อนไขกระบวนการเฉพาะนั้น
ตัวเลือกที่น่าพิจารณา: ภาพรวมของโลหะผสม
| โลหะผสม | ครอบครัว | องค์ประกอบหลัก | จุดแข็งหลัก | จุดอ่อนหลัก |
|---|---|---|---|---|
| ฮาสเทลลอย B-3 | นิกเกิล-โมลิบดีนัม | Ni (~65%), Mo (~28.5%), Cr (~1.5%) | มีความต้านทานต่อกรด H₂SO₄ ทุกความเข้มข้นได้อย่างยอดเยี่ยม โดยเฉพาะภายใต้สภาวะรีดิวซ์ เหนือกว่า B-2 ในการขึ้นรูปและเสถียรภาพทางความร้อน | ต้านทานสภาพแวดล้อมที่ทำให้เกิดออกซิเดชันได้ต่ำมาก (เช่น Fe³⁺, Cu²⁺, HNO₃, O₂) มีความเปราะบางต่อการกัดกร่อนแบบเป็นหลุมในสารที่มีคลอไรด์ |
| โลหะผสม 20 (Carpenter 20) | สแตนเลสแบบออสเทนนิติก | Fe (~40%), Cr (~20%), Ni (~35%), Mo (~2.5%), Cu (~3.5%) | ทนต่อกรดซัลฟิวริกเจือจางได้ดี และมีความต้านทานการแตกร้าวจากแรงดึงดูดของคลอไรด์ได้ยอดเยี่ยม | จำกัดการใช้งานเนื่องจากเกิดการกราไฟติเซชันและการกัดกร่อนอย่างรุนแรงในกรด H₂SO₄ ที่ร้อนและเข้มข้น |
| 316L สแตนเลสสตีล | สแตนเลสแบบออสเทนนิติก | Fe (คงเหลือ), Cr (~17%), Ni (~13%), Mo (~2.2%) | ทางเลือกที่มีต้นทุนต่ำสำหรับการใช้งานกับกรดที่เย็นมากและเจือจางมาก (<20%) โดยไม่มีสิ่งปนเปื้อน | มีแนวโน้มสูงต่อการกัดกร่อนแบบเป็นหลุม กัดกร่อนแบบช่องว่าง และการแตกร้าวจากแรงดึงดูด ในสารที่มีคลอไรด์ ไม่สามารถใช้งานได้กับกรดเข้มข้น |
| Hastelloy C-276 | นิกเกิล-โครเมียม-โมลิบดีนัม | Ni (คงเหลือ), Cr (~16%), Mo (~16%), W (~4%) | โลหะผสม "สากล" เหมาะอย่างยิ่งสำหรับกรดที่ให้ฤทธิ์ออกซิไดซ์และกรดผสม ต้านทานการกัดกร่อนแบบเป็นหลุม/การแตกร้าวจากความเครียด | มีราคาแพงกว่า B-3 ไม่เหมาะสำหรับการใช้งานกรดซัลฟิวริกเข้มข้นร้อนบริสุทธิ์เท่าที่ควร |
การแสดงข้อมูลสมรรถนะ: อัตราการกัดกร่อน
อัตราการกัดกร่อนมักจะวัดเป็นหน่วยมิลต่อปี (mpy) โดยค่าต่ำกว่า 1 mpy ถือว่ายอดเยี่ยม ค่า 1-20 mpy มักยอมรับได้สำหรับการกัดกร่อนทั่วไป (โดยคำนึงค่าเผื่อกัดกร่อน) และค่ามากกว่า 20 mpy มักถือว่าไม่เหมาะสม
ข้อมูลต่อไปนี้รวบรวมจากแหล่งอุตสาหกรรมและเอกสารจากผู้ผลิต แสดงช่องว่างของสมรรถนะ
สถานการณ์ที่ 1: กรดซัลฟิวริกเข้มข้น (90-98%) ที่อุณหภูมิ 50°C (122°F)
นี่เป็นเงื่อนไขทั่วไปสำหรับการจัดการ การถ่ายโอน และการจัดเก็บกรด
| วัสดุ | อัตราการกัดกร่อนโดยทั่วไป (mpy) | การประเมินและข้อคิดเห็น |
|---|---|---|
| ฮาสเทลลอย B-3 | <1 - 5 | ยอดเยี่ยม. ปริมาณมอลิบดีนัมสูงช่วยให้มีความต้านทานได้ดีเยี่ยม เหมาะสมเป็นทางเลือกมาตรฐานสำหรับการใช้งานกับกรดเข้มข้น |
