Chemische Verarbeitungsanlagen sind auf Rohrleitungssysteme angewiesen, um Säuren, Laugen, Lösungsmittel, Gase, Dampf, Abwasser und andere aggressive Medien zu transportieren. Diese Systeme arbeiten häufig unter hohem Druck, erhöhter Temperatur, wiederholtem Temperaturwechsel und kontinuierlicher Exposition gegenüber korrosiven Substanzen.
Rohrverbindungsstücke sind besonders anfällig, da sie die Strömungsrichtung ändern, unterschiedliche Rohrgrößen verbinden, Abzweigungen erzeugen und Rohrleitungsenden schließen. Turbulenzen, örtliche Beanspruchung, Erosion und chemische Konzentration können Ellenbogen, Abschläge, Reduzierer, Kappen und Flanschverbindungen anfälliger für Schäden machen als gerade Rohrabschnitte.
Die Auswahl korrosionsbeständiger Rohrverbindungsstücke ist daher für den Schutz von Arbeitern, Geräten, Produktionskontinuität und der Umgebung von entscheidender Bedeutung. In diesem Artikel werden die Hauptursachen für Korrosion in Chemiefabriken erläutert, gängige Montagematerialien verglichen und die Faktoren dargelegt, die Käufer bei der Angabe korrosionsbeständiger Rohrleitungskomponenten berücksichtigen sollten.
Warum Korrosionsbeständigkeit wichtig ist
Korrosion ist die allmähliche Verschlechterung eines Materials durch chemische oder elektrochemische Wechselwirkung mit seiner Umgebung. In einer Chemieanlage kann Korrosion die Wandstärke verringern, eine Armatur schwächen, eine Dichtfläche beschädigen oder kleine Gruben bilden, die sich schließlich zu Undichtigkeiten entwickeln.
Eine undichte chemische Pipeline kann Folgendes verursachen:
- Gefährliche Stoffe für Arbeitnehmer
- Brand - oder Explosionsrisiken
- Produktkontamination
- Umweltverschmutzung
- Geräteschaden
- Ungeplante Abschaltungen
- Teure Wartung
- Produktionsausfall
Ein Beschlag kann von außen akzeptabel erscheinen, während sich im Inneren Korrosion entwickelt Aus diesem Grund sollte die Materialauswahl nicht allein auf dem Aussehen oder den Anschaffungskosten basieren.
Die wirtschaftlichste Armatur ist in der Regel diejenige, die während der gesamten vorgesehenen Lebensdauer eine zuverlässige Leistung bietet und gleichzeitig die Sicherheits- und Wartungsanforderungen erfüllt.
Häufige Formen der Korrosion in chemischen Anlagen
Unterschiedliche Korrosionsmechanismen erfordern unterschiedliche Materialien und Schutzstrategien.
Allgemeine Korrosion
Allgemeine Korrosion betrifft eine relativ große Oberfläche und verringert allmählich die Wandstärke. Obwohl sie einfacher vorherzusagen ist als lokale Korrosion, erfordert sie dennoch eine geeignete Korrosionszugabe und eine regelmäßige Überwachung.
Kohlenstoffstahl kann allgemeine Korrosion erfahren, wenn er ohne ausreichenden Schutz Wasser, Säuren, Sauerstoff oder anderen aggressiven Medien ausgesetzt wird.
Lochfraßkorrosion
Durch Lochfraß entstehen kleine, aber tiefe Hohlräume in der Materialoberfläche Edelstahl kann in chloridhaltigen Umgebungen anfällig für Lochfraß sein, insbesondere wenn Temperatur und Chloridkonzentration ansteigen.
Lochfraß ist gefährlich, da er in die Wand eindringen kann, während die umgebende Oberfläche relativ unbeschädigt erscheint.
Spaltkorrosion
Spaltkorrosion entsteht in engen Räumen, in denen sich stehende Flüssigkeit ansammeln kann. Häufige Risikobereiche sind Dichtungsschnittstellen, Gewindeverbindungen, Flanschverbindungen, Ablagerungen und schlecht konstruierte Baugruppen.
