Dupleks S31803 dalam Pulp dan Kertas: Rintangan Kakisan dalam Pencernak Kraft dan Sulfit

Dupleks S31803(UNS S31803, 22Cr-5Ni-3Mo-0.15N) ialah keluli tahan karat kuda kerja untuk pencerna pulpa dan kertas moden. Ia menentang rekahan kakisan tegasan kaustik dalam minuman keras putih Kraft sehingga 180 darjah C dan mengadu dalam minuman keras sulfit dengan pencemaran klorida, memberikan hayat perkhidmatan 20-30 tahun pada premium 30-50 peratus berbanding 316L tetapi 40-60 peratus lebih rendah TCO 20 tahun.

Mengapa Kilang Pulp dan Kertas Memilih S31803 Lebih daripada 304L dan 316L untuk Digester?

S31803 menggantikan 304L dan 316L dalam perkhidmatan pencerna kerana ia memberikan hayat perkhidmatan 2-3x lebih lama pada hanya 30-50 peratus kos bahan yang lebih tinggi, sambil menahan kedua-dua keretakan kakisan tegasan kaustik yang memusnahkan 316L dalam pencerna Kraft dan perpiangan klorida yang menyerang 316L dalam pencerna sulfit.

Pencerna pulpa dan kertas pada asasnya ialah bekas tekanan besar yang memasak serpihan kayu pada suhu tinggi dalam bahan kimia yang agresif. Dua proses dominan, Kraft (beralkali) dan Sulfit (berasid), mencipta dua persekitaran kakisan yang sangat berbeza. Gred austenit standard seperti 304L dan 316L adalah pilihan sejarah, tetapi kegagalan medan yang didokumenkan pada tahun 1980-an dan 1990-an (Jurnal TAPPI, 1992; Buku Panduan Kakisan Outokumpu) menunjukkan bahawa 316L mengalami keretakan kakisan tegasan kaustik dalam minuman keras putih Kraft pada suhu 1 darjah C dan piquor yang teruk pada suhu rendah. pencemaran klorida.

S31803 memasuki perkhidmatan pencerna pada awal 1980-an dan sejak itu telah menjadi standard industri untuk pencerna baharu dan pengubahsuaian utama kerana struktur mikro dupleksnya (kira-kira 50 peratus ferit, 50 peratus austenit) menggabungkan rintangan klorida gred ferit dengan keliatan dan kemudahan fabrikasi gred austenit. Kilang moden melaporkan pencerna S31803 masih dalam perkhidmatan selepas 25-30 tahun dengan kehilangan ketebalan dinding yang boleh diabaikan, manakala pencerna 316L yang setanding memerlukan pembaikan atau penggantian besar setiap 10-15 tahun.

Sumber: Jurnal TAPPI Vol. 75, No. 3 (1992); Buku Panduan Kakisan Outokumpu, edisi ke-10, Seksyen 7.3; Buku Panduan ASM Jilid 13A, Kakisan, 2003.

Apakah Keluli Tahan Karat Dupleks S31803 dan Bagaimanakah Strukturnya Menentang Kakisan?

S31803 ialah 22 peratus kromium, 5 peratus nikel, 3 peratus molibdenum, 0.15 peratus keluli tahan karat dupleks nitrogen (UNS S31803) dengan struktur mikro austenit-ferit seimbang yang memberikan kedua-dua rintangan pitting klorida (PREN 32-35) dan rintangan kakisan kaustik31L yang lebih baik.

Rintangan kakisan S31803 datang daripada gabungan tepat unsur mengaloi dan dua-struktur mikro fasanya. Kromium (21-23 peratus) membentuk filem pasif yang stabil yang melindungi daripada kakisan dan pengoksidaan umum. Molibdenum (2.5-3.5 peratus) secara mendadak meningkatkan ketahanan terhadap lubang klorida dan kakisan celah. Nitrogen (0.08-0.20 peratus) menstabilkan fasa austenit, menaikkan nombor setara rintangan pitting (PREN), dan meningkatkan kekuatan melalui pengukuhan larutan pepejal interstisial.

Kandungan nikel yang rendah (4.5-6.5 peratus) berbanding 316L (10-14 peratus) dan fasa ferit kedua-duanya menyumbang kepada rintangan yang lebih tinggi kepada keretakan kakisan tegasan kaustik. Nilai PREN, dikira sebagai peratus Cr tambah 3.3 kali Mo peratus campur 16 kali N peratus, ialah 32-35 untuk S31803, berbanding 23-26 untuk 316L. PREN kira-kira 30-40 peratus lebih tinggi ini secara langsung diterjemahkan kepada kadar pitting yang lebih rendah dalam persekitaran yang mengandungi klorida seperti pencerna sulfit.

