أخبار

في صناعة البتروكيماويات ، فإن الاختلافات في الأداء بين المحملات الفولاذية المزدوجة والمحملات المصنوعة من مواد أخرى تتجلى في المقام الأول من حيث القوة ، ومقاومة التآكل ، ومقاومة درجات الحرارة العالية ، والقابلية للآلات ، والتكلفة. فيما يلي تحليل مقارن مفصل:
1. مقاومة القوة والضغط: الفولاذ المزدوج يتفوق بشكل كبير
يمكن أن تصل قوة العائد من المحملات الفولاذية المزدوجة (على سبيل المثال ، 2205 ، 2507) إلى 450-700 ميجا باسكال ، والتي تتراوح ما بين 2 إلى 3 أضعاف من الفولاذ المقاوم للصدأ الأولي (170-210 ميجا باسكال) و 1.5-2 أضعاف ذلك من الفولاذ الكربوني (200-300 ميجا باسكال). تمكنها هذه الخاصية من تقليل وزن المعدات عن طريق تقليل سمك الجدار في تطبيقات الضغط العالي (مثل وحدات التخلص من الهيدروجراق التي تعمل من 10 إلى 15 ميجا باسكال) ، مع تجنب التشوه الناجم عن تركيز الإجهاد. يتطلب الفولاذ الكربوني ، بقوته المنخفضة ، جدران أكثر سمكا عند ضغوط عالية ويعرضة لتكسير التعب ؛ الفولاذ المقاوم للصدأ الفيريريتي ، على الرغم من أقوى من الصلب الأوستنيتي ، لديه ضعف صلابة ومقاومة التأثير الضعيفة.
الثاني. مقاومة التآكل: يتفوق الفولاذ المزدوج في بيئات كلوريد وكبريتيد الهيدروجين
مقاومة تآكل التآكل وتآكل الإجهاد: يتم ضمان مقاومة التآكل من الصلب المزدوج من خلال البنية المجهرية "ferritic + austenitic". قيمة مقاومة الحفر المكافئة (PREN) هي ≥34. في بيئات معالجة مياه البحر والزيت الخام التي تحتوي على أيونات الكلوريد ، تصل درجة حرارة الحفر الحرجة (CPT) على سبيل المثال ، في خطوط أنابيب حقن مياه البحر على المنصات الخارجية ، يمكن أن تقاوم 2205 من المحملات الصلب المزدوجة تآكل مياه البحر ، مع الحد من سماكة الجدار أقل من 0.1 مم بعد خمس سنوات من التشغيل. بالإضافة إلى ذلك ، في البيئات الحمضية التي تحتوي على H₂s (مثل مرافق معالجة الغاز الطبيعي) ، فإن الفولاذ المزدوج لديه عتبة تكسير تآكل الإجهاد (SCC) ، مما يمنع كسور "هيدروجين". في حين أن الفولاذ المقاوم للصدأ الأوليستيني عرضة لتكسير التآكل في بيئات كلوريد أيون أو كبريتيد الهيدروجين.
توفر الاختلافات من السبائك المستندة إلى النيكل: السبائك القائمة على النيكل (مثل Inconel 625) أفضل مقاومة للتآكل في الوسائط الحمضية القوية مثل حمض الهيدروكلوريك المركّز أو حمض الهيدروفلوريك ، ولكن تكلفتها هي 5-10 أضعاف من الفولاذ المزدوج ، مما يجعلها مناسبة فقط لسيناريو التآكل القصير ؛ يوفر Duplex Steel فعالية من حيث التكلفة في بيئات التآكل المعتدلة.
3. مقاومة عالية الحرارة: الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستينية أكثر ملاءمة لدرجات الحرارة العالية ، في حين أن الفولاذ المزدوج يقتصر على درجات الحرارة المتوسطة.
