Transcript Svetslösningar för kemisk industri

Svetslösningar för
kemisk industri
voestalpine Böhler Welding Nordic AB
www.voestalpine.com/welding
voestalpine Böhler Welding
Metallurgisk expertis för bästa svetsresultat
voestalpine Böhler Welding (tidigare Böhler Welding Group) är en ledande
tillverkare av svetsmaterial för industriell svetsning and hårdlödning som levereras
över hela världen. Med mer än 100 års erfarenhet har företaget haft ett avgörande
inflytande på utvecklingen av svetstekniken och satt standarden med sina innovativa lösningar. Soliditeten återspeglas även i förtroendet hos våra medarbetare
som är delägare i företaget genom sitt innehav av en ansenlig del av aktierna.
Som en del av voestalpine-koncernen, Österrikes största ståltillverkare och en av
världens ledande leverantörer av specialiserade stålprodukter, är vi en del av ett
världsomspännande nätverk av experter på metallurgi.
Våra kunder drar fördel av:
n
Heltäckande kunnande om svetsning och stål under ett tak
n
Samordnade kompletta lösningar som omfattar stål och tillsatsmaterial för
svetsning
n
En partner som erbjuder maximal ekonomisk stabilitet och teknisk expertis
Kunden i första hand
Absolut kundfokus är vår ledstjärna. Vi ser oss som en leverantör av lösningar för krävande
svetsprojekt. Vi ser till att våra kunder får rätt svetsmaterial, använder dem på rätt sätt, och
att alla processparametrar vid svetsningen anpassas för bästa möjliga prestanda. Vi ser det
som vårt ansvar att garantera att vi levererar bästa möjliga lösningar till våra kunder, nu
och i framtiden. Vi strävar även efter att utveckla nya produkter, optimera befintliga
produkter, och trimma processerna för att komma ner i mycket korta genomloppstider.
Erfarna och engagerade medarbetare
Vi förlitar oss på engagerade medarbetare som har utbildats i enlighet med de högsta
kraven. Det är deras kunskap, färdigheter och personliga engagemang som säkerställer
långsiktig framgång för vårt företag och våra kunder. Individuell teknisk support från
våra globalt verksamma tekniker och experter på svetsning i kombination med våra
exklusiva kvalitetsprodukter sätter våra kunder i stånd att bemästra de mest utmanande
och krävande svetsuppgifter.
2
Tre kompetenser – tre varumärken
I ansträngningarna att ge våra kunder bästa möjliga
support och främja utveckling i enlighet med
specifika målsättningar, har vi byggt upp våra
skräddarsydda för branschspecifika krav. Vid
utveckling och optimering av svetsmaterial, har vi
ett nära samarbete med kunder, tillverkare och
forskningsinstitut.
mest heltäckande produktportföljen av svetsmaterial
Oavsett om våra högkvalitativa svetsmaterial är
avsedda för krävande sammanhang eller
standardtillämpningar – de är idealiska för alla
användningsområden i följande branscher:
inom våra tre varumärken:
n
kärnkompetenser inom Joint Welding, Repair &
Maintenance Welding och Soldering & Brazing.
På så sätt erbjuder vi våra kunder den största och
Olja och gas
n
Böhler Welding
nPipelines
n
UTP Maintenance
n
n
Fontargen Brazing
Kemisk industri
nEnergiomvandling
n
Transport och fordon
Svetslösningar för krävande branscher
n
Underhåll och reparation
Vi inriktar oss på branscher med hög teknisk
nLödning
standard och levererar produkter som är
3
Val av konstruktionsmaterial och
svetslösningar för kemisk industri
Särskilda krav. Skräddarsydda lösningar.
Svetstillbehör för kemisk industri är en kärnkompetens inom voestalpine Böhler Welding. Med decennier av
erfarenhet, ett unikt produktsortiment som fyller de mest specifika krav och ett världsomspännande distributionsnät
är voestalpine Böhler Welding din partner. De erfarna svetsingenjörerna hjälper dig att hitta de bästa och mest
kostnadseffektiva svetslösningarna som passar just dina krav. voestalpine Böhler Welding tillhandahåller lösningar
som är skräddarsydda för kemisk industri och kemiska processer:
DELSEGMENT
PRODUKTER
SIDA
Oorganisk kemi
Oorganiska syror, baser och salter, oorganiska finkemikalier
sid.8-11
Organisk kemi
Många olika monomerer, polymerer, fibrer, plaster, bindemedel, lim, filmer, färger, ...
sid.12-13
Urea
Ammoniak, urea och därav modifierade gödningsämnen
sid.14-15
Massa och papper
Massa och papper
sid.16-17
Avsaltning
Färskvatten för användning inom industri, jordbruk och hushåll
sid.18-19
Mat och dryck
Öl, vin, destillerade drycker, övriga drycker, livsmedel ...
sid.20
Läkemedel
Biotekniska och kemisk-syntetiska läkemedel
sid.21
Val av konstruktionsmaterial i kemisk industri
Det finns ett antal faktorer att beakta för rätt val av
material. Ett grundläggande antagande är att råvaror
och/eller kemiska reaktioner kan ge korrosiva
miljöer vid låga och medelhöga temperaturer i
kombination med lågt till högt tryck. Vissa reaktioner
sker vid hög temperatur (t.ex. titandioxid, VDC).
lokal gropkorrosion, lokal spaltkorrosion, interkristallin korrosion (IGC),
spänningskorrosion, (SCC, sprickbildning genom
utmattningskorrosion), galvanisk korrosion.
Som en konsekvens behöver kemisk industri ett antal specifika
konstruktionsmaterial för olika delar av anläggningen (behållare,
tankar, rör, pumpar, blandare ...) baserade på ovannämnda faktorer,
d.v.s. typ av vätskor, tryck, temperatur, önskade korrosionsegenskaper
och mekaniska egenskaper.
Närmare bestämt kan reaktiva ämnen bestå av:
n
Reducerande syror: den enda oxidanten är
reducerande vätgas (t.ex. fosforsyra, svavelsyra,
saltsyra, fluorvätesyra)
n Oxiderande syror, syrgas och metalljoner som
utgör oxidanter tillsammans med vätejoner
(t.ex. salpetersyra, kolsyrade lösningar,
metalljoner: Fe3+, Cu2+,.. )
n Saltlösningar (t.ex. KCl, NaCl, -> kloridlösningar)
n Alkaliska lösningar (t.ex. KOH NaOH)
Vanligen är miljön i kemisk industri en kombination
av ovanstående med tillägg av orenheter.
Dessutom är drivkraften vid materialvalet specifika
krav och inskränkningar p.g.a. allmän korrosion,
4
Därför kan basmaterialen för konstruktion inom kemisk industri variera
från olegerade/låglegerade värmetåliga ståltyper till specialstål
(austenitiskt, duplext, specialaustenitiskt och superaustenitiskt)
och nickelbaserade legeringar, Cu/Ni-legeringar, Ti-legeringar,
Zr-legeringar.
Vad gäller svetsning kräver tillverkningsmetoder, restriktioner och
olika förhållanden att det finns tillgång till ett stort antal svetsprocesser
(SMAW/GTAW/GMAW/FCAW/SAW/ESW/PAW...), vilket medför stor
efterfrågan på många olika specialiserade förbrukningsmaterial för
svetsning.
Stor vikt måste läggas vid rengöring efter svetsningen (t.ex. betning
och ytetsning), som även den är avgörande för att uppfylla kraven i
branschen.
5
Copyright by ThyssenKrupp Uhde GmbH
Svetsning av korrosionsbeständiga
legeringar för kemisk industri
Under förutsättning att egenskaperna hos en korrosionsbeständig legering beror på sammansättningen och vilken miljö
den utsätts för, är det viktigt att påpeka att även om ett grundmaterial passar för ändamålet, är det inte självklart att den
tillhörande svetslösningen är lika lämplig.
Svetsade fogar har i själva verket specifika egenskaper jämfört med
grundmaterialet, t.ex.:
n
Mikrostrukturen är av gjuttyp
Hög kylningstakt kan skapa obalans i den kemiska analysen
n Strukturen är i normalfallet ickehomogen om värmebehandling inte
utförs
n Kemin påverkas genom utspädningen från grundmaterialet
n Förlust/upptagning av legeringskomponenter förekommer alltid i
svetsprocessen
n
Därför måste korrosionsbeständigheten hos en svetsad fog kontrolleras
noggrant med hjälp av någon ändamålsenlig provningsmetod innan
svetsmetoden tillämpas i praktiken. I detta sammanhang är det
självklart att egenskaperna hos förbrukningsmaterialet för svetsning
spelar en avgörande roll för att uppfylla kraven. Acceptanskriterierna
följer i allmänhet inte internationella standarder; kraven anges i
slutanvändarnas specifikationer och de tekniska
specifikationerna och de har blivit mer konsekventa
och krävande under det senaste decenniet.
voestalpine Böhler Welding har en stor databas med
korrosionstest på svetsade fogar utförda i olika
korrosiva miljöer med utmärkta kvalitativa resultat
(indikeringar) och kvantitativa resultat
(korrosionshastighet och kritiska temperaturer). På
följande sidor presenteras resultat för ett antal
branschsektorer. Det kan påpekas att samma lösning
ofta tillämpas även inom andra branscher inom
kemisektorn.