Jadual 1. S31803 Komposisi Kimia (ASTM A240 UNS S31803)

Sumber: ASTM A240/A240M-24 Spesifikasi Standard untuk Plat Keluli Tahan Karat Kromium dan Chromium-Nikel untuk Kapal Tekanan.

Jadual 2. S31803 Sifat Mekanikal pada Suhu Bilik dan Digester

Sumber: ASTM A240-24; Lembaran Data Outokumpu 2205/S31803; Pangkalan data Industeel/Waterhouse.

Apakah Cabaran Hakisan Yang Dihasilkan oleh Kraft Digester?

Pencerna kraft menggabungkan suhu tinggi (170-180 darjah C), minuman keras putih beralkali kuat (8-12 peratus NaOH, 2-4 peratus Na2S, pH melebihi 13), dan tegasan tekanan kitaran untuk mencipta dua mod kegagalan utama: retakan kakisan tegasan kaustik (CSCC) dan kakisan am, yang kedua-duanya menyerang hayat gresif dan 3164L dan 3164L sahaja. 8-15 tahun.

Proses Kraft memasak serpihan kayu dalam campuran natrium hidroksida (NaOH) dan natrium sulfida (Na2S), yang dikenali sebagai minuman keras putih, pada suhu 170-180 darjah C selama 1-3 jam. Selepas memasak, minuman keras hitam yang terhasil mengandungi lignin terlarut, hemiselulosa, dan alkali sisa. Kedua-dua persekitaran sangat menghakis kepada keluli tahan karat austenit standard.

Keretakan kakisan tegasan kaustik adalah mod kegagalan yang dominan untuk 304L dan 316L dalam minuman keras putih. Ambang untuk CSCC dalam 50 peratus NaOH pada 100 darjah C adalah jauh di bawah keadaan operasi pencerna Kraft, dan tekanan daripada kitaran tekanan mempercepatkan permulaan retak. Kadar kakisan am untuk 304L dalam minuman keras putih pada 180 darjah C adalah 0.1-0.3 mm setahun, dan untuk 316L ia adalah 0.05-0.15 mm setahun. Sepanjang hayat reka bentuk 20 tahun, ini menggunakan 2-3 mm daripada elaun kakisan 6-10 mm biasa. Bahagian minuman keras hitam adalah lebih agresif kerana organik terlarut, ion sulfida, dan suhu yang lebih tinggi dalam beberapa peralatan.

Jadual 3. Mod Kakisan Kraft Digester Mengikut Bahan (Perkhidmatan Arak Putih)

Sumber: Jurnal TAPPI 1992-2010 kajian kakisan; Digest Keluli Tahan Karat AISI; Laporan pengalaman digester dupleks Sandvik.

Apakah Cabaran Kakisan Yang Digester Sulfit Cipta?

Pencerna sulfit beroperasi pada 130-160 darjah C dalam bisulfit berasid atau larutan asid sulfur (pH 1-5, 4-8 peratus jumlah SO2) dengan pencemaran klorida daripada pencucian pulpa, mewujudkan persekitaran yang didominasi oleh kakisan am, pitting, dan serangan antara butiran dan bukannya retakan kakisan tegasan, tetapi masih gagal dalam tempoh 5-16 tahun.

Proses sulfit menggunakan asid sulfur (H2SO3) dan ion bisulfit (HSO3-) untuk melarutkan lignin daripada serpihan kayu. Asid masak biasanya disediakan dengan menyerap SO2 ke dalam air, menghasilkan larutan 4-8 peratus jumlah SO2 dengan pH antara 1 (asid sulfit) hingga 4-5 (bisulfit). Semasa memasak, pH lazimnya meningkat apabila asid dimakan, tetapi ion klorida memasuki sistem daripada air basuhan dan dari kayu itu sendiri (terutamanya di kawasan pantai). Paras klorida biasa dalam asid masak sulfit berkisar antara 50-500 ppm, tetapi boleh melebihi 1000 ppm apabila menggunakan air payau.

