สแตนเลสสตีลในกระบวนการบำบัดน้ำเสีย: การเลือกวัสดุสำหรับปั๊ม ตัวกรอง และของเหลวที่มีฤทธิ์กัดกร่อน

สแตนเลสสตีลในกระบวนการบำบัดน้ำเสีย: การเลือกวัสดุสำหรับปั๊ม ตัวกรอง และของเหลวที่มีฤทธิ์กัดกร่อน

โรงงานบำบัดน้ำเสียจัดเป็นหนึ่งในสภาพแวดล้อมอุตสาหกรรมที่มีความกัดกร่อนและกัดกินสูงที่สุด อุปกรณ์ต้องเผชิญกับการโจมตีอย่างต่อเนื่องจากคลอไรด์ ซัลไฟด์ สารประกอบกรด ระดับค่า pH ที่เปลี่ยนแปลง และของแขวนลอย การเลือกวัสดุสำหรับชิ้นส่วนสำคัญ เช่น ปั๊ม ตัวกรอง และระบบจัดการของเหลวไม่ใช่เพียงแค่เรื่องของต้นทุน แต่เป็นการตัดสินใจที่สำคัญซึ่งมีผลต่อความน่าเชื่อถือในการดำเนินงาน ความถี่ในการบำรุงรักษา และต้นทุนตลอดอายุการใช้งาน

เหล็กกล้าไร้สนิม ซึ่งมีคุณสมบัติกันสนิมและทนทานตามธรรมชาติ เป็นวัสดุหลักที่ใช้ในงานด้านนี้ อย่างไรก็ตาม เหล็กกล้าไร้สนิมแต่ละเกรดไม่ได้มีคุณสมบัติเท่ากัน การเลือกใช้เกรดที่ไม่เหมาะสมอาจนำไปสู่ความล้มเหลวที่เกิดขึ้นอย่างรวดเร็วและรุนแรง คู่มือนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อให้กรอบแนวทางในการเลือกใช้เกรดเหล็กกล้าไร้สนิมที่เหมาะสมที่สุดสำหรับสภาพแวดล้อมที่เลวร้ายภายในโรงงานบำบัดน้ำเสีย

ความท้าทายจากสิ่งแวดล้อม: มากกว่าแค่น้ำ

ลักษณะกัดกร่อนของน้ำเสียมาจากหลายปัจจัย ได้แก่

• การกัดกร่อนแบบเป็นจุด (Pitting) และการกัดกร่อนแบบรอยแยก (Crevice Corrosion) จากคลอไรด์: ตัวการทำลายหลักของสแตนเลส สตีล คลอรีด ซึ่งมักพบได้ทั่วไปในน้ำเสียและน้ำทิ้งจากอุตสาหกรรม จะทำลายชั้นป้องกันผิวโดยกำเนิดของสแตนเลส สตีล ทำให้เกิดการกัดกร่อนเฉพาะที่และลึกมาก

• การกัดกร่อนที่เกิดจากจุลินทรีย์ (MIC): แบคทีเรีย โดยเฉพาะแบคทีเรียที่ลดซัลเฟต (SRB) เจริญเติบโตได้ดีในบริเวณที่ขาดออกซิเจน (เช่น ใต้คราบที่สะสม หรือในรอยแยก) สารที่เกิดจากกระบวนการเมตาบอลิซึมของแบคทีเรียจะสร้างสภาพแวดล้อมที่มีความเป็นกรดเฉพาะที่ ซึ่งเร่งการกัดกร่อน

• การสึกหรอจากแรงเสียดทาน: ของแข็งลอย suspension เช่น ทราย ตะกอน และอนุภาคอื่น ๆ ทำหน้าที่เป็นสารกัดกร่อนแบบซีกเหลว กัดเซาะพื้นผิวโลหะ และเร่งการสึกหรอในปั๊มและท่อส่ง

• การโจมตีทางเคมี: ก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H₂S) โดยเฉพาะในพื้นที่ทำงานกับหัวจ่ายและจัดการตะกอนสามารถสร้างกรดซัลฟูริก ทำให้เกิดสภาพแวดล้อมที่กัดกร่อนสูงมาก

