U kemijskim tvornicama, čelične cijevi su kritična komponenta infrastrukture, transportiranja različitih tekućina, plinova i kemikalija. Odabir odgovarajuće vrste čelika za ove cjevovode ovisi o višestrukim čimbenicima, uključujući otpornost na koroziju, rukovanje tlakom, mehaničku čvrstoću i toleranciju na temperaturu. Ovaj članak ulazi u najprikladnije vrste čelika za cijevi koje se koriste u kemijskim tvornicama, objašnjavajući njihova svojstva i razmatranja koja pokreću njihovu upotrebu u ovom zahtjevnom okruženju.
1. Razumijevanje zahtjeva kemijskih cjevovoda
Kemijske tvornice obično obrađuju širok izbor tvari, od kojih su mnoge korozivne, kisele ili alkalne. Kao takav, čelik koji se koristi za proizvodnju cijevi mora ispunjavati posebne zahtjeve:
Otpornost na koroziju: Kemikalije poput kiselina, alkalija i soli mogu s vremenom ozbiljno razgraditi metale. Stoga, čelik mora imati izvrsnu otpornost na koroziju kako bi se spriječila degradacija i održala strukturni integritet.
Mehanička čvrstoća: Kemijska obrada često uključuje visoke pritiske i temperature, što zahtijeva čelik koji može izdržati te sile bez kvara.
Izdržljivost i dugovječnost: Oštri radni uvjeti u kemijskim materijalima za potrebu za postrojenjem koji mogu izdržati habanje, smanjujući troškove održavanja i zamjene.
2. Vrste čelika za kemijske tvorničke cijevi
Nekoliko čeličnih legura obično se koristi za cjevovode u kemijskim tvornicama, a svaka ima jedinstvena svojstva koja odgovaraju određenim primjenama. Primarni tipovi su:
2.1. Nehrđajući čelik (austenitna serija)
Nehrđajući čelik je daleko najčešće korišteni materijal za cijevi u kemijskim tvornicama zbog svoje otpornosti i svestranosti korozije. Među mnogim vrstama nehrđajućeg čelika, najprikladniji za kemijske cjevovode su oni u austenitskoj seriji, prvenstveno 304 i 316 nehrđajući čelik.
304 nehrđajući čelik: Ovo je najčešće korištena legura od nehrđajućeg čelika za niz kemijskih industrija. Nudi izvrsnu otpornost na koroziju, posebno na mnoge kemikalije, a lako je izraditi. 304 nehrđajući čelik je otporan na oksidaciju i koroziju u zatvorenom i vanjskom okruženju. Međutim, možda nije dovoljno za visoko korozivne tvari poput sumporne kiseline ili plina klora.
316 nehrđajući čelik: Ovo je vrhunski oblik nehrđajućeg čelika u usporedbi s 304. Sadrži molibden, koji povećava njegovu otpornost na koroziju klorida. Izuzetno je pogodan za kemijske biljke koje se bave agresivnijim kemikalijama poput klorovodične kiseline, sumporne kiseline i klora, što ga čini materijalom za korozivnije okruženje. Njegov visoki otpor na koroziju pittinga i pukotina također ga čini idealnim za morsko okruženje ili situacije s izlaganjem slanoj vodi.
Svojstva austenitnog nehrđajućeg čelika:
Visoka otpornost na koroziju
Ne-magnetski
Odličan omjer snage i težine
Sposobnost izdržavanja ekstremnih temperatura (do 800 ° C)
2.2. Dupleks nehrđajući čelik
Dupleksni nehrđajući čelik je hibridni materijal, kombinirajući prednosti austenitnog i feritnog čelika. Sadrži visok postotak kroma i molibdena, što mu daje izuzetnu otpornost na koroziju, posebno u okruženjima koja su izložena kloridima i drugim agresivnim kemikalijama.
Primjene: DUPLEX nehrđajući čelik posebno je prikladan za kemijske biljke gdje postoji izloženost i niskim i visokim temperaturama i kemikalijama poput sumporne kiseline, klora i drugih otopina halogenida.
Svojstva dupleks nehrđajućeg čelika:
Veća čvrstoća od austenitnog čelika
Izvrsna otpornost na pucanje korozije stresa
Isplativo za agresivno kemijsko okruženje
2.3. Ugljični čelik
Iako se ugljični čelik široko koristi u mnogim industrijama, njegova upotreba u kemijskim tvornicama je ograničena u usporedbi s nehrđajućim čelikom zbog nižeg otpornosti na koroziju. Međutim, ugljični čelik može biti prikladan za cjevovode koji nose manje agresivne tvari ili u sustavima koji su obloženi ili obloženi za dodatnu zaštitu.
Primjene: Ugljični čelik često se koristi u industrijama u kojima su kemikalije koje se transportiraju manje korozivne ili gdje se cijev može tretirati zaštitnim premazom.