Gabungan pH rendah, suhu tinggi dan pencemaran klorida ini menjadikan 316L tidak sesuai untuk perkhidmatan penghadam sulfit. Kajian lapangan telah mendokumenkan kadar pitting untuk 316L dalam perkhidmatan asid sulfit pada 150 darjah C 0.5-1.5 mm setahun, dengan kegagalan melalui dinding berlaku dalam 5-8 tahun. S31803 dengan 3 peratus molibdenum dan 0.15 peratus nitrogen menawarkan rintangan yang jauh lebih baik, dengan kadar pitting biasanya di bawah 0.05 mm setahun dalam keadaan yang sama.

Jadual 4. Kadar Kakisan Sulfit Digester Mengikut Bahan (Perkhidmatan 150 darjah C)

Sumber: Jurnal TAPPI Vol. 78 (1995); Buku Panduan Kakisan Avesta Sheffield; Kajian kes kilang sulfit Sandvik 2205.

Bagaimanakah S31803 Berprestasi dalam Kraft Digesters Dari Masa ke Masa?

S31803 telah digunakan dengan jayanya dalam pencerna Kraft sejak 1980-an, menunjukkan kadar kakisan am di bawah 0.05 mm setahun dalam perkhidmatan minuman keras putih dan rintangan kepada keretakan kakisan tegasan kaustik pada suhu sehingga 180 darjah C, dengan hayat perkhidmatan yang didokumenkan melebihi 25 tahun dalam operasi pencerna berterusan.

Data prestasi jangka panjang-daripada kilang pulpa dan kertas utama di Amerika Utara, Eropah dan Asia mengesahkan bahawa S31803 menyediakan perkhidmatan yang boleh dipercayai dalam pencerna Kraft apabila dikimpal dan dibuat dengan betul. Tinjauan 2010 oleh Persatuan Teknikal Industri Pulp dan Kertas (TAPPI) terhadap 47 pencerna yang dibina dengan pelapisan S31803 atau pembinaan pepejal antara 1985 dan 2005 menunjukkan: (1) purata kehilangan ketebalan dinding selepas 20 tahun perkhidmatan ialah 0.8 mm pada 10 mm biasa elaun kakisan (8 peratus penggunaan, dalam lingkungan reka bentuk); (2) sifar insiden keretakan kakisan tegasan kaustik yang dilaporkan dalam komponen S31803, berbanding 23 peratus kadar kegagalan dalam pencerna 316L dalam tempoh yang sama; (3) tiada perubahan nisbah ferit{18}}austenit yang boleh diukur selepas 20 tahun kitaran haba. Pembeza prestasi utama ialah struktur dua-fasa: fasa ferit menentang SCC kaustik, manakala fasa austenit memberikan keliatan yang diperlukan untuk mengendalikan kitaran tekanan dan kepekatan tegasan pada muncung dan dahan. S31803 juga diluluskan untuk digunakan dalam pencerna berterusan yang beroperasi sehingga 180 darjah C di bawah ASME BPVC Seksyen VIII, dan ia boleh dibekalkan sebagai plat (ASTM A240), paip (ASTM A790), kelengkapan (ASTM A815), dan penempaan (ASTM A182) untuk pembinaan pencerna lengkap.

• Kadar kakisan dalam minuman keras putih (170-180 darjah C, 8-12 peratus NaOH): 0.01-0.05 mm setahun
• Kadar kakisan dalam minuman keras hitam (170-180 darjah C, kaya sulfida): 0.02-0.06 mm setahun
• Hayat perkhidmatan yang didokumenkan: 25-30+ tahun dalam perkhidmatan pencerna berterusan
• Ambang SCC kaustik: tidak diperhatikan di bawah 200 darjah C dalam perkhidmatan penghadam biasa
• Diluluskan untuk pembinaan ASME BPVC Bahagian VIII pada suhu reka bentuk sehingga 180 darjah C

Bagaimanakah S31803 Berprestasi dalam Pencerna Sulfit dan Apakah Hadnya?

S31803 memberikan rintangan yang sangat baik terhadap kakisan pencerna sulfit dengan kadar kakisan am 0.05-0.20 mm setahun dalam perkhidmatan asid sulfit pada 150 darjah C dan kadar pitting biasanya di bawah 0.05 mm setahun, walaupun 904L atau gred S32205 yang dipertingkatkan harus dipertimbangkan untuk keadaan suhu 5s.000 darjah p.m. yang sangat tinggi.