Tabellen nedan illustrerar det standardiserade
korrosionstestet i olika korrosiva miljöer som
vanligen används för att visa om en svetsad fog är
lämplig.
STANDARD
METOD
LÖSNING
FÖRBEREDELSE
VARAKTIGHET OCH
TEMPERATUR
SYFTE
ASTM G28
A
Fe2(SO4)3 42 g/l
+ 50% H2SO4
Bearbetad provbit, sista skiktet
borstat, kapkanter polerade med
våtslipning grid 80
24 h eller 120 h vid
kokpunkten
Reducerande miljö
* Interkristallin korrosionsdetektering (Svavelsyra
+ metalljoner)
* Utvärdering av korrosionshastighet (mm/år)
ASTM A 262
EN ISO
3561
metodvariant
’C’
”Huey-­testet”
1
65% HNO3
Bearbetad provbit, sista skiktet
borstat, kapkanter polerade med
våtslipning grid 120
5 cykler x 48 h vid
kokpunkten. Ny lösning för
varje cykel, sköljning med
vatten och torkning före
provning
Oxiderande miljö
* Interkristallin korrosionsdetektering
(i salpetersyra)
* Utvärdering av hastigheten i massförlust ­
(vid respektive cykel och provslut)
EN ISO
3561
2 ”Strauss-­
testet”
Cu-spån, CuSO4
+ 16% H2SO4
Sensibilisering värmebehandling
vid 700°C x 30 min, betning för
att avlägsna oxidskikt, bearbetad
provbit, sista skiktet borstat, kapkanter polerade med våtslipning
grid 120
20 h vid kokpunkten
Sensibiliseringsprov
* Interkristallin korrosionsdetektering för ståltyper
med lågt kolinnehåll eller stabiliserat stål
(förstoring 10X)
C
6 vikts-% FeCl3
+ 1% HCl
Bearbetad provbit, sista skiktet
borstat, kapkanter polerade med
våtslipning grid 80
Inkr. 5°C/24 h varje session.
Starttemperaturen är en
funktion av materialet som
provas
Gropkorrosion för nickelbaserade svetsfogar
* Detektion av gropkorrosion (kloridhaltig lösning)
* Utvärdering av korrosionshastighet (mm/år)
* Bestämning av kritisk temperatur för
gropkorrosion (CPT)
E
6 vikts-% FeCl3
+ 1% HCl
Bearbetad provbit, sista skiktet
borstat, kapkanter polerade med
våtslipning grid 80
Inkr. 5°C/24 h varje session.
Starttemperaturen är en
funktion av materialet som
provas
Gropkorrosion för svetsfogar på specialstål
* Detektion av gropkorrosion (kloridhaltig lösning)
* Utvärdering av korrosionshastighet (mm/år)
* Bestämning av kritisk temperatur för
gropkorrosion (CPT)
C
6 vikts-% FeCl3
+ 1% HCl
Bearbetad provbit, sista skiktet
borstat, kapkanter polerade med
våtslipning grid 80
Temperaturfunktion hos
grundmaterialet
(t.ex. duplext stål 22°C
superduplext 40°C).
Varaktighet: 24h
* Intermetallisk fasdetektering, t.ex. Sigma-fas
(kloridhaltig lösning)
* Utvärdering av hastigheten i massförlust
(mg/dag dm)
“Green
Death”
7vol-% H2SO4
+ 3vol-% HCl
+1 vikts-% FeCl3
+1 vikts-% CuCl2
Bearbetad provbit, sista skiktet
borstat, kapkanter polerade med
våtslipning grid 80
24 h varje session:
Start temperatur 85°C
för Ni-legeringar (används
för C-typ, t.ex. C-276, 59,
686) inkr. 5°C/24 h
* Detektion av gropkorrosion
* Utvärdering av korrosionshastighet (mm/år)
* Bestämning av kritisk temperatur för
gropkorrosion (CPT)
ASTM G48
ASTM G48
ASTM A923
-
6
Korrosionsbeständiga legeringar i kemisk industri
Förutom traditionella gammaldags Ti- eller Nb-stabiliserade specialstål och
kvaliteter med låg kolhalt t.ex. 304L och 316L, väljs många andra legeringar beroende på vilken typ av miljö materialet utsätts för och hur tuff den är.
SPECIALSTÅL ’300’-SERIEN
DUPLEX SPECIALSTÅL
SPECIAL AUSTENITISKT
ROSTFRITT STÅL
SPECIALKVALITETER FÖR
UREA OCH SALPETERSYRA
NI-BASERADE
LEGERINGAR
FÖR VÅT- KORROSION
EN
ASTM ELLER UNS/
C [%]
LEGERING
Ni [%] Cr [%]
1.4306
304L
0,02
10,0
18,0
1.4432
316L
0,02
11,0
17,0
≤0,015 21,0
25,0
≤0,1
Bal.
14,0
18,0
3,0
Bal.
1.4439
317LMN
0,02
14,0
17,0
4,1
Bal.
0,14
1.4162
S32101/LDX 2101®
0,03
1,5
21,5
0,3
Bal.
0,22
1.4362
S32304/2304
0,02
4,8
23,0
0,3
Bal.
0,10
0,10
Si<0,15
1.4462
S82441/LDX 2404™
0,02
3,6
24,0
1,6
Bal.
0,27
S32205/2205
0,02
5,0
22,0
3,1
Bal.
0,17
1.4410
S32750/2507
0,02
7,0
25,0
4,0
Bal.
0,27
1.4501
Zeron 100®
0,02
7,0
25,0
3,5
0,5
Bal.
0,27
1.4539
904L
0,01
25,0
20,0
4,3
1,5
Bal.
0,1
3 Mn
34
35
43
0,6 W
41
37*
1.4563
N08028/ 28
≤0,015 31,0
27,0
3,5
1,3
Bal.
0,05
40*
S31254
0,01
20,0
6,1
+
Bal.
0,2
46*
0,9
18,0
1.4529
N08926/926
≤0,02
25,0
21,0
6,5
1.4565
S34565/ 24
0,02
17,0
24,0
4,5
Bal.
0,2
Bal.
0,5
48*
5,5 Mn
52*
1.4591
NR20033/33
≤0,02
31,0
33,0
1,6
0,6
Bal.
0,4
50*
1.4562
N08031/31
≤0,015 31,0
27,0
6,5
1,3
Bal.
0,2
54*
1.4652
S31654
0,01
22,0
24,0
7,3
+
1.4361
S30600
≤0,015 18,0
14,0
2,7
Bal.
1.4435
(724Mod.)316L UG
0,02
14,0
18,0
2,6
Bal.
+
28
25,0
2,1
Bal.
0,13
34
≤0,02
22,0
≤0,1
≤0,02
>99,2
>99,0
NiCrFe-­
legeringar
2.4817
N06600/600 L
N06690/690
≤0,025 74,0
≤0,015 61,0
2.4068
2.4642
16,0
29,0
0,4
* Bal.
