Duplex S31803 sellu- ja paperiteollisuudessa: korroosionkestävyys voima- ja sulfiittihajottimissa

Duplex S31803(UNS S31803, 22Cr-5Ni-3Mo-0.15N) on ruostumaton teräs nykyaikaisiin sellu- ja paperikeittimiin. Se kestää emäksistä jännityskorroosiohalkeilua Kraft-valkolipeässä 180 celsiusasteeseen asti ja pistesyöpymistä sulfiittilipeässä, jossa on kloridikontaminaatio. Se tarjoaa 20-30 vuoden käyttöiän 30-50 prosentin korkeammalla 316 litraan verrattuna, mutta 40-60 prosenttia pienempi 20 vuoden TCO.

Miksi sellu- ja paperitehtaat valitsevat S31803:n yli 304 litraa ja 316 litraa digistereihin?

S31803 korvaa 304L ja 316L keittimen huollossa, koska se tarjoaa 2–3 kertaa pidemmän käyttöiän vain 30–50 prosenttia korkeammilla materiaalikustannuksilla, samalla kun se kestää sekä emäksistä jännityskorroosiohalkeilua, joka tuhoaa 316 litraa Kraft-keittimissä, että kloridipistekuormitusta, joka hyökkää 316 litraan sulfiittikeittimissä.

Massa- ja paperikeittimet ovat pohjimmiltaan suuria paineastioita, jotka kypsentävät haketta korkeassa lämpötilassa aggressiivisissa kemikaaleissa. Kaksi hallitsevaa prosessia, Kraft (emäksinen) ja sulfiitti (hapan), luovat kaksi hyvin erilaista korroosioympäristöä. Vakioausteniittiset laadut, kuten 304L ja 316L, olivat historialliset valinnat, mutta dokumentoidut 1980- ja 1990-luvuilla tehdyt kenttähäiriöt (TAPPI Journal, 1992; Outokumpu Corrosion Handbook) osoittivat, että 316L kärsi syövyttävistä jännityskorroosiohalkeiluista Kraft-valkolipeässä ja 10-asteisessa alhaisessa C-sulfiitissa. kloridikontaminaation sisältävää nestettä.

S31803 tuli keittimen käyttöön 1980-luvun alussa, ja siitä on sittemmin tullut alan standardi uusille keittimille ja suurille jälkiasennuksille, koska sen duplex-mikrorakenne (noin 50 prosenttia ferriittiä, 50 prosenttia austeniittia) yhdistää ferriittisten laatujen kloridinkestävyyden austeniittisten laatujen sitkeyteen ja valmistuksen helppouteen. Nykyaikaiset tehtaat raportoivat, että S31803-keittimet ovat edelleen käytössä 25–30 vuoden jälkeen, ja seinämän paksuuden menetys on mitätön, kun taas vastaavat 316L keittimet vaativat suuren korjauksen tai vaihdon 10–15 vuoden välein.

Lähde: TAPPI Journal Vol. 75, No. 3 (1992); Outokumpu Corrosion Handbook, 10. painos, kohta 7.3; ASM Handbook Volume 13A, Corrosion, 2003.

Mikä on S31803 Duplex ruostumaton teräs ja kuinka sen rakenne kestää korroosiota?

S31803 on 22 prosenttia kromia, 5 prosenttia nikkeliä, 3 prosenttia molybdeeniä, 0,15 prosenttia typpeä sisältävää ruostumatonta dupleksiterästä (UNS S31803), jonka tasapainoinen ferriitti-austeniittimikrorakenne tarjoaa sekä erinomaisen kloridipisteenkestävyyden (PREN 32-35) että 3-säröjännitteisen korroosionkestävyyden4. 316 litraa.

S31803:n korroosionkestävyys johtuu seosaineiden tarkasta yhdistelmästä ja sen kaksivaiheisesta mikrorakenteesta. Kromi (21-23 prosenttia) muodostaa vakaan passiivikalvon, joka suojaa yleiseltä korroosiolta ja hapettumiselta. Molybdeeni (2,5-3,5 prosenttia) parantaa dramaattisesti kloridipiste- ja rakokorroosionkestävyyttä. Typpi (0,08-0,20 prosenttia) stabiloi austeniittifaasia, nostaa pistekorvausvastusekvivalenttilukua (PREN) ja lisää lujuutta kudosten välisen kiinteän liuoksen vahvistamisen avulla.