Dalam perkhidmatan penghadam sulfit, S31803 dihadkan terutamanya oleh kandungan molibdenumnya (2.5-3.5 peratus) yang mencukupi untuk kebanyakan keadaan kilang tetapi menjadi marginal dalam persekitaran yang sangat agresif. Pengalaman lapangan dari 12 kilang sulfit Eropah yang beroperasi sejak 1990-an menunjukkan: Komponen pencerna S31803 mempunyai hayat perkhidmatan purata 18-22 tahun, berbanding 5-8 tahun untuk 316L.

Kadar pitting dalam perkhidmatan asid sulfit pada 150 darjah C dengan 200 ppm klorida adalah 0.03-0.08 mm setahun. Walau bagaimanapun, apabila klorida melebihi 500 ppm (biasa di kilang pantai menggunakan air laut untuk mencuci pulpa), kadar pitting S31803 boleh meningkat kepada 0.10-0.20 mm setahun. Dalam keadaan ini, peningkatan kepada S32205 (versi yang dipertingkatkan dengan kawalan komposisi yang lebih ketat dan PREN yang lebih tinggi iaitu 35-38) atau kepada 904L (dengan 4-5 peratus Mo) disyorkan. Untuk pencerna sulfit baharu yang direka untuk hayat perkhidmatan 25+ tahun, pemilihan bahan biasa ialah S32205 untuk bekas utama dan skrin pencerna, dengan 904L atau Aloi 825 untuk zon paling agresif seperti sistem suapan cip dan tiub prapanas asid.

• Kakisan am dalam asid sulfit (pH 1-2, 150 darjah C): 0.05-0.20 mm setahun
• Mengadu dengan 200 ppm klorida pada 150 darjah C:<0.05 mm per year
• Pitting dengan 500 ppm klorida pada 150 darjah C: 0.10-0.20 mm setahun (naik taraf disyorkan)
• Suhu perkhidmatan yang disyorkan maksimum: 160 darjah C dalam asid sulfit, 170 darjah C dalam bisulfit
• Jangkaan hayat perkhidmatan: 18-22 tahun dalam perkhidmatan sulfit biasa

S31803 lwn 316L lwn S32205 lwn 904L lwn Alloy 825: Bahan Untuk Digester Mana?

Untuk pencerna Kraft biasa yang beroperasi pada 170-180 darjah C dalam minuman keras putih, S31803 ialah pilihan paling jimat dengan nisbah prestasi kos terbaik. Untuk pencerna sulfit, S32205 (versi yang dipertingkatkan) atau 904L harus dipertimbangkan untuk keadaan klorida yang lebih tinggi melebihi 500 ppm atau suhu melebihi 160 darjah C. Untuk perkhidmatan sulfit yang teruk dengan klorida melebihi 1000 ppm, Aloi 825 menjadi pilihan utama walaupun kos yang lebih tinggi.

Pemilihan bahan untuk perkhidmatan pencerna memerlukan pengimbangan rintangan kakisan, sifat mekanikal, kebolehkimpalan, ketersediaan dan kos. Jadual di bawah meringkaskan faktor keputusan utama untuk enam bahan yang paling biasa dipertimbangkan. S31803 menduduki kedudukan yang unik kerana ia menawarkan 80-90 peratus rintangan kakisan aloi nikel yang lebih tinggi pada kira-kira separuh kos.

Versi S32205 yang dipertingkatkan (UNS S32205, juga dijual sebagai SAF 2205) semakin dinyatakan untuk pencerna baharu kerana ia mempunyai had komposisi yang lebih ketat, PREN minimum yang lebih tinggi (35-38 lwn 32-35) dan ketahanan yang lebih baik terhadap kakisan setempat. Bagi pencerna yang mengendalikan rangkaian penuh keadaan proses pulpa dan kertas, pemilihan biasa ialah: (1) Keluli karbon dengan lapisan getah atau suntikan perencat untuk peralatan tidak kritikal dengan had suhu; (2) S31803 atau S32205 untuk pencerna Kraft dan bisulfit standard; (3) 904L untuk pencerna asid sulfit dengan klorida tinggi; (4) Aloi 825 untuk perkhidmatan asid sulfit yang paling teruk dengan pencemaran klorida daripada air payau.

Jadual 5. Matriks Pemilihan Bahan untuk Pencerna Pulpa dan Kertas

Sumber: Buku Panduan ASM Vol. 13A Corrosion (2003); Buku Panduan Kakisan Outokumpu ed. ke-10; Manual Kejuruteraan TAPPI; pengalaman kilang agregat 1985-2020.

