Duplex S31803 در خمیر و کاغذ: مقاومت در برابر خوردگی در هاضم های کرافت و سولفیت

دوبلکس S31803(UNS S31803, 22Cr-5Ni-3Mo-0.15N) فولاد ضد زنگ برای دستگاه های هاضم مدرن خمیر و کاغذ است. این ماده در برابر خوردگی تنش سوزاننده در مشروب سفید کرافت تا دمای 180 درجه سانتیگراد و حفره شدن در مشروب سولفیتی با آلودگی کلرید مقاومت می کند و عمر مفید 20 تا 30 ساله را با 30 تا 50 درصد بالاتر از 316 لیتر، اما 40 تا 60 درصد TCO 20 ساله کمتر را ارائه می دهد.

چرا کارخانه های خمیر و کاغذ S31803 را از 304 لیتر و 316 لیتر برای هاضم انتخاب می کنند؟

S31803 جایگزین 304L و 316L در سرویس هاضم می شود، زیرا عمر مفید 2 تا 3 برابری را با تنها 30 تا 50 درصد هزینه مواد بیشتر فراهم می کند، در حالی که هم در برابر ترک خوردگی ناشی از خوردگی تنش سوزآور که 316 لیتر را در هاضم های کرافت از بین می برد و هم در برابر حفره های کلریدی که به هضم کننده های سولفیت 316 لیتر حمله می کند، مقاومت می کند.

هاضم های خمیر و کاغذ اساسا مخازن تحت فشار بزرگی هستند که تراشه های چوب را در دمای بالا در مواد شیمیایی تهاجمی می پزند. دو فرآیند غالب، کرافت (قلیایی) و سولفیت (اسیدی)، دو محیط خوردگی بسیار متفاوت را ایجاد می کنند. گریدهای آستنیتی استاندارد مانند 304L و 316L انتخاب های تاریخی بودند، اما خرابی های میدانی در دهه های 1980 و 1990 مستند شده است (TAPPI Journal, 1992; Outokumpu Corrosion Handbook) نشان داد که 316L دچار خوردگی شدید تنش سوزی در دمای 0 درجه سانتیگراد کرافت به عنوان رنگ سفید در دمای 0 درجه سانتیگراد شد. مشروب سولفیت با آلودگی کلرید.

S31803 در اوایل دهه 1980 وارد خدمات هاضم شد و از آن زمان به استاندارد صنعتی برای هاضم های جدید و مقاوم سازی های اصلی تبدیل شده است زیرا ریزساختار دوبلکس آن (حدود 50 درصد فریت، 50 درصد آستنیت) مقاومت کلرید گریدهای فریتی را با چقرمگی و سهولت ساخت آستنیتی ترکیب می کند. کارخانه های مدرن گزارش می دهند که هاضم های S31803 هنوز پس از 25 تا 30 سال با کاهش ناچیز ضخامت دیواره در خدمت هستند، در حالی که هاضم های 316 لیتری مشابه هر 10 تا 15 سال نیاز به تعمیر یا تعویض اساسی دارند.

منبع: TAPPI Journal Vol. 75, No. 3 (1992); راهنمای خوردگی Outokumpu، ویرایش دهم، بخش 7.3. ASM Handbook Volume 13A, Corrosion, 2003.

فولاد ضد زنگ دوبلکس S31803 چیست و ساختار آن چگونه در برابر خوردگی مقاومت می کند؟

S31803 یک فولاد ضد زنگ 22 درصد کروم، 5 درصد نیکل، 3 درصد مولیبدن، 0.15 درصد نیتروژن دوبلکس فولاد ضد زنگ (UNS S31803) با ریزساختار فریت{6}}آستنیت متعادل است که هم مقاومت حفره‌ای کلرید (PREN 32-corrotic) و هم مقاومت در برابر خوردگی (PREN 32-Cracking) را نشان می‌دهد. 304 لیتر و 316 لیتر.

مقاومت در برابر خوردگی S31803 از ترکیب دقیق عناصر آلیاژی و ریزساختار دو فازی آن ناشی می‌شود. کروم (21-23 درصد) یک لایه غیرفعال پایدار تشکیل می دهد که از خوردگی و اکسیداسیون عمومی محافظت می کند. مولیبدن (2.5-3.5 درصد) به طور چشمگیری مقاومت در برابر حفره های کلرید و خوردگی شکاف را بهبود می بخشد. نیتروژن (0.08-0.20 درصد) فاز آستنیت را تثبیت می کند، عدد معادل مقاومت حفره ای (PREN) را افزایش می دهد و از طریق تقویت محلول جامد بینابینی استحکام را افزایش می دهد.