| 316L สแตนเลสสตีล | >100 | หายนะ กัดกร่อนทั่วไปอย่างรวดเร็วและเกิดการกราไฟไทเซชัน ไม่เหมาะสมอย่างยิ่ง |
| โลหะผสม 20 | 20 - 50 | แย่ถึงรุนแรง คาดว่าจะมีอัตราการกัดกร่อนสูง อาจใช้งานได้โดยเพิ่มค่าเผื่อกัดกร่อน แต่มีความเสี่ยงต่อการปนเปื้อน |
| Hastelloy C-276 | 5 - 15 | ดีถึงปานกลาง ทำงานได้ในระดับที่ยอมรับได้ แต่ไม่ได้ถูกปรับให้เหมาะสมกับบริการนี้ B-3 โดยทั่วไปจะให้ผลลัพธ์ที่ดีกว่า |
สถานการณ์ที่ 2: กรดซัลฟิวริก 50% ที่อุณหภูมิ 80°C (176°F)
ความเข้มข้นระดับกลางที่พบบ่อยในการดำเนินการ
| วัสดุ | อัตราการกัดกร่อนโดยทั่วไป (mpy) | การประเมินและข้อคิดเห็น |
|---|---|---|
| ฮาสเทลลอย B-3 | <5 - 10 | ดีมากถึงดี ยังคงเป็นวัสดุชั้นนำสำหรับสภาพแวดล้อมร้อนและเป็นตัวลด |
| 316L สแตนเลสสตีล | >500 | หายนะ จะเกิดความล้มเหลวภายในเวลาอันสั้นมาก |
| โลหะผสม 20 | 50 - 100 | รุนแรง กัดกร่อนสูงและอาจคาดเดาไม่ได้ ไม่แนะนำ |
| Hastelloy C-276 | 10 - 20 | ดีถึงพอใช้ (ยอมรับได้) ตัวเลือกที่เชื่อถือได้ แม้ว่า B-3 มักจะแสดงอัตราการกัดกร่อนที่ต่ำกว่า |
สถานการณ์ที่ 3: กรดซัลฟิวริก 10% ที่อุณหภูมิ 50°C (122°F) - พร้อมคลอไรด์ 1000 ppm
สถานการณ์กรดเจือจางแบบ "สกปรก" นี้คือจุดที่ทำให้เกิดความซับซ้อน
| วัสดุ | อัตราการกัดกร่อนโดยทั่วไป (mpy) | การประเมินและข้อคิดเห็น |
|---|---|---|
| ฮาสเทลลอย B-3 | <10 (ทั่วไป) แต่มีความเสี่ยงต่อการกัดกร่อนแบบเป็นหลุม | มีความต้านทานการกัดกร่อนทั่วไปได้ดี อย่างไรก็ตาม B-3 ไม่มีความต้านทานสูงต่อการกัดกร่อนแบบเป็นหลุมหรือช่องว่างที่เกิดจากคลอไรด์ จึงมีความเสี่ยงต่อการกัดกร่อนแบบเฉพาะที่ |
| 316L สแตนเลสสตีล | >500 + การกัดกร่อนแบบเป็นหลุม/การแตกหักจากความเครียดอย่างรุนแรง | หายนะ วัสดุที่แย่ที่สุดสำหรับการใช้งานนี้ |
| โลหะผสม 20 | 20 - 50 + อาจมีการกัดกร่อนเป็นหลุม | แย่ การกัดกร่อนทั่วไปสูง แต่เนื้อหา Cr/Ni ที่สูงกว่าทำให้มีความต้านทานการกัดกร่อนเป็นหลุมได้ดีกว่า B-3 การพิจารณาที่ซับซ้อน |
| Hastelloy C-276 | <1 - 5 | ยอดเยี่ยม. นี่คือจุดเด่นของ C-276 เนื้อหาโครเมียมช่วยสร้างชั้นผ่านศูนย์ที่ยอดเยี่ยมต่อไอออนคลอไรด์ ทำให้เป็นตัวเลือกที่เหนือกว่า |
ข้อควรพิจารณาอย่างยิ่ง: กับดักจาก "ตัวออกซิไดซ์"
นี่คือแนวคิดที่สำคัญที่สุดเมื่อพิจารณา ฮาสเทลลอย B-3 .