คู่มือการเลือกวัสดุสำหรับการใช้งานหลัก

ตารางต่อไปนี้ให้คำแนะนำอย่างรวดเร็วสำหรับการเลือกวัสดุตามการใช้งานและระดับความรุนแรงของสภาพแวดล้อม

การวิเคราะห์อย่างละเอียดของเกรดหลัก

1. เกรดออกสเทนนิติก 316/316L (UNS S31600/S31603)

• บทบาท: เหล็กกล้าไร้สนิมมาตรฐานที่ดี มันสามารถใช้งานได้ดีในหลายส่วนของโรงงานบำบัดน้ำ โดยเฉพาะในสภาพแวดล้อมกลางแจ้ง และในน้ำที่มีคลอไรด์ต่ำ

• ข้อจำกัด: จุดอ่อนที่สำคัญที่สุดคือ การแตกร้าวเนื่องจากความเครียดจากคลอไรด์ (CSCC) , โดยเฉพาะในสภาพแวดล้อมที่อุ่นกว่าปกติ (โดยทั่วไป >60°C / 140°F) และภายใต้แรงดึง รวมทั้งยังมีแนวโน้มเกิดการกัดกร่อนแบบเป็นหลุมภายใต้สิ่งสกปรกที่สะสมอยู่ มักจะเป็นเกรดที่ น้อยที่สุด แนะนำให้ใช้สำหรับชิ้นส่วนที่สัมผัสน้ำ

2. เกรดดูเพล็กซ์ 2205 (UNS S32205/S31803)

• บทบาท: The รถบรรทุกสำหรับงานหนัก . นี่คือการอัพเกรดที่พบบ่อยที่สุดจาก 316L สำหรับชิ้นส่วนที่สำคัญ

• ข้อดี:

  • มากกว่าสองเท่าของแรงคราก (Yield Strength) ของ 316L ซึ่งช่วยเพิ่มค่าการทนความดัน หรือลดน้ำหนักได้

  • ต้านทานการกัดกร่อนจากคลอรีดและรอยร้าวจากความเครียดได้ดีเยี่ยม เนื่องจากมีโครเมียม (22%), โมลิบดีนัม (3%) และไนโตรเจนในระดับสูง

  • ต้านทานการกัดกร่อนจากแรงเสียดทานได้ดี เนื่องจากมีความแข็งแรงสูง

  • มักจะให้ประสิทธิภาพที่ดีที่สุดเมื่อเทียบกับราคาสำหรับการใช้งานที่ต้องการสูง

3. ซุปเปอร์ดูเพล็กซ์ 2507 (UNS S32750)

• บทบาท: โซลูชันระดับพรีเมียมสำหรับสภาพแวดล้อมที่รุนแรงที่สุด

• ข้อดี:

  • มีปริมาณโลหะผสมสูงขึ้น (โครเมียม 25%, โมลิบดีนัม 4%, ไนโตรเจน 0.3%) ซึ่งให้ ความต้านทานต่อการกัดกร่อนแบบเป็นจุด (pitting) และแบบช่องว่าง (crevice corrosion) ได้ดีเยี่ยม .

  • ความแข็งแรงเชิงกลสูงสุด ในบรรดาเกรดดูเพล็กซ์มาตรฐาน

  • ใช้สำหรับชิ้นส่วนที่สัมผัสน้ำทะเล น้ำเกลือที่มีคลอไรด์สูง หรือกรดที่มีฤทธิ์ออกซิไดซ์สูง

4. เหล็กกล้าออสเทนนิติกประสิทธิภาพสูง (904L, 254 SMO®)

• บทบาท: โซลูชันเฉพาะทางสำหรับกรณีที่เหล็กกล้าดูเพล็กซ์อาจไม่เหมาะสม (เช่น ชิ้นส่วนที่ผลิตซับซ้อนมาก ซึ่งอาจมีปัญหาในการเชื่อมเหล็กกล้าดูเพล็กซ์)

• ข้อดี:

  • มีปริมาณโมลิบดีนัม (4.5% ขึ้นไป) โครเมียม และไนโตรเจนสูงมาก ซึ่งให้ความต้านทานต่อการกัดกร่อนแบบเป็นจุดใกล้เคียงกับเหล็กกล้าดูเพล็กซ์ชนิดพิเศษ (super duplex)

  • ต้านทานกรดซัลฟูริกได้อย่างยอดเยี่ยม .