Materialauswahl, Verbindungsdesign, Oberflächenreinheit und Wartungspraktiken beeinflussen alle die Spaltkorrosionsbeständigkeit.
Galvanische Korrosion
Galvanische Korrosion kann auftreten, wenn zwei unterschiedliche Metalle in Gegenwart eines Elektrolyten elektrisch verbunden werden Ein Material wird aktiver und korrodiert schneller.
Dieses Risiko sollte berücksichtigt werden, wenn Armaturen, Rohre, Flansche, Bolzen, Ventile und Geräte aus verschiedenen Metallen hergestellt werden.
Spannungskorrosionsknallen
Spannungsrisskorrosion resultiert aus der kombinierten Wirkung von Zugspannung und einer bestimmten korrosiven Umgebung. Risse können sich bei begrenzter Korrosion der sichtbaren Oberfläche entwickeln.
Austenitische rostfreie Stähle können unter bestimmten Temperatur - und Spannungsbedingungen anfällig für Chlorid-Spannungsrisskorrosion sein Duplex-Edelstähle oder Nickellegierungen können in geeigneten Anwendungen eine bessere Beständigkeit bieten.
Intergranulare Korrosion
Entlang der Materialkorngrenzen kommt es zu interkristalliner Korrosion, die mit einer unsachgemäßen Wärmebehandlung oder Sensibilisierung beim Schweißen verbunden sein kann.
Richtige Materialqualitäten, kontrollierte Wärmebehandlung, qualifizierte Schweißverfahren und eine geeignete Nachschweißreinigung können dazu beitragen, dieses Risiko zu verringern.
Erosion-korrosion
Erosionskorrosion entsteht durch die kombinierte Wirkung von chemischer Korrosion und Hochgeschwindigkeitsströmung. Es kommt häufig an Ellbogen, Abschlägen, Reduzierstücken und anderen Stellen vor, an denen sich Strömungsrichtung oder Geschwindigkeit ändert.
Schlämme, suspendierte Feststoffe, Blasen und turbulente Strömungen können den Materialverlust im Außenradius einer Biegung oder stromabwärts einer Drossel beschleunigen.
Verständnis der Bedingungen für den Chemiedienst
Vor der Auswahl eines Rohrverschraubungsmaterials sollte die gesamte Serviceumgebung überprüft werden.
Wichtige Informationen sind:
- Chemische Zusammensetzung
- Konzentration
- Betriebstemperatur
- Auslegungstemperatur
- Betriebsdruck
- Bemessungsdruck
- Strömungsgeschwindigkeit
- Vorhandensein von Festkörpern
- Sauerstoffgehalt
- Chloridgehalt
- pH-Wert
- Reinigungschemikalien
- Anlauf - und Abschaltbedingungen
- Erwartete Lebensdauer
Dieselbe Chemikalie kann sich bei unterschiedlichen Konzentrationen und Temperaturen unterschiedlich verhalten Ein Material, das in einer verdünnten Lösung bei Raumtemperatur gut funktioniert, kann in einer konzentrierten Lösung bei erhöhter Temperatur schnell korrodieren.
Auch Spurenverunreinigungen können das Korrosionsverhalten verändern Käufer sollten dem Hersteller daher genaue Prozessinformationen statt nur einer allgemeinen Fluidbezeichnung zur Verfügung stellen.
Die endgültige Materialauswahl für kritische chemische Dienste sollte von qualifiziertem Ingenieurpersonal unter Verwendung relevanter Korrosionsdaten, Projektstandards und Betriebserfahrung bestätigt werden.
Rohrverbindungsstücke aus Kohlenstoffstahl
Kohlenstoffstahl wird häufig in industriellen Rohrleitungen verwendet, da er eine gute Festigkeit, Schweißbarkeit, Verfügbarkeit und Kosteneffizienz bietet.
