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先容選擇耐蝕材料(不鏽鋼、鈦合金、其他合金)有關題目,先容選擇耐蝕材料(不鏽鋼、鈦合金、其他合金)有關題目

更新时间:2019-11-30 20:57人气:7137

1前言Richard Carroll說 :“我與Peter Lane博士(技術總工程師)和Tim James(材料工程師)一道供職於技術團體公司,負責為新建或改建項目選擇合適的結構材料,擬定控製腐蝕的對策 ,同時還負責詳盡的工程技術和建設階段的焊接、加工建造、無損探傷(NDE)和陰極保護工作。我們提供的這類撐持包括Foster Wheeler公司內部和外麵客戶的項目。" Carro11先生的工作範圍涉及精煉、油氣開采、液化自然氣(LNG)和氣體液化、石化、化工、發電廠和製藥項目,是以他和他的同事必須應對與這些行業有關的各類典型腐蝕題目,包括高溫硫化和氧化題目,高溫氫腐蝕(HTHA),濕H2S/酸環境,C02腐蝕、氯化物應力腐蝕斷裂、苛性和胺環境,無機和有機酸腐蝕、滲碳和脫碳處理。比來他參加了一個鎳鈷礦項目,該項目所用的材料必須適應高溫、帶有高磨蝕礦漿的高壓酸性環境。 2本錢效益 當問到Foster Wheeler公司對耐腐蝕合金的觀點時,Carro11先生回答道,在針對一組給定的工藝條件進行選材和擬定腐蝕控製對策時,在大多數本錢效益方案的基礎上,他們首先考慮選用碳鋼。接著他說:“在估計的腐蝕率或損傷機理不能使用碳鋼的地方,我們會考慮CRA(耐蝕合金)。由於CRA的采購和加工建造用度更高,是以使用這些材料既要考慮到在使用條件下合適又要考慮壽命周期本錢(LCC)。我們也必須了解在某些環境中的限製,例如不鏽鋼對應力腐蝕斷裂的敏感性可能需要更多的保護措施,如塗層。一般我們使用CRA的地方包括高溫硫化環境,含C02的油氣開采環境,考慮清潔度(例如製藥廠)和在極端溫度下使用的地方,例如LNG廠的冷凍溫度和流化床催化裂化裝配(FCC)或重整爐中的高溫。在需要使用不鏽鋼的地方,我們最初規定使用304L或進步了耐孔蝕能力的3l6L。在有些項目中,我們將316L作為標準材料,以使材料使用上混亂釀成的風險減至最小,便於流水線采購。在溫度更高的硫化環境我們規定使用321或347不鏽鋼,利用它們對敏化不敏感的優點和更高的高溫強度,但是,在FCC裝配的極端溫度下,我們將使用304H不鏽鋼。" 3腐蝕題目 我們知道Carro11先生在使用CRA方麵有豐富的經驗。“腐蝕失效很少見一不久之前,我們發現了幾例孔蝕和應力腐蝕斷裂題目,不鏽鋼在裝運、存放期間或靠海的部分暴露於含鹽氣氛中。比來要求我們調查中東一個海上石油生產平台的321彎頭外表麵發現的裂紋 。裂紋是在管道係統的流體試驗中發現的,對試車計劃有很大的影響。調查表明,沒有明顯的製造缺陷或對晶問腐蝕的敏化,最後的結論是裂紋極有可能是由於太陽輻射使得金屬溫度高引發了氯化物引發應力腐蝕斷裂。" CaFro1l先生解釋,不清楚這個特殊的有裂紋的彎頭和係統中其他的彎頭為什麽不同,由於其餘的彎頭都來自同一個供貨商,而且暴露於相同的氣氛和高溫環境。“由於試車在進行,限製了我們采取進一步行動,是以我們建議用淡水清洗零件,往掉已使用的臨時塗層,從而消除潛伏的氯化物來源,同時對係統中其餘的彎頭進行選擇染色滲透液檢查。這類解決辦法並不理想 ,但到目前為止,沒有發現裂紋進一步擴展,是以裂紋在安裝前有可能在存放過程中就已產生,而不是安裝後才出現。由於我們的幾個客戶都碰到了在隔層下(CUI)不鏽鋼的點蝕和應力腐蝕斷裂,比來我們開始對這些鋼采用熱噴塗鋁,同時改進隔層係統。這是采用LCC分析的一個實例一固然初期用度較高,估計這類塗層將使用20多年,相比之下傳統的薄膜有機塗層大約7~8年就要進行第一次維護。" 