مقدار کم نیکل (4.5{12}}6.5 درصد) در مقایسه با 316L (10-14 درصد) و فاز فریت هر دو به مقاومت بالاتر در برابر ترک خوردگی ناشی از تنش سوزآور کمک می کنند. مقدار PREN که به صورت درصد کروم به اضافه 3.3 برابر Mo درصد به اضافه 16 برابر N درصد محاسبه می شود، برای S31803 32-35 است، در مقایسه با 23-26 برای 316L. این تقریباً 30 تا 40 درصد PREN بالاتر مستقیماً به کاهش میزان حفره در محیط های حاوی کلرید مانند هاضم های سولفیت ترجمه می شود.

جدول 1. ترکیب شیمیایی S31803 (ASTM A240 UNS S31803)

منبع: ASTM A240/A240M-24 مشخصات استاندارد برای صفحه فولاد ضد زنگ کروم و کروم نیکل برای مخازن تحت فشار.

جدول 2. خواص مکانیکی S31803 در دمای اتاق و هاضم

منبع: ASTM A240-24; برگه داده Outokumpu 2205/S31803. پایگاه داده Industeel/Waterhouse.

هاضم های کرافت چه چالش های خوردگی ایجاد می کنند؟

هاضم های کرافت دمای بالا (170-180 درجه سانتیگراد)، مشروب سفید قوی قلیایی (8-12 درصد NaOH، 2-4 درصد Na2S، pH بالای 13) و تنش فشار چرخه ای را ترکیب می کنند تا دو حالت شکست اولیه ایجاد کنند: ترک خوردگی ناشی از تنش سوزاننده (CSCC) و خوردگی عمومی، که هر دو فقط باعث عمر مفید 304 و 304L می شوند. 8-15 سال.

فرآیند کرافت تراشه های چوب را در مخلوطی از هیدروکسید سدیم (NaOH) و سولفید سدیم (Na2S) که به مشروب سفید معروف است، در دمای 170-180 درجه سانتیگراد به مدت 1-3 ساعت می پزد. پس از پختن، مشروب سیاه حاصل حاوی لیگنین محلول، همی سلولز و قلیایی باقیمانده است. هر دو محیط به فولادهای زنگ نزن آستنیتی استاندارد بسیار خورنده هستند.

ترک خوردگی تنش سوز آور حالت شکست غالب برای 304L و 316L در مشروب سفید است. آستانه CSCC در 50 درصد NaOH در 100 درجه سانتیگراد بسیار کمتر از شرایط عملیاتی هاضم کرافت است و تنش ناشی از چرخه فشار شروع ترک را تسریع می کند. نرخ خوردگی عمومی برای 304L در مشروب سفید در دمای 180 درجه سانتیگراد 0.1-0.3 میلی متر در سال و برای 316L 0.05-0.15 میلی متر در سال است. در طول عمر طراحی 20 ساله، 2-3 میلی متر از حد معمول خوردگی 6-10 میلی متر مصرف می کند. طرف مشروب سیاه به دلیل مواد آلی محلول، یون‌های سولفید و دمای بالاتر در برخی تجهیزات، تهاجمی‌تر است.

جدول 3. حالت های خوردگی دایجستر کرافت بر اساس مواد (سرویس مشروب سفید)

منبع: مجله TAPPI 1992-2010 مطالعات خوردگی; AISI Stainless Steel Digest; گزارش تجربه هاضم دوبلکس سندویک.

هاضم های سولفیت چه چالش های خوردگی ایجاد می کنند؟

هاضم های سولفیت در دمای 130 تا 160 درجه سانتیگراد در محلول های اسیدی بی سولفیت یا اسید سولفور دار (pH 1-5، 4-8 درصد کل SO2) با آلودگی کلرید ناشی از شستشوی خمیر کاغذ کار می کنند و محیطی را ایجاد می کنند که تحت تأثیر خوردگی عمومی، حفره شدن، و حمله بین دانه ای به جای ترک خوردگی شدید تنشی است. 5-10 سال.

در فرآیند سولفیت از اسید سولفوره (H2SO3) و یون های بی سولفیت (HSO3-) برای حل لیگنین از تراشه های چوب استفاده می شود. اسید پخت معمولاً با جذب SO2 در آب تهیه می شود و محلولی از 4-8 درصد SO2 کل با pH در محدوده 1 (سولفیت اسید) تا 4-5 (بی سولفیت) به دست می آید. در طول پخت و پز، pH معمولاً با مصرف اسید بالا می‌رود، اما یون‌های کلرید از آب شستشو و خود چوب وارد سیستم می‌شوند (مخصوصاً در مناطق ساحلی). سطح کلرید معمولی در اسید سولفیت پخت و پز بین 50-500 پی پی ام است، اما در صورت استفاده از آب شور می تواند از 1000 پی پی ام تجاوز کند.