Es kann geeignet sein für:
- Nicht korrosive Kohlenwasserstoffe
- Bestimmte Versorgungssysteme
- Aufbereitetes Wasser
- Dampf und Kondensat unter kontrollierten Bedingungen
- Einige chemische Dienstleistungen mit Korrosionszulage
- Außenbeschichtete Rohrleitungssysteme
Ungeschützter Kohlenstoffstahl kann jedoch in sauren, feuchten, sauerstoffreichen oder chemisch aggressiven Umgebungen schnell korrodieren.
Seine Leistung kann verbessert werden durch:
- Erhöhte Wandstärke
- Korrosionszulage
- Innenauskleidung
- Außenbeschichtung
- Kathodischer Schutz
- Chemische Inhibitoren
- Kontrollierte Betriebsbedingungen
Kohlenstoffstahl bleibt für viele Anlagensysteme praktisch, sollte aber nicht nur deshalb ausgewählt werden, weil er die niedrigsten anfänglichen Materialkosten bietet.
Rohrverbindungsstücke aus Edelstahl
Edelstahl enthält Chrom, das auf der Oberfläche eine dünne Passivschicht bildet Diese Schicht trägt dazu bei, das Material vor vielen Formen der Korrosion zu schützen.
Edelstahl 304 und 304L
Die Klassen 304 und 304 L bieten eine gute allgemeine Korrosionsbeständigkeit und werden häufig in der Lebensmittelverarbeitung, Pharmazeutika, sauberem Wasser und milden chemischen Dienstleistungen verwendet.
Die kohlenstoffarme 304 L-Qualität bietet eine verbesserte Beständigkeit gegen Sensibilisierung nach dem Schweißen.
Diese Qualitäten bieten jedoch möglicherweise keine ausreichende Beständigkeit in Umgebungen mit hohen Chloridkonzentrationen oder besonders aggressiven Chemikalien.
316 und 316 L Edelstahl
Die Klassen 316 und 316 L enthalten Molybdän, das die Beständigkeit gegen Lochfraß und Spaltkorrosion im Vergleich zu 304 Sorten verbessert.
Sie sind weit verbreitet in:
- Chemische Verarbeitung
- Pharmazeutische Produktion
- Wasseraufbereitung
- Küstenumgebungen
- Nahrungs - und Genussmittelsysteme
- Moderater Chloridservice
Obwohl 316 L oft als korrosionsbeständig beschrieben wird, ist es nicht korrosionsbeständig Temperatur, Chloridkonzentration, Säuregehalt, Sauerstoffgehalt und Spaltbedingungen müssen noch berücksichtigt werden.
Duplex-Rohrbeschläge aus Edelstahl
Duplex-Edelstahl kombiniert austenitische und ferritische Mikrostrukturen. Es bietet im Allgemeinen eine höhere Festigkeit und eine bessere Beständigkeit gegen Rissbildung durch Chloridspannungskorrosion als herkömmliche austenitische Edelstähle.
Duplex-Armaturen werden oft ausgewählt für:
- Chloridhaltige Prozessströme
- Chemische Produktion
- Offshore-anlagen
- Meerwassersysteme
- Entsalzungsanlagen
- Zellstoff - und Papierverarbeitung
- Düngemittelherstellung
Eine höhere Materialfestigkeit kann bei einigen Konstruktionen eine geringere Wandstärke ermöglichen, alle Abmessungen müssen jedoch weiterhin dem geltenden Rohrleitungscode entsprechen.
Duplex-Materialien erfordern kontrollierte Fertigungs, Wärmebehandlungs, Umform - und Schweißverfahren Falsche Verarbeitung kann das Phasengleichgewicht stören und die Korrosionsbeständigkeit verringern.
Die Materialprüfung und die ordnungsgemäße Dokumentation sind besonders wichtig beim Kauf von Duplex-Stahlarmaturen.
Super Duplex Edelstahl
Superduplex-Edelstahl bietet eine verbesserte Beständigkeit gegen Lochfraß, Spaltkorrosion und Chloridspannungskorrosion.