يمكن استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي (مثل 310s) على المدى الطويل في درجات حرارة تتراوح بين 600 إلى 1100 درجة مئوية ، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات عالية الحرارة مثل أنابيب الفرن ؛ ومع ذلك ، فإن درجة حرارة التشغيل طويلة الأجل للصلب المزدوج عادة لا تتجاوز 300 درجة مئوية (2205) أو 400 درجة مئوية (2507) ، حيث يمكن أن تؤدي درجات الحرارة فوق هذه العتبات إلى هطول الأمطار في الطور ، مما يؤدي إلى انخفاض صلابة. يعاني الصلب الكربوني من انخفاض كبير في القوة فوق 350 درجة مئوية ، والفولاذ المقاوم للصدأ الفيريريت عرضة للزحف فوق 450 درجة مئوية ، مما يجعل كلا المواد مناسبة فقط لتطبيقات درجات الحرارة المنخفضة.
4. المعالجة والتكلفة: توفر DuPlex Steel فعالية تكلفة إجمالية أفضل من المواد الراقية.
اللحام والقدرة على التكوين: يعاني المزدوج من الفولاذ المزدوج لخطر انخفاض في المنطقة المتأثرة بالحرارة ويمكن اللحام باستخدام عمليات اللحام التقليدية ، مع صعوبة أقل من السبائك القائمة على النيكل ؛ أثناء التكوين البارد ، يجب التحكم في التشوه ، ولكن قابلية تشكيله الساخنة متفوق على الصلب الفيريريتي. الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي لديه قدرة على تشكيل بارد ممتازة ولكن يميل إلى التمسك بالأدوات أثناء المعالجة الساخنة ؛ تظهر السبائك القائمة على النيكل تصلبًا كبيرًا في العمل ، مما يتطلب عمليات متخصصة لتشكيل كل من التشكيل واللحام.
مقارنة التكلفة: تكون تكلفة المواد الصلب المزدوجة أعلى من تكلفة الفولاذ المقاوم للصدأ 316L أوستنيتي ولكن أقل من سبائك النيكل. في بيئات التآكل ذات الضغط العالي ، تكون عمر خدمة تجهيزات الصلب المزدوجة 2-3 أضعاف 316 لتر ، مما يؤدي إلى انخفاض التكاليف الإجمالية. على سبيل المثال ، بعد استبدال المصفاة بتجهيزاتها بالصلب المزدوج ، تم تمديد دورة الصيانة من عامين إلى 5 سنوات. على الرغم من أن الصلب الكربوني له تكاليف أولية أقل ، إلا أنه يتطلب صيانة متكررة للحماية من التآكل (على سبيل المثال ، الرمل السنوي لإزالة الصدأ) ، مما قد يؤدي إلى ارتفاع تكاليف التشغيل على المدى الطويل.
5. توصيات اختيار سيناريو التطبيق
إعطاء الأولوية للصلب المزدوج: خطوط أنابيب مياه البحر التي تحتوي على أيونات الكلوريد ، وأنظمة معالجة الزيت الخام ، ووحدات هدرجة الضغط عالي الضغط (الضغط> 8 ميجا باسكال) ، وخطوط أنابيب الغاز الحمضية المحتوية على H₂S ، والمنصات الخارجية حيث تكون كل من مقاومة القوة والتآكل مطلوبة في التطبيقات المدمجة.
حدد مواد أخرى: 316L من الفولاذ المقاوم للصدأ أوستنيتي لبيئات حمض درجة الحرارة المحيطة ؛ الفولاذ المقاوم للصدأ الفيريريتي لغاز المداخن غير التآكل عالية الحرارة ؛ الصلب الكربوني لخطوط أنابيب منخفضة الضغط غير التآكل ؛ والسبائك القائمة على النيكل للحمض المركّز ، ودرجة الحرارة العالية ، وبيئات التآكل المنغمس تمامًا.
ملخص
أصبحت المحملات الفولاذية المزدوجة ، مع مزاياها الشاملة "قوة عالية ، ومقاومة معتدلة إلى عالية ، وفعالية من حيث التكلفة" ، الخيار الأساسي لبيئات التآكل عالية الضغط في صناعة البتروكيماويات. ومع ذلك ، تلعب مواد أخرى دورًا لا يمكن الاستغناء عنه في ظل ظروف درجة حرارة محددة أو ظروف تآكل شديد. عند اختيار المواد ، من الضروري إجراء تقييم شامل للنظر في التكوين المتوسط ​​ومعلمات التشغيل وتكاليف دورة الحياة لتحقيق التوازن الأمثل بين الأداء والتكلفة.