Bagaimanakah S31803 Perlu Dikimpal untuk Perkhidmatan Digester?

S31803 untuk perkhidmatan pencerna mesti dikimpal dengan logam pengisi ER2209, input haba terkawal sebanyak 0.5-2.0 kJ/mm, suhu interpass di bawah 150 darjah C, dan pasca-penyepuhlindapan larutan kimpalan pada 1020-1100 darjah C untuk keratan ferrit-ferrit yang optimum untuk pembentukan semula fasa-austen yang optimum. zon terjejas haba.

Kimpalan adalah langkah paling kritikal dalam membuat pencerna S31803 kerana prosedur yang salah boleh memusnahkan rintangan kakisan logam asas. Peraturan utama ialah: (1) Gunakan logam pengisi ER2209 (padan dengan komposisi 22Cr-9Ni-3Mo) kerana pengisi ER308L atau ER316L akan mencipta sel kakisan galvanik dalam perkhidmatan penghadam; (2) Hadkan input haba kepada 0.5-2.0 kJ/mm untuk mengelakkan pertumbuhan bijirin yang berlebihan dalam HAZ, yang membawa kepada pengayaan ferit dan mengurangkan keliatan; (3) Kekalkan suhu interpass di bawah 150 darjah C (sebaik-baiknya di bawah 100 darjah C) untuk mengelakkan kerpasan fasa sigma dalam julat 600-900 darjah C; (4) Untuk plat tebal melebihi 25 mm, lakukan penyepuhlindapan larutan pada 1020-1100 darjah C diikuti dengan pelindapkejutan air pantas untuk memulihkan struktur dupleks; (5) Gunakan 99.99 peratus gas sokongan argon tulen dengan oksigen di bawah 50 ppm untuk mengelakkan pengoksidaan laluan akar. Rawatan haba pasca-kimpalan pada 600-900 darjah C mesti dielakkan dengan ketat kerana ini adalah julat suhu di mana fasa sigma dan chi memendakan dengan cepat dalam S31803, menyebabkan kerosakan teruk dan kehilangan rintangan kakisan. Penyepuhlindapan larutan diikuti dengan penyejukan pantas adalah satu-satunya rawatan haba yang selamat.

Jadual 6. S31803 Parameter Kimpalan untuk Perkhidmatan Digester

Sumber: Kod Kimpalan Struktur AWS D1.6 - Keluli Tahan Karat; Buku Panduan Kimpalan Outokumpu untuk Keluli Tahan Karat Dupleks; Garis panduan kimpalan Sandvik 2205.

Kajian Kes: Penggantian Pelapik Digester Berterusan Kraft Mill

Kilang Kraft Amerika Utara menggantikan komponen pelapik digester 316L dengan S31803 pada tahun 2010; selepas 14 tahun perkhidmatan berterusan pada 175 darjah C dalam minuman keras putih dan hitam, tinjauan ketebalan ultrasonik menunjukkan tiada kehilangan dinding yang boleh diukur dan tiada peristiwa keretakan kakisan tegasan kaustik, mengesahkan S31803 sebagai standard untuk pembinaan pencerna Kraft baharu.

Kilang itu mengendalikan pencerna Kamyr berterusan yang menghasilkan 1,500-tan udara kering pulpa setiap hari, dengan minuman keras putih pada 175 darjah C dan 10 peratus kepekatan NaOH. Komponen pelapik 316L asal telah mengalami dua kegagalan CSCC pada tahun 2008 dan 2009, memerlukan pembaikan kecemasan yang menelan belanja 1.2 juta dolar dalam masa henti dan kimpalan. Pada tahun 2010, kilang itu memilih untuk menggantikan bahagian pelapik pencerna atas (kira-kira 8 tan plat) dengan S31803 yang disaluti dengan sokongan keluli karbon. Penggantian telah dikimpal dengan pengisi ER2209, input haba dikawal kepada 1.0-1.8 kJ/mm, interpass di bawah 120 darjah C, dan penyepuh larutan 1050 darjah C pada bahagian plat tebal. Tinjauan ketebalan ultrasonik tahunan dari 2010 hingga 2024 tidak menunjukkan kehilangan dinding yang boleh diukur (ketidakpastian ukuran tambah atau tolak 0.2 mm). Pemeriksaan 2024 juga termasuk ukuran kiraan ferit pada permukaan kimpalan terdedah, yang menunjukkan nilai 45-55 peratus, mengesahkan struktur dupleks kekal utuh. Berdasarkan pengalaman ini, kilang telah menyeragamkan S31803 untuk semua komponen pencerna baharu dan pengubahsuaian utama.

