Come ottimizzare la corrosione - parti resistenti per la stampa metallica nelle apparecchiature petrolchimiche?

1. Scegliere i materiali: tenendo conto sia di quanto resistono alla corrosione sia a quanto bene possono essere utilizzati in diversi processi
Quando si sceglie la corrosione - materiali resistenti per le attrezzature petrolchimiche, sia la stabilità chimica che il modo in cui funzionano con le tecniche di stampa 3D. Perché resistono così bene alla corrosione, leghe di titanio, leghe a base di nichel- e acciaio inossidabile duplex stanno diventando materiali popolari.
La lega di titanio: Ti-6al-4v è un buon materiale per i tubi della piattaforma offshore e gli scambiatori di calore poiché non si corrode nell'acido cloridrico o nel cloruro . 3 D Leghe di titanio stampate possono migliorare la loro resistenza alla corrosione ulteriormente cambiando la struttura dei loro grani. Ad esempio, la tecnologia di fusione selettiva laser può rendere i cristalli più fini. I dati sperimentali indicano che il tasso di corrosione della lega di titanio stampata in 3D in una soluzione NaCl al 3,5% è ridotto del 40% rispetto ai componenti forgiati convenzionali.
Le leghe basate su Nickel -, come Inconel 718 e altre, funzionano molto bene in condizioni con alte temperature e acidi forti . 3 D La tecnologia di stampa può impedire il problema della segregazione dei componenti che si verifica con il casting tradizionale gestendo la potenza del laser e la velocità di scansione. Ciò rende la distribuzione degli elementi in lega più uniforme e rende il materiale più resistente alla corrosione e alla corrosione dello stress. Un'azienda petrolchimica, ad esempio, ha utilizzato una lega basata su nichel stampata 3D - - per creare gli interni di un reattore di idrogenazione, che ha funzionato per due anni a 500 gradi e 10 MPA senza corrodere.
La struttura di austenite e ferrite sono entrambi presenti in acciaio inossidabile a doppia fase, che è 2205 acciaio a doppia fase (22% Cr, 5% Ni). È anche molto resistente alla corrosione ionica del cloruro. Dopo la stampa 3D, l'acciaio duplex è premuto isostaticamente (anca) per sbarazzarsi dei pori interni e soddisfare gli standard di resistenza alla corrosione di ASTM A923. Ciò rende bene le strutture di supporto del serbatoio nelle raffinerie costiere.
2. Ottimizzazione del processo: controllo completo del processo dalla progettazione allo stampaggio
La resistenza alla corrosione degli articoli stampati in 3D metallici dipende molto da quanto bene sono controllati i parametri di processo. Per ottenere i migliori risultati, tutti e tre gli aspetti - Design, stampa e struttura di supporto - devono essere lavorati insieme.
Design per l'ottimizzazione della topologia: il software di progettazione generativo crea automaticamente la corrosione - strutture ottimali resistenti basate su cose come la velocità del flusso fluido e la distribuzione della pressione. Ad esempio, un'azienda ha utilizzato l'ottimizzazione della topologia per ridurre il peso dei gomiti del gasdotto del 35% e rendere la superficie più curva, il che ha abbassato il pericolo di erosione fluida e corrosione.
Controllo dei parametri di stampa: la stabilità del pool di fusione e la direzione della formazione del grano sono direttamente influenzati dalla potenza laser, dalla velocità di scansione, dallo spessore dello strato e da altri fattori. Ad esempio, l'utilizzo della fusione selettiva laser (SLM) a bassa potenza (150–200 W) e un'elevata velocità di scansione (800-1000 mm/s) può abbassare la zona di calore e impedire a granuli grossolani dal peggiorare la resistenza alla corrosione. Uno studio rivela che la tecnica SLM migliorata taglia la densità di corrente di corrosione di acciaio inossidabile 316L in un ambiente H2S del 60%.
Nuove idee per la struttura di supporto: quando si toglie le parti, le strutture di supporto tradizionali potrebbero danneggiare la superficie, che può portare alla corrosione. Nuovi materiali di supporto solubile, tra cui acqua - polimeri solubili, o progetti di supporto che sono uguali al substrato può aiutare a mantenere intatte la superficie della corrosione - parti resistenti. Un'azienda, ad esempio, impiega una stampa omogenea in lega di titanio per le superfici di sigillatura delle valvole. La rugosità RA è inferiore o uguale a 0,8 μ m, che soddisfa lo standard API 6A per la corrosione - superfici di tenuta resistenti.
