নিকেল-ভিত্তিক খাদ (Incoloy 800 N08800) উচ্চ তাপমাত্রা এবং জারা প্রতিরোধের জন্য খাদ প্রতিরোধের
1। পরিচিতি
Incoloy 800 খাদ একটি লোহা-ভিত্তিক খাদ; এতে প্রচুর পরিমাণে Ni, Cr এবং অল্প পরিমাণ Si, Mn, Cu, Al, Ti রয়েছে। এটির উচ্চ উচ্চ-তাপমাত্রা শক্তি রয়েছে এবং এতে ভাল অক্সিডেশন প্রতিরোধের, কার্বারাইজেশন প্রতিরোধের এবং ব্যাপ্তিযোগ্যতা প্রতিরোধেরও রয়েছে। সালফার বৈশিষ্ট্য। Cr এবং Ni এর উচ্চ বিষয়বস্তু ক্ষয়কারী পরিবেশে দীর্ঘমেয়াদী স্থিতিশীলতা নিশ্চিত করে। 150,000 ঘন্টার জন্য হাইড্রোজেন প্রক্রিয়াকরণ প্ল্যান্টে ব্যবহৃত 800 খাদ ফাটা অপরিশোধিত গ্যাসোলিন ফার্নেস টিউব
(17 বছর) পরে, এটি শুধুমাত্র সামান্য ক্ষয় ভোগ করেছে এবং এখনও ভাল যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য আছে।
মার্কিন যুক্তরাষ্ট্র এবং অন্যান্য দেশে, অ্যালয় 800 আদর্শ উচ্চ-তাপমাত্রা কাঠামোগত উপাদান হয়ে উঠেছে। এই খাদটি বিস্তৃত অবস্থার অধীনে ব্যবহারের জন্য পুরোপুরি উপযুক্ত এবং ফলস্বরূপ, সাম্প্রতিক বছরগুলিতে এই উপাদানটি অনেক উচ্চ-তাপমাত্রা সিস্টেমে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়েছে। মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রে প্রধান ফোকাস উন্নত শক্তি রূপান্তর ব্যবস্থায় প্রয়োগের উপর, বিশেষ করে কয়লা দহন এবং গ্যাসীকরণের সাথে সম্পর্কিত, খরার কারণে সাফল্য থেকে অপ্রত্যাশিত ব্যর্থতা পর্যন্ত বিভিন্ন ফলাফল সহ। প্রায় সব ক্ষেত্রে, সমস্যা সালফার-ত্বরিত ক্ষয়ের কারণে হয়।
সালফিডেশন এই খাদটির ব্যাপক ব্যবহার সীমিত করার প্রধান স্টিকিং পয়েন্ট বলে মনে হচ্ছে। এই খাদ নির্ভরযোগ্য ব্যবহারের শর্তাবলী এখনও স্পষ্ট নয়। এই নিবন্ধটির উদ্দেশ্য হল সালফার-ধারণকারী বায়ুমণ্ডলে অ্যালয় 800-এর আচরণের ডেটা পর্যালোচনা করা এবং সালফিডেশন জারা প্রতিরোধে অ্যালয় 800-এর সম্ভাব্যতা মূল্যায়ন করা। সীমাবদ্ধতা, তদ্ব্যতীত, পরিবেশগত এবং বস্তুগত কারণগুলিকে নির্দেশ করে যা আচরণকে প্রভাবিত করে, সেইসাথে আরও কাজ করার প্রয়োজন হয় এমন ক্ষেত্রগুলিকে প্রভাবিত করে।
2. অ্যান্টিঅক্সিডেন্ট
বায়ুমণ্ডলে ইনকোলগ 800 অ্যালয়ের বেশিরভাগ প্রয়োগ যেখানে সালফারাইজেশন এবং ক্ষয় ঘটতে পারে সেগুলি নিম্নলিখিত তিনটি বায়ুমণ্ডলের একটির অন্তর্গত: (1) পেট্রোলিয়াম প্রক্রিয়াকরণ, (2) কয়লা গ্যাসীকরণ এবং (3) জীবাশ্ম জ্বালানী দহন। প্রতিটি বায়ুমণ্ডলের মধ্যে প্রধান পার্থক্য হল অক্সিজেন, তাপমাত্রা এবং চাপের কার্যকলাপ, কিন্তু কিছু বায়ুমণ্ডলের উপাদান আংশিকভাবে একই এবং সবসময় স্পষ্ট পার্থক্য থাকে না। নীচে বিভিন্ন ক্ষেত্রে 800 অ্যালয়ের অতীত এবং বর্তমান পরীক্ষার ফলাফল রয়েছে, যার মধ্যে সীমাবদ্ধ ব্যবহারের স্ট্রিপগুলির অনুমান সহ আরও ভাল কর্মক্ষমতা প্রয়োজন।