Hastelloy B-3 ถูกออกแบบมาสำหรับ การลด สภาพแวดล้อม; การขาดโครเมียมทำให้มันเสี่ยงต่อสารออกซิไดซ์ทุกชนิด
หากกระแสกรดซัลฟิวริกของคุณมีแม้เพียงปริมาณเล็กน้อยของ:
-
ออกซิเจนละลาย (อากาศ)
-
ไอออนเหล็ก (Fe³⁺)
-
ไอออนทองแดง (Cu²⁺)
-
ไนเตรต (NO³⁻)
อัตราการกัดกร่อนของฮาสเทลลอย B-3 อาจเพิ่มขึ้น อย่างทวีคูณ จาก <5 mpy ไป >100 mpy ในสภาพแวดล้อมดังกล่าว จำเป็นต้องใช้โลหะผสมที่มีโครเมียม (เช่น ฮาสเทลลอย C-276, อลูย 20 หรือ 316L ) เท่านั้น
สรุป: สมรรถนะเทียบกับเศรษฐศาสตร์
-
สำหรับการใช้งานกรดซัลฟิวริกเข้มข้นบริสุทธิ์ (โดยเฉพาะ >70%) โดยไม่มีสิ่งเจือปนที่ทำให้เกิดออกซิเดชัน Hastelloy B-3 เป็นวัสดุที่ได้รับการปรับแต่งเพื่อประสิทธิภาพสูงสุด มีความต้านทานการกัดกร่อนได้ดีที่สุด และมักเป็นทางเลือกที่คุ้มค่าที่สุดเมื่อพิจารณาค่าใช้จ่ายตลอดอายุการใช้งาน แม้จะมีราคาเริ่มต้นสูงก็ตาม
-
สำหรับกรดเจือจางหรือกรดที่ปนเปื้อนด้วยไอออนที่มีฤทธิ์ออกซิไดซ์หรือคลอไรด์ Hastelloy B-3 เป็นทางเลือกที่ไม่เหมาะสม ในสภาพแวดล้อมเหล่านี้ คุณจำเป็นต้องลงทุนเพิ่มเติมสำหรับโลหะผสมที่มีโครเมียม เช่น Hastelloy C-276 .
-
สแตนเลสสเตนดาร์ดทั่วไป (316L, Alloy 20) สามารถใช้งานได้เฉพาะในสภาวะกรดซัลฟิวริกที่เฉพาะเจาะจง อ่อน และสะอาดมากเท่านั้น ต้นทุนเริ่มต้นที่ต่ำกว่าแทบจะถูกชดเชยโดยความเสี่ยงที่สูงขึ้น อายุการใช้งานที่สั้นลง และความเป็นไปได้ของการเกิดความล้มเหลวอย่างร้ายแรง
คำแนะนำสุดท้าย: อย่าเลือกโลหะผสมสำหรับกรดซัลฟิวริกโดยพิจารณาจากราคาเพียงอย่างเดียว กำหนดเงื่อนไขกระบวนการที่แน่นอนของคุณ (ความเข้มข้น อุณหภูมิ สิ่งปนเปื้อน) จากนั้นเลือกโลหะผสมที่มีข้อมูลประสิทธิภาพยืนยันว่าสามารถทนต่อสภาวะนั้นได้ สำหรับการใช้งานที่สำคัญ การลงทุนในประสิทธิภาพที่เหนือกว่าและมีข้อมูลรองรับจาก ฮาสเทลลอย B-3 (สำหรับกรดแบบรีดิวซ์) C-276 (สำหรับกรดผสม/กรดออกซิไดซ์) เป็นทางเลือกที่คุ้มค่าที่สุดตลอดอายุการใช้งานของอุปกรณ์