0,5
3 Mn
4 Si
9,0
9,0
0,2 Al 0,2 Ti
0,25 Ti
63*
23
16*
29*
2.4660
N08020/20
≤0,06
38,0
20,0
2,4
3,4
34,0
0,2 Nb
28*
2.4858
N08825/825
≤0,05
40,0
23,0
3,2
2,2
31,0
0,8 Ti
34*
2.4619
N06985/G-3
≤0,02
48,0
23,0
7,0
2,0
19,0
0,3 Nb W<1,5 2,5 Co
46*
2.4603
N06030 / G-30™
0,02
43,0
30,0
5,0
1,5
15,0
2,5 W Co<5
47*
2.4856
N06625 / 625**
0,02
62,0
22,0
9,0
3,0
3,4 Nb
52*
2.4602
N06022/22
0,01
56,0
22,0
13,0
3,0
3 W, V ≤0,35
65*
3,5 W, Co <2
69*
N06455/C-4
≤0,01
66,0
16,0
16,0
1,0
N10276/ C-276
0,01
57,0
16,0
16,0
6,0
1,6
69*
2.4675
N06200/C-2000™
0,01
57,0
23,0
16,0
2.4605
N06059/59
0,01
59,0
23,0
16,0
2.4617
2.4600
N10665/B-2
N10675/B-3
≤0,010 69,0
≤0,010 65,0
0,7
1,5
28,0
28,5
1.4828
S30900/309S
0,08
12,0
22,0
Bal,
1.4835
S30815/253MA®
0,08
11,0
21,0
Bal,
1.4845
S31000/310S
0,05
20,0
25,0
Bal,
1.4876
N08810/800 H
0,08
31,0
21,0
47,0
0,25Al 0,35Ti
1.4862
N08330/DS
0,08
36,0
18,0
42,0
0,15Al 0,15Ti 2,2Si
1.4877
S33228/AC66
0,08
32,0
28,0
39,0
0,8Nb 0,1Ce
2.4816
N06600/600-600 H
0,08
74,0
16,0
9,0
0,2Al 0,2Ti
2.4851
N06601/601 H
0,06
60,0
23,0
14,0
1,4Al 0,5Ti
2.4633
N06025/602CA
0,2
62,0
25,0
9,5
2,3Al 0,2Ti 0,1Y 0,1Zr
2.4663
N06617/617
0,08
54,0
22,0
1,0
1Al 0,5Ti 12Co
2.4360
N04400/400
≤0,15
64,0
32,0
2.0872
C70600/CuNi 90-10
10,0
88,0
1,5
0,8% Mn
2.0882
C71500/CuNi 70-30
31,0
67,0
0,7
1% Mn
Metallurgisk kompatibilitet
Bildar skyddande oxidskikt
Reducerande miljöer, stabiliserar krom
(om sådant finns)
W Liknande Mo, men mindre effektivt
N
Austenitstabilisator
Cu Reducerande förhållanden
Mo
26
26
1.4547
LEGERINGSMATERIALENS FUNKTIONER
Cr
27
33
5 Mn
≤0,5
9,0
3,0
Al <0,5, Mn <0,5
76*
1,0
0,3 Al
76*
1,7
1,5
Co ≤1
Co ≤3, W ≤ 3, Mn ≤3
93*
96*
2Si
0,17
0,05 Ce 1,6 Si
1,8
** Även för hög temperatur
Ni
PREN
28
1.4462
N02200/200
N02201/201
NICKEL-KOPPAR- OCH KOPPAR-NICKEL-LEGERINGAR
26
0,02
S31050/725 LN
Nickel-bas
18
Bal.
310L
NiCrMo (Fe)-­ 2.4610
legeringar
2.4819
SPECIALSTÅL OCH
­NI-BASERADE
LEGERINGAR
­FÖR HÖG
­TEMPERATUR
Bal.
2,6
317L
2.4066
Specialstål
Fe [%] N [%] ANDRA [%]
1.4335
1.4466
NiMo-­
legeringar
Mo [%] Cu [%]
1.4438
Nilegeringar
NiFeCrMoCu-legeringar
En tabell över legeringar för både våtkorrosion och
korrosionsbeständighet vid höga temperaturer, vilka
används inom kemisk industri finns nedan:
*PREN2
KORROSIONSBESTÄNDIGHET
Baser, SCC (sprickbildning genom utmattningskorrosion), milt reducerande
Oxiderande medium likformigt och lokalt
Icke-oxiderande miljö, förbättrad lokal korrosions­
beständighet för kromlegeringar
Mycket skadlig för värmestabiliteten
Lokal korrosion, mekaniska egenskaper
Havsvatten, HF, H2SO4
PREN Pitting Resistance Equivalent Number. Är en teoretisk
metod för att jämföra beständighet mot gropkorrosion baserad
på den kemiska sammansättningen hos en Cr-Ni-legering.
För att passa under svåra driftförhållanden måste materialet
kontrolleras genom ett ändamålsenligt korrosionsprov.
PREN1 %Cr + 3,3*%Mo + 16*%N
PREN2 %Cr + 3,3*%Mo + 30*%N
7
Oorganisk kemi
Den oorganiska kemibranschen är den största inom den kemiska industrin och innefattar alla kemiska processer där
oorganiska råvaror ingår. Tillämpningar i denna bransch utnyttjar ett brett intervall av temperaturer och tryck; olika typer
av reaktioner kräver grundmaterial och förbrukningsmaterial för svetsning med höga prestanda.
Exempel på slutprodukter från den oorganiska
kemiska industrin är aluminiumsulfat, klorgas,
saltsyra, vätgas, väteperoxid, salpetersyra, industrigaser från luft, fosforsyra. Några av dessa ämnen är
reducerande syror (t.ex. saltsyra, svavelsyra,
fosforsyra...), andra är oxiderande syror (t.ex.
salpetersyra). Även krävande användningsområden
med heta och koncentrerade basiska lösningar är
ganska vanligt förekommande (kaustiksoda och
kaliumhydroxid t.ex.), och de flesta saltsynteser är
korrosiva och i några fall innehåller halogener som
klorider eller svaga syror eller baser. Därför förekommer hela spektrumet av korrosionstyper i sådan
industri, och den behöver följaktligen ett brett
sortiment av förbrukningsmaterial för svetsning.
Salpetersyra, som framställs genom oxidation av ammoniak vid hög
temperatur (800-900°C) och som används vid tillverkning av konstgödsel, explosiva ämnen och polymerer, angriper korngränser, särskilt vid
fällning och separation, den huvudsakliga risken utgörs av IGC
­(interkristallin) och transpassiv korrosion. Därför används material med
mycket lågt innehåll av C, P, S och hög homogenitet, t.ex. EN 1.4306
(304LSi) < 0.1 Si, ≤ 0.02 P. Det är även mycket viktigt att åstadkomma
rena och jämna svetsfogar. Vid högre temperatur och koncentration,
krävs högre legeringskvalitet.
˜1.4306
1.4306
mm / a
1
Copyright by ThyssenKrupp Uhde GmbH
304LSi
304L
Salpetersyra (HNO3)
Courtesy of Boehler Edelstahl
10
Några exempel på mycket populära oorganiska kemiska processer med
tanke på material och svetsning beskrivs i följande text.
S30600
1.4361
0,1
1.4335
1.4466
310L
S31050
0,01
40
60
80
100
% HNO 3
Svetslösning för austenitiskt stål med högt
Si-innehåll EN kvalitet 1.4361
Böhler Weldings förbrukningsmaterial för svetsning
för austenitiskt stål EN kvalitet 1.4361, tillgängliga
som TIG-stänger och MMA-elektroder, producerar
svetsad metall med högre halter av Si, Cr och N än
grundmaterialet som ska vara korrosionsbeständigt
även i svetsat tillstånd. Lågt värmetillskott och
rak-sträng-metoden är viktigt för att minimera
risken för varmsprickor i detta specifika fall. Andra
standardförbrukningsmaterial för svetsning av
specialstål får en tillsats av 5-15 % deltaferrit,
deltajärn, för att undvika varmsprickor.
8
304L, 310L, S31050/725 LN används i stor utsträckning för absorptionskolonner, absorptionskylare och -värmare. I komponenter med
kylvatten med hög kloridhalt används även legering 28 och andra
legeringar med hög kromhalt. Austenitisk kvalitet EN 1.4361 med högt
Si-innehåll (~4 %) används vid mycket höga koncentrationer av
salpetersyra (>67 %). Detta material uppvisar hög korrosionsbeständighet upp till kokpunkten.
GTAW är avsedd för rotsträng, med 100 % Ar som skyddsgas och
rotgas. SMAW eller GTAW används då för fyllning. En process med låg
sträckenergi och mellansträngstemperatur < 80°C rekommenderas för
att undvika interkristallin korrosion. I detta sammanhang kan
vattenkylning vara till fördel.
PWHT krävs i allmänhet inte, men utglödgning vid 1100-1170°C med
vattenkylning kan ske för att få maximal korrosionsbeständighet i den
värmepåverkade zonen, HAZ, vid användning i starka syror vid
> 70°C.
Tester som genomförts enligt metoden ASTM262 metodvariant
C Huey-testet efter utglödgningsbehandling gav ett genomsnittligt
resultat på 0,072 mm/år.
Uppgifter om svetsmaterial och firmanamn finns i produktbroschyren och handboken
Fosforsyra (H3PO4)
Den mest använda ‘våt’-processen illustreras här: fosforsyra som fås
genom reaktion mellan mineralfosfater (apatit) med svavelsyra.
Fosforsyra är inte särskilt aggressiv men korrosionsproblem uppkommer från omnämnd närvaro av svavelsyra och klorid, flourid och kisel
i metallerna. Erosionsfenomen kopplas även till den korrosion som
härrör från fasta partiklar i råvarorna.