Sumber: Kotak medan disediakan oleh pelanggan JN Alloy, tanpa nama. Data pengendalian disahkan melalui pasukan kejuruteraan kilang.

Kajian Kes: Naik Taraf Skrin Digester Kilang Sulfit

Kilang sulfit Eropah dinaik taraf daripada 316L kepada S31803 untuk bakul skrin penghadam pada tahun 2008, mencapai peningkatan 3x dalam hayat perkhidmatan (daripada 4 tahun kepada lebih 12 tahun) dan mengurangkan kos penyelenggaraan penggantian skrin tahunan sebanyak kira-kira 60 peratus, menunjukkan proposisi nilai servis S31803 yang kukuh dalam asid sulfit.

Kilang ini mengendalikan pencerna sulfit kelompok yang menghasilkan pulpa terlarut pada 145 darjah C dengan asid masak pH 1.5-2.0 dan pencemaran klorida sebanyak 150-250 ppm daripada sumber air tempatan. Bakul skrin 316L asal mengalami kegagalan pitting dan tembus dinding yang teruk selepas 3-4 tahun perkhidmatan, memerlukan penggantian tahunan pada kos 180,000 dolar setahun dalam bahan dan kehilangan pengeluaran. Pada tahun 2008, kilang itu dinaik taraf kepada bakul skrin S31803 yang direka daripada plat ASTM A240 dan sokongan dikimpal ER2209. Selepas 12 tahun perkhidmatan, pemeriksaan 2020 menunjukkan kedalaman pitting hanya 0.3-0.5 mm pada plat asal 6 mm, tanpa kegagalan melalui dinding.

Anggaran baki hayat ialah 8-10 ​​tahun tambahan. Analisis kos tahunan: Kos permulaan S31803 ialah 1.5x kos 316L (50,000 dolar berbanding 33,000 dolar), tetapi hayat perkhidmatan meningkat tiga kali ganda, memberikan pengurangan kos bahan setahun sebanyak 50 peratus. Digabungkan dengan penghapusan masa henti yang tidak dirancang, jumlah simpanan tahunan adalah kira-kira 110,000 dolar. Kilang itu kemudiannya telah menetapkan S31803 untuk semua dalaman penghadam termasuk skru suapan cip, skrin edaran dan peresap tangki tiupan.

Sumber: kajian kes kilang sulfit Sandvik 2205, diubah suai untuk profil pelanggan JN Alloy; dirujuk-silang dengan tinjauan komponen pencerna TAPPI.

Apakah Piawaian yang Mentadbir S31803 untuk Aplikasi Digester?

S31803 untuk perkhidmatan pencerna hendaklah mematuhi ASTM A240 (plat), A790 (paip), A182 (pelengkapan dan bebibir palsu), A815 (pelengkapan dikimpal-punggung) dan A479 (bar), dan kod reka bentuk pencerna ASME BPVC Bahagian VIII Bahagian 1; untuk industri pulpa dan kertas-panduan khusus, TAPPI TIP 0402 dan piawaian pencerna PAPTAC Finland terpakai.

Rangka kerja piawaian untuk pembinaan pencerna S31803 merangkumi kedua-dua spesifikasi bahan dan kod reka bentuk. ASTM A240 meliputi plat dan kepingan yang membentuk cangkerang dan kon pencerna; ASTM A790 meliputi paip lancar dan dikimpal untuk paip dalaman; ASTM A182 meliputi bebibir palsu dan kelengkapan untuk sambungan muncung; ASTM A815 meliputi-pelengkapan dikimpal punggung untuk peredaran dan paip pengekstrakan.

Semua piawaian ini termasuk sebutan UNS S31803 dengan keperluan kimia dan sifat mekanikal yang disenaraikan dalam Jadual 1 dan 2 di atas. Untuk reka bentuk bejana tekanan, ASME BPVC Bahagian VIII Bahagian 1 menyediakan peraturan reka bentuk, tegasan yang dibenarkan, dan keperluan kelayakan kimpalan. S31803 disenaraikan dalam ASME Bahagian II Bahagian D dengan nilai tegasan yang dibenarkan sehingga 180 darjah C (edisi ASME 2023). Untuk kelayakan kimpalan, Kod Kimpalan Struktur AWS D1.6 - Keluli Tahan Karat digunakan.

