Hvordan optimalisere korrosjon - Resistente deler for metallutskrift i petrokjemisk utstyr?

1.
Når du velger korrosjon - resistente materialer for petrokjemisk utstyr, bør både kjemisk stabilitet og hvor godt de fungerer med 3D -utskriftsteknikker, tas i tankene. Fordi de motstår korrosjon så godt, blir titanlegeringer, nikkel - baserte legeringer og dupleks rustfritt stål blir populære materialer.
Legering av titan: Ti-6Al-4V er et godt materiale for offshore-plattformrør og varmevekslere siden det ikke korroderer i saltsyre eller klorid . 3 D-trykt titanlegeringer kan forbedre sin motstand mot korrosjon enda ytterligere ved å endre strukturen til korn. For eksempel kan laser selektiv smelteteknologi gjøre krystallene finere. Eksperimentelle data indikerer at korrosjonshastigheten til 3D -trykt titanlegering i en 3,5% NaCl -løsning senkes med 40% i forhold til konvensjonelle smidde komponenter.
Nikkel - baserte legeringer, for eksempel Inconel 718 og andre, fungerer veldig bra i forhold med høye temperaturer og sterke syrer . 3 D -utskriftsteknologi kan forhindre problemet med komponentsegregering som skjer med tradisjonell støping ved å håndtere laserkraften og skannehastigheten. Dette gjør fordelingen av legeringselementer jevnere og gjør materialet mer motstandsdyktig mot pitting korrosjon og stresskorrosjonssprekker. En petrokjemisk virksomhet benyttet for eksempel en 3D - trykt nikkel - -basert legering for å lage innsiden av en hydrogeneringsreaktor, som kjørte i to år ved 500 grader og 10 MPa uten korrodering.
Austenitt- og ferrittstruktur er begge til stede i rustfritt stål med dobbel fase, som er 2205 dobbeltfasestål (22% Cr, 5% Ni). Det er også veldig motstandsdyktig mot kloridionkorrosjon. Etter 3D -utskrift er dupleksstål varmt isostatisk presset (hofte) for å bli kvitt interne porer og oppfylle korrosjonsmotstandsstandardene til ASTM A923. Dette gjør det bra for tankstøttestrukturer i kystraffinerier.
2. Prosessoptimalisering: Full kontroll av prosessen fra design til støping
Korrosjonsmotstanden til metall 3D -trykte elementer avhenger mye av hvor godt prosessparametrene styres. For å få de beste resultatene, må alle tre aspektene - design, utskrift og støttestruktur - jobbes sammen.
Design for topologioptimalisering: Generativ designprogramvare oppretter automatisk lett, korrosjon - Resistente optimale strukturer basert på ting som væskestrømningshastighet og trykkfordeling. For eksempel brukte ett selskap topologioptimalisering for å kutte vekten av rørlednings albuene med 35% og gjøre overflaten mer buet, noe som senket faren for fluid erosjon og korrosjon.
Kontroll av utskriftsparametere: Stabiliteten til smeltebassenget og retningen på korndannelse påvirkes direkte av laserkraften, skannehastigheten, lagtykkelsen og andre faktorer. For eksempel kan bruk av laserselektiv smelting (SLM) med lav effekt (150–200W) og høy skannehastighet (800–1000mm/s) senke den varme berørte sonen og stoppe grove korn fra å gjøre korrosjonsmotstand verre. En studie avdekker at den forbedrede SLM -teknikken kutter korrosjonsstrømmenheten på 316L rustfritt stål i et H2S -miljø med 60%.
Nye ideer for støttende struktur: Når du tar av deg deler, kan tradisjonelle støttestrukturer skade overflaten, noe som kan føre til korrosjon. Nye oppløselige støttematerialer, inkludert vann - oppløselige polymerer, eller støttedesign som er de samme som underlaget kan bidra til å holde overflaten på korrosjon - resistente deler intakt. Én virksomhet bruker for eksempel homogen støttetrykk for titanlegering for ventilforseglingsflater. Grovheten RA er mindre enn eller lik 0,8 μ m, som oppfyller API 6A -standarden for korrosjon - resistente tetningsflater.