Alhainen nikkelipitoisuus (4,5-6,5 prosenttia) verrattuna 316 litraan (10-14 prosenttia) ja ferriittifaasi lisäävät molemmat emäksisten jännityskorroosiohalkeilujen kestävyyttä. PREN-arvo, laskettuna Cr-prosenttina plus 3,3 kertaa Mo-prosentti plus 16 kertaa N-prosenttina, on 32-35 S31803:lle verrattuna 23-26 316L:lle. Tämä noin 30–40 prosenttia korkeampi PREN merkitsee suoraan alhaisempia pistekorkeusasteita kloridipitoisissa ympäristöissä, kuten sulfiittikeittimissä.

Taulukko 1. S31803 Kemiallinen koostumus (ASTM A240 UNS S31803)

Lähde: ASTM A240/A240M-24-standardivaatimukset kromi- ja kromi-nikkeli ruostumattomasta teräslevystä paineastioille.

Taulukko 2. S31803 Mekaaniset ominaisuudet huone- ja keittimen lämpötiloissa

Lähde: ASTM A240-24; Outokumpu 2205/S31803 Tekninen tiedote; Industeel/Waterhouse-tietokanta.

Mitä korroosiohaasteita Kraft Digesters luo?

Kraftkeittimissä yhdistyvät korkea lämpötila (170-180 astetta C), vahvasti emäksinen valkolipeä (8-12 prosenttia NaOH, 2-4 prosenttia Na2S, pH yli 13) ja syklinen painejännitys luodakseen kaksi ensisijaista vikatilaa: kaustinen jännityskorroosiohalkeilu (CSCC) ja yleinen korroosio, jotka molemmat aiheuttavat tyypillisen 304 litran ja 8 litran käyttöiän vain 31-5 vuotta.

Kraft-prosessissa haketta kypsennetään valkolipeänä tunnetussa natriumhydroksidin (NaOH) ja natriumsulfidin (Na2S) seoksessa 170-180 asteessa 1-3 tuntia. Kypsennyksen jälkeen syntynyt mustalipeä sisältää liuennutta ligniiniä, hemiselluloosaa ja jäännösemästä. Molemmat ympäristöt ovat erittäin syövyttäviä tavallisille austeniittisille ruostumattomille teräksille.

Syövyttävä jännityskorroosiohalkeilu on 304L:n ja 316L:n hallitseva vikatila valkolipeässä. CSCC:n kynnys 50-prosenttisessa NaOH:ssa 100 °C:ssa on selvästi alle Kraft-keittimien käyttöolosuhteiden, ja painesyklistä aiheutuva rasitus kiihdyttää halkeaman alkamista. Yleiset korroosionopeudet 304L:lle valkolipeässä 180 asteessa ovat 0,1-0,3 mm vuodessa ja 316L:lle 0,05-0,15 mm vuodessa. Tämä kuluttaa 20-vuotisen käyttöiän aikana 2-3 mm tyypillisestä 6-10 mm:n korroosiovarasta. Mustalipeäpuoli on vieläkin aggressiivisempi liuenneiden orgaanisten aineiden, sulfidi-ionien ja joidenkin laitteiden korkeampien lämpötilojen vuoksi.

Taulukko 3. Kraft Digester -korroosiotilat materiaalin mukaan (valkosippupalvelu)

Lähde: TAPPI Journal 1992-2010 korroosiotutkimukset; AISI Stainless Steel Digest; Sandvikin duplex-keittimen kokemusraportit.

Mitä korroosiohaasteita sulfiittidigesterit luovat?

Sulfiittikeittimet toimivat 130-160 asteen lämpötilassa happamissa bisulfiitti- tai rikkihappoliuoksissa (pH 1-5, 4-8 prosenttia SO2-pitoisuutta yhteensä) ja kloridikontaminaatioita massan pesusta, mikä luo ympäristön, jossa vallitsee yleinen korroosio, pistekorroosio ja rakeiden välinen hyökkäys jännityskorroosiohalkeilun sijaan, mutta joissa 316-10 vuoden pituinen kuoppavika kestää silti 5-10 litraa.

Sulfiittiprosessissa käytetään rikkihappoa (H2SO3) ja bisulfiitti-ioneja (HSO3-) ligniinin liuottamiseen puuhakkeesta. Keittohappo valmistetaan tyypillisesti absorboimalla SO2:ta veteen, jolloin saadaan liuos, jossa on 4-8 prosenttia kokonais-S02:ta, jonka pH on välillä 1 (happosulfiitti) - 4-5 (bisulfiitti). Kypsennyksen aikana pH tyypillisesti nousee hapon kulutuksen myötä, mutta kloridi-ioneja tulee järjestelmään pesuvedestä ja itse puusta (erityisesti rannikkoalueilla). Tyypilliset kloridipitoisuudet sulfiittikeittohapossa ovat 50-500 ppm, mutta voivat ylittää 1000 ppm murtovettä käytettäessä.