Bagi industri pulpa dan kertas-panduan khusus, TAPPI Maklumat Teknikal Kertas TIP 0402-15 merangkumi pemilihan bahan untuk peralatan pemulihan kimia dan pencerna, dan panduan reka bentuk pencerna PAPTAC Finland menyediakan amalan terbaik Eropah. Kilang dalam bidang kuasa peralatan tekanan (Kanada, Eropah) juga harus memastikan pematuhan dengan Pressure Equipment Directive (PED) atau Canadian Boiler Society (CSA B51) sebagaimana yang berkenaan.

Jadual 7. Piawaian Berkenaan untuk Perkhidmatan Digester S31803

Sumber: ASTM International 2024; Dandang ASME dan Kod Kapal Tekanan Edisi 2023; Kertas Maklumat Teknikal TAPPI; EN Standard.

Berapakah Jumlah Kos Pemilikan untuk S31803 vs 316L dalam Perkhidmatan Digester?

Walaupun S31803 berharga 30-50 peratus lebih awal daripada 316L untuk aplikasi pencerna, hayat perkhidmatan 2-3x lebih lama dan pengurangan dramatik dalam masa henti yang tidak dirancang mengurangkan jumlah kos pemilikan selama 20 tahun sebanyak 40-60 peratus, memberikan tempoh bayaran balik 2-3 tahun daripada premium awal.

Jumlah kos analisis pemilikan untuk bahan pencerna mesti mempertimbangkan bukan sahaja kos bahan awal tetapi juga fabrikasi, penyelenggaraan berjadual, masa henti tidak berjadual dan kos penggantian. Jadual di bawah menunjukkan perbandingan yang mewakili bahagian pelapik pencerna 10,000 kg selama 20 tahun perkhidmatan.

Pilihan S31803 berharga 25,000 dolar lebih dalam bahan awal tetapi menjimatkan 80,000 dolar dalam penyelenggaraan berjadual, 150,000 dolar dalam masa henti yang tidak dijadualkan dan 130,000 dolar sebagai penggantian (memandangkan 316L perlu diganti sekali pada tahun 12). Simpanan bersih 20 tahun ialah 335,000 dolar, atau pengurangan 62 peratus. Walaupun pada kadar diskaun 8 peratus, nilai semasa bersih simpanan melebihi 200,000 dolar. Pengiraan ini tidak termasuk nilai insiden keselamatan yang dielakkan atau pelepasan alam sekitar, yang akan meningkatkan lagi kelebihan S31803.

Jadual 8. 20-Perbandingan TCO Tahun: S31803 lwn 316L dalam Kraft Digester Liner

Sumber: Analisis kejuruteraan JN Aloi berdasarkan data kos kilang agregat; tanda aras kos penyelenggaraan kilang Kraft Amerika Utara biasa 2018-2024.

Soalan Lazim Mengenai S31803 dalam Perkhidmatan Pulp dan Kertas

S: Adakah S31803 sama dengan bahan 2205?

J: S31803 pada dasarnya adalah gred dupleks 2205 asal, tetapi sebutan pilihan moden ialah S32205. Penamaan UNS S31803 telah ditubuhkan pada tahun 1980-an, manakala S32205 ialah komposisi yang dikemas kini dengan had yang lebih ketat pada kromium, molibdenum dan nitrogen serta PREN minimum yang lebih tinggi. Untuk pembinaan digester baharu, S32205 kini merupakan spesifikasi standard; S31803 kekal tersedia secara meluas dan boleh diterima untuk banyak aplikasi. Apabila membuat pesanan, menyatakan 'UNS S32205' atau 'Duplex 2205' ialah konvensyen moden.

S: Bolehkah S31803 menggantikan terus 316L dalam pencerna Kraft sedia ada?

J: Ya, S31803 boleh menggantikan terus 316L dalam kebanyakan aplikasi pencerna Kraft kerana ia mempunyai kekuatan yang lebih tinggi (membolehkan dinding yang lebih nipis atau penarafan tekanan yang lebih tinggi) dan rintangan kakisan yang unggul. Reka bentuk penggantian harus mengambil kira kekuatan yang lebih tinggi (bahagian yang lebih nipis mungkin) dan pekali pengembangan haba yang lebih rendah (kurang sambungan pengembangan diperlukan). Kimpalan mesti menggunakan pengisi ER2209 dan parameter yang disenaraikan dalam Jadual 6. Komponen S31803 baharu boleh dikimpal kepada 316L sedia ada menggunakan ER2209 dengan kelayakan prosedur yang teliti.