Filterenheten kan påverkas av grop- och spalt­
korrosion varför materialvalet ska anpassas
därefter. Sedan ska värmeväxlaren och följande
kedja av kondensorer och koncentratorer kunna
koncentrera fosforsyran efter behov. Austenitiska
och superaustenitiska ståltyper används i stor
utsträckning inom denna sektor.
I allmänhet förrvärrar erosion, hög flödeshastighet och ytdeposition
korrosionsproblemet ytterligare. Reaktorkärlet är emaljerat med
blandare i höglegerat specialstål och utsatt för spänningskorrosion
och slitage. På senare tid har även superduplext stål använts till
omröraren.
När supersyra levereras (från 70 %-99 % koncentration) visade sig legering 625 eller ännu hellre
UNS N06030 legering G-30TM vara korrosions­
beständiga och i allmänt bruk, även p.g.a. processtemperaturen som är högre än i övriga steg.
926, 28, 31, G-3
Huvudproblem: erosion-korrosion
904L, 28, 31, G-3, S31654, S32750
Huvudproblem: gropkorrosion och
spaltkorrosion
Plattvärmeväxlare
Svavelsyra
Vatten
Kylvatten
Kylvatten
retur
Spädningsbehållare
Fosfathaltiga
bergarter
Ventilöppning mot
atmosfären
Förorenat lösningsmedel
till avfallsbehandling
Skrubber
Kylvatten
Vakuumevaporator
Reaktorserie
36 % H3PO4
31, G-3, S31654, S32750
Huvudproblem: spänningskorrosion
Kylvatten retur
Lösningsmedel,
sammansättning
Filter
Kylvatten retur
Kylvatten
Superkoncentrator:
625, G-30™
Kylvatten retur
Evaporator
36 %
H3PO4
Fällningskärl
Evaporator
Värmemedium
Kylvatten
Kylvatten retur
65 % H3PO4
Plattvärmeväxlare
Värmemedium retur
Plattvärmeväxlare
Slam
Kylvatten
Supersyra
99 % H3PO4
Kylvatten
Strömningssystem: 31, G-3, S31654
Huvudproblem: interkristallin korrosion, erosion
Till avfallsbehandling
eller återföring
Kylvatten
Kylvatten retur
Produktsyra
70 % H3PO4
Kylvatten retur
Svetslösningar för legering 625
Böhler Weldings nickel-baserade svetsmaterial för legering 625 har
stor motståndskraft mot korrosiva miljöer innefattande sprickbildning
p.g.a. utmattningskorrosion. Används även för svetsning av
austenitiskt stål och värmebeständiga legeringar.
Som exempel rapporteras nedan resultat från korrosionstest ASTM
G28 metod A (120 h).
GMAW (skyddsgas Ar + 30 % He + 2 % H2 + 0,1 % CO2)
(V-preparatfog 16 mm tjock).
3 provbitar (dimensioner: 55x22x16 mm)
Uppgifter om svetsmaterial och firmanamn finns i produktbroschyren och handboken
ASTM G-28 A korrosionshastighet [mm/år]
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
BM
S1
S2
S3
9
Oorganisk kemi
Svavelsyra (H2SO4)
Svavelsyra är en ofta utnyttjad mellanprodukt som
används i många processer i kemisk industri för att
producera andra oorganiska syror, inom både
konstgödselindustri och organisk kemisk industri.
Diagrammet illustrerar de tre sätten att få SO2:
genom att bränna svavel, koka mineraler eller
regenerera från använd syra. Sedan omvandlas SO2
till SO3 i en katalysator.
Denna tillämpning vid hög temperatur kan ske i
behållare av legeringar som t.ex. AC66 (S33228)
eller N12160. Till slut erhålls svavelsyran genom
reaktion i absorptionstorn.
Svavelförbränning
Luftfilter
Svavelsyra är en stark reduktant, som har stor
påverkan på anläggningens konstruktionsmaterial,
som väljs beroende på koncentration och temperatur.
Korrosionsskademekanismen är huvudsakligen av
typen interkristallin korrosion; ett gängse test som t.
ex. EN ISO 3651-2 “Strauss-testet” eller ASTM G28
metod A och B kan ge en god indikation om
lämpligheten hos material och svetsfogar (endast
metod A för svetsad struktur och gjutgods).
Torkning Kompressor
Panna
SO2
Metallurgisk
Skrubbning Kylning Dimavskiljare Torkning Kompressor Gasuppvärmning
Förbrukad syra
Regenerering
I allmänhet bör material ha en adekvat halt av Cr, Ni
och Mo, åtminstone som typ 904L.
Superaustenitiska kvaliteter som legering 31 eller
nickel-baserade legeringar som G-30 etc (höglegerad Cr-legering) kan ge en korrosionshastighet på
mindre än 0,5 mm/år upp till 90°C. Det är dock
viktigt att hålla i minnet att närvaro av halider
signifikant minskar korrosionsprestanda.
Försiktighet iakttas i händelse av mycket hög
H2SO4-koncentration med anledning av den
oxiderande karaktären hos syran på mer än 95 %.
Drivkraften för val av rätt material är högre halt av
krom och lägre halt av molybden.
Förbränning Panna
SO2
Gaskylning
Skrubbning/kylning Torkning
SO3
Katalysator
SO3
Växlare
Svetslösning för legering 31 och andra 6 % Mo och 7 % Mo specialstål:
Böhler Weldings nickelbaserade svetsmaterial
Ett nickelbaserat svetsmaterial för svetsning av superaustenitiska ståltyper är att föredra
för att undvika risk för separation i den svetsade metallen. I många fall är Böhler
Weldings svetsmaterial till matchande stålsort Alloy 59, 22 % Cr med mycket hög
Mo-halt (16 %), den bästa lösningen för att förbättra korrosionsegenskaperna med
undantag av starkt oxiderande miljöer i betningslinjer eller i andra mycket koncentrerade syror. I reducerande miljö med klorid är detta det bästa möjliga valet.
Uppgifter om svetsmaterial och firmanamn finns i produktbroschyren och handboken
10
Svavelförbränning
Uppvärmning
H2SO4
Absorptionstorn
Skorsten
Mikrolegering av legering 31
Svetsad med matchande
tillsatsmaterial motsvarande
Alloy 59: Värmepåverkad zon
och svetsgods
BM
HAZ
WM
Kaustiksoda (NaOH)
Kaustiksoda är en biprodukt vid klorgasframställning genom elektrolys. Vid låg koncentration och
temperatur under 100°C är gängse austenitiskt
specialstål ett lämpligt konstruktionsmaterial.
Vid högre koncentration och temperatur är kaustiksoda mycket aggressiv, ren nickel har visat sig
vara mycket beständig mot korrosionsangrepp,
varför det används i stor utsträckning i elektrolytiska
celler för membranprocessen, vilket är den mest
använda industriella lösningen.
Koncentrator
Vad gäller processanläggningar är även multistegsevaporationen
nedströms, för ändamålen koncentration och rening, av industriellt ren
nickel (legering 200). När ett fallande film-system som arbetar vid
temperaturer > 350°C tas i bruk, är legering 201 mer lämplig p.g.a. den
låga kolhalten, vilken förhindrar grafitutfällning vid korngränsen.
I fråga om förbrukningsmaterial för svetsning, är lämplig kvalitet
naturligtvis en ståltyp med låg kolhalt och Ti-stabilisering för förbättrade deoxidationsegenskaper hos den nedsmälta metallen, så att den kan
passa ihop med båda grundmaterialen. Och i närvaro av orenheter och
oxidanter eller för att öka styrkan, skulle legering 600L kunna vara ett
alternativ tack vare dess krominnehåll.
Kaustik-salt-separator
Ånga
Lager
Kondensor
Kondensor
Salt åter till saltvattensbehandling Evaporation
H 2O
Saltseparation Kylning
Svetslösningar för legering 600 och 600L:
Ni-baserat svetsmaterial av kvalitet 6082 (NiCr20Mn3Nb)
Detta Ni-baserade svetsmaterial är tillgängligt för processerna SMAW, GTAW, GMAW,
FCAW och SAW. Det är Cr-Mn 20-3 i legering, låg C-halt, Nb-legerad och lägre halt av
järn än legering 600. Denna lösning används även för ferrit-austenitiska fogar och för
tillämpningar vid höga temperaturer (Cr, Cr-Ni-stål, nickel-baserat stål).
Leverans
Mikrolegerat: svetsfog av
legering 600L svetsad med
GMAW-tråd (värmepåverkad zon
och svetsmetall).
BM
HAZ
WM
Uppgifter om svetsmaterial och firmanamn finns i produktbroschyren och handboken
11
Organisk kemi
Organisk kemi är den sektor av kemisk
industri som arbetar med organiska föreningar.