Svojstva ugljičnog čelika:
Visoka vlačna čvrstoća i žilavost
Relativno nizak trošak
Zahtijeva dodatne prevlake ili obloge za otpornost na koroziju
Ograničeno na nekorozivne ili blago korozivne aplikacije
2.4. Čelik
U okruženjima u kojima su uključene ekstremne temperature i pritisci, leguri čelika mogu se koristiti za njihovu čvrstoću i otpornost na toplinsko širenje i koroziju. Krom-molibden (CR-MO) čelik je uobičajena legura koja se koristi u cjevovodima, koja nudi izvrsne performanse pri visokim temperaturama i odupiru se oksidaciji i koroziji.
Primjene: Razine čelične cijevi obično se koriste u sustavima visokog pritiska ili prilikom transporta tvari na povišenim temperaturama. Često se vide u rafinerijama i elektranama, a mogu se koristiti za tekući i za prijevoz plina.
Svojstva legura:
Tolerancija visoke temperature i tlaka
Dobar otpor korozije kada je pravilno legiran
Izvrsna snaga
2.5. Čelik nikla
Legure nikla, poput Inconel ili Hastelloy, koriste se u izuzetno korozivnim okruženjima. Te su legure poznate po svojoj sposobnosti da izdrže oštre kemikalije poput jakih kiselina (npr. Klorovodične ili sumporne kiseline) i visokotemperaturne primjene.
Primjene: Kemijske biljke koje obrađuju visoko reaktivne ili korozivne kemikalije poput kiselina, klorida ili halogena često se oslanjaju na legure nikla kako bi održali integritet svojih cjevovodnih sustava.
Svojstva nikl-legura čelika:
Izuzetan otpor koroziji u ekstremnim okruženjima
Visoka čvrstoća i stabilnost na povišenim temperaturama
Skupo, ali neophodno za najagresivnije kemijske primjene
3. Čimbenici koje treba uzeti u obzir pri odabiru čelika za kemijske tvorničke cjevovode
Pri odabiru vrste čelika za cjevovod za kemijsku tvornicu, potrebno je uzeti u obzir nekoliko čimbenika kako bi se osiguralo da će čelik zadovoljiti operativne potrebe:
Vrsta kemikalije koja se transportira: svaka kemikalija ima svoj profil korozije. Na primjer, kiseline poput sumporne kiseline ili klorovodične kiseline zahtijevaju materijale s izuzetnom otpornošću na pucanje korozije i korozije stresa.
Uvjeti temperature i tlaka: Visoke temperature zahtijevaju čelike koji mogu podnijeti toplinski stres, dok visoki pritisci zahtijevaju snažne i otporne na deformaciju.
Mehanička svojstva: Snaga, duktilnost i žilavost kritični su u primjenama gdje cijevi moraju izdržati mehanička naprezanja, poput promjena tlaka ili udara.
Trošak i dostupnost: Iako legura i nehrđajući čelici nude izvrsnu otpornost na koroziju, oni dolaze po višoj cijeni. Ugljični čelik i čelični čelici mogu ponuditi pristupačnije alternative za nekritične primjene.
4. Strategije otpornosti i zaštite od korozije
Iako su određeni čelici, poput nehrđajućeg čelika od nehrđajućeg čelika 316 ili dupleksa, vrlo otporni na koroziju, za daljnje zaštitu cijevi mogu biti potrebne dodatne strategije:
Prevlake i obloge: Nanošenje zaštitnih premaza poput epoksi ili plastičnih obloga može pomoći u poboljšanju dugovječnosti čeličnih cijevi, posebno u korozivnim okruženjima.
Katodna zaštita: Ova tehnika uključuje primjenu malog električnog naboja na cjevovod kako bi se suzbijale reakcije koje uzrokuju koroziju.
Redovito održavanje: Redovito pregledavanje i održavanje cjevovodnog sustava mogu pomoći rano otkrivanje problema i spriječiti značajne štete.
Zaključak
Odabir prave vrste čelika za cjevovode u kemijskoj tvornici kritična je odluka koja utječe na ukupnu sigurnost, učinkovitost i dugovječnost operacija postrojenja. Austenitni nehrđajući čelici poput 304 i 316 često su materijali za njihovu izvrsnu otpornost na koroziju, dok dupleksni nehrđajući čelici nude pojačanu čvrstoću i otpornost na koroziju stresa. Za agresivnije aplikacije potrebne su nikla legure i legure, iako uz veću cijenu.
Pravi izbor ovisi o sveobuhvatnom razumijevanju kemikalija koje se transportiraju, okolišnim uvjetima, mehaničkim naprezanjima i troškovima. Ulaganje u pravi materijal ne samo da osigurava sigurnost postrojenja, već i smanjuje troškove održavanja i proširuje životni vijek cjevovodnih sustava.