2.1 পেট্রোলিয়াম প্রক্রিয়াকরণ
পেট্রোলিয়াম শিল্পে ব্যবহারের শর্তগুলি হল: নিম্ন তাপমাত্রা, এবং বায়ুমণ্ডলে হাইড্রোজেন, হাইড্রোকার্বন, কার্বন অক্সাইড এবং বাষ্প থাকে যাতে অল্প পরিমাণে HS-এর পরিমাণ থাকে। এই ধরনের বায়ুমণ্ডল সাধারণত ধারণ করে<1% HS (generally less than 100ppm) and very low activity hydrogen, and the temperature generally does not exceed 650°C. Over the years, people have intermittently revealed the behavior of many high-temperature alloys in H2/HS environments: Such as Soreu and Hogt in 1956, Backensto et al. in 1958 and 1956, Mcoy and Hamel in 1971. Based on reported information, a summary of the relationship between sulfidation corrosion of 800 alloy and temperature, pressure and HS content (data combined with laboratory and factory results.)
ক্ষয়ের হার মূলত তাপমাত্রার উপর নির্ভর করে এবং এইচএস সামগ্রী এবং মোট চাপের প্রতি সংবেদনশীল নয়। যখন বায়ুমণ্ডলে 0.02% HS থাকে, তখন 800 মিশ্র ধাতুতে সালফিডেশন ক্ষয় ঘটবে। পেরোক্সিজেনের ঘনত্বের প্রভাব নিয়ে এখনও কেউ আলোচনা করেনি, তবে এটা অনুমান করা যেতে পারে যে সালফাইড গ্যাস পর্যায়ের সাথে সাম্যাবস্থায় স্থিতিশীল অবস্থায় পরিণত হওয়ার জন্য অক্সিজেনের ক্রিয়াকলাপ বেশ কম হতে হবে, যেমনটি এক্স-রে ডিফ্র্যাকশন বিশ্লেষণ দ্বারা প্রমাণিত। পৃষ্ঠের অক্সাইড।
উপসংহারে যে ভলকানাইজেশন গতি এইচএস ঘনত্বের প্রতি সংবেদনশীল নয় তা বিশুদ্ধ এইচএসের ক্ষেত্রে প্রসারিত বলে মনে হয়। বার্নস 101.3kPa-এ বিশুদ্ধ HS-এ 8টি খাদের বিক্রিয়া অধ্যয়ন করেছেন। 593 ডিগ্রিতে ক্ষয়ের হার 1.194 মিমি/বছর। এই সময়ে, HS-এর ঘনত্ব সারণি 1-এ সংশ্লিষ্ট তাপমাত্রার ঘনত্বের চেয়ে 2 অর্ডার কম মাত্রার, এবং বল হল শুধুমাত্র সারণী 1। সংশ্লিষ্ট তাপমাত্রার অর্ধেক, যা টেবিলের এক্সট্রাপোলেটেড ডেটার তীব্র বিপরীতে। 1. তিনি জারা হারের উপর অতিরিক্ত গরমের প্রভাব যাচাই করেছেন। 650 ডিগ্রিতে বিশুদ্ধ HS-এর অধীনে ক্ষয়ের হার ছিল 3.48 মিমি/বছর। নমুনাটি 12 ঘন্টার মধ্যে 774 ডিগ্রিতে গুরুতরভাবে ভলকানাইজ করা হয়েছিল এবং 982 ডিগ্রিতে সম্পূর্ণরূপে ধ্বংস হয়ে গিয়েছিল।
