Kami sedang membuat sistem scrubber untuk pabrik asam sulfat menggunakan pelat dan pipa Incoloy 825. Logam pengisi apa yang harus kita gunakan untuk memastikan logam las sesuai dengan ketahanan korosi dari logam dasar?

1. Bahan Kimia & Keuntungan "Stabilisasi Titanium".

T: Spesifikasi perpipaan pabrik asam sulfat kami memerlukan UNS N08825. Apa peran spesifik Titanium dalam paduan ini, dan mengapa penting untuk pipa las dalam layanan asam?

J: Penambahan titanium (0,6–1,2%) pada Incoloy 825 bukan sekadar elemen jejak; ini adalah mekanisme kontrol metalurgi yang disengaja yang dirancang untuk mencegah korosi intergranular setelah pengelasan atau paparan termal.

Pada baja tahan karat standar, ketika bahan dipanaskan hingga kisaran sensitisasi (kira-kira 900–1500 derajat F / 450–800 derajat ), karbon bergabung dengan kromium untuk membentuk kromium karbida pada batas butir. Hal ini menghabiskan area kromium di sekitarnya, menjadikannya rentan terhadap serangan cepat di lingkungan asam-fenomena yang dikenal sebagai "peluruhan las".

Dalam UNS N08825, titanium memiliki afinitas yang lebih tinggi terhadap karbon dibandingkan kromium. Selama perlakuan panas atau siklus panas pengelasan, titanium secara istimewa bergabung dengan karbon untuk membentuk titanium karbida (TiC) yang kecil dan tidak berbahaya. Proses ini disebut "stabilisasi".

Mengapa hal ini penting untuk perpipaan asam:
Karena titanium "memulung" karbon, kromium tetap berada dalam larutan padat, menjaga lapisan pasif-yang tahan korosi hingga batas butir. Artinya, pipa atau pipa seamless Incoloy 825 dapat digunakan dalam kondisi-lasan untuk sebagian besar layanan asam tanpa memerlukan anil larutan-pengelasan untuk mengembalikan ketahanan terhadap korosi. Untuk peralatan pengawetan dan jalur produksi asam di mana pengelasan tidak dapat dihindari, stabilisasi ini memastikan seluruh sistem-logam dasar dan-zona yang terkena dampak panas-menunjukkan ketahanan yang seragam terhadap serangan.

2. Layanan Asam Sulfat & Fosfat

T: Mengapa Incoloy 825 ditentukan untuk perpipaan dalam produksi asam sulfat dan fosfat dibandingkan baja tahan karat standar 316L atau bahkan paduan nikel dengan kualitas lebih tinggi seperti C-276?

J: Pilihan Incoloy 825 untuk pipa produksi asam didasarkan pada keseimbangan spesifik antara ketahanan terhadap korosi dan keekonomian, khususnya pada konsentrasi dan suhu asam "kisaran menengah".

Mekanismenya:

Asam Sulfat (H₂SO₄): Baja tahan karat standar 316L memiliki kinerja yang cukup baik dalam asam sulfat yang sangat encer atau sangat pekat pada suhu kamar, tetapi akan cepat rusak pada kisaran konsentrasi menengah (20–60%) pada suhu tinggi. Kandungan tembaga (1,5–3,0%) dan molibdenum (2,5–3,5%) pada 825 bekerja secara sinergis untuk memberikan ketahanan terhadap lingkungan asam pereduksi ini. Tembaga secara khusus meningkatkan pasivasi dalam asam sulfat, suatu karakteristik yang tidak dimiliki 316L.

Asam Fosfat (H₂PO₄): Dalam "proses basah" untuk produksi asam fosfat (digunakan untuk pupuk), asam tersebut mengandung sejumlah besar pengotor seperti klorida, fluorida, dan gipsum. 316L mengalami korosi lubang dan celah di lingkungan ini. Kandungan nikel yang tinggi pada Alloy 825 (~42%) tahan terhadap retak korosi tegangan klorida, sedangkan kandungan molibdenumnya tahan terhadap lubang dari halida.