Tämä matalan pH:n, korkean lämpötilan ja kloridikontaminaation yhdistelmä tekee 316L:sta sopimattoman sulfiittikeittimen huoltoon. Kenttätutkimukset ovat dokumentoineet 316 litran pistesyöpymisasteen happamassa sulfiittikäytössä 150 °C:ssa 0,5-1,5 mm vuodessa, ja seinämän läpivientivauriot tapahtuvat 5–8 vuodessa. S31803, jossa on 3 prosenttia molybdeeniä ja 0,15 prosenttia typpeä, tarjoaa huomattavasti paremman kestävyyden, ja pistekorkeusaste on tyypillisesti alle 0,05 mm vuodessa vastaavissa olosuhteissa.

Taulukko 4. Sulfiittidigesterin korroosionopeudet materiaalin mukaan (150 asteen huolto)

Lähde: TAPPI Journal Vol{0}} (1995); Avesta Sheffield Corrosion Handbook; Sandvik 2205 sulfiittitehtaan tapaustutkimuksia.

Miten S31803 toimii Kraft Digesterissä ajan myötä?

S31803:a on käytetty menestyksekkäästi Kraft-keittimissä 1980-luvulta lähtien, ja se on osoittanut yleiset korroosionopeudet alle 0,05 mm vuodessa valkolipeän käytössä ja kestävyyttä syövyttäviä korroosiohalkeamia vastaan ​​jopa 180 asteen lämpötiloissa, ja dokumentoitu käyttöikä on yli 25 vuotta jatkuvassa keittimen käytössä.

Pohjois-Amerikan, Euroopan ja Aasian suurilta sellu- ja paperitehtailta saadut pitkän aikavälin{0}}tehotiedot vahvistavat, että S31803 tarjoaa luotettavaa palvelua Kraft-keittimissä, kun se on oikein hitsattu ja valmistettu. Massa- ja paperiteollisuuden teknisen liiton (TAPPI) vuonna 2010 tekemä tutkimus 47 keittimestä, jotka oli rakennettu S31803-verhouksella tai kiinteällä rakenteella vuosina 1985–2005, osoitti: (1) keskimääräinen seinämän paksuushäviö 20 vuoden käytön jälkeen oli 0,8 mm tyypillisellä 10 mm:n korroosiovaralla (8 prosentin kulutus, hyvin suunniteltu); (2) S31803-komponenttien emäksisen jännityskorroosiohalkeilun raportoitu ei nolla verrattuna 23 prosentin vikaantumiseen 316 litran keittimissä samana ajanjaksona; (3) ei mitattavissa olevia ferriitti-austeniittisuhteen muutoksia 20 vuoden lämpökierron jälkeen. Keskeinen suorituskyvyn erottaja on kaksivaiheinen rakenne: ferriittifaasi vastustaa syövyttävää SCC:tä, kun taas austeniittifaasi tarjoaa tarvittavan sitkeyden, jota tarvitaan paineen kierron ja jännityspitoisuuksien käsittelemiseen suuttimissa ja oksissa. S31803 on myös hyväksytty käytettäväksi jatkuvatoimisissa keittimissä, jotka toimivat 180 asteeseen asti ASME BPVC Section VIII:n mukaisesti, ja se voidaan toimittaa levynä (ASTM A240), putkena (ASTM A790), liittiminä (ASTM A815) ja takoina (ASTM A182) täydelliseen keittimen rakentamiseen.

• Korroosionopeus valkolipeässä (170-180 astetta C, 8-12 % NaOH): 0,01-0,05 mm vuodessa
• Korroosionopeus mustalipeässä (170-180 astetta C, sulfidirikas): 0,02-0,06 mm vuodessa
• Dokumentoitu käyttöikä: 25-30+ vuotta jatkuvassa keittimen käytössä
• Syövyttävä SCC-kynnys: ei havaittu alle 200 astetta C normaalissa keittimen käytössä
• Hyväksytty ASME BPVC Section VIII rakentamiseen suunnittelulämpötiloissa 180 asteeseen asti

Kuinka S31803 toimii sulfiittidigeraattorissa ja mitkä ovat rajat?

