Меню

Что такое карбамидная сталь

Что такое карбамидная сталь

Специальная сталь
Специальная сталь Safurex ® разработана компанией Sandvik для применения на заводе по синтезу карбамида Stamicarbon (Нидерланды). Ее свойства таковы, что она может применяться для изготовления основного оборудования и трубопроводов, которые работают под высоким давлением и обычно наиболее подвержены коррозии. При использовании стандартных материалов для изготовления оборудования, контактирующего с карбамидом, необходимо работать в присутствии воздуха для удерживания защитной окиси на поверхности металла. Рекомендуется добавлять до 0,6% по объему воздуха в СО2. Однако, даже при работе в таких условиях степень коррозии равна 0,05-0,1 мм в год. С использованием новой стали Safurex®, такая необходимость отпадает.
Основным недостатком введения дополнительного пассивирующего воздуха является необходимость выводить его инертные компоненты (азот, аргон, и т. д.), что необходимо делать и по экологическим, и по экономическим причинам. Также неудобным моментом является то, что поток углекислоты содержит небольшую часть водорода, и при смешивании с воздухом, который содержит кислород, возникает опасность взрыва. Удаление водорода из потока углекислого газа можно проводить с помощью катализаторов, но еще выгоднее уменьшить подачу воздуха. Ведь введение новых процедур в цикл синтеза всегда менее экономически-эффективно, чем его упрощение.
Компании Stamicarbon (Нидерланды) и Shiraz Petrochemical Co. (Иран) отмечают результаты уменьшения содержания воздуха в цикле синтеза после замены установки высокого давления на оборудование, произведенное фирмой Safurex®. Верхняя часть установки высокого давления – это самая критическая часть, потому что здесь температура самая высокая, а содержание кислорода самое низкое. А конденсатор аммиака, работающий при высоком давлении – это вторая критическая часть, ее изготовили из сплава 25Cr-22Ni-2Mo, обозначенного организацией Stamicarbon BC 05, коррозийная стойкость такого материала промежуточная между стойкостью обычно применяемое в этом процессе стали 316L UG и стойкостью Safurex®. После того, как было установлено новое оборудование, содержание кислорода удалось снизить до 0,3% по объему. Степень коррозии на заводе контролировали, измеряя содержание никеля в готовом продукте.
Функционирование установки при более низком уровне кислорода в смеси 02/H2/NH3 снижает риск возникновения взрыва. Кроме этого при снижении потока воздуха повышается производительность СО2, и таким образом увеличивается эффективность синтеза, меньше аммиака теряется в продувочном газе, температура в верхней части реактора повышена и соответственно меньше тепла необходимо подводить к установке высокого давления.
Новый завод по переработке аммиака Safco IV в Саудовской Аравии был построен с использованием Safurex® для изготовления установки высокого давления, и хотя завод, а начальной стадии будет работать с воздухом, планируется в дальнейшем полностью перевести его на работу без кислорода.

Цирконий и титан
Главным альтернативным решением проблемы коррозии в трубопроводах синтеза карбамида является использование титана и циркония. Эффект от их использования основан на том, что поверхность металла быстро реагирует с кислородом, содержащимся в воздухе, при этом образуется стойкий и очень прочный оксидный изоляционный слой. Титан использовался на ряде заводов по производству мочевины в течение многих лет, но цирконий является более надежным даже в частях, склонных к коррозии, потому что его оксидный изоляционный слой менее восприимчив к коррозии, чем такой же слой титана. Цирконий обладает также лучшей теплопроводностью, чем титан.
В последние годы производитель этих металлов ATI Wah Chang (США) сотрудничал с итальянским заводос Snamprogetti в области использования циркония для производства оборудования заводов по выпуску карбамида. В частности разрабатывались специальные приемы соединения частей оборудования изготовленного из циркония или титана с деталями из других металлических материалов, так как применять сварку для этих целей нельзя, потому что зоны сварных соединений хрупки и подвержены коррозии, в то время как цирконий совсем не может быть приварен к стали.
Из-за дороговизны циркония основу деталей оборудования высокого давления изготовляют из нержавеющей стали и существенно снижают содержание циркония в коррозийно-стойких уплотнительных элементах. Но как показывает опыт, использование биметаллических трубопроводов, состоящих из стальных труб, которые можно легко приваривать друг к другу, и внутреннего покрытия из циркония, не полностью решают проблему коррозионной устойчивости. До сих пор необходимо использовать поток воздуха для защиты открытых стальных поверхностей, что делает возможным проникновение коррозийной жидкости между слоями металлов, вызывая щелевую коррозию.
Под маркой «OmegaBond» компания ATI Wah Chang представила 2 метода, позволяющих соединять трубы из титана и циркония. Экструзионное соединение представляет собой выдавливание заготовки трубы большого размера, состоящей из титана (снаружи) и циркония (изнутри), и последующего холодного вытягивания до нужного размера, в процессе чего формируется прочное герметичное соединение двух металлов, рис. 1. Инерционная сварка (сварка трением) – это метод формирования фланцевых соединений между циркониевыми и титановыми трубами, рис. 2. Одна деталь трубы закрепляется в статичной оправе, в это время другая, прикрепленная к маховику, наворачивается на первую, таким образом, они соединяются. При трении металлы нагреваются в достаточной мере для возникновения пластической деформации, а при вращении металлы смешиваются на поверхностях соприкосновения. Соединения, получающиеся в результате этих методов очень прочны, расслаивание не происходит даже при сильном сгибании.