Mengapa bukan C-276?
Paduan seperti C-276 menawarkan ketahanan terhadap korosi yang lebih tinggi, namun harganya jauh lebih mahal karena kandungan molibdenum dan tungsten yang lebih tinggi. Untuk sebagian besar evaporator asam fosfat, pipa, dan bejana reaksi, 825 memberikan "titik terbaik"-kinerja unggul dibandingkan baja tahan karat dengan biaya lebih rendah dibandingkan paduan nikel kelas atas. Ini sering dianggap sebagai paduan nikel tingkat awal "pekerja keras" untuk layanan asam.

3. Peralatan Pengawetan & Perawatan Permukaan

T: Jalur pengawetan kami menggunakan campuran asam nitrat (HNO₃) dan asam fluorida (HF) untuk membersihkan kerak baja tahan karat. Kami menentukan Incoloy 825 untuk koil pemanas dan pipa tangki. Apa yang membuatnya cocok untuk lingkungan-asam campuran yang agresif ini?

J: Pengawetan dengan campuran asam nitrat dan asam fluorida (HNO₃/HF) adalah salah satu lingkungan korosif paling agresif di pabrik pengolahan logam. Campuran ini dirancang untuk menyerang dan menghilangkan kerak, sehingga juga akan menyerang peralatan yang menampungnya. Incoloy 825 dipilih untuk layanan ini karena kemampuan-ancaman gandanya: ketahanan terhadap asam pengoksidasi (nitrat) dan asam pereduksi (hidrofluorik).

Mekanisme Ganda:

Kromium untuk Ketahanan Oksidasi (HNO₃): Kandungan kromium (19,5–23,5%) membentuk lapisan oksida pasif dan stabil yang tahan terhadap sifat asam nitrat yang sangat mengoksidasi.

Nikel & Molibdenum untuk Mengurangi Resistensi (HF): Asam fluorida adalah asam pereduksi yang menyerang material dengan menghancurkan lapisan pasif. Kandungan nikel yang tinggi pada 825 memberikan ketahanan terhadap serangan HF. Molibdenum juga membantu menahan korosi lokal yang dapat disebabkan oleh HF.

Pertimbangan Perangkat Keras Pengawetan:
Untuk peralatan pengawetan, seperti kumparan pemanas perendaman atau pompa sirkulasi, paduan tersebut juga harus tahan terhadap siklus termal dan erosi dari pergerakan larutan pengawet. Meskipun 825 memiliki kemampuan kerja yang baik, perakit harus memperhatikan bahwa karena ketahanan terhadap korosi yang tinggi, kerak oksida yang terbentuk selama pembentukan panas agak lebih sulit dihilangkan dibandingkan pada baja tahan karat 304. Pengawetan ituperalatan fabrikasi itu sendiri(untuk menghilangkan kerak fabrikasi) memerlukan rendaman nitrat-hidrofluorik yang kuat atau, lebih disukai, kombinasi pembersihan kerak basa diikuti dengan pengawetan asam untuk memastikan permukaan yang bersih dan pasif.

4. Spesifikasi Pengadaan (ASTM B423 vs. ASTM B163)

T: Kami membeli pipa UNS N08825 yang mulus untuk penukar panas dalam proses kimia. Apa perbedaan pemesanan ke ASTM B423 versus ASTM B163, dan mana yang harus kami tentukan?

J: Ini adalah perbedaan penting dalam pengadaan. Kedua spesifikasi tersebut mencakup tabung mulus UNS N08825, namun berlaku untuk penggunaan akhir yang berbeda dan memiliki cakupan pemeriksaan yang berbeda.

ASTM B423 (Nickel-Iron-Chromium-Molybdenum-Copper Alloy Seamless Pipe and Tube): Ini adalah spesifikasi umum untuk tabung seamless dari Alloy 825

. Biasanya digunakan untuk sistem perpipaan umum, seperti interkoneksi pipa di pabrik kimia atau jalur pengawetan. Ini mencakup rentang diameter dan ketebalan dinding yang lebih luas yang sesuai untuk pipa bertekanan sesuai ASME B31.3.

