V chemických továrňach, oceľové potrubia sú kritickou súčasťou infraštruktúry, prepravy rôznych tekutín, plynov a chemikálií. Výber príslušného typu ocele pre tieto potrubia závisí od viacerých faktorov, vrátane odporu korózie, manipulácie tlaku, mechanickej pevnosti a tolerancie teploty. Tento článok sa ponorí do najvhodnejších typov ocele pre potrubia používané v chemických továrňach a vysvetľuje ich vlastnosti a úvahy, ktoré poháňajú ich používanie v tomto náročnom prostredí.
1. Pochopenie požiadaviek chemických potrubí
Chemické továrne zvyčajne spracúvajú širokú škálu látok, z ktorých mnohé sú korozívne, kyslé alebo alkalické. Preto musí oceľ používaná na výrobné potrubia spĺňať konkrétne požiadavky:
Odolnosť proti korózii: Chemikálie ako kyseliny, alkalis a soli môžu v priebehu času vážne degradovať kovy. Preto musí mať oceľ vynikajúcu odolnosť proti korózii, aby sa zabránilo degradácii a udržiavaní štrukturálnej integrity.
Mechanická pevnosť: Chemické spracovanie často zahŕňa vysoké tlaky a teploty, čo si vyžaduje oceľ, ktorá môže odolávať týmto silám bez zlyhania.
Trvanlivosť a dlhovekosť: tvrdé prevádzkové podmienky v materiáloch dopytu po chemickej rastline, ktoré môžu vydržať opotrebenie, čím sa znižujú náklady na údržbu a výmenu.
2. Typy ocele pre potrubia chemickej továrne
Niekoľko oceľových zliatin sa bežne používa pre potrubia v chemických továrňach, z ktorých každá má jedinečné vlastnosti vhodné pre konkrétne aplikácie. Primárne typy sú:
2.1. Nehrdzavejúca oceľ (Austenitic Series)
Nerezová oceľ je zďaleka najbežnejšie používaným materiálom pre potrubia v chemických továrňach kvôli svojej odolnosti proti korózii a všestrannosti. Medzi mnohými typmi nehrdzavejúcej ocele sú najvhodnejšie pre chemické potrubia v austenitickej sérii, predovšetkým z nehrdzavejúcej ocele 304 a 316.
304 Nerezová oceľ: Jedná sa o najpoužívanejšiu zliatinu z nehrdzavejúcej ocele pre celý rad chemických odvetví. Ponúka vynikajúcu odolnosť proti korózii, najmä voči mnohým chemikáliám, a ľahko sa vyrába. 304 nehrdzavejúca oceľ je odolná voči oxidácii a korózii vo vnútornom aj vonkajšom prostredí. Nemusí to však postačovať pre vysoko korozívne látky, ako je kyselina sírová alebo plyn chlóru.
316 Nerezová oceľ: Toto je vynikajúca forma nehrdzavejúcej ocele v porovnaní s 304. Obsahuje molybdén, čo zvyšuje jeho odolnosť voči chloridovej korózii. Je vysoko vhodný pre chemické rastliny, ktoré sa zaoberajú agresívnejšími chemikáliami, ako je kyselina chlorovodíková, kyselina sírová a chlór, čo z neho robí materiál pre korozívnejšie prostredie. Vďaka vysokej odolnosti voči jamkám a korózii trhliny je tiež ideálny pre morské prostredie alebo situácie s expozíciou slanej vody.
Vlastnosti austenitickej nehrdzavejúcej ocele:
Vysoká odolnosť proti korózii
Nemagnetický
Vynikajúci pomer pevnosti k hmotnosti
Schopnosť vydržať extrémne teploty (do 800 ° C)
2.2. Duplexná nehrdzavejúca oceľ
Duplex nehrdzavejúca oceľ je hybridný materiál, ktorý kombinuje výhody austenitickej a feritickej ocele. Obsahuje vysoké percento chrómu a molybdénu, ktoré mu poskytuje výnimočnú rezistenciu na koróziu, najmä v prostrediach, ktoré sú vystavené chloridom a iným agresívnym chemikáliám.
Aplikácie: Duplexová z nehrdzavejúcej ocele je obzvlášť vhodná pre chemické rastliny, v ktorých je vystavená nízkej aj vysokej teplote a chemikáliám, ako je kyselina sírová, chlór a ďalšie roztoky halogenidu.
Vlastnosti duplexnej nehrdzavejúcej ocele:
Vyššia pevnosť ako austenitická oceľ
Vynikajúca odolnosť voči praskaniu korózie napätia
Nákladovo efektívne pre agresívne chemické prostredie
2.3. Uhlíková oceľ
Zatiaľ čo uhlíková oceľ sa v mnohých odvetviach široko používa, jej používanie v chemických továrňach je obmedzenejšie v porovnaní s nehrdzavejúcou oceľou kvôli svojej nižšej odolnosti voči korózii. Uhlíková oceľ však môže byť vhodná pre potrubia, ktoré nesú menej agresívnych látok alebo v systémoch, ktoré sú potiahnuté alebo lemované na ďalšiu ochranu.
Aplikácie: Uhlíková oceľ sa často používa v odvetviach, v ktorých sú prepravované chemikálie menej korozívne alebo kde sa potrubie môže ošetrovať ochranným povlakom.