Читайте также:  Токарный патрон чугун или сталь

Рис. 1. Соединение металлов при экструзионном спаивании циркония и титана не повреждается даже при сплющивании трубы.

Источник

Что такое карбамидная сталь

Данную группу сталей используют для службы в средах повышенной агрессивности. Под термином «высоколегированные» подразумевают группу материалов, по степени легированности превышающих наиболее широко распространенные аустенитные стали типа 18-10. Кроме того, высоколегированные стали обычно легируют определенными элементами (Mo, Si и др.) с целью повышения сопротивляемости материала в конкретном электролите или какому-либо виду коррозии.
Основную группу представляют достаточно распространенные хромо-никелевые стали, легированные молибденом, типа Х17Н13М2(3), проявляющие стойкость в средах восстановительного характера, а также используемые обычно при опасности возникновения питтинговой и щелевой коррозии и сероводородного охрупчивания.
Стали по содержанию углерода делятся на две группы: с 0,08—0,10 % С, стабилизированные титаном, и с ≤ 0,03 % С нестабилизированные.
Сталь 03Х17Н14МЗ используют для изготовления сварных конструкций, работающих в условиях производства карбамида и капролактама. Она также стойка в кипящей фосфорной, 10%-ной уксусной кислотах, а также в сернокислых средах.
Повышение чистоты стали по содержанию не только углерода (≤ 0,030 %), но и таких примесных элементов, как S (до 0,010—0,015 %), Р (до 0,020 %), Si (до 0,4 %), а также оптимизация содержания основных легирующих элементов (Cr, Ni, Mo, N) привели к созданию ряда хромоникельмолибденовых сталей с повышенными коррозионными свойствами. Разработана и внедрена в производство сталь 03Х18Н16М3-ВД (ЗИ133-ВД), предназначенная для изготовления медицинского инструмента, в частности, имплантатов. Сталь соответствует требованиям международного стандарта ИСО 5832/1-87. К сталям для хирургических имплантатов предъявляются весьма жесткие требования: по неметаллическим включениям, количеству δ-феррита, размеру аустенитного зерна, соотношению хрома и молибдена (Cr + Mo ≥ 26), идентичности механических свойств при растяжении различных плавок.
Сталь 03X18Н16МЗ-ВД имеет регламентируемую структуру и требуемый комплекс коррозионных и механических свойств. В закаленном и нагартованном состояниях сталь обладает высокой стойкостью против питтинговой коррозии в средах, содержащих ионы хлора. Скорость коррозии в растворе 10%-ного FeCl3 · Н20 составляет 0,1—0,2 г/(м² · ч), что в 13 раз ниже, чем у стали 12Х18Н9Т. Механические свойства стали (проволока ∅ 4,6 мм) в закаленном состоянии равны: σ в = 530—570 Н/мм², σ 0,2 = 200-270 Н/мм², σ 0,2 = 47 %, а после 70%-ной степени холодной деформации уровень указанных характеристик повышается соответственно до 1350 и 1200 Н/мм² при ψ = 55%. Производство стали 03Х18Н16МЗ-ВД освоено на заводах России в необходимом сортаменте.
Следующая группа сталей — на хромоникелевой основе типа 20Cr— 25Ni и 25Сr— 20 — 22Ni, которые дополнительно комплексно легированы молибденом и медью или молибденом, медью и кремнием (03Х22Н21М4ГБ, 02X21Н25М5ДБ, 02Х25Н22АМ2 и др.). Стали имеют низкое содержание углерода, а также легированы азотом.
Особо низкоуглеродистая сталь 02Х25Н22АМ2-ПТ (ЧСЮ8-ПТ) используется для изготовления нового и замены импортного оборудования высокопроизводительного производства карбамида. Сталь рекомендуется (взамен сталей 2RE69, 254SFEP и др.) для изготовления оборудования, работающего в наиболее жестких условиях синтеза карбамида (при температуре от —70 до +200 °С и давлении до 200 Н/мм²). Сочетание повышенной прочности (σ в = 625-774 Н/мм², σ 0,2 = 302-296 Н/мм², ψ = 45 %) и высокой коррозионной стойкости позволяет рекомендовать сталь 02Х25Н22АМ2 вместо стали 03Х17Н14МЗ «карбамидного качества» с целью снижения металлоемкости оборудования при одновременном увеличении его надежности и срока службы. Сталь 02Х25Н22АМ2 целесообразно также использовать для изготовления оборудования, работающего в сернокислых, азотнокислых, сероводородсодержащих средах, а также вместо сталей типа Х17Н14М2(3)Т в условиях, вызывающих питтинговую коррозию.
Для работы в агрессивных средах, загрязненных хлоридами и фторидами (pH = 1, температура среды 80 °С), разработана и внедрена высоколегированная сталь 02Х21Н25М5ДБ (ЭК5).
Наиболее эффективным способом повышения коррозионной стойкости хромоникелевых сталей в сильно окислительных средах (горячие концентрированные растворы азотной и серной кислот) является легирование их кремнием. На основе системы Fe—Cr—Ni с 5—7 % Si создан ряд сталей.
Сталь 03Х8Н22С6 применяют для сварного оборудования, работающего под воздействием концентрированной азотной кислоты при высоких температурах (85%-ной концентрации и выше при температурах до 100 °С).
Сталь 015Х14Н19С6Б (ЧСПО-ВИ) рекомендуется для изготовления сварного химического оборудования для производства концентрированной азотной кислоты (85—98%-ной концентрации) нитрат-магниевым способом при температуре до 110 «С и для работы в других сильно окислительных средах.