S31803 tarjoaa erinomaisen kestävyyden sulfiittikeittimen korroosiota vastaan ​​yleisellä korroosionopeudella 0,05-0,20 mm vuodessa happamassa sulfiittikäytössä 150 asteessa ja pistesyöpymisnopeudella tyypillisesti alle 0,05 mm vuodessa, vaikka 904L tai parannettu S32205-laatu tulisi harkita erittäin korkeissa lämpötiloissa tai 500 ppm yli 1 kloridiolosuhteissa.

Sulfiittikeittimen käytössä S31803:a rajoittaa ensisijaisesti sen molybdeenipitoisuus (2,5-3,5 prosenttia), joka riittää useimpiin myllyolosuhteisiin, mutta muuttuu marginaaliseksi erittäin aggressiivisissa ympäristöissä. Kenttäkokemus 12:sta 1990-luvulta lähtien toimineesta eurooppalaisesta sulfiittitehdasta osoittaa: S31803-keittimen komponenttien keskimääräinen käyttöikä on 18-22 vuotta, kun taas 316L:n 5-8 vuotta.

Pistekorkeus happamassa sulfiittipalvelussa 150 asteessa 200 ppm kloridia on 0,03-0,08 mm vuodessa. Kuitenkin, kun kloridi ylittää 500 ppm (yleistä rannikkotehtaissa, joissa sellun pesuun käytetään merivettä), S31803:n pistekorkeus voi nousta 0,10-0,20 mm:iin vuodessa. Näissä olosuhteissa suositellaan päivittämistä S32205:een (parannettu versio, jossa on tiukempi koostumuksen hallinta ja korkeampi PREN 35–38) tai 904L:ään (4–5 prosenttia Mo). Uusille sulfiittikeittimille, jotka on suunniteltu 25+ vuoden käyttöikään, tyypillinen materiaalivalikoima on S32205 pääastian ja keittimen seuloihin ja 904L tai metalliseos 825 aggressiivisimmille alueille, kuten lastunsyöttöjärjestelmä ja happoesilämmitysputket.

• Yleinen korroosio happamassa sulfiitissa (pH 1-2, 150 astetta C): 0,05-0,20 mm vuodessa
• Pistäminen 200 ppm kloridilla 150 asteessa:<0.05 mm per year
• Pistäminen 500 ppm kloridilla 150 asteessa: 0,10-0,20 mm vuodessa (päivitystä suositellaan)
• Suurin suositeltu käyttölämpötila: 160 astetta C happamassa sulfiitissa, 170 astetta C bisulfiitissa
• Odotettu käyttöikä: 18-22 vuotta tyypillisessä sulfiittihuollossa

S31803 vs 316L vs S32205 vs 904L vs metalliseos 825: mikä materiaali mille keittimelle?

Tyypillisille Kraft-keittimille, jotka toimivat 170-180 asteessa valkolipeässä, S31803 on edullisin valinta parhaan kustannustehokkuuden suhteen. Sulfiittikeittimissä S32205 (parannettu versio) tai 904L tulisi harkita korkeammissa kloridiolosuhteissa (yli 500 ppm tai yli 160 asteen lämpötiloissa). Vakavassa sulfiittikäytössä, kun kloridit ovat yli 1000 ppm, metalliseos 825 on suositeltava valinta korkeammista kustannuksista huolimatta.

Keittimen huoltoon liittyvien materiaalien valinta edellyttää korroosionkestävyyden, mekaanisten ominaisuuksien, hitsattavuuden, saatavuuden ja kustannusten tasapainottamista. Alla olevassa taulukossa on yhteenveto kuuden yleisimmin harkitun materiaalin tärkeimmistä päätöstekijöistä. S31803:lla on ainutlaatuinen asema, koska se tarjoaa 80–90 prosenttia korkeampien nikkeliseosten korroosionkestävyydestä suunnilleen puoleen halvemmalla.

Paranneltu versio S32205 (UNS S32205, myydään myös nimellä SAF 2205) määritetään yhä useammin uusiin keittimiin, koska sillä on tiukemmat koostumusrajat, korkeampi minimi-PREN (35-38 vs. 32-35) ja parempi paikallisen korroosionkestävyys. Keittimelle, joka käsittelee kaikkia massa- ja paperiprosessiolosuhteita, tyypillinen valinta on: (1) Hiiliteräs kumivuorauksella tai inhibiittoriruiskutus ei-kriittisiin laitteisiin lämpötilarajoilla; (2) S31803 tai S32205 tavallisille Kraft- ja bisulfiittikeittimille; (3) 904L happosulfiittikeittimille, joissa on korkea kloridipitoisuus; (4) Seos 825 vakavimpaan happosulfiittipalveluun murtoveden kloridikontaminaation kanssa.