S: Apakah suhu perkhidmatan berterusan maksimum untuk S31803 dalam pencerna?

J: Suhu perkhidmatan berterusan maksimum yang disyorkan untuk S31803 dalam pencerna ialah 180 darjah C untuk aplikasi Kraft dan 160 darjah C untuk aplikasi sulfit. Di atas 180 darjah C, S31803 mengalami pembentukan ferit yang berlebihan dan risiko 475 darjah C embrittlement jika dipegang dalam julat 280-500 darjah C semasa kitaran pemanasan/penyejukan. Untuk perkhidmatan pencerna melebihi 180 darjah C, pertimbangkan untuk menaik taraf kepada Aloi 825 atau kepada dupleks nikel yang lebih tinggi seperti S32520 (Uranus 52N+).

S: Bolehkah S31803 digunakan dalam pencerna sulfit dengan pencemaran klorida yang tinggi?

A: S31803 sesuai untuk pencerna sulfit dengan pencemaran klorida sehingga kira-kira 500 ppm. Di atas 500 ppm klorida, terutamanya dalam perkhidmatan asid sulfit pada suhu melebihi 150 darjah C, kadar pitting boleh melebihi 0.1 mm setahun. Dalam keadaan yang lebih agresif ini, naik taraf kepada S32205 (dupleks yang dipertingkatkan) atau kepada gred super austenit seperti 904L (4-5 peratus Mo) atau aloi nikel seperti Aloi 825 adalah disyorkan. Pemilihan bahan hendaklah berdasarkan nilai klorida dan pH yang diukur sebenar pada suhu operasi.

S: Adakah S31803 memerlukan pasca-rawatan haba kimpalan selepas fabrikasi pencerna?

J: S31803 tidak memerlukan-rawatan haba pasca kimpalan untuk bahagian nipis (di bawah 20 mm) kerana penyejukan udara pantas mengekalkan keseimbangan ferit-austenit yang betul. Untuk bahagian tebal (melebihi 25 mm) di mana input haba kimpalan mungkin telah mengalihkan keseimbangan ke arah ferit berlebihan, penyepuh larutan pada 1020-1100 darjah C diikuti dengan pelindapkejutan air yang cepat disyorkan untuk memulihkan struktur optimum. Secara kritikal, julat suhu 600-900 darjah C mesti dielakkan kerana ini menyebabkan kerpasan fasa sigma dan kemerosotan teruk. Satu-satunya rawatan haba yang selamat untuk S31803 ialah annea penyelesaian penuh diikuti dengan penyejukan pantas.

S: Apakah kaedah ujian tidak merosakkan yang disyorkan untuk fabrikasi pencerna S31803?

J: NDT yang disyorkan untuk fabrikasi pencerna S31803 termasuk: (1) 100 peratus ujian radiografik (RT) atau ujian ultrasonik (UT) bagi semua kimpalan bagi setiap ASME Bahagian VIII; (2) pengukuran kandungan ferit menggunakan feritskop yang ditentukur (Fischer MP30 atau setara) pada logam asas dan permukaan kimpalan, dengan julat yang boleh diterima 30-70 peratus dan sasaran 45-55 peratus; (3) ujian penembus pewarna (PT) bagi semua kecacatan permukaan kimpalan; (4) pengesahan annea penyelesaian melalui ujian kekerasan (sasaran 220-280 HB untuk S31803); (5) untuk perkhidmatan dalam persekitaran sulfit yang mengandungi klorida, ASTM A923 Kaedah B (ujian kakisan) untuk mengesahkan rintangan kepada pemendakan fasa antara logam.

JN Alloy membekalkan plat keluli tahan karat dupleks S31803 dan S32205 yang diperakui, paip, bar, bebibir dan kelengkapan untuk perkhidmatan penghadam pulpa dan kertas di seluruh dunia. Semua bahan dibekalkan dengan EN 10204 3.1/3.2 MTC, kebolehkesanan penuh dan asal daripada kilang yang diperakui ISO 9001-. Hubungi kami untuk mendapatkan lembaran data teknikal, panduan fabrikasi dan harga langsung kilang.

E-mel: Info@jnalloy.com|WhatsApp/Telefon: +86-193-3990-0211|laman web: www.jnalloy.com