Читайте также:  Живая сталь правда или нет

Источник: А. П. Шлямнев. и др: «Коррозионностойкие, жаростойкие и высокопрочные стали и сплавы; Справ, изд». — М.: «Интермет Инжиниринг». 2000.

Источник

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Сталь — карбидный класс

Стали карбидного класса в своем большинстве относятся к инструментальным сталям. [1]

Сталь карбидного класса применяется для изготовления инструмента. Вследствие высокого содержания углерода и очень большого количества карбидообразующих элементов в ее структуре присутствует много карбидов. В литом состоянии структура этой стали содержит карбидную эвтектику — ледебурит. Основная структура стали карбидного класса зависит от степени легированности аусте-нита, которая изменяется в зависимости от температуры нагрева. При низкой температуре нагрева, как только перейдена критическая точка, растворение карбидов замедляется, структура после охлаждения на воздухе получается сорбитообразной с большим количеством избыточных карбидов. Более высокий нагрев ведет к растворению карибдов и получению после охлаждения на воздухе мартенситной структуры. [2]

Наиболее типичными сталями карбидного класса являются быстрорежущие. Поэтому особенности термической обработки сталей карбидного класса мы и рассмотрим на примере быстрорежущих сталей, тем более, что они имеют и большой практический интерес. [3]

Из стали карбидного класса изготовляют главным образом режущие инструменты. [4]

Структура стали карбидного класса ( ледебурит) в зоне термического влияния. [5]

Структура сталей карбидного класса в кованом и отожженном состоянии состоит кз сорбита или зернистого перлита, вторичных и ледебуритных карбидов ( см. фиг. Стали ледебуритного класса, подобно сталям перлитного класса, способны к фазовым превращениям и, следовательно, их можно подвергать закалке на мартенсит. Наличие в их структуре большого количества карбидов вносит некоторые особенности в обычную схему закалки. Эти особенности мы сейчас и рассмотрим. [6]

К сталям карбидного класса относят стали мартенситного или аустенит-ного класса с карбидообразующими элементами ( хром, вольфрам и др.), благодаря чему в структуре металла наряду с мартенситом или аусте-нитом содержится значительное количество карбидов. [8]

Читайте также:  Можно ли закалить сталь в растительном масле

В сталях карбидного класса добавки УДП позволяют получать структуру, напоминающую булатную сталь. Прочность такой стали увеличивается на 15 20 %, а пластичность и ударная вязкость возрастают в 1 5 2 раза, что позволяет отливать кузнечно-прессовый инструмент с литой гравюрой, не уступающий по свойствам инструменту из кованого металла. [10]

При ковке стали карбидного класса включения карбидов равномерно распределяются в основной металлической массе в виде глобу-лей. [11]

При ковке стали карбидного класса включения карбидов равномерно распределяются в основной металлической массе в виде глобу-лей. [12]

Вследствие обилия карбидов сталь карбидного класса обладает высокой твердостью, хорошими режущими свойствами и износостойкостью ( например, быстрорежущая или высокохромистая инструментальная сталь, см. гл. [13]

Для поковок из стали карбидного класса , у которой требуется размельчение карбидов и их равномерное распределение по сечению, необходима большая уковка и чередование операций протяжки и осадки. [14]

Отпуск инструментов из сталей карбидного класса имеет некоторые особенности по сравнению с отпуском инструментов, изготовленных из сталей перлитного класса. [15]

Источник

Adblock
detector