(t.ex. varmsprickbildning eller pyrolys), och även medelhög temperatur
och rumstemperatur genererar ofta starkt korrosiva miljöer.
Reagensmedel, katalysatorer och stabilisatorer kan ha oxiderande eller
reducerande effekt och kan innehålla aggressiva salter, syror, baser och
klorider. Nedan ges två exempel på organiska kemiska processer med
överväganden om materialval och svetsning.
Framställning av ättiksyra (CH3COOH)
Förenklat diagram över butan-oxidationsprocessen
Copyright by ThyssenKrupp Uhde GmbH
I princip är det denna bransch som framställer
organiska syror och omvandlar olja och gas från
olefiner och aromater till flera monomerer och
polymerer (enkla och komplexa) som sedan används
i slutprodukter som fibrer, plast, film, färg, limämnen. Kemiska reaktioner vid höga temperaturer ­
Ättiksyra är en vanlig mellanprodukt som används
i omvandlingsindustrin för att erhålla ett brett
sortiment av monomerer, fibrer, plaster med mera.
Ättiksyra är inte särskilt korrosivt, varför material
som 304L är lämpliga för lagringscisterner och rör.
Vid förvaring vid höga temperaturer eller risk för
kontaminering av material är 316L att föredra. Man
har använt sig av scenarioförändringar i
syntesprocessen för katalysatorer som kan medföra
svårare korrosionsproblem. Av industriprocesserna
nedan, oxidation av acetaldehyd, av butan eller
karbonylering av metanol, illustreras
oxidationsprocessen för butan.
Luftskrubber
37°C
40
psi
Reaktor
185°C
Kolväteavskiljare
50°C
750
psi
Vatten
Separationskolonn
60°C
60
psi
50
psi
Myrsyrekolonn
72°C
Ättiksyrekolonn
118°C
15
psi
15
psi
-5°C
Extraktant
Myrsyralager
145°C
Ättiksyralager
180°C
Luft
Butan
140°C
Kompressor
120°C
130°C
Tunga
fraktioner
Produktseparator
psi: Alla tryck anges i pund per kvadrattum absolut
Ättiksyra erhålls genom att blåsa in syre eller luft i
butan i närvaro av en katalysator. Biprodukter
p.g.a. katalysatorn är myrsyra, estrar, peroxider och
reducerande ämnen som snabbt kan förorsaka ett
allmänt angrepp eller grop- eller spaltkorrosion.
Dessutom kan HCl bildas p.g.a. kontamination med
klorgas vid temperaturer över syrans kokpunkt.
Dessa aspekter måste tas i beaktande vid valet av
konstruktionsmaterial, och trots att 316L i
allmänhet är lämplig nedströms, kräver reaktorn
och delar av kolonnerna, som har högre
arbetstemperatur och tryck, mer beständiga
legeringar som t.ex. 904L, superaustenitiska
ståltyper, legering 20, 22 eller C-276.
12
Vattenkyld värmeväxlare (ett kylmedel kyls)
Ångväxlare (antag 100 psi ånga)
Här bör även en modernare process nämnas, metanolkarbonylering
(Monsanto-processen), som inbegriper jod som katalysator och skapar
en mycket korrosiv reducerande miljö: Därför används den mest
beständiga industriella legeringen för reducerande omgivningar,
legering B-2, till reaktor, strömningsenhet, rörledningar och
destillationskolonner.
Före nedströms separeras jodid-jonerna från slutprodukterna så att
legeringarna C-276, 59, G-3, 31, 904L eller S31254 kan användas.
Framställning av vinylkloridmonomer (VCM)
VCM är en monomerföregångare i gasform till den välkända polymeren PVC. VCM erhålls från etylen genom direkt klorerings- och
oxykloreringsprocess som vanligen kombineras i samma fabrik.
Båda processerna framställer föreningen EDC (etylendiklorid) som en
mellanprodukt. Direkt klorering är en reaktion mellan etylen och
klorid i en katalysator som ger EDC och HCl (saltsyra) som biprodukt.
HCl, som även reagerar med etylen och syrgas med en katalysator,
ger på nytt EDC efter dehydrering. Sedan spaltas EDC genom
uppvärmning till 450-550°C för att slutligen få VCM. Vad gäller
konstruktionen, beror problemen på om det handlar om korrosion
genom väta eller hög temperatur beroende på processetapp.
Kyltorn
Direktkloreringsreaktor
Kaustiksoda
Tvättkolonn för
kaustiksoda
Luft
(syrgas)
Klorgas
Etylen
Dekanteringstank
Etylen
Oxykloreringsreaktor
Kolonn för återvinning
Kolonn för monomeråtervinning
Kyltorn
VCM
Avvattningskolonn
Kolonn för
uppsamling
av fraktioner
med låg kokpunkt
Reaktionssteg (oxyklorering och direktklorering)
Närvaro av fuktighet leder till mycket korrosiv HCl;
därför används ett antal olika nickel-baserade
legeringar i olika delar av reaktorerna. Legering 59
och C-276 används för rörplåtar och katalyssektionen vid både helplåts- och överlappssvetsning.
Rören inuti reaktorn kan utföras i legering 200,
legering 600 eller legering 625. Rör och flänsar som
leder klorgasen in i reaktorn kan tillverkas av
legering 825.
Reningskolonner och värmeväxlare
Används för att behandla EDC före pyrolys, och de
är utsatta för angrepp av våtkorrosion p.g.a. HCl.
Starkt reducerande miljö och förhöjd risk för
angrepp av gropkorrosion kan styra valet mot
legeringarna B-2, 600 eller annars superaustenitiskt stål.
Bildning av varmsprickor (450-550°C)
Här behövs legeringar beständiga mot både hög
temperatur med klorgas och karbonisation p.g.a.
förbränningsgaserna. Legering 800H är ett bra val
vid dessa krav.
Tvättkolonn för
kaustiksoda
Krackningsugn
Kolonn för borttagning av saltsyra
Kolonn för uppsamling
av fraktioner med hög kokpunkt
ASTM G-28 A
Korrosionshastighet
[mm/år]
Svetslösning för legering 59 Böhler Weldings matchande
nickelbaserade svetsmaterial
Dessa svetsmaterial är tillgängliga för SMAW, GTAW, GMAW och
ger mycket korrosionsbeständig svetsad metall i framför allt
reducerande och oxiderande miljöer. De är även lämpliga för
svetsning av andra nickel-baserade legeringar (t.ex. C-4, 22,
C-276) liksom superaustenitiskt specialstål, och säkerställer bästa
prestanda mot korrosion inom ett antal användningsområden.
Test-fall: Resultat från korrosionstest ASTM G-28 A
och ”Green Death”, GMAW och GTAW
GMAW skyddsgas: Ar + 30 % He + 2 % H2 + 0,05 % CO2
GTAW: 100 % Ar, (V-preparatfog, 16 mm tjock)
Dimensioner på provbitar: 55x22x16 mm
”Green Death”
lösning C.P.T [°C]
1
150
0,8
140
0,6
130
0,4
120
0,2
110
0
100
BM
GTAW
GMAW
BM
GTAW
GMAW
Mikrolegerat: WM och BM. Legering 59 svetsad med passande kvalitet
av Böhler Weldings svetsmaterial
BM
WM
Uppgifter om svetsmaterial och firmanamn finns i produktbroschyren och handboken
13
Urea
Urea eller karbamid, en organisk förening avledd från ammoniak, är världens mest använda gödningsmedel. Siffran nedan visar den kemiska reaktionen för urea, och även processen för att få fram slutprodukten.
+
2 NH3
Högtrycksutrustning
CO2
Detta avsnitt handlar om högtrycksdelen av
processen. Denna del utgörs av reaktor, avskiljare
och kondensor som har följande huvudsakliga
funktion:
koldioxid
ammoniak
exotermisk
+
n
I reaktorn äger urea-syntesen rum.
Avskiljaren avskiljer ångor från CO2 och
ammoniak som inte reagerat.
n Kondensorn kondenserar dessa ångor till
ammoniakkarbamat som slutligen återförs till
reaktorn.
-
NH4O
H2N
n
C=O
ammoniakkarbamat
H 2N
H 2N
C=O
endotermisk
urea
H2O
vatten
Trycknivån kan vara ca 150 bar och temperaturen
180°C-210°C beroende på utrustning och vald
process.