প্রাপ্ত তথ্য অনুসারে, যখন 800 খাদ এমন একটি বায়ুমণ্ডলে ব্যবহার করা হয় যেখানে কয়েকটি পিপিএম থেকে 100% HS পর্যন্ত বিস্তৃত এইচএস উপাদান রয়েছে, তখন 538 ডিগ্রির নিচে কোন সুস্পষ্ট সালফাইড ক্ষয় হবে না এবং স্ক্র্যাপ ক্ষয়ের হার (0.408 মিমি/বছর) 538 ডিগ্রির বেশি বলে মনে হয় এবং 1% বা তার বেশি H, S বায়ুমণ্ডল থাকতে পারে। যাইহোক, 538 ডিগ্রীর উপরে এইচএস-এর ছোট থেকে ট্রেস পরিমাণ ধারণকারী বায়ুমন্ডলে ক্ষয় হারের কোন তথ্য নেই। সালফাইড পর্যায়ের থার্মোডাইনামিক স্থিতিশীলতার কারণে ক্ষয় ঘটবে না এমন একটি গুরুত্বপূর্ণ সীমাবদ্ধ বিন্দু থাকা উচিত। তাপমাত্রা এবং HS/H অনুপাতের ফাংশন হিসাবে Fe, Ni, Cr এবং Mn এর ফেজ স্থিতিশীল ইন্টারফেস (ধাতু/ধাতু সালফাইড) চিত্র 1 এ দেখানো হয়েছে। যদি HS/-H2 অনুপাত 10~3 এর কম হয়, Fe এবং Ni 760 ডিগ্রির উপরে স্থিতিশীল সালফাইড গঠন করবে না। এমনকি যদি Fe এবং Ni-এর সালফাইড তৈরি হয়, যার ফলে 800 অ্যালয় দ্রুত ক্ষয় হয়ে যায়, তবুও এটি 760 ডিগ্রির বেশি এবং 1000ppm-এর কম H-এ HS-এর ঘনত্বের অধীনে ভাল কার্যক্ষমতা বজায় রাখতে পারে।
অন্যদিকে, যদি Cr এবং Mn সালফাইডগুলি অভ্যন্তরীণ বা বাহ্যিক সালফাইড দ্বারা গঠিত হয়, যা সংকর ধাতুর দ্রুত ক্ষয়কে উৎসাহিত করে, তাহলে চিত্র 1 থেকে দেখা যাবে যে প্রতিক্রিয়া ছাড়াই সর্বাধিক সালফারের পরিমাণ 1ppm থেকে 1ppb। যেহেতু HS-এর কম ঘনত্বে প্রতিক্রিয়ার কোন গতিগত তথ্য নেই, তাই প্রতিক্রিয়ার নিয়ন্ত্রণের কারণ এবং সীমা বিচার করা কঠিন। রাও এবং নেলসন 1.5×10-4 Nm-² চাপ এবং 1.5×10-' এর একটি সালফার বাষ্পের আংশিক চাপ সহ একটি বায়ুমণ্ডলে 310 স্টেইনলেস স্টিলের (25Cr, 20Ni, অবশিষ্ট Fe) প্রতিক্রিয়া অধ্যয়ন করেছিলেন Nm-2 HS/H. HS /H 2.71×10-³ (2700×10- ডিগ্রি HS) এর সমতুল্য। তারা দেখতে পেল যে শুধুমাত্র স্পিনেল-টাইপ Fe এবং Cr সালফাইড তৈরি হয়েছে, যা চিত্র 1-এর ডেটার সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ। এই পরিস্থিতিতে নি সালফাইড অস্থির, যখন Fe এবং Cr-এর স্পিনেল-টাইপ সালফাইড স্থিতিশীল।
রাও এবং নেলসনের পরিমাপ অনুসারে, প্রতিক্রিয়ার গতি খুব দ্রুত, এবং 100 ঘন্টায় ওজন বৃদ্ধি খুব বড়, 115mg/cm² এর সমতুল্য। এটি নির্দেশ করে যে পারফরম্যান্স-অনুমতিযোগ্য HS/H অবশ্যই 2700 পিপিএম-এর নিচে হতে হবে। Incoloy800 খাদ খুব অনুরূপ আচরণ বিশ্বাস করা হয়. উচ্চ-তাপমাত্রা এবং নিম্ন-সালফার ঘনত্বের বায়ুমণ্ডলে 800 খাদের প্রকৃত আচরণ নির্ধারণের জন্য বর্তমান বোঝা যথেষ্ট নয়। ভাল জারা প্রতিরোধের অধীনে সর্বাধিক বিষয়বস্তু এবং তাপমাত্রার মধ্যে সম্পর্ক অধ্যয়ন করা প্রয়োজন। এটি স্পষ্টতই একটি গুরুত্বপূর্ণ গবেষণা যা এই খাদটির আরও নির্ভরযোগ্য অ্যাপ্লিকেশনের দিকে পরিচালিত করে। ক্ষেত্র