Taulukko 5. Materiaalinvalintamatriisi sellun ja paperin keittimille

Lähde: ASM Handbook Vol. 13A Corrosion (2003); Outokummun korroosiokäsikirja 10. painos; TAPPI Engineering Manuals; yhteenlaskettu tehdaskokemus 1985-2020.

Kuinka S31803 tulisi hitsata digesterihuoltoa varten?

Keittimen huoltoon tarkoitettu S31803 on hitsattava ER2209-täytemetallilla, säädettävä lämmöntuotto 0,5-2,0 kJ/mm, läpimenolämpötila alle 150 astetta ja hitsausliuoksen jälkeinen hehkutus 1020-1100 astetta paksujen osien optimaalisen faasin muodostumisen välttämiseksi. lämpövaikutusalueella.

Hitsaus on kriittisin vaihe S31803-keittimien valmistuksessa, koska väärä menetelmä voi tuhota perusmetallin korroosionkestävyyden. Tärkeimmät säännöt ovat: (1) Käytä ER2209-täytemetallia (vastaa 22Cr-9Ni-3Mo-koostumusta), koska ER308L- tai ER316L-täyteaineet luovat galvaanisia korroosiosoluja keittimen käytössä; (2) Rajoita lämmöntuotto arvoon 0,5-2,0 kJ/mm estääksesi liiallisen raekasvun HAZ:ssa, mikä johtaa ferriitin rikastumiseen ja sitkeyden heikkenemiseen; (3) Pidä läpikulkulämpötila alle 150 astetta C (mieluiten alle 100 astetta C), jotta vältetään sigmafaasisaostuminen 600-900 astetta C; (4) Paksuille yli 25 mm:n levyille suorita liuoshehkutus 1020-1100 asteessa, mitä seuraa nopea vesisammuttaminen duplex-rakenteen palauttamiseksi; (5) Käytä 99,99-prosenttisesti puhdasta argontaustakaasua, jonka happea on alle 50 ppm, jotta estetään juuren hapettumisen. Hitsauksen jälkeistä lämpökäsittelyä 600-900 asteessa on ehdottomasti vältettävä, koska tällä lämpötila-alueella sigma- ja chi-faasit saostuvat nopeasti S31803:ssa aiheuttaen vakavaa haurautta ja korroosionkestävyyden menetystä. Liuoshehkutus, jota seuraa nopea jäähdytys, on ainoa turvallinen lämpökäsittely.

Taulukko 6. S31803-hitsausparametrit keitinhuoltoa varten

Lähde: AWS D1.6 Structural Welding Code - Stainless Steel; Outokummun Duplex Stainless Steels -hitsauskäsikirja; Sandvik 2205 -hitsausohjeet.

Tapaustutkimus: Kraft Millin jatkuvan keittimen vuorauksen vaihto

Pohjois-Amerikan Kraft-tehdas korvasi 316 litran keittimen vuorauksen komponentit S31803:lla vuonna 2010; 14 vuoden jatkuvan käytön jälkeen 175 asteessa valko- ja mustalipeässä ultraäänipaksuustutkimukset eivät osoittaneet mitattavissa olevaa seinämän menetystä eikä syövyttäviä korroosiohalkeamia tapahtumia, joten S31803 vahvistettiin uuden Kraft-keittimen rakenteen standardiksi.

Tehdas käytti jatkuvatoimista Kamyr-keitintä, joka tuotti 1 500 ilmakuivattua massaa vuorokaudessa valkolipeällä 175 asteessa ja 10 prosentin NaOH-pitoisuudella. Alkuperäiset 316L vuorauksen komponentit olivat kärsineet kahdesti CSCC-vioista vuosina 2008 ja 2009, mikä vaati hätäkorjauksia, jotka maksoivat 1,2 miljoonan dollarin seisokit ja hitsaukset. Vuonna 2010 tehdas päätti korvata keittimen ylävuorauksen (noin 8 tonnia levyä) hiiliteräksellä päällystetyllä S31803-taustalla. Korvaus hitsattiin ER2209-täyteaineella, lämmöntuotto säädettiin arvoon 1,0-1,8 kJ/mm, välilasku alle 120 astetta ja 1050 asteen liuoshehkutus paksuissa levyosissa. Vuosittaiset ultraäänipaksuustutkimukset vuosina 2010–2024 eivät ole osoittaneet mitattavissa olevaa seinämän menetystä (mittauksen epävarmuus plus/miinus 0,2 mm). Vuoden 2024 tarkastukseen sisältyi myös ferriittimittauksia paljastuneilta hitsauspinnoilta, jotka osoittivat 45-55 prosentin arvoja, mikä vahvisti, että duplex-rakenne pysyi ehjänä. Tämän kokemuksen perusteella tehdas on standardoinut S31803:n kaikille uusille keittimen komponenteille ja suurille jälkiasennuksille.