Es kann in schweren Umgebungen verwendet werden, wie zum Beispiel:
- Chemische Verarbeitung mit hohem Chloridgehalt
- Offshore-Öl - und Gasförderung
- Meerwassereinspritzsysteme
- Entsalzungsanlagen
- Aggressiver Soledienst
- Marine Prozessausrüstung
Obwohl Superduplexstahl mehr kostet als gewöhnlicher Edelstahl, können seine längere Lebensdauer und hohe Festigkeit die Investition in anspruchsvolle Anwendungen rechtfertigen.
Fertigungs- und Schweißkontrollen sind von entscheidender Bedeutung, daher sollten Käufer mit Lieferanten zusammenarbeiten, die Erfahrung mit diesen Materialien haben.
Armaturen aus legiertem Stahl und Nickellegierung
Armaturen aus legiertem Stahl werden üblicherweise dort verwendet, wo Hochtemperaturfestigkeit, Druckbeständigkeit, Oxidationsbeständigkeit oder besondere mechanische Eigenschaften erforderlich sind.
Legierungen auf Nickelbasis können eine starke Beständigkeit gegen Säuren, Chloride, reduzierende Umgebungen und Hochtemperaturkorrosion bieten. Sie werden in schweren chemischen Verarbeitungsanwendungen eingesetzt, bei denen rostfreie Stähle keine ausreichende Leistung erbringen können.
Da Nickellegierungen teuer sind, sind eine positive Materialidentifizierung, Rückverfolgbarkeit und kontrollierte Herstellung unerlässlich. In einigen Systemen darf eine korrosionsbeständige Legierung nur für die benetzte Oberfläche durch Verkleidung oder Auskleidung verwendet werden.
Die technischen und wirtschaftlichen Vorteile jeder Option sollten über die erwartete Lebensdauer bewertet werden.
Die Bedeutung des Passdesigns
Die Materialauswahl ist nur ein Teil der Korrosionskontrolle. Das Passdesign beeinflusst auch das Fließverhalten, die Spannungskonzentration, die Entwässerung und die Wahrscheinlichkeit von Ablagerungen.
Langradius-Ellenbögen erzeugen im Allgemeinen weniger Turbulenzen als Kurzradius-Ellenbögen. Dies kann Druckverlust und Erosionskorrosion in Hochgeschwindigkeitssystemen reduzieren.
Reduzierer sollten mit der richtigen Ausrichtung installiert werden, um unerwünschte Dampftaschen oder Flüssigkeitsansammlungen zu vermeiden Exzenterreduzierer werden häufig dort eingesetzt, wo es auf die Aufrechterhaltung einer flachen Seite ankommt.
Abzweigverbindungen und Abschläge sollten so ausgelegt sein, dass sie lokale Belastungen und Strömungsstörungen bewältigen können. Tote Beine sollten in Systemen minimiert werden, in denen stehende Chemikalien konzentriert oder kontaminiert werden können.
Flanschverkleidung, Dichtungsauswahl, Verschraubung und Montageverfahren wirken sich ebenfalls auf die Spaltbedingungen und die Dichtungsleistung aus.
Wandstärke und Korrosionsbeihilfe
Die erforderliche Wandstärke hängt von Druck, Temperatur, Materialfestigkeit, Fertigungstoleranz, mechanischen Belastungen und dem geltenden Designcode ab.
Um den erwarteten Materialverlust zu berücksichtigen, kann eine Korrosionszugabe hinzugefügt werden. Eine Erhöhung der Wandstärke ist jedoch nicht immer eine angemessene Lösung. Lokalisierte Korrosion, Spannungsrisskorrosion und schneller chemischer Angriff können zu Ausfällen führen, bevor eine allgemeine Korrosionszugabe verbraucht wird.
Bei Formbeschlägen sollte der Hersteller auch eine Wandverdünnung während der Produktion in Betracht ziehen, Der äußere Radius eines Ellenbogens kann bei Dehnung des Materials dünner werden.