There are two ways to increase the operating temperature in petrochemical atmospheres with high sulfur content: one is to adjust the alloy composition to reduce the vulcanization speed, and the other is to adjust the gas composition to form a protective oxide film on the alloy surface. Strafford et al. synthesized the effects of alloy elements on sulfidation. The results showed that there is little hope of greatly reducing the sulfide corrosion rate by adjusting the alloy composition. It is questionable whether a small amount of additives in the matrix can form an anti-sulfide barrier layer. A large amount of The additives will result in the formation of a new alloy rather than modifying the 800 alloy. A more feasible method is to modify the alloy to form a protective oxide film in an atmosphere with very low oxygen concentration. As shown in Figure 1, to form a chromium oxide film, it is required that HO/H>1ppm at 650℃, and at 982 ℃HO/H>100ppm পরিবর্তিত সংকর ধাতুর সাথে আল যোগ করা ফর্ম A12O3 নির্বাচনী অক্সিডেশনের কারণে, এবং একটি অক্সাইড ফিল্ম অত্যন্ত কম অক্সিজেন ঘনত্বের বায়ুমণ্ডলে যেমন -9~-10 এর logPH2o/PH2 তৈরি হতে পারে।
বার্নস একটি বিশুদ্ধ HS বায়ুমণ্ডলে আল-পরিবর্তিত 800 খাদের আচরণ অধ্যয়ন করেছেন। {{10}}.25%, 2%, এবং 4% Al যোগ করলে, ক্ষয়ের হার 1.175 থেকে 0.725, 0.175~0.25, এবং 0.075-এ নেমে এসেছে ~0.15 মিমি/বছর যথাক্রমে 593 ডিগ্রীতে। এটি একটি প্রতিরক্ষামূলক অক্সাইড ফিল্ম গঠনের জন্য খুব কম অক্সিজেন কার্যকলাপ সহ একটি বায়ুমণ্ডলে আলের নির্বাচনী অক্সিডেশনের কারণে হতে পারে। একটি ভাল প্রতিরক্ষামূলক প্রভাব অর্জনের জন্য, A1-এর পরিমাণ কমপক্ষে 4% যোগ করা হয়, যা Fe{21}}Cr-Ni-Al এবং Fe-Cr-Al ধাতু তৈরির জন্য প্রয়োজনীয় Al-এর সমান। একটি কম অক্সিজেন ঘনত্ব কয়লা গ্যাসীকরণ বায়ুমণ্ডলে A1 প্রতিরক্ষামূলক ফিল্ম। বিষয়বস্তু সামঞ্জস্যপূর্ণ.
দ্বিতীয় পদ্ধতি, যা বায়ুমণ্ডলে অক্সিজেনের কার্যকলাপ বৃদ্ধি করে এবং 800 অ্যালয়েতে একটি প্রতিরক্ষামূলক ক্রোমিয়াম অক্সাইড ফিল্ম তৈরি করে, এটি আরও সম্ভাব্য, তবে এটি প্রক্রিয়া বা সিস্টেম দ্বারা সীমাবদ্ধ হতে পারে। এই উদ্দেশ্য অর্জনের জন্য, অল্প পরিমাণে বাষ্প বা CO যোগ করা আরও কার্যকর। ক্লেটন দেখতে পান যে একটি ইথিলিন ক্র্যাকিং ফার্নেসের 800টি অ্যালয় টিউব 704 ডিগ্রি তাপমাত্রায় নিম্ন সালফার কার্যকলাপ সহ ন্যাফথা এবং বাষ্পে ব্যবহার করা হয়েছিল। এক বছর পর পর্যন্ত সালফাইডের কোনো ক্ষয় হয়নি। বিপরীতে, বাষ্পে সোডিয়ামের ট্রেস পরিমাণ যোগ করা হয়েছিল। এটি প্রতিরক্ষামূলক অক্সাইড ফিল্মকে ধ্বংস করবে, যার ফলে সালফাইড ক্ষয় হবে এবং মাত্র তিন মাসের মধ্যে ক্ষয় গুরুতর হবে।