Svetsning av högtrycksutrustning för urea
Material och förbrukningsmaterial för svetsning
används för hantering av den mycket korrosiva
mellanprodukten karbamat vid höga tryck och
temperaturer, risken utgörs huvudsakligen av
interkristallin korrosion och sprickbildning genom
utmattningskorrosion i en mycket tuff oxiderande
omgivning. Därför används i normalfallet Hueytestet (kokning av 65 % HNO3) för att godkänna
material. För att uppnå förbättrad
korrosionsbeständighet mot urea har två specifika
kvaliteter utvecklats med utgångspunkt från 316L
resp. 310L:
NH3
Syntes
Karbamatkondensering
Urea-reaktion
CO2-utskiljning
CO2
Karbamatåterföring
Lågtrycksrecirkulation
Evaporation
Desorption och
hydrolys
Pelletering eller
granulering
Renat processkondensat
Ureaprodukt
14
(724Mod.) 316L UG (UG står för Urea Grade,
urea-kvalitet) i normalfallet med lågt C-innehåll,
18 % Cr, 14 % Ni, 2,7 % Mo, kväve tillsatt,
karaktäriseras av en mycket låg ferrit-halt på högst
0,6 %. Lämpligt svetsmaterial är överlegerat (d.v.s.
20 % Cr, 16 % Ni, 0,18 % N), för att beakta de
specifika karaktärsdragen hos den svetsade fogen
jämfört med grundmaterialet och säkerställa
lämpliga prestanda mot korrosion.
S31050/725 LN. Det är en modifierad 310L (25 %
Cr, 22 % Ni, 2 % Mo, låg Si-halt med 0,13 % N för
att stabilisera den austenitiska fasen). Detta
material är avsett för extremt krävande
Copyright by ThyssenKrupp Uhde GmbH
förhållanden, som i högtrycksavskiljare där
drifttemperaturen når de högsta värdena, men
även för kondensorer och reaktorer. Även för denna
kvalitet är högsta tillåten halt av ferrit mycket låg
(<0,6 %) varför den kan anses som fullständigt
austenitisk. Denna kvalitet är fri från
intermetalliska faser och karbidfällning, vilket
drastiskt påverkar korrosionsbeständigheten i
urealösningar.
Dessutom används både specifikt utformad duplex
av urea-kvalitet, och zirkonium beroende på
kunskapsläget hos och specifikationer från
processprojekteringsföretagen.
Vad gäller konstruktionen, består väggar/höljen i allmänhet av
låglegerade ståltyper (enkla eller med konstruktion i flera lager).
Både väggar/höljen och rörplåt fodras eller läggs omlott där ytorna är
i kontakt med processvätskan. Rörledningarna kan antingen vara av
bimetall, fodrade eller helt av urea-kvalitet.
Vid svetsning måste särskild omsorg ägnas åt att undvika oönskad
intermetallisk fasfällning genom att noggrant kontrollera
svetsparametrar och mellansträngstemperatur. Av den anledningen
utgörs de flesta tillämpade svetsprocesser av GTAW och SMAW,
medan bandpåsvetsning utförs med låg strömstyrka och
framföringshastighet.
Svetslösning SAW och ESW bandpåsvetsning för urea-tillämpningar
ASTM A 262 metodvariant C Huey-testet
65 % HNO3) korrosionshastighet [mm/år]
Test-fall:
Grundmaterial: Kolstål 0,18 % C 30 mm tj
Band 60x0,5 mm 310Mod. typ (Cr-Ni-Mo 25-22-2, C 0,01, LSi)
SAW-kombination: Tre skikt med specifikt utformad smälttillsats
ESW-kombination: Två skikt med specifikt utformad smälttillsats
0,076
0,074
0,072
0,07
0,068
0,066
0,064
0,062
0,06
Uppgifter om svetsmaterial och firmanamn finns i produktbroschyren och handboken
SAW som
svetsad
SAW med PWHT*
ESW med PWHT**
* 20 h @ 550°C ** Sensibilisering 30 min.@ 700°C
Mellansträngs TEMP
V
A
Framföringshastighet [cm/min]
SAW-kombination
< 150°C
28
750
12
ESW-kombination
< 100°C
26
1200
16
3 skikt SAW nedsmält
C
Mn
Si
Cr
Ni
Mo
Fe
N
3 SKIKT SAW
0,025
3,7
0,6
24,5
22,2
2,1
Bal.
0,12
2 SKIKT SAW
0,030
3,8
0,4
24
22,5
2,0
Bal.
0,15
Kemisk analys av svetsad metall
2 skikt ESW nedsmält
15
Massa och papper
Rätt val av material är mycket viktigt i massa- och pappersindustrin.
Ett bra val innebär bästa möjliga resultat i fråga om:
Tillgänglighet
Tillförlitlighet
n Processflexibilitet
Låg investeringskostnad
Kortare byggtid
n Prestanda hos utrustning
n
n
n
n
n
n
För att nå dessa målsättningar, ersätts ofta traditionella och
gammaldags legeringar med modernt specialstål och nickel-baserade
legeringar, med beaktande av att respektive produktionsetapp arbetar
med specifika medium och specifika korrosionsproblem; och därför
behövs olika material. Förbrukningsmaterial för svetsning är ofta
överlegerade med avseende på grundmaterialet, är specifikt avsedda
och kemiskt specialavpassade för att uppfylla specifika krav.
voestalpine Böhler Welding utvecklar, bland annat specifika
svetslegeringar för den superaustenitiska kvaliteten S31254 eller för
den magra duplex familjen S32101, S82441, S32304. I fråga om S31254
Låg livs cykelkostnad
Utseende
har till exempel en speciell MMA-elektrod enligt
AWS A5.11:ENiCrMo-12 utvecklats för att
kombinera utmärkt korrosionsbeständighet i
kloridmiljöer med låg känslighet mot varmsprickor i
den svetsade metallen. Slutligen används svetstråd
med pulver i stor utsträckning, särskilt för
positionssvetsning, även för anläggningens
verksamhet, för att öka produktiviteten, förbättra
svetsfogens utseende och göra svetsningen enklare.
A
B
C
E
D
C
F
FCAW-lösning för superduplext stål
Rutil positionsrörtråd från voestalpine Böhler Welding erbjuder svetsgodsegenskaper som matchar grundmaterialets hållfasthet, slagseghet och beständighet mot
allmän korrosion och spänningskorrosion. Test-fall: Korrosionstest ASTM G48 metod
E på röromkretssvetsning, diam. 168 mm, tjocklek 7 mm.
Uppgifter om svetsmaterial och firmanamn finns i produktbroschyren och handboken
ID
Temp. (°C) Exponeringstid (h)
Vikt före (g)
Vikt efter (g)
Viktförlust (g)
Yta B mm
Yta H mm
Yta T mm
Viktförlust
(g/m2)
Korrosionshas­
tighet (g/m2h)
FX101
40
24
96,254
96,254
0
49,4
17,5
12,9
0,0000
0,00000
FX101
40
24
98,292
98,29
0,002
52
17,5
12,9
0,5535
0,02306
16
Huvudsaklig utrustning består av kokare:
n Sulfatprocess (kraftpapper)
Medium:
NaOH
Na2S2O3
NaHS
Miljö:
pH 13-14
T=150-180°C
P=10-12 bar
Material: 2205 duplex används i stor utsträckning, uppvisar bättre egenskaper i fråga om
sprickbildning från utmattningskorrosion än 304L. Bäst resultat har erhållits med de magra
duplexa typerna S32101 och S32304 p.g.a. deras låga innehåll av Mo, som är till skada i
basisk lösning. Högre halt av molybden i specialstål (t.ex. 316L) är inte att rekommendera
för denna utrustning av den anledningen.
n Sulfit (HSO3)
Medium: Na...
Mg... eller NH4...