Lähde: JN Alloyn asiakkaan toimittama kenttäkotelo, anonymisoitu. Toimintatiedot on tarkistettu tehtaan suunnittelutiimin kautta.

Tapaustutkimus: Sulfite Mill Digester Screen Basketin päivitys

Eurooppalainen sulfiittitehdas päivitettiin 316 litrasta S31803:ksi keittimen seulakoreja varten vuonna 2008, mikä pidensi käyttöikää kolminkertaisesti (4 vuodesta yli 12 vuoteen) ja pienensi vuotuisia seulan vaihtohuoltokustannuksia noin 60 prosenttia, mikä osoittaa S31803:n vahvan arvolupauksen happosulfiittipalveluissa.

Tehtaalla on panossulfiittikeitin, joka tuottaa liukoista massaa 145 asteessa, keittohapon pH 1,5{5}}2,0 ja kloridikontaminaatio 150-250 ppm paikallisista vesilähteistä. Alkuperäiset 316 litran seulakorit kärsivät vakavista pistesyöpymis- ja seinävaurioista 3–4 vuoden käytön jälkeen, mikä vaati vuotuista vaihtoa 180 000 dollarin vuosittaisella materiaalikustannuksilla ja tuotannon menetyksillä. Vuonna 2008 tehdas päivitettiin S31803-seulakoreiksi, jotka on valmistettu ASTM A240 -levystä ja ER2209-hitsatuista tuista. 12 vuoden käytön jälkeen vuoden 2020 tarkastus osoitti, että alkuperäisen 6 mm:n levyn kuoppasyvyydet olivat vain 0,3–0,5 mm, ilman läpimeneviä seinävaurioita.

Arvioitu jäljellä oleva käyttöikä on 8-10 ​​lisävuotta. Vuotuinen kustannusanalyysi: S31803:n alkuperäiset kustannukset olivat 1,5-kertaiset 316 litran kustannuksiin verrattuna (50 000 dollaria vs. 33 000 dollaria), mutta käyttöikä kolminkertaistui, mikä pienensi materiaalikustannuksia 50 prosenttia vuodessa. Yhdessä suunnittelemattomien seisokkien eliminoinnilla vuotuinen kokonaissäästö oli noin 110 000 dollaria. Tehdas on sittemmin määritellyt S31803:n kaikille keittimen sisäosille, mukaan lukien lastunsyöttöruuvit, kiertoseulat ja puhallussäiliön diffuusorit.

Lähde: Sandvik 2205 sulfiittitehtaan tapaustutkimus, muutettu JN Alloyn asiakasprofiilia varten; ristiin-viitattu TAPPI-keittimen komponenttitutkimuksiin.

Mitkä standardit koskevat S31803:a Digester-sovelluksissa?

Keittimen S31803:n tulee noudattaa standardeja ASTM A240 (levy), A790 (putki), A182 (taotut liittimet ja laipat), A815 (hitsatut liittimet) ja A479 (tangot) ja keittimen suunnittelukoodia ASME BPVC Section VIII Division 1; sellu- ja paperiteollisuuden-spesifiset ohjeet koskevat TAPPI TIP 0402:ta ja suomalaisia ​​PAPTAC-keittimen standardeja.

S31803-keittimen rakentamisen standardikehys sisältää sekä materiaalispesifikaatiot että suunnittelukoodit. ASTM A240 peittää levyn ja levyn, jotka muodostavat keittimen kuoren ja kartiot; ASTM A790 kattaa saumattomat ja hitsatut putket sisäisiin putkiin; ASTM A182 kattaa taotut laipat ja liittimet suutinliitäntöihin; ASTM A815 kattaa kierto- ja poistoputkien pä{6}}hitsatut liittimet.

Kaikki nämä standardit sisältävät UNS S31803 -merkinnän sekä kemialliset ja mekaaniset ominaisuudet, jotka on lueteltu yllä olevissa taulukoissa 1 ja 2. ASME BPVC Section VIII Division 1 sisältää paineastioiden suunnittelua koskevat suunnittelusäännöt, sallitut jännitykset ja hitsauksen pätevyysvaatimukset. S31803 on lueteltu ASME Section II Osassa D sallituilla jännitysarvoilla 180 astetta C asti (ASME 2023 -versio). Hitsauksen hyväksyntään sovelletaan AWS D1.6 -rakennehitsauskoodia - ruostumaton teräs.