  • มักมีราคาสูงกว่าสแตนเลส duplex และยังขาดความแข็งแรงเชิงกลของวัสดุประเภทนั้น

การเลือกวัสดุเกินกว่าเกรด: ข้อพิจารณาที่สำคัญ

• การประกอบและการเชื่อม: เหล็กกล้า duplex จำเป็นต้องควบคุมขั้นตอนการเชื่อมอย่างเคร่งครัด (ค่าความร้อนที่ใช้ในการเชื่อม อุณหภูมิระหว่างผ่านแต่ละรอบ) เพื่อรักษาโครงสร้างจุลภาคที่สมดุล และป้องกันการเกิดเฟสที่เป็นอันตราย ควรใช้ช่างเชื่อมและขั้นตอนที่ได้รับการรับรองเสมอ

• ดีไซน์: หลีกเลี่ยงรอยแยกหรือจุดอับ (พื้นที่ที่น้ำไม่ไหล) ในการออกแบบ ควรใช้การเชื่อมแบบเจาะลึกเต็มที่แทนการต่อซ้อน และต้องแน่ใจว่าระบบท่อน้ำสามารถระบายได้ดี รอยแยกอาจกักเก็บคลอไรด์ไว้และทำให้เกิดการกัดกร่อนได้ แม้วัสดุจะเป็นเกรดขั้นสูงก็ตาม

• การเคลือบผิวและการป้องกันแบบคาโธดิก: สำหรับโครงสร้างเหล็กกล้าคาร์บอน (เช่น เหล็กเสริมในคอนกรีต ถังเก็บ) การใช้สารเคลือบผสานกับการป้องกันแบบคาโธดิกเป็นมาตรฐานทั่วไป สำหรับชิ้นส่วนสแตนเลส วัสดุเองก็สามารถ คือ ระบบป้องกันการกัดกร่อน

• ต้นทุนรวมตลอดอายุการใช้งาน (TCO): แม้ว่าต้นทุนเริ่มต้นของ 2205 จะสูงกว่า 316L แต่อายุการใช้งานที่ยาวนานกว่า การหยุดทำงานลดลง และความต้องการในการบำรุงรักษาที่น้อยกว่า มักจะทำให้ต้นทุนตลอดวงจร (TCO) ต่ำกว่าอย่างมากสำหรับการใช้งานที่สำคัญ

สรุป

ในการบำบัดน้ำเสีย การเลือกวัสดุถือเป็นแนวป้องกันหลัก against การเกิดความล้มเหลว แม้ว่าเหล็กกล้าไร้สนิมชนิด 316L จะมีวัตถุประสงค์ในการใช้งาน แต่ลักษณะที่รุนแรงและกัดกร่อนของสภาพแวดล้อมส่วนใหญ่ทำให้ ดูเพล็กซ์ 2205 เป็นทางเลือกเริ่มต้นสำหรับชิ้นส่วนที่เปียกซึ่งมีความสำคัญ เช่น ปั๊ม ตัวกรอง และท่อส่งของเหลวหนืด สำหรับสภาพที่เลวร้ายที่สุด ซุปเปอร์ดูเพล็กซ์ 2507 หรือเหล็กกล้าออสเทนนิติกชนิดพิเศษ มีความจำเป็น

การลงทุนในการเลือกเกรดสแตนเลสให้เหมาะสมตั้งแต่แรกไม่ใช่ค่าใช้จ่าย แต่เป็นการลงทุนเพื่อความน่าเชื่อถือ ความปลอดภัย และประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจในระยะยาวของการดำเนินงานโรงงาน ควรปรึกษาวิศวกรด้านวัสดุและผู้จัดจำหน่ายที่เชื่อถือได้เสมอ เพื่อยืนยันการเลือกวัสดุสำหรับสภาพการใช้งานเฉพาะของคุณ