Miljö: pH 1.5-4
130-170°C
10-12 bar
Material: duplex S32205, 904L, 317LMN är bättre val än 317L och 316L
B
C
BLEKNING
Blekningsprocessen använder mindre eller ingen klorgas och klordioxid vilket påverkar vilken
typ av grundmaterial och förbrukningsmaterial som används.
n Helt klorfri TCF-blekning
Huvudsaklig utrustning består av reaktorer
Reaktor för ligninborttagning med syrgas ’O’-steg
Miljö: T = 110-140°C pH 11-12, material: 904L, S31254, C-276
Peroxid-reaktor ’P’-steg
Miljö: T = 80-90°C pH 11-12, material: S32101, S32205
n Grundläggande klorfri ECF ’D’-steg
Huvudsaklig utrustning består av tvättare, trumfilter
Medium: Klordioxid ClO2, miljö: T = 70-80°C pH 3,5-4
Material: S32750, S31254, S32654, C-276, Ti-legeringar. Av kostnadsskäl
super-duplex S32750 ersätter ofta superaustenitiska ståltyper som t.ex. S31254
n Klor ’C’-steg
Huvudsaklig utrustning består av tvättare, trumfilter
Medium: Klorgas Cl2, miljö T = 20-25°C pH 2, material: S32750, S31254
D
B
TVÄTTNING OCH SÅLLNING
Huvudsaklig utrustning består av sållnings- och utblåsningstankar
n Medium: klorider, tiosulphater, polysulfider. Koncentrationen av dessa har ökat på senare år
p.g.a. installationen av slutna system i syfte att sänka utsläppen. Det har resulterat i mer
problem med korrosion och erosion.
n Materialtrenden går från mjukt stål till 304L, 316L till de duplexa kvaliteterna S32101/
S32304/S32205. Duplex kan även garantera bättre beständighet mot slitage (erosion från
partiklar i massan)
C
A
Courtesy of Metso
KOKNING
Courtesy of Outokumpu
A
D
E
KEMIKALIEÅTERFÖRING (ÅTERFÖRINGSPANNOR)
Huvudsaklig utrustning består av flerstegsevaporatorer
n Högre koncentrationer 75-80 % torrsubstans ökar korrosionen, särskilt sista evaporatorn
n Materialtrenden går från kolstål till 304L till duplext S32205 och magert duplext S32304
n S32205/S32304 uppvisar mycket god beständighet mot korrosion och SCC i behandling med
basiska vätskor (för panna och rörsystem)
TORN OCH CISTERNER FÖR VÄTSKELAGRING
F
Courtesy of Metso
E
Materialet 304L är i allmänhet lämpligt. Trenden går ändå mot magra duplexa och duplexa
ståltyper, för att förbättra korrosionsbeständigheten och spara vikt tack vare den höga styrkan.
F
PAPPERSBRUK
n
Trenden går mot minskande vattenkonsumtion vilket ger en mer korrosiv miljö
Sugvalsarna behöver både styrka och korrosionsbeständighet
n Material: 316L, S32205, S32304, S32101, 317L, N10622, C-276
n
17
Avsaltning
Avsaltning innebär borttagning av salt från havsvatten för att
framställa färskvatten för användning i industrin, jordbruket och
hushållen.
För närvarande tillämpas två typer av avsaltningsprocesser i industrin: destillation och omvänd osmos
(RO). Destillationsprocessen kan vara flerstegsströmning (MSF, multi-stage flash, multieffektsdestillation
(MED) eller ångkompression. Valet görs genom att
överväga önskad produktionskapacitet och tillgänglighet till energikällor. De största anläggningarna
är av MSF-typ med mycket hög energianvändning,
medan membrantekniken som tillämpas i omvänd
osmos levererar mycket mindre färskvatten men med
högre energieffektivitet. MED skulle kunna ses som
en anläggning med medelstor kapacitet. Gropkorrosion och spaltkorrosion är de huvudsakliga problemen för avsaltningsanläggningar. Steg med olika
saltkoncentration i kombination med koktemperatu-
ren (för olika destillationstyper) återspeglas i användningen av ett brett
urval av korrosionsbeständiga legeringar. Här nedan anges ett urval av
material för de tre omnämnda processerna.
Flerstegs strömningsprocess
I princip är processen en flerstegsdestillation i vilken värme tillförs i
första steget för att få saltvattnet att koka vid 110-115°C. Genom att
minska trycket, kokar vattnet i varje steg. Vattnet som kondenseras från
ångan blir allt renare steg för steg till det har önskad kvalitet. Vattnet
som erhålls filtreras och joniseras sedan. Som framgår av schemat kan
korrosionsbeständiga legeringar variera från 316L, duplext och
superaustenitiskt stål till CuNi (för rör och rörplåtar), NiCu (legering
400) för rörplåtar, och titan för rör i de mer krävande första stegen
(högre temperatur och saltkoncentration).
Materialval för MSF
Rör: CuNi, S32205
Rörplåtar: CuNi, NiCu S32205
Stödplåtar: 316L, C-Mn-stål
Saltvattenvärmare, rör
och rörplåtar: CuNi, S32205
Rör: Ti, SeaCure
Rörplåtar: CuNi, NiCu S31254
Stödplåtar: 316L, C-Mn-stål
Värmeåterföringssteg < 20
Värmemakulering, 2-3
Havsvatten
Panna
Färskvatten
Saltvatten
Väggar/höljen, 316L pläterade och solida
(S32205 + S32101)
Invändig utrustning
316L, S32304
Ventilator: 316L pläterad, 317L pläterad, S32205
18
Flereffektsdestillationsprocess
MED använder en temperatur på högst 55-70°C.
Principen är liknande MSF, d.v.s. vakuum för att
tillåta kokning i flera steg. Å andra sidan är
konstruktionen hos evaporatorer och kondensorrör
annorlunda: istället för ett strömningssystem sker
evaporationen p.g.a. en fallande film på heta rör. P.g.a. den låga
temperaturen, är korrosionen i detta system lägre än i MSF.
Dessutom går depositionen av fasta partiklar (avlagringar, kalk
o.s.v.) långsammare, vilket resulterar i mindre erosion. Därför är
typologin för korrosionsbeständiga legeringar liknande men
användning av specialstål kan rekommenderas.
Materialval för MED
Väggar/höljen: 316L/317L, S31254, S32205 + S32101
Sprutgrenrör: S31254
Vakuum
Salt matarvatten
Panna
Färskvatten
Saltvatten
Rör: Ti, superaustenitiska, CuNi 90/10
Rörplåtar: S31254, 317L/316LN, CuNi, legering 400
Vid RO sker en process vid omgivningstemperatur
och högt tryck. Vattnet är förbehandlat och delvis
avklorerat på kemisk väg innan det kommer in i
membrankamrarna, som separerar färskvattnet från
restprodukterna. RO-typen kan vara flerstegs (högtrycks- och lågtryckssteg).
Här krävs mindre svetsning jämfört med destillationsprocesser och det involverar mindre användning av Cu-Ni- och Ni-Cu-legeringar även om både
grop-, spalt- och spänningskorrosion är centrala.
Behov av styrka i kombination med korrosionsbeständighet är en bra utgångspunkt för introduktion
och användning av super-duplexa ståltyper tillsammans med superaustenitiska (högtrycksrörledningar och energiåterföringssektionen). 300-serien av
specialstål används även i mindre kritiska delar av
anläggningen (t.ex. för stativ).
RO-diagram
Högtryckspumpar
Avklorering
HP-system
Membran
Förbehandling
Havsvatten
Inträngning
Omvänd osmos-process (RO, reverse osmosis)
Filter
Energiöverföring
Energiåtervinningsturbin
Svetslösning för Cu-Ni-legeringar:
Tillsatsmaterial för SMAW och GTAW
Böhler Weldings CuNi-svetsmaterial 30 % Ni-legerat är beständigt
mot havsvatten och kan användas för svetsning av CuNi-legeringar
(90-10, 80-20, 70-30) och andra legeringar och ståltyper. Används
allmänt för avsaltning av havsvatten.
Uppgifter om svetsmaterial och firmanamn finns i produktbroschyren och handboken
19
Livsmedel och drycker
Bryggerier, destillationsanläggningar,
livsmedelsfabriker och lager utgör
kärnan i denna bransch.
I nedanstående utrustning krävs
korrosionsbeständiga legeringar:
nLagringscisterner
nAutoklaver
nProcessbehållare
nRörsystem
nBlandare
nDestilleringsanordningar
Material och svetsning
Medan standard 304L, austenitiska ståltyper och Mo-legerad 316L
fortfarande används och svetsas mycket, ökar användningen av mer
höglegerade material; i själva verket är materialvalet starkt påverkat av
allt högre och allt mer tvingande krav inom området för att undvika
kontamination av livsmedel och drycker. En central faktor för att
förbättra korrosionsbeständigheten är efterbehandling av svetsfog för
rengöring, t.ex. betning och ytetsning och/eller elektro-polering. Valet
sker i alla fall beroende på korrosionstyp och hur svår korrosionen är,
vilket huvudsakligen är gropkorrosion och spaltkorrosion. En kort lista
över material för livsmedels- och drycktillämpningar ser ut som följer:
n
n
n
n
n
n
n
n
Förvaring av organiska syror
(ättiksyra, citronsyra, mjölksyra) > 304L
Mejeri > 304L, 316L, S31254 eller 926
Senap, ketchup, pickles, sirap > 316L, 904L, S31254,
926 eller super-duplext
Socker > 316L, duplext
Gelé > 316L, 904L, S31254, 926 eller super-duplext
Bryggeri > 304L, duplext (för behållare)
Läskedrycker > 304L, magert duplext
Övriga livsmedel > 304L, 316L, magert duplext
Duplex-material väljs ofta tack vare de fördelaktiga egenskaperna i
fråga om spänningskorrosion (t.ex. för blandare) och kostnadsbesparingarna tack vare tunnare cisternväggar. GTAW-processen är vanligast förekommande eftersom den ger hög kvalitet, bästa utseende på
svetssträngen och korrosionsbeständiga svetsfogar på tunna plåtar och
rör. Även GMAW, SMAW och FCAW är vanliga; den senare används
huvudsakligen vid cisternsvetsning.