3. POST - Behandlingsteknologi: Den "siste forsvarslinjen" for hvor godt den motstår korrosjon
For å fikse overflatefeil, gjenværende stammer og andre problemer, må 3D -trykt korrosjon - resistente deler styrkes systematisk etter at de er laget.
Prosedyren for varmebehandling: Annealing (500–600 grader i 2 timer) kan kvitte seg med internt stress ved utskrift og stoppe stresskorrosjonssprekker. Aldringsbehandling (700–800 graders isolasjon i 4 timer) kan hjelpe de utfelte fasene spredt jevnt ut og gjøre materialet mer motstandsdyktig mot korrosjon. Etter aldringsbehandling er korrosjonshastigheten til 3D -trykt Inconel 625 i 50% H2SO4 -løsning 75% lavere enn for deler som ikke har blitt behandlet.
Teknologi for å dekke overflater:
Nikkelfosforlegering som har blitt elektroplisert: Kjemisk plettering skaper et amorft belegg på 0,5–1 μm på overflaten av delene. Dette gjør dem mer enn ti ganger mer motstandsdyktige mot saltsyrekorrosjon og er bra for å ivareta innsiden av veggene i lagringstanker.
Nikkel - basert wolframkarbid brukes til laserkledning. Et belegg som er 200–300 μm tykt og har en hardhet i HRC 65, settes på ventilens tetningsflate. Brikkene varer tre ganger lengre enn vanlige sveisede deler fordi de er mer motstandsdyktige mot slitasje og korrosjon samtidig.
Anodiseringsprosess: Elektrolyse skaper et 10 til 20 μm tykt oksydbelegg på aluminiumslegeringsdeler som er resistente mot korrosjon. Denne filmen hever pittingpotensialet med 300 mV og er bra for offshore -plattformen rørledningsstøtter.
Fem - Axis -kobling for presis mekanisk maskinering ved bruk av CNC -fresing for å gjøre ultra - presisjonsbearbeiding på viktige overflater (slike tetningsflater og parringsflater) sørger for at overflaten ruhet er mindre enn 0.4 μm og at korrosive medier holder seg mindre. Statistikk fra ett selskap viser at presisjon - behandlet 3D - trykt korrosjon - Resistente deler korroderer 80% mindre i sjøvann enn ubearbeidede deler.
4. Bransjesøknad: Real - Verdens testing fra laboratoriet til fabrikken
Deler i hydrogeneringsreaktoren: Et raffineringsselskap gjør distribusjonsdisken for en hydrogeneringsreaktor ut av et nikkel - -basert legering som ble 3D -trykt. Ved å optimalisere topologien øker antallet strømningskanaler med 40%, og laserkledningsbehandling gjør delene dobbelt så motstandsdyktige mot korrosjon som standard smidde deler. Denne delen har kjørt direkte i 18 måneder ved 10MPa og 420 grader uten å korrodere eller lekke. Dette er 60% kortere enn den vanlige produksjonssyklusen.
Rørledningssystem for havplattformer: På grunn av den høye saltsprayen i Sør -Kinahavet, sysselsetter ett selskap 3D -trykt titanlegering for å lage rørledninger. De anodiserer dem deretter for å lage en oksidfilm. Når den brukes med optimalisering av topologi, går væskemotstanden ned med 25%. Rørledningssystemet er testet i havet i tre år og har en korrosjonshastighet på bare 0,01 mm/a, som oppfyller C5 - M anti-korrosiv standard.
Den nederste støttestrukturen til lagringstanken: En petrokjemisk lagringstank bruker 3D -trykt dupleks rustfritt stålstøttebjelker som er dekket av et elektroplisert fosforbelegg av nikkel. Bjelkene er fri for interne feil takket være varm isostatisk pressing. Etter fem års overvåking er støttebjelkens korrosjonsdybde mindre enn 0,1 mm, noe som er mer enn ti ganger lengre enn levetiden til en vanlig karbonstålstøtte.