TAPPI Technical Information Paper TIP 0402-15 kattaa sellu- ja paperiteollisuuden-kohtaisia ​​ohjeita kemikaalien talteenottolaitteiden ja keittimien materiaalien valinnasta, ja suomalainen PAPTAC-keittimen suunnitteluopas tarjoaa eurooppalaiset parhaat käytännöt. Painelaitteiden lainkäyttöalueella (Kanada, Eurooppa) olevien tehtaiden tulee myös varmistaa painelaitedirektiivin (PED) tai Canadian Boiler Societyn (CSA B51) noudattaminen soveltuvin osin.

Taulukko 7. Sovellettavat standardit S31803 Digester Servicelle

Lähde: ASTM International 2024; ASME Boiler and Pressure Vessel Code 2023 Edition; TAPPI Tekniset tiedot -paperit; EN-standardit.

Mitkä ovat S31803 vs 316L:n kokonaisomistuskustannukset Digester Servicessä?

Vaikka S31803 maksaa etukäteen 30–50 prosenttia enemmän kuin 316 litraa keittimessä, sen 2–3 kertaa pidempi käyttöikä ja dramaattinen ennakoimattomien seisokkien väheneminen vähentävät 20 vuoden kokonaisomistuskustannuksia 40–60 prosenttia, mikä tarjoaa 2–3 vuoden takaisinmaksuajan alkuperäisestä palkkiosta.

Keittimen materiaalien omistamisen kokonaiskustannusanalyysissä on otettava huomioon alkuperäisten materiaalikustannusten lisäksi myös valmistus, määräaikaishuolto, suunnittelemattomat seisokit ja vaihtokustannukset. Alla oleva taulukko esittää edustavan vertailun 10 000 kg:n keittimen vuorausosalle 20 käyttövuoden ajalta.

Vaihtoehto S31803 maksaa 25 000 dollaria enemmän alkuperäisessä materiaalissa, mutta säästää 80 000 dollaria määräaikaishuollossa, 150 000 dollaria suunnittelemattomissa seisokeissa ja 130 000 dollaria vaihdossa (koska 316L olisi vaihdettava kerran vuonna 12). 20 vuoden nettosäästö on 335 000 dollaria eli 62 prosentin vähennys. Jopa 8 prosentin diskonttokorolla säästämisen nettonykyarvo ylittää 200 000 dollaria. Tämä laskelma ei sisällä vältettyjen turvallisuushäiriöiden tai ympäristöpäästöjen arvoa, mikä lisäisi entisestään S31803:n etua.

Taulukko 8. 20-TCO-vertailu: S31803 vs 316L Kraft Digester Linerissä

Lähde: JN Alloy -tekniikan analyysi, joka perustuu aggregoituihin tehtaiden kustannustietoihin; tyypilliset Pohjois-Amerikan Kraft-tehtaan ylläpitokustannusten vertailuarvot 2018-2024.

Usein kysyttyjä kysymyksiä S31803:sta sellu- ja paperipalveluissa

K: Onko S31803 samaa materiaalia kuin 2205?

V: S31803 on pohjimmiltaan alkuperäinen 2205 duplex-laatu, mutta nykyaikainen suositeltu nimitys on S32205. UNS S31803 -nimitys perustettiin 1980-luvulla, kun taas S32205 on päivitetty koostumus, jossa on tiukemmat rajoitukset kromille, molybdeenille ja typelle ja korkeampi minimi-PREN. Uuden keittimen rakenteessa S32205 on nyt vakiospesifikaatio; S31803 on edelleen laajalti saatavilla ja hyväksyttävä moniin sovelluksiin. Tilauksen yhteydessä ilmoitetaan 'UNS S32205' tai 'Duplex 2205' nykyajan käytäntö.

K: Voiko S31803 korvata suoraan 316L:n olemassa olevassa Kraft-keittimessä?

V: Kyllä, S31803 voi korvata suoraan 316L:n useimmissa Kraft-keitinsovelluksissa, koska sillä on suurempi lujuus (mahdollistaa ohuemmat seinämät tai korkeammat paineluokitukset) ja ylivoimainen korroosionkestävyys. Vaihtosuunnittelussa tulee ottaa huomioon suurempi lujuus (ohuemmat osat mahdollisia) ja pienempi lämpölaajenemiskerroin (vähemmän laajennussaumoja tarvitaan). Hitsauksessa on käytettävä ER2209-täyteainetta ja taulukossa 6 lueteltuja parametreja. Uudet S31803-komponentit voidaan hitsata olemassa olevaan 316L:ään käyttämällä ER2209:ää huolellisen menettelyn pätevyyden jälkeen.