این ترکیبی از pH پایین، دمای بالا، و آلودگی کلرید، 316L را برای سرویس هاضم سولفیت نامناسب می کند. مطالعات میدانی نرخ حفره‌ای را برای 316 لیتر در سرویس سولفیت اسید در دمای 150 درجه سانتی‌گراد 0.5{5}}1.5 میلی‌متر در سال ثبت کرده‌اند، با خرابی‌های دیواره در عرض 5-8 سال. S31803 با 3 درصد مولیبدن و 0.15 درصد نیتروژن، مقاومت قابل توجهی بهتری را ارائه می دهد، با نرخ حفره شدن معمولاً کمتر از 0.05 میلی متر در سال در شرایط مشابه.

جدول 4. نرخ خوردگی هاضم سولفیت بر اساس مواد (سرویس 150 درجه سانتیگراد)

منبع: TAPPI Journal Vol{0}} (1995); کتاب اوستا شفیلد خوردگی; مطالعات موردی آسیاب سولفیت ساندویک 2205.

عملکرد S31803 در هاضم کرافت در طول زمان چگونه است؟

S31803 از دهه 1980 به طور موفقیت آمیزی در هاضم های کرافت استفاده شده است و نرخ خوردگی عمومی کمتر از 0.05 میلی متر در سال را در سرویس مشروب سفید و مقاومت در برابر خوردگی ناشی از تنش سوزاننده در دماهای تا 180 درجه سانتیگراد را نشان می دهد، با طول عمر مستند بیش از 25 سال در عملکرد مداوم هاضم.

داده‌های عملکرد بلندمدت-از کارخانه‌های بزرگ خمیر کاغذ و کاغذ در آمریکای شمالی، اروپا و آسیا تأیید می‌کند که S31803 خدمات قابل اعتمادی را در هاضم‌های Kraft ارائه می‌دهد که به درستی جوش داده شده و ساخته شوند. بررسی سال 2010 توسط انجمن فنی صنعت خمیر و کاغذ (TAPPI) از 47 هاضم ساخته شده با روکش S31803 یا ساختار جامد بین سال‌های 1985 تا 2005 نشان داد: (1) میانگین کاهش ضخامت دیوار پس از 20 سال خدمات 0.8 میلی‌متر در یک چاه معمولی 10 درصد خوردگی (8 درصد خوردگی) بود. (2) در مقایسه با نرخ شکست 23 درصدی در هاضم های 316 لیتری در مدت مشابه، هیچ رویدادی از شکست خوردگی تنش سوزآور در اجزای S31803 گزارش نشده است. (3) نسبت فریت{18}}آستنیت قابل اندازه‌گیری پس از 20 سال چرخه حرارتی تغییر نمی‌کند. تمایز کلیدی عملکرد ساختار دو فازی{21}است: فاز فریت در برابر SCC سوزاننده مقاومت می‌کند، در حالی که فاز آستنیت چقرمگی لازم برای کنترل چرخه فشار و غلظت تنش در نازل‌ها و شاخه‌ها را فراهم می‌کند. S31803 همچنین برای استفاده در هاضم های پیوسته که تا دمای 180 درجه سانتیگراد تحت بخش VIII ASME BPVC کار می کنند تأیید شده است و می توان آن را به عنوان صفحه (ASTM A240)، لوله (ASTM A790)، اتصالات (ASTM A815) و آهنگر (ASTM A182) برای ساخت کامل هاضم عرضه کرد.

• نرخ خوردگی در مشروب سفید (170-180 درجه سانتیگراد، 8-12 درصد NaOH): 0.01-0.05 میلی متر در سال
• نرخ خوردگی در مشروب سیاه (170-180 درجه سانتیگراد، غنی از سولفید): 0.02-0.06 میلی متر در سال
• عمر خدمات مستند: 25-30+ سال در سرویس هاضم پیوسته
• آستانه سوزاننده SCC: در سرویس هاضم معمولی کمتر از 200 درجه سانتیگراد مشاهده نمی شود
• تایید شده برای ساخت و ساز ASME BPVC Section VIII در دمای طراحی تا 180 درجه سانتی گراد

S31803 در هاضم های سولفیت چگونه عمل می کند و چه محدودیت هایی دارد؟

S31803 مقاومت عالی در برابر خوردگی هاضم سولفیت با نرخ خوردگی عمومی 0.05-0.20 میلی متر در سال در سرویس سولفیت اسیدی در دمای 150 درجه سانتیگراد و نرخ گودال معمولاً کمتر از 0.05 میلی متر در سال ارائه می دهد، اگرچه 904L یا درجه S32205 بهبود یافته باید برای شرایط دمایی بسیار بالا یا درجه 50 pm بالاتر در نظر گرفته شود. درجه C

در سرویس هاضم سولفیت، S31803 عمدتاً به دلیل محتوای مولیبدن آن (2.5-3.5 درصد) محدود می شود که برای اکثر شرایط آسیاب کافی است اما در محیط های بسیار تهاجمی حاشیه ای می شود. تجربه میدانی از 12 آسیاب سولفیت اروپایی که از دهه 1990 کار می کنند نشان می دهد: اجزای هاضم S31803 میانگین عمر مفید 18-22 سال دارند، در مقایسه با 5-8 سال برای 316L.

نرخ حفره در سرویس سولفیت اسید در دمای 150 درجه سانتیگراد با 200 پی پی ام کلرید 0.03-0.08 میلی متر در سال است. با این حال، زمانی که کلرید از 500 ppm فراتر رود (معمولاً در آسیاب های ساحلی که از آب دریا برای شستشوی خمیر استفاده می کنند)، میزان حفره S31803 می تواند به 0.10-0.20 میلی متر در سال افزایش یابد. در این شرایط، ارتقاء به S32205 (نسخه بهبود یافته با کنترل ترکیب دقیق تر و PREN بالاتر 35-38) یا به 904L (با 4-5 درصد مو) توصیه می شود. برای هاضم‌های سولفیت جدید که برای عمر مفید 25+ سال طراحی شده‌اند، انتخاب مواد معمولی S32205 برای مخزن اصلی و صفحه‌های هاضم، با 904L یا آلیاژ 825 برای تهاجمی‌ترین مناطق مانند سیستم تغذیه تراشه و لوله‌های پیشگرم اسید است.

• خوردگی عمومی در اسید سولفیت (pH 1-2، 150 درجه سانتیگراد): 0.05-0.20 میلی متر در سال
• سوراخ کردن با 200 ppm کلرید در 150 درجه سانتیگراد:<0.05 mm per year
• سوراخ کردن با 500 ppm کلرید در 150 درجه سانتیگراد: 0.10-0.20 میلی متر در سال (به روز رسانی توصیه می شود)
• حداکثر دمای سرویس توصیه شده: 160 درجه سانتیگراد در سولفیت اسیدی، 170 درجه سانتیگراد در بی سولفیت
• عمر مورد انتظار: 18-22 سال در سرویس معمولی سولفیت

S31803 در مقابل 316L در مقابل S32205 در مقابل 904L در مقابل آلیاژ 825: کدام ماده برای کدام هاضم؟

برای هاضم های کرافت معمولی که در 170-180 درجه سانتیگراد در مشروب سفید کار می کنند، S31803 اقتصادی ترین انتخاب با بهترین نسبت هزینه به عملکرد است. برای هاضم های سولفیت، S32205 (نسخه بهبودیافته) یا 904L باید برای شرایط کلرید بالاتر بالای 500 ppm یا دماهای بالاتر از 160 درجه سانتیگراد در نظر گرفته شود. برای خدمات سولفیت شدید با کلریدهای بالای 1000 ppm، آلیاژ 825 علیرغم هزینه بالاتر، انتخاب ارجح است.

انتخاب مواد برای سرویس هاضم نیازمند متعادل کردن مقاومت خوردگی، خواص مکانیکی، جوش پذیری، در دسترس بودن و هزینه است. جدول زیر عوامل کلیدی تصمیم گیری را برای شش ماده ای که معمولاً در نظر گرفته می شود، خلاصه می کند. S31803 موقعیت منحصر به فردی را اشغال می کند زیرا 80 تا 90 درصد مقاومت در برابر خوردگی آلیاژهای نیکل بالاتر را با تقریباً نیمی از هزینه ارائه می دهد.

نسخه بهبودیافته S32205 (UNS S32205 که با نام SAF 2205 نیز فروخته می‌شود) به طور فزاینده‌ای برای هاضم‌های جدید مشخص می‌شود زیرا دارای محدودیت‌های ترکیبی سخت‌تر، حداقل PREN (35{7}}38 در مقابل 32-35) و مقاومت بهتر در برابر خوردگی موضعی است. برای هاضم هایی که طیف کاملی از شرایط فرآیند خمیر و کاغذ را مدیریت می کنند، انتخاب معمولی این است: (1) فولاد کربن با پوشش لاستیکی یا تزریق بازدارنده برای تجهیزات غیر بحرانی با محدودیت دما. (2) S31803 یا S32205 برای هاضم های استاندارد کرافت و بی سولفیت؛ (3) 904L برای هاضم های اسید سولفیت با کلرید بالا. (4) آلیاژ 825 برای شدیدترین خدمات اسید سولفیت با آلودگی کلرید از آب شور.

جدول 5. ماتریس انتخاب مواد برای هاضم های خمیر و کاغذ

منبع: ASM Handbook Vol. 13A Corrosion (2003); Outokumpu Corrosion Handbook ویرایش 10; کتابچه راهنمای مهندسی TAPPI; تجربه آسیاب انباشته 1985-2020.

چگونه باید S31803 برای سرویس دایجستر جوش داده شود؟

S31803 برای سرویس هاضم باید با فلز پرکننده ER2209، گرمای ورودی کنترل شده 0.5{4}}2.0 کیلوژول بر میلی‌متر، دمای بین گذر کمتر از 150 درجه سانتی‌گراد، و بازپخت محلول پس از{6} جوشکاری در 1020{7}}و از 1100 درجه ضخیم‌تر جلوگیری شود. تشکیل فاز سیگما در ناحیه متاثر از گرما

جوشکاری حیاتی ترین مرحله در ساخت هاضم های S31803 است زیرا روش اشتباه می تواند مقاومت در برابر خوردگی فلز پایه را از بین ببرد. قوانین کلیدی عبارتند از: (1) از فلز پرکننده ER2209 (منطبق با ترکیب 22Cr-9Ni-3Mo) زیرا پرکننده های ER308L یا ER316L سلول های خوردگی گالوانیکی را در سرویس هاضم ایجاد می کنند. (2) حرارت ورودی را به 0.5-2.0 کیلوژول بر میلی متر محدود کنید تا از رشد بیش از حد دانه در HAZ جلوگیری کنید که منجر به غنی سازی فریت و کاهش چقرمگی می شود. (3) دمای بینگذر را زیر 150 درجه سانتیگراد (ترجیحاً زیر 100 درجه سانتیگراد) نگه دارید تا از بارش فاز سیگما در محدوده 600-900 درجه سانتیگراد جلوگیری شود. (4) برای صفحات ضخیم بیش از 25 میلی متر، آنیل محلول را در دمای 1020-1100 درجه سانتیگراد و به دنبال آن خاموش کردن سریع آب برای بازیابی ساختار دوبلکس انجام دهید. (5) از گاز پشتیبان آرگون 99.99 درصد خالص با اکسیژن کمتر از ppm 50 برای جلوگیری از اکسید شدن مسیر ریشه استفاده کنید. از عملیات حرارتی پس از جوش در دمای 600 تا 900 درجه سانتیگراد باید به شدت اجتناب شود زیرا این محدوده دمایی است که در آن فازهای سیگما و چی به سرعت در S31803 رسوب می‌کنند و باعث شکنندگی شدید و از بین رفتن مقاومت در برابر خوردگی می‌شوند. بازپخت محلول و به دنبال آن خنک شدن سریع تنها عملیات حرارتی ایمن است.

جدول 6. پارامترهای جوشکاری S31803 برای سرویس دایجستر

منبع: AWS D1.6 Structural Welding Code - Stainless Steel; راهنمای جوشکاری Outokumpu برای فولادهای ضد زنگ دوبلکس. دستورالعمل های جوشکاری سندویک 2205.

مطالعه موردی: جایگزینی لاینر هاضم مداوم میل کرافت

یک آسیاب کرافت آمریکای شمالی اجزای لاینر هاضم 316L را با S31803 در سال 2010 جایگزین کرد. پس از 14 سال خدمات مداوم در دمای 175 درجه سانتیگراد در مشروب سفید و سیاه، بررسی ضخامت اولتراسونیک هیچ افت قابل اندازه گیری دیوار و هیچ رویداد ترک خوردگی ناشی از تنش سوزاننده را نشان نداد، و S31803 را به عنوان استاندارد برای ساخت هاضم کرافت جدید تأیید کرد.

این آسیاب یک هاضم پیوسته کامیر را کار می کرد که روزانه 1500 تن خمیر خشک شده در هوا، با مشروب سفید در 175 درجه سانتیگراد و غلظت 10 درصد NaOH تولید می کرد. قطعات اولیه لاینر 316L در سال‌های 2008 و 2009 دو شکست CSCC را متحمل شدند که نیاز به تعمیرات اضطراری با هزینه 1.2 میلیون دلار در زمان خرابی و جوشکاری داشتند. در سال 2010، آسیاب انتخاب کرد که بخش لاینر فوقانی هاضم (تقریباً 8 تن صفحه) را با پوشش فولادی کربن S31803 جایگزین کند. جایگزینی با پرکننده ER2209 جوش داده شد، گرمای ورودی به 1.0-1.8 کیلوژول بر میلی‌متر، گذرگاه زیر 120 درجه سانتی‌گراد، و محلول 1050 درجه سانتی‌گراد بر روی بخش‌های صفحه ضخیم آنیل شد. بررسی های سالانه ضخامت اولتراسونیک از سال 2010 تا 2024 هیچ افت قابل اندازه گیری دیواره را نشان نداده است (عدم قطعیت اندازه گیری مثبت یا منفی 0.2 میلی متر). بازرسی سال 2024 همچنین شامل اندازه‌گیری تعداد فریت بر روی سطوح جوشی در معرض دید بود که مقادیر 45-55 درصد را نشان داد و تأیید می‌کرد که ساختار دوبلکس دست نخورده باقی مانده است. بر اساس این تجربه، آسیاب S31803 را برای تمام اجزای هاضم جدید و بازسازی های اصلی استاندارد کرده است.