ASTM B163 (Kondensor dan Tabung Penukar Panas Nikel dan Paduan Nikel yang Mulus): Spesifikasi ini dirancang khusus untuk tabung yang digunakan pada kondensor permukaan, evaporator, dan penukar panas

. Perbedaan utamanya terletak pada toleransi dimensi yang lebih ketat dan persyaratan pengujian yang seringkali lebih ketat.

Toleransi: B163 biasanya memerlukan kontrol yang lebih ketat pada diameter luar (OD) dan ketebalan dinding agar tabung dapat digulung dengan benar menjadi lembaran tabung.

Pengujian: B163 sering kali mengharuskan pengujian non-destruktif tertentu (arus eddy atau ultrasonik) untuk memastikan tabung cocok untuk tuntutan layanan perpindahan panas-berdinding tipis dan berintegritas tinggi.

Yang mana yang harus ditentukan?

Untuk menghubungkan pipa (saluran transfer, manifold) di pabrik asam: Tentukan ASTM B423.

Untuk tabung penukar panas (tabung sebenarnya di dalam shell & tube exchanger): Tentukan ASTM B163. Jika Anda memesan pipa B423 untuk bundel tabung penukar panas, Anda mungkin mendapati toleransi OD terlalu lebar untuk mencapai sambungan ekspansi hidraulik-anti bocor di lembaran tabung.

5. Pengelasan & Fabrikasi untuk Layanan Asam

T: Kami sedang membuat sistem scrubber untuk pabrik asam sulfat menggunakan pelat dan pipa Incoloy 825. Logam pengisi apa yang harus kita gunakan untuk memastikan logam las sesuai dengan ketahanan korosi dari logam dasar?

J: Saat mengelas Incoloy 825 untuk layanan asam, aturan umumnya adalah melakukan "over-paduan" pada lasan. Anda sebaiknya tidak menggunakan logam pengisi dengan komposisi yang serasi. Rekomendasi-standar industri adalah menggunakan logam pengisi ERNiCrMo-3 (Paduan 625).

Mengapa Pengisi Paduan 625?

Segregasi di Kolam Las: Selama pemadatan kolam las, elemen paduan dapat terpisah. Jika Anda menggunakan logam pengisi yang cocok dengan bahan kimia 825 (Ni-Cr-Fe-Mo-Cu), endapan las mungkin akan berakhir di area lokal yang kandungan molibdenum atau tembaganya habis, sehingga menciptakan lokasi serangan korosi yang lebih disukai.

Kandungan Nikel Lebih Tinggi: ERNiCrMo-3 (Paduan 625) memiliki kandungan nikel lebih tinggi (~64%) dan molibdenum lebih tinggi (9%) dibandingkan logam dasar. Bahan kimia yang "over-match" ini memastikan bahwa endapan las memiliki ketahanan terhadap korosi setidaknya setara dengan, dan seringkali lebih baik daripada, logam dasar 825 dalam lingkungan asam. Ini bertindak sebagai "penyangga korosi."

Stabilitas Fase: Bahan kimia pengisi 625 lebih stabil secara metalurgi dalam kondisi seperti-pengelasan dan tahan terhadap pembentukan fase berbahaya yang dapat diserang dalam asam panas.

Praktik Terbaik Fabrikasi:

Kebersihan: Paduan nikel rentan terhadap penggetasan oleh kontaminan. Pastikan area pengelasan bebas dari gemuk, oli, dan senyawa penanda. Bekas gerinda harus bersih, karena kontaminasi besi dapat merusak lapisan pasif.

Masukan Panas: Kontrol masukan panas untuk menghindari penumpukan panas yang berlebihan. Masukan panas sedang dengan suhu interpass terkontrol (biasanya di bawah 300 derajat F / 150 derajat ) direkomendasikan untuk mencegah retak panas.