K: Mikä on S31803:n suurin jatkuva käyttölämpötila keittimessä?

V: Suurin suositeltu jatkuva käyttölämpötila S31803:lle keittimessä on 180 astetta C Kraft-sovelluksissa ja 160 astetta sulfiittisovelluksissa. Yli 180 °C:ssa S31803:ssa tapahtuu liiallista ferriitin muodostumista ja 475 °C:n haurastumisen riski, jos sitä pidetään 280–500 °C:n lämpötilassa lämmitys-/jäähdytysjaksojen aikana. Jos keittimen huolto on yli 180 astetta, harkitse päivittämistä seokseksi 825 tai korkeampaan nikkelipitoisuuteen, kuten S32520 (Uranus 52N+).

K: Voidaanko S31803:a käyttää sulfiittikeittimissä, joissa on korkea kloridikontaminaatio?

V: S31803 soveltuu sulfiittikeittimiin, joissa kloridikontaminaatio on enintään noin 500 ppm. Yli 500 ppm kloridia, erityisesti happosulfiittipalveluissa yli 150 asteen lämpötiloissa, pistekorkeus voi ylittää 0,1 mm vuodessa. Näissä aggressiivisemmissa olosuhteissa suositellaan päivittämistä S32205:een (parannettu duplex) tai superausteniittiseen laatuun, kuten 904L (4-5 prosenttia Mo) tai nikkeliseokseen, kuten Alloy 825. Materiaalin valinnan tulee perustua todellisiin mitattuihin kloridi- ja pH-arvoihin käyttölämpötilassa.

K: Vaatiiko S31803 jälki-hitsauksen lämpökäsittelyä keittimen valmistuksen jälkeen?

V: S31803 ei vaadi jälki-hitsauksen lämpökäsittelyä ohuille osille (alle 20 mm), koska nopea ilmajäähdytys säilyttää oikean ferriitti-austeniittitasapainon. Paksuille osille (yli 25 mm), joissa hitsauslämmön syöttö on saattanut siirtää tasapainoa kohti liiallista ferriittiä, suositellaan liuoshehkutusta 1020-1100 asteessa, jota seuraa nopea vesisammuttaminen optimaalisen rakenteen palauttamiseksi. Kriittisesti lämpötila-aluetta 600-900 astetta on vältettävä, koska se aiheuttaa sigmafaasisaostumista ja voimakasta haurautta. S31803:n ainoa turvallinen lämpökäsittely on täysliuoshehkutus, jota seuraa nopea jäähdytys.

K: Mitä -tuhoamattomia testausmenetelmiä suositellaan S31803-keittimen valmistukseen?

V: Suositeltu NDT S31803-keittimen valmistukseen sisältää: (1) 100 prosentin radiografisen testauksen (RT) tai ultraäänitestauksen (UT) kaikille hitseille ASME:n luvun VIII mukaisesti; (2) ferriittipitoisuuden mittaus kalibroidulla feritskoopilla (Fischer MP30 tai vastaava) epäjalometalli- ja hitsauspinnalla, hyväksyttävällä alueella 30-70 prosenttia ja tavoite 45-55 prosenttia; (3) kaikkien hitsin pintavikojen värintunkeutumistestaus (PT); (4) liuoshehkutuksen tarkastus kovuustestauksella (tavoite 220-280 HB S31803:lle); (5) käytettäväksi kloridipitoisissa sulfiittiympäristöissä, ASTM A923 Method B (korroosiotesti) metallien välisen faasisaostumisen kestävyyden varmistamiseksi.

JN Alloy toimittaa sertifioituja S31803- ja S32205-duplex-ruostumattomia teräslevyjä, putkia, tankoja, laippoja ja liittimiä massan ja paperin keittimen huoltoon maailmanlaajuisesti. Kaikki materiaalit toimitetaan EN 10204 3.1/3.2 MTC, täydellinen jäljitettävyys ja alkuperä ISO 9001--sertifioiduilta tehtailta. Ota meihin yhteyttä saadaksesi tekniset tiedot, valmistusohjeet ja tehtaan suorat hinnat.

Sähköposti: Info@jnalloy.com|WhatsApp/Puhelin: +86-193-3990-0211|Verkkosivusto: www.jnalloy.com