Fertige Beschläge sollten nach dem Formen, Bearbeiten und der Oberflächenvorbereitung die angegebene Mindestwandstärke erfüllen.
Fertigungsqualität und Wärmebehandlung
Herstellungsprozesse können die Korrosionsbeständigkeit beeinflussen. Formen, Schweißen, Bearbeiten und Wärmebehandlung können die Mikrostruktur verändern, Eigenspannungen hervorrufen oder die Oberfläche verunreinigen.
Wichtige Kontrollen sind:
- Verifizierte Rohstoffe
- Qualifizierte Umformverfahren
- Kontrollierte Heiztemperaturen
- Korrekte Lösungsbehandlung bei Bedarf
- Qualifizierte Schweißverfahren
- Geeignete Füllmetalle
- Kontrollierte Kühlung
- Vermeidung von Kohlenstoff-Stahl-Kontaminationen
- Oberflächenreinigung und Passivierung
- Rückverfolgbarkeit der Wärmezahl
Edelstahl - und Duplexstahlprodukte sollten mit geeigneten Werkzeugen gehandhabt und bei Bedarf getrennt von Kohlenstoffstahl gelagert werden Eingebettete Eisenpartikel können rosten und das Aussehen oder die lokale Leistung von Edelstahloberflächen beschädigen.
Oberflächenbehandlung und Passivierung
Der Oberflächenzustand von Edelstahlarmaturen kann die Korrosionsbeständigkeit beeinflussen Fertigungsrückstände, Wärmetönung, Zunder, Fett und eingebettete Partikel sollten mit geeigneten Methoden entfernt werden.
Durch Beizen können Oxidablagerungen und Wärmetönungen entfernt werden. Die Passivierung trägt dazu bei, die schützende chromreiche Oberflächenschicht wiederherzustellen oder zu verbessern, indem sie freies Eisen entfernt und die Bildung von Passivfilmen unterstützt.
Für hygienische oder hochreine Anwendungen kann eine zusätzliche Politur erforderlich sein Die angegebene Oberflächenrauheit sollte dem Prozess und den Reinigungsanforderungen entsprechen.
Die Oberflächenbehandlung kann eine ungeeignete Materialqualität nicht ausgleichen, aber sie kann dazu beitragen, dass eine richtig ausgewählte Legierung wie vorgesehen funktioniert.
Qualitätsprüfung und -prüfung
Korrosionsbeständige Armaturen sollten einer Inspektion gemäß der geltenden Norm und Projektspezifikation unterzogen werden.
Zu den üblichen Inspektionen gehören:
- Visuelle Untersuchung
- Maßprüfung
- Wanddickenmessung
- Analyse der chemischen Zusammensetzung
- Positive Materialidentifikation
- Mechanische Eigenschaftsprüfung
- Härteprüfung
- Ultraschallprüfung
- Röntgenuntersuchung
- Prüfung des flüssigen Eindringmittels
- Hydrostatische Prüfung
- Oberflächenrauheitsprüfung
- Ferrit- oder Phasenausgleichsprüfung bei Bedarf
- Interkranulare Korrosionsprüfung, sofern angegeben
Nicht jeder Test ist für jeden Auftrag erforderlich Der Inspektionsplan sollte auf Material, Herstellungsmethode, Serviceschwere und Projektanforderungen basieren.
Materialprüfbescheinigungen und Prüfberichte sollten den Produktkennzeichnungen und Wärmezahlen entsprechen.
Überlegungen zur Installation und Wartung
Auch korrekt gefertigte Armaturen können bei schlechter Montage ausfallen.
Schweißverfahren sollten für das Material und die Wartung geeignet sein Übermäßiger Wärmeeintrag, ungeeignetes Füllmetall, Verunreinigungen oder unzureichende Abschirmung können die Verbindungsqualität und Korrosionsbeständigkeit verringern.