3. Post - Tecnologia di elaborazione: l '"ultima riga di difesa" per quanto bene resiste alla corrosione
Per fissare difetti di superficie, ceppi residui e altri problemi, la corrosione stampata in 3D - parti resistenti è necessario rafforzare sistematicamente dopo che sono state realizzate.
La procedura di trattamento termico: la ricottura (500-600 gradi per 2 ore) può eliminare lo stress interno nella stampa e fermare la rottura della corrosione da stress. Il trattamento dell'invecchiamento (isolamento di 700–800 gradi per 4 ore) può aiutare le fasi precipitate a diffondersi uniformemente e rendere il materiale più resistente alla corrosione. Dopo il trattamento dell'invecchiamento, il tasso di corrosione di Inconel 625 stampato in 3D nella soluzione H2SO4 al 50% è inferiore del 75% rispetto a quello delle parti che non sono state trattate.
Tecnologia per coprire le superfici:
La lega di nichel fosforo che è stata elettroplata: la placcatura chimica crea un rivestimento amorfo da 0,5-1 μm sulla superficie delle parti. Questo li rende più di dieci volte più resistenti alla corrosione dell'acido cloridrico ed è buono per salvaguardare le pareti interne dei serbatoi di stoccaggio.
Nickel - basato su tungsten Carbide viene utilizzato per il rivestimento laser. Un rivestimento di 200–300 μm di spessore e ha una durezza di HRC 65 viene inserito sulla superficie di tenuta della valvola. I pezzi durano tre volte più lunghi delle normali parti saldate perché sono più resistenti all'usura e alla corrosione allo stesso tempo.
Processo di anodizzazione: l'elettrolisi crea un rivestimento di ossido di spessore da 10 a 20 μm su parti in lega di alluminio resistenti alla corrosione. Questo film aumenta il potenziale di avvolgimento di 300 mV ed è buono per i supporti della pipeline della piattaforma offshore.
Five - Collegamento dell'asse per la lavorazione meccanica precisa usando la fresatura CNC per eseguire ultra - La lavorazione di precisione su superfici importanti (tali superfici di tenuta e superfici di accoppiamento) si assicura che la rugosità della superficie è inferiore a 0,4 μm e che i media corrosivi si attaccano meno. Le statistiche di una società mostrano che la precisione - ha elaborato 3D - corrosione stampata - parti resistenti corrodano l'80% in meno nell'acqua di mare rispetto alle parti non trasformate.
4. Caso dell'applicazione dell'industria: Real - Test mondiali dal laboratorio alla fabbrica
Parti all'interno del reattore di idrogenazione: una società di raffinazione produce il disco di distribuzione per un reattore di idrogenazione da una lega a base di nichel - che è stata stampata in 3D. Ottimizzando la topologia, il numero di canali di flusso aumenta del 40%e il trattamento del rivestimento laser rende le parti due volte resistenti alla corrosione rispetto alle parti forgiate standard. Questa parte ha funzionato senza sosta per 18 mesi a 10 MPA e 420 gradi senza corrosire o perdite. Questo è il 60% più breve del solito ciclo di produzione.
Sistema di condutture per le piattaforme oceaniche: a causa dell'elevata spray salina nel Mar Cinese Meridionale, una società impiega una lega di titanio stampata in 3D per creare gomiti di condutture. Li anodizzano quindi per fare un film di ossido. Se utilizzata con la progettazione di ottimizzazione della topologia, la resistenza al fluido diminuisce del 25%. Il sistema di pipeline è stato testato nel mare per tre anni e ha un tasso di corrosione di soli 0,01 mm/a, che soddisfa lo standard anticorrosivo C5 - m.
La struttura di supporto inferiore del serbatoio di stoccaggio: un serbatoio di stoccaggio petrolchimico utilizza travi di supporto in acciaio inossidabile duplex stampato in 3D che sono coperte da un rivestimento fosforo nichel elettroplato. I raggi sono privi di difetti interni grazie alla pressione isostatica calda. Dopo cinque anni di monitoraggio, la profondità di corrosione del raggio di supporto è inferiore a 0,1 mm, che è più di dieci volte più lunga della durata di una durata di un normale supporto in acciaio al carbonio.