منبع: مورد میدانی ارائه شده توسط مشتری JN Alloy، ناشناس. داده های عملیاتی از طریق تیم مهندسی آسیاب تأیید شده است.

مطالعه موردی: ارتقاء سبد صفحه نمایش هاضم آسیاب سولفیت

یک آسیاب سولفیت اروپایی در سال 2008 از 316L به S31803 برای سبدهای صفحه نمایش هاضم ارتقا یافت و به افزایش 3 برابری در طول عمر (از 4 سال به بیش از 12 سال) دست یافت و هزینه های تعمیر و نگهداری سالانه تعویض صفحه نمایش را تقریباً 60 درصد کاهش داد که نشان دهنده ارزش پیشنهادی قوی S31803 در خدمات اسید است.

این آسیاب یک هاضم سولفیت دسته ای تولید می کند که خمیر حل شونده را در دمای 145 درجه سانتیگراد با اسید پخت و پز pH 1.5-2.0 و آلودگی کلرید 150-250 ppm از منابع آب محلی تولید می کند. سبدهای صفحه نمایش اصلی 316L پس از 3-4 سال خدمات، دچار شکستگی شدید حفره ای و دیواره شدند که نیاز به تعویض سالانه با هزینه 180000 دلار در سال در مواد داشت و تولید از دست رفت. در سال 2008، این کارخانه به سبدهای صفحه نمایش S31803 ساخته شده از صفحه ASTM A240 و تکیه گاه های جوش داده شده ER2209 ارتقا یافت. پس از 12 سال خدمات، بازرسی سال 2020 عمق فرورفتگی تنها 0.3-0.5 میلی‌متر را روی صفحه اصلی 6 میلی‌متری بدون شکستگی دیواره نشان داد.

عمر تخمینی باقیمانده 8-10 ​​سال دیگر است. تجزیه و تحلیل هزینه سالانه: هزینه اولیه S31803 1.5 برابر هزینه 316 لیتر (50000 دلار در مقابل 33000 دلار) بود، اما عمر سرویس سه برابر شد و باعث کاهش 50 درصدی هزینه مواد در سال شد. همراه با حذف خرابی های برنامه ریزی نشده، کل پس انداز سالانه تقریباً 110000 دلار بود. این کارخانه متعاقباً S31803 را برای تمام قسمت های داخلی هاضم از جمله پیچ های تغذیه چیپ، صفحه های گردش خون و پخش کننده های مخزن دمنده مشخص کرده است.

منبع: مطالعه موردی آسیاب سولفیت Sandvik 2205، اصلاح شده برای مشخصات مشتری JN Alloy. متقابل-با بررسی‌های اجزای هاضم TAPPI.

چه استانداردهایی بر S31803 برای کاربردهای Digester حاکم است؟

S31803 برای سرویس هاضم باید با ASTM A240 (صفحه)، A790 (لوله)، A182 (اتصالات و فلنج های آهنگری)، A815 (اتصالات جوشی لبه{{5}) و A479 (میله ها) و کد طراحی هاضم ASME BPVC بخش VIII باشد. برای صنعت خمیر و کاغذ{8}راهنمایی خاص، TAPPI TIP 0402 و استانداردهای هاضم PAPTAC فنلاند اعمال می شود.

چارچوب استاندارد برای ساخت هاضم S31803 شامل مشخصات مواد و کدهای طراحی است. ASTM A240 صفحه و ورقه ای را می پوشاند که پوسته هاضم و مخروط ها را تشکیل می دهند. ASTM A790 لوله های بدون درز و جوش داده شده را برای لوله کشی داخلی پوشش می دهد. ASTM A182 فلنج ها و اتصالات آهنگری برای اتصالات نازل را پوشش می دهد. ASTM A815 اتصالات جوش داده شده در لب به لب برای لوله‌های گردش و استخراج را پوشش می‌دهد.

همه این استانداردها شامل نام UNS S31803 با الزامات شیمی و خواص مکانیکی ذکر شده در جداول 1 و 2 بالا می باشد. برای طراحی مخازن تحت فشار، بخش 1 ASME BPVC بخش VIII قوانین طراحی، تنش های مجاز و الزامات صلاحیت جوش را ارائه می دهد. S31803 در ASME Section II Part D با مقادیر تنش مجاز تا 180 درجه سانتیگراد (نسخه ASME 2023) فهرست شده است. برای صلاحیت جوشکاری، AWS D1.6 Structural Welding Code - Stainless Steel اعمال می‌شود.

برای راهنمایی‌های خاص{0}صنعت خمیر و کاغذ، TAPPI Technical Information Paper TIP 0402-15 انتخاب مواد برای تجهیزات بازیافت شیمیایی و هاضم‌ها را پوشش می‌دهد و راهنمای طراحی هاضم فنلاند PAPTAC بهترین شیوه‌های اروپایی را ارائه می‌دهد. آسیاب ها در حوزه تجهیزات تحت فشار (کانادا، اروپا) همچنین باید مطابق با دستورالعمل تجهیزات تحت فشار (PED) یا انجمن دیگ بخار کانادا (CSA B51) در صورت لزوم اطمینان حاصل کنند.

جدول 7. استانداردهای قابل اجرا برای سرویس هاضم S31803

منبع: ASTM International 2024; ASME Boiler and Pressure Vessel Code 2023 Edition; اوراق اطلاعات فنی TAPPI; استانداردهای EN

هزینه کل مالکیت S31803 در مقابل 316L در سرویس Digester چقدر است؟

اگرچه S31803 30 تا 50 درصد بیشتر از 316 لیتر برای برنامه های هاضم هزینه دارد، عمر سرویس آن 2 تا 3 برابر و کاهش چشمگیر در زمان توقف برنامه ریزی نشده کل هزینه 20 ساله مالکیت را 40 تا 60 درصد کاهش می دهد و یک دوره بازپرداخت 2 تا 3 ساله از حق بیمه اولیه ارائه می دهد.

هزینه کل تجزیه و تحلیل مالکیت برای مواد هاضم باید نه تنها هزینه مواد اولیه بلکه ساخت، تعمیر و نگهداری برنامه ریزی شده، خرابی برنامه ریزی نشده و هزینه جایگزینی را نیز در نظر بگیرد. جدول زیر مقایسه ای را برای بخش لاینر 10000 کیلوگرمی هاضم طی 20 سال خدمات نشان می دهد.

گزینه S31803 25000 دلار بیشتر در مواد اولیه هزینه دارد اما 80000 دلار در تعمیر و نگهداری برنامه ریزی شده، 150000 دلار در زمان خرابی برنامه ریزی نشده و 130000 دلار در تعویض صرفه جویی می کند (زیرا 316L باید یک بار در سال 12 تعویض شود). پس انداز خالص 20 ساله 335000 دلار یا 62 درصد کاهش است. حتی با نرخ تنزیل 8 درصد، ارزش فعلی خالص پس انداز از 200000 دلار فراتر می رود. این محاسبه ارزش حوادث ایمنی اجتناب‌شده یا انتشارات محیطی را در بر نمی‌گیرد که مزیت S31803 را بیشتر می‌کند.

جدول 8. 20-مقایسه TCO سال: S31803 در مقابل 316L در Kraft Digester Liner

منبع: تجزیه و تحلیل مهندسی آلیاژ JN بر اساس داده های هزینه آسیاب انباشته. معیارهای هزینه تعمیر و نگهداری آسیاب کرافت در آمریکای شمالی 2018-2024.

سوالات متداول در مورد S31803 در خدمات خمیر و کاغذ

س: آیا S31803 همان مواد 2205 است؟

پاسخ: S31803 اساساً درجه دوبلکس اصلی 2205 است، اما نام ترجیحی مدرن S32205 است. نام UNS S31803 در دهه 1980 ایجاد شد، در حالی که S32205 ترکیب به روز شده با محدودیت های سخت تر در کروم، مولیبدن، و نیتروژن و حداقل PREN بالاتر است. برای ساخت هاضم جدید، S32205 اکنون مشخصات استاندارد است. S31803 به طور گسترده در دسترس است و برای بسیاری از برنامه ها قابل قبول است. هنگام سفارش، مشخص کردن «UNS S32205» یا «Duplex 2205» یک قرارداد مدرن است.

س: آیا S31803 می تواند مستقیماً جایگزین 316L در هاضم کرافت موجود شود؟

پاسخ: بله، S31803 می تواند به طور مستقیم جایگزین 316L در اکثر برنامه های هاضم کرافت شود، زیرا دارای استحکام بالاتر (اجازه دادن به دیواره های نازک تر یا درجه فشار بالاتر) و مقاومت در برابر خوردگی بالاتر است. طراحی جایگزین باید استحکام بالاتر (قطعات نازک تر) و ضریب انبساط حرارتی کمتر (درزهای انبساط کمتر مورد نیاز) را در نظر بگیرد. در جوشکاری باید از پرکننده ER2209 و پارامترهای فهرست شده در جدول 6 استفاده شود. اجزای جدید S31803 را می توان با استفاده از ER2209 با شرایط دقیق رویه به 316L موجود جوش داد.

س: حداکثر دمای سرویس مداوم برای S31803 در هاضم چقدر است؟

پاسخ: حداکثر دمای سرویس مداوم توصیه شده برای S31803 در هاضم 180 درجه سانتیگراد برای کاربردهای کرافت و 160 درجه سانتیگراد برای کاربردهای سولفیت است. اگر S31803 در دمای بالای 180 درجه سانتیگراد در طول چرخه های گرمایش/سرمایش در محدوده 280-500 درجه سانتیگراد قرار گیرد، دچار تشکیل فریت بیش از حد و خطر شکنندگی 475 درجه سانتیگراد می شود. برای سرویس هاضم بالای 180 درجه سانتیگراد، ارتقاء را به آلیاژ 825 یا به یک دوبلکس نیکل بالاتر مانند S32520 (Uranus 52N+) در نظر بگیرید.

س: آیا S31803 می تواند در هاضم های سولفیت با آلودگی کلرید بالا استفاده شود؟

پاسخ: S31803 برای هاضم های سولفیت با آلودگی کلرید تا حدود 500 ppm مناسب است. بالاتر از 500 ppm کلرید، به ویژه در سرویس سولفیت اسید در دماهای بالاتر از 150 درجه سانتیگراد، نرخ حفره می تواند بیش از 0.1 میلی متر در سال باشد. در این شرایط تهاجمی تر، ارتقا به S32205 (دوپلکس بهبود یافته) یا به درجه فوق آستنیتی مانند 904L (4-5 درصد مو) یا آلیاژ نیکل مانند آلیاژ 825 توصیه می شود. انتخاب مواد باید بر اساس مقادیر واقعی کلرید و pH اندازه گیری شده در دمای عملیاتی باشد.

س: آیا S31803 بعد از ساخت هاضم به عملیات حرارتی بعد از جوش- نیاز دارد؟

پاسخ: S31803 برای مقاطع نازک (زیر 20 میلی‌متر) نیازی به عملیات حرارتی پس از جوش- ندارد زیرا خنک‌سازی سریع هوا تعادل صحیح فریت-آستنیت را حفظ می‌کند. برای مقاطع ضخیم (بالاتر از 25 میلی متر) که حرارت ورودی جوش ممکن است تعادل را به سمت فریت بیش از حد تغییر داده باشد، برای بازیابی ساختار بهینه، یک آنیل محلول در دمای 1020-1100 درجه سانتیگراد و به دنبال آن خاموش کردن سریع آب توصیه می شود. به طور بحرانی، از محدوده دمایی 600-900 درجه سانتیگراد باید اجتناب شود زیرا این امر باعث بارش فاز سیگما و شکنندگی شدید می شود. تنها عملیات حرارتی ایمن برای S31803 آنیل کامل محلول و به دنبال آن خنک شدن سریع است.

س: چه روش‌های آزمایش غیرمخرب برای ساخت هاضم S31803 توصیه می‌شود؟

A: NDT توصیه شده برای ساخت هاضم S31803 شامل موارد زیر است: (1) آزمایش رادیوگرافی 100 درصد (RT) یا آزمایش اولتراسونیک (UT) همه جوش ها در بخش ASME VIII. (2) اندازه‌گیری محتوای فریت با استفاده از فریتسکوپ کالیبره‌شده (Fischer MP30 یا معادل آن) روی فلز پایه و سطح جوش، با محدوده قابل قبول 30-70 درصد و هدف 45-55 درصد؛ (3) تست نفوذ رنگ (PT) تمام عیوب سطح جوش. (4) تأیید آنیل محلول از طریق تست سختی (هدف 220-280 HB برای S31803). (5) برای سرویس در محیط های سولفیت حاوی کلرید، روش ASTM A923 B (تست خوردگی) برای تأیید مقاومت در برابر بارش فاز بین فلزی.

آلیاژ JN صفحه، لوله، میله، فلنج و اتصالات فولاد ضد زنگ دوبلکس S31803 و S32205 را برای خدمات هاضم خمیر کاغذ و کاغذ در سراسر جهان عرضه می کند. همه مواد با EN 10204 3.1/3.2 MTC، قابلیت ردیابی کامل، و منشاء از کارخانه‌های دارای گواهی ISO 9001- عرضه می‌شوند. برای اطلاعات فنی، راهنمایی ساخت و قیمت گذاری مستقیم کارخانه با ما تماس بگیرید.

ایمیل: Info@jnalloy.com|WhatsApp/تلفن: +86-193-3990-0211|وب سایت: www.jnalloy.com