Flanschverbindungen erfordern eine korrekte Dichtungsauswahl, ausgerichtete Passflächen, geeignete Bolzen und eine kontrollierte Anspannung. Eine ungleichmäßige Bolzenbelastung kann zu Leckagen und Spaltenbildung führen.
Nach der Installation erfordern chemische Rohrleitungssysteme möglicherweise Spülung, Reinigung, Passivierung, Druckprüfung und Basisinspektion.
Wartungsprogramme können umfassen:
- Sichtprüfung
- Ultraschalldickenmessung
- Korrosionsüberwachung
- Leckerkennung
- Inspektion von Standorten mit hoher Turbulenz
- Untersuchung bei planmäßigen Abschaltungen
- Ersatz basierend auf dem gemessenen Zustand
Ellenbogen, Abschläge, Reduzierer und Injektionspunkte verdienen oft zusätzliche Aufmerksamkeit, da sie möglicherweise einen schwereren lokalen Angriff erleiden.
So geben Sie korrosionsbeständige Armaturen an
Eine vollständige Kaufanfrage sollte Folgendes beinhalten:
- Einpasstyp
- Nennrohrgröße
- Außendurchmesser
- Wandstärke oder Zeitplan
- Materialgüte
- Herstellungsstandard
- Maßstandard
- Auslegungsdruck und Temperatur
- Prozessmedium
- Korrosionszulage
- Endverbindung
- Anforderungen an die Wärmebehandlung
- Anforderungen an die Oberflächenbehandlung
- Inspektion und Prüfung
- Dokumentation
- Markierung
- Menge und Verpackung
Bei kundenspezifischen Armaturen sollten Käufer auch genehmigte technische Zeichnungen und Toleranzen vorlegen.
Je vollständiger die Anfrage ist, desto genauer kann der Hersteller die Materialeignung, Produktionsanforderungen, den Preis und die Lieferzeit bewerten.
Auswahl eines zuverlässigen Lieferanten
Ein zuverlässiger Lieferant korrosionsbeständiger Rohrverbindungsstücke sollte Folgendes nachweisen:
- Erfahrung mit dem benötigten Material
- Kenntnis internationaler Standards
- Verifizierte Rohstoffquellen
- Kontrollierte Umformung und Wärmebehandlung
- Genaue Bearbeitung
- Materialrückverfolgbarkeit
- Geeignete Inspektionsfähigkeiten
- Unterstützung bei der Fremdkontrolle
- Vollständige Ausfuhrdokumentation
- Professionelle technische Kommunikation
Käufer sollten Lieferanten meiden, die Materialien ohne Genehmigung ersetzen, inkonsistente Zertifikate vorlegen oder nicht erklären können, wie Produkte aus Sonderlegierungen hergestellt und geprüft werden.
Schlussfolgerung
Korrosionsbeständige Rohrverbindungsstücke sind für die Sicherheit und Zuverlässigkeit chemisch verarbeiteter Systeme von entscheidender Bedeutung. Eine erfolgreiche Auswahl erfordert ein umfassendes Verständnis des chemischen Mediums, der Konzentration, der Temperatur, des Drucks, der Strömungsbedingungen, des Korrosionsmechanismus, der Materialeigenschaften, des Passdesigns, der Wandstärke und der Herstellungsqualität.
Kohlenstoffstahl, Edelstahl, Duplexstahl, Superduplexstahl, legierter Stahl, und Nickellegierungen bieten jeweils unterschiedliche Vorteile Kein einzelnes Material ist für jede chemische Umgebung geeignet.
Cangzhou Zeteng International Trade Co., Ltd. liefert Flansche, Rohrbögen, Ellbogen, Abschläge, Reduzierer, Kappen, und andere industrielle Rohrverbindungsstücke aus Kohlenstoffstahl, Edelstahl, legiertem Stahl, und Duplexstahl Produkte können nach ANSI/ASME, ASTM, DIN, EN, JIS, BS, GOST, und kundenspezifischen Anforderungen hergestellt werden.
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