20
Läkemedel
Läkemedelsbranschen utvecklar, tillverkar och marknadsför läkemedel och mediciner för sjukvården. Läkemedel kan
kategoriseras efter två huvudsakliga tillverkningsprocesser, bioteknisk och kemisk syntes; som utrustning för bioteknikanläggningar, behållare för kulturer, filter och avdödningskärl måste omnämnas, medan kemiska syntesanläggningar använder omrörare i stor omfattning, centrifuger, torkar och naturligtvis cisterner.
Materialval och svetsning
Materialen 304L och 316L är dominerande bland läkemedelsbran­
schens anläggningar, eftersom reagensen vanligen inte är särskilt
korrosiva. Men det bör ändå påpekas att krav angående renheten i
slutprodukterna dramatiskt ökat under de senaste 20 åren, så att
särskild omsorg måste läggas på konstruktion och svetsning. Enligt
nuvarande lagstiftning, både europeisk och amerikansk, är produktkontamination helt oacceptabel.
Det som gör skillnaden är perfekt polering (betning och om så specificeras elektro-polering, sedan ytetsning) och glanspolering för att
undvika att slutprodukterna blir kontaminerade. Svetsningskvalitet och
utseende måste bli perfekta, eftersom ojämnheter kan förorsaka
korrosion lokalt, särskilt där svetsfogen är i kontakt med produkterna.
Av denna anledning är GTAW den mest använda processen. Dessutom
måste det beaktas att medier ofta innehåller klorid i syralösning; det
kan hända att korrosionsegenskaperna hos specialstål i serien 300 inte
är lämpliga. I sådana fall används superaustenitiskt
specialstål som S31254 eller nickel-legeringar av typ
C (C-276, 22, 59) används för att motstå angrepp av
gropkorrosion och spaltkorrosion.
Typisk utrustning för läkemedel är även emaljerade
kolstålkomponenter som blandare med omrörare i
nickel-legeringar av typ C (C276, 22, 59) för att få
bästa motståndskraft mot spänningskorrosion. Under
senare tid har duplexa och super-duplexa ståltyper
använts med framgång.
Även specialstål med hög Si-halt (4-6 %) UNS
30.600 är avsett för cisterner där salpetersyra
förvaras (se oorganisk kemi).
Att hålla specialstål 100 %
­rostfritt inom kemisk industri
Utrustning av specialstål kan ha blivit skadad efter tillverkningen eller
vid användning, vilket förorsakar kostsamma korrosionsproblem.
Kemikalierna av märket Avesta för slutfinish minskar dessa korrosionsproblem genom att hålla ytan 100 % rostfri.
Specialstål är inte detsamma som
underhållsfritt.
Den självläkande kapaciteten hos specialstål
Specialstål är skyddat från korrosion av sitt passiva skikt. Kromet i
stålet reagerar med syre som stålets yta är exponerad för och som
bildar detta osynliga skikt. Om skiktet skadas kommer det att läka
spontant om ytan är ren.
På en kontaminerad rostfri stålyta däremot, kommer avlagringarna
att blockera denna reaktion. Klorider kan tränga igenom under
avlagringarna och medföra korrosion och rost. Noggrann rengöring
av ytan ända ner i porerna minskar denna risk avsevärt.
Förebyggande underhåll
Rengöring ska alltid utföras innan ytan blir alltför
smutsig. Ändamålsenliga intervall mellan
rengöringar beror på miljön.
Avesta-produkter med rengöringsmetod
Avesta har ett komplett sortiment av produkter
avsedda att återställa korrosionsbeständigheten
hos specialstål, både vad gäller rengöring,
betning och ytetsning.
21
Referenser
EPC: Ägare: Projekt: Metso ND Engineering (Pty) Ltd, Durban, SA
Sappi Saicor
Amakhullus project ny fiberlinje, Sydafrika
Kontinuerlig massakokare, 11 st, 285 m3 + SO2-­
cisterndepå och två blekningsreaktorer
Grundmaterial: Duplex 2205 varmrullad plåt vikt 10-18 mm,
Förbrukningsmaterial för svetsning: FCW:
Avesta FCW 2205-2D
(AWS A5.22:E2209T0-4/1 EN 17633-A:T 22 9 3 NL
R M(C)3)
Avesta FCW 2205-PW
(AWS A5.22:E2209T1-4/1 EN 17633-A:T 22 9 3 NL
P M(C) 1)
Avesta FCW P5-2D
(AWS A5.22:E309LMoT0-4/1 EN 17633-A: T 23 12
2 L R M (C) 3)
GTAW:
Avesta 2205
(AWS A5.9:ER2209 EN 14343-A:W 22 9 3 NL)
SMAW:
Avesta 2205-3D
(AWS A5.4:E2209-17 EN 3581-A:E 22 9 3 NL R 3 2)
Teknik:
CROW Tillverkare:INTECNIAL
Ägare: METASA
Projekt: Biodieselanläggning (BSBios), Brasilien
Grundmaterial: STM A240 Gr. 304, Gr. 316, ASTM A36
Förbrukningsmaterial för svetsning: FCW:
BÖHLER EAS 2 PW-FD
(AWS A5.22:E308LT1-4/1 EN ISO 17633-A: T 19 9
L P M (C) 1)
BÖHLER EAS 4 PW-FD
(AWS A5.22:E316LT1-4/1 EN ISO 17633-A:T 19 12
3 L P M(C) 1 )
BÖHLER CN 22/9 PW-FD
(AWS A5.22:E2209T1-4/1 EN 17633-A:T 22 9 3 NL
P M(C) 1)
Detta är en kort förteckning över några av våra partners (EPC, tillverkare, ägare)
AgroLinz
Chema
International Paper
Montcalm
Stora Enso
Alfa Laval
Crow
Klabin
Praxair
Sulzer
Andritz
Ellimetal
Linde
Saipem
Technip
Apparatebau
Fibria
Lurgi
Schoeller-Bleckmann
Thyssen Krupp Uhde
BASF
G&G International
Mersen
Nitec
Veracel
BHDT
Intecnial
Metso
Solvay-Rhodia
Voith
22
Kontakta oss om produktlistan saknas.
Information och produktegenskaper enligt detta tryckta material är inte bindande och
har som enda syfte att ge en teknisk översikt. Den ersätter inte personlig konsultation
som ges av vår sälj- och kundservicepersonal. Information och produktegenskaper
enligt denna broschyr garanteras endast när det specifikt anges och avtalas.
Vi friskriver oss från ansvar för tryckfel och tekniska förändringar. Kopiering helt eller
delvis kräver uttryckligt skriftligt tillstånd från voestalpine Böhler Welding GmbH.
23
voestalpine Böhler Welding Nordic AB, 08/2014, SWE
voestalpine Böhler Welding
Böhler Weldings kunnande möter stål
Kunder i mer än 120 länder möter expertisen hos voestalpine Böhler Welding (före detta Böhler Welding Group).
Med fokus på svetsmaterial, erbjuder voestalpine Böhler Welding omfattande tekniskt konsultstöd och individuella
lösningar för industriell svetsning och lödning. Närhet till kunden säkerställs av 40 dotterbolag i 28 länder,
med support från 2 200 medarbetare och genom mer än 1 000 distributörer världen över.
Böhler Welding – Mer än 2 000 produkter för fogsvetsning i alla konventionella bågsvetsningsprocesser är samlade i en produktportfölj som är världsunik. Skapa hållbara förbindelser är
varumärkets filosofi i fråga om både svetsning och människor.
UTP Maintenance – Decennier av branscherfarenhet och tillämpad kunskap inom områdena
reparation och ytskydd, kombinerat med innovativa och kundanpassade skräddarsydda
produkter, garanterar kunderna ökad produktivitet och skydd för deras komponenter.
Fontargen Brazing – Genom djup inblick i bearbetningsmetoder och användningsområden, tillhandahåller Fontargen Brazing de bästa lösningarna för hårdlödning och mjuklödning baserade
på väl beprövade produkter med tysk teknik. Specialistkunskaperna hos varumärkets ingenjörer
har formulerats under många års erfarenhet från otaliga användningsfall.
Överlämnad av:
Global Industry Segment Management
Chemical Industry
T. +39 02 39017 256
F. +39 02 39017 246
E. [email protected]
voestalpine Böhler Welding Nordic AB
www.voestalpine.com/welding