فولاد زنگ نزن 316 اغلب در محیطهای صنعتی-با کلرید بالا نارس میشود، بنابراین فولاد ضد زنگ دوبلکس 2205 و تیتانیوم خالص صنعتی به دو جایگزین ارتقا یافته اصلی تبدیل شدهاند. این دو ماده هر دو در مقاومت در برابر خوردگی حفره ای و ترک خوردگی تنشی عالی هستند، اما از نظر سازگاری متوسط، خواص مکانیکی، هزینه و عملکرد پردازش تفاوت قابل توجهی دارند. یک مقایسه دقیق به مهندسان کمک می کند تا مواد هدفمند را با توجه به شرایط فرآیند انتخاب کنند.
1. مقاومت در برابر خوردگی در رسانه های کاری هسته
فولاد ضد زنگ دوبلکس 2205 حاوی ساختار دوفاز-آستنیت و فریت متعادل، با محتوای کروم و مولیبدن بالاتر از 316 است. مقاومت در برابر حفرههای ناشی از کلرید-، خوردگی شکاف و SCC را تا حد زیادی بهبود میبخشد و در غلظتهای کم{5} و آب شور عملکرد پایداری دارد. گردش آب خنک کننده با یون های کلرید بالا. با این وجود، هنوز نمی تواند اسید هیدروفلوریک، اسید هیدروکلریک غلیظ داغ و محیط اسید احیا کننده قوی را تحمل کند و دچار خوردگی یکنواخت آشکار خواهد شد.
تیتانیوم خالص صنعتی (TA2) دارای یک فیلم غیرفعال دی اکسید تیتانیوم ترمیم شونده بسیار پایدار است، که تقریباً در برابر آب دریا و آب نمک اشباع با غلظت کلرید فوق{{2} بالا مصون است و عملکرد ضد خوردگی کلریدی بسیار بهتری نسبت به 2205 نشان میدهد. حاوی فلوراید{5}}و اسیدهای احیاکننده نیز به سرعت لایه غیرفعال آن را می شکند. در محیط های اسیدی اکسید کننده مانند اسید نیتریک رقیق، هر دو ماده دوام خوبی دارند.
2. خواص مکانیکی و مزایای سازه ای
فولاد دوبلکس 2205 استحکام تسلیم بالایی دارد، تقریباً دو برابر آستنیتی معمولی 316. دارای ظرفیت تحمل فشار و استحکام ساختاری فوق العاده ای است که برای اجزای گرمایش مخازن تحت فشار و خط لوله ساخته شده-در لوله های گرمایشی که به استحکام ساختاری بالایی نیاز