Vlastnosti uhlíkovej ocele:
Pevnosť a húževnatosť v ťahu
Relatívne nízke náklady
Vyžaduje ďalšie povlaky alebo podšívky na odolnosť proti korózii
Obmedzené na nekorozívne alebo mierne korozívne aplikácie
2.4. Zliatinová oceľ
V prostrediach, kde sú zapojené extrémne teploty a tlaky, sa môžu zliatinové ocele použiť na svoju pevnosť a odolnosť voči tepelnej expanzii a korózii. Chróm-molybdén (CR-MO) oceľ je bežnou zliatinou používanou v potrubiach, ktorá ponúka vynikajúci výkon pri vysokých teplotách a odoláva oxidácii a korózii.
Aplikácie: Oceľové potrubia zliatiny sa zvyčajne používajú vo vysokotlakových systémoch alebo pri transporte látok pri zvýšených teplotách. Často sa vyskytujú v rafinériách a elektrárňach a môžu sa použiť na prepravu tekutín aj plynu.
Vlastnosti zliatinovej ocele:
Vysoká teplota a tolerancia tlaku
Dobrý odolnosť proti korózii, keď je správne legovaný
Vynikajúca sila
2.5. Zliatina
Zliatiny niklu, ako napríklad Inconel alebo Hastelloy, sa používajú v extrémne korozívnych prostrediach. Tieto zliatiny sú známe svojou schopnosťou odolávať tvrdým chemikáliám, ako sú silné kyseliny (napr. Kyselina chlorová alebo kyselina sírová) a vysokoteplotné aplikácie.
Aplikácie: Chemické rastliny, ktoré spracúvajú vysoko reaktívne alebo korozívne chemikálie, ako sú kyseliny, chloridy alebo halogény, sa často spoliehajú na zliatiny niklu, aby sa udržala integrita svojich potrubných systémov.
Vlastnosti ocele z niklu:
Výnimočná odolnosť voči korózii v extrémnych prostrediach
Vysoká pevnosť a stabilita pri zvýšených teplotách
Drahé, ale potrebné pre najagresívnejšie chemické aplikácie
3. Faktory, ktoré je potrebné zvážiť pri výbere ocele pre plynovody z chemickej továrne
Pri výbere typu ocele pre potrubie chemickej továrne je potrebné zvážiť niekoľko faktorov, aby sa zabezpečilo, že oceľ bude vyhovovať prevádzkovým potrebám:
Typ prepravy chemikálie: Každá chemikália má svoj vlastný profil korózie. Napríklad kyseliny ako kyselina sírová alebo kyselina chlorovodíková vyžadujú materiály s výnimočnou odolnosťou voči jamu a praskaniu korózie stresu.
Podmienky teploty a tlaku: Vysoké teploty vyžadujú ocele, ktoré vydržia tepelné napätie, zatiaľ čo vysoké tlaky si vyžadujú materiály, ktoré sú silné a odolné voči deformácii.
Mechanické vlastnosti: pevnosť, ťažnosť a húževnatosť sú kritické v aplikáciách, kde rúrky musia vydržať mechanické napätie, ako sú zmeny tlaku alebo nárazu.
Náklady a dostupnosť: Zatiaľ čo oceľové ocele a nehrdzavejúce ocele ponúkajú vynikajúci odolnosť proti korózii, prichádzajú za vyššiu cenu. Uhlíková oceľ a potiahnuté ocele môžu ponúknuť cenovo dostupnejšie alternatívy pre nekritické aplikácie.
4. Stratégie odolnosti proti korózii a ochrany
Aj keď sú niektoré ocele, ako napríklad 316 z nehrdzavejúcej ocele alebo duplexnej nehrdzavejúcej ocele, vysoko odolnú voči korózii, môžu sa vyžadovať ďalšie stratégie na ďalšie chránenie rúr:
Povlaky a podšívky: Aplikácia ochranných povlakov, ako sú epoxidové alebo plastové obloženia, môže pomôcť zlepšiť dlhovekosť oceľových potrubí, najmä v korozívnych prostrediach.
Katódová ochrana: Táto technika spočíva v použití malého elektrického náboja na potrubie na pôsobenie proti reakciám spôsobujúcim koróziu.
Pravidelná údržba: Pravidelná kontrola a údržba potrubného systému môže pomôcť odhaliť problémy včas a zabrániť výraznému poškodeniu.
Záver
Výber správneho typu ocele pre potrubia v chemickej továrni je kritickým rozhodnutím, ktoré ovplyvňuje celkovú bezpečnosť, účinnosť a dlhovekosť operácií závodu. Austenitické nehrdzavejúce ocele, ako je 304 a 316, sú často materiálmi pre ich vynikajúcu odolnosť proti korózii, zatiaľ čo duplexné nehrdzavejúce ocele ponúkajú zvýšenú pevnosť a odolnosť proti korózii stresu. Pre agresívnejšie aplikácie sú potrebné zliatiny niklu a zliatiny, aj keď za vyššiu cenu.
Správna voľba závisí od komplexného porozumenia prepravovaných chemikálií, podmienok prostredia, mechanických namáhaní a nákladov. Investovanie do správneho materiálu nielenže zaisťuje bezpečnosť závodu, ale tiež znižuje náklady na údržbu a rozširuje životnosť potrubných systémov.