他又說:“大部分‘失效’是我們在製造過程中發現的,它們大多數既有可能由於材料的生產缺陷,也可能是由於不良焊接、加工操縱而造成。例如,在製造過程中,我們發現一塊50mm厚的321不鏽鋼法蘭與彎頭焊縫發現了裂紋,焊縫起初采用347型焊條焊接,然後熱處理作為預防氯化物應力腐蝕斷裂的措施。熱處理後發現了裂紋。調查後,啟事是在受到嚴格限製的焊縫存在盡人皆知的這類材料再加熱斷裂的題目 ,是以,建議徹底往除有裂紋的焊縫 ,然後進行檢查和處理,用蠕變一韌性更好的焊條,采用改進後的焊接工藝從頭焊接 ,取消熱處理 。有時我們需要進行與設備有關的失效的研究,比來完成了對一項對有裂紋的厚壁304H焊管的分析,在這裏我們把失效回因於由於機械過載,焊縫最初的熱裂紋在使用時擴展。 我們把重點放在材料的示蹤能力上 ,以便使CRA的不精確安裝風險減至最小,對於大多數項目我們完成了規定的材料鑒別(PMI)程序,進一步檢查所安裝材料的精確性一我們進行此項工作的根據是設備環境、CRA的種類和風險程度 。 4高合金 談到13Cr、鈦和鎳合金的使用,Carroll先生說Foster Wheeler在設備內部或泵鑄件方麵使用13Cr未幾 ,多數使用塗層。“在將可焊接的l 3Cr鋼用於國家石油管材(OCTGs)方麵我們還沒有經驗。" “關於鈦合金,我們使用批量的純Cr.2製造海水設備的熱交換器管道和石化廠塗層容器和管道。到目前為止,獲得了豐富的經驗。在前麵提到的鎳鈷項目初期完成了一項腐蝕試驗,由於設備最熱段存在酸性泥漿,試驗測定隻有含有鈀或釕的鈦合金能適當地防止縫隙腐蝕(不過 ,在溫度較低的情況下,我們以為22Cr或25Cr雙相不鏽鋼也可以)。在不久的將來 ,當我們進行遠東一個遠遠地方的鈦塗層容器上封閉接縫的焊接時 ,會麵對更多的挑戰。正常情況下,這些容器在製造廠的車間完成,由於鈦合金加工困難,加上運輸方麵的限製意味著我們不能將這些容器整體船運到製造廠的車間。這是第一次如許做,最少就我們的常識來講是如許的。而鈦合金是海水設備用的一種良好材料,在油氣開采生產中的很多含鹽環境中我們使用合金含量更高的不鏽鋼如904L、6Mo或625合金。" 為了完成這項工作,Carro11先生也提到Foster Wheeler還確定在熱的、腐蝕性氫氟酸設備中使用鋯,在這些設備中實際沒有使用石墨作為結構材料。他們還有很多在製藥廠和石化廠使用Ni-Cr-Mo合金,如C-176、C-2000合金的經驗。“我們很少使用節約型雙相不鏽鋼,它被用於某些許可減薄壁厚和減輕重量和進步設計應力的低壓儲罐方麵。估計在能使用和腐蝕性不太首要的地方代替較低強度奧氏體不鏽鋼,強度更高是一個優點 ,但需要確保材料像很多傳統不鏽鋼一樣輕易買到。” 5可獲量 Carro1l先生和他的同伴目前麵臨的最大困難是獲得CRA。他說,固然他不是CRA的直接供貨商,但是,他知道原料CRAs的價格明顯進步和交貨時間延長會影響設備的本錢和交貨時間,從而影響目前開展項目的經濟效果。“在一種情況下,我們選材從鈦合金改為C-276合金,由於C-2 76合金被以為更具本錢效益 ,在當前的趨勢下稍微縮短交貨時間 。我們預期可預感到的未來情況將不會改進,因此觀察CRA的使用有相當大的壓力 ,這可能導致在過往一向指定使用CRA的地方更多地使用非金屬材料。" 當問到CRA將來會有什麽發展時,Carroll先生做了如許的結論:“總的來說,我們目前工作的大部分範圍已足夠。由於產業內部和我們客戶固有的守舊性,推廣一種‘新’材料不輕易,除非我們看到一種特殊的要求,才趨於使用輕易獲得的、進行過試驗的材料,盡管認清了當前的產業環境,我們也還是會關心任何新材料所有產品形式的可獲得性 ,特別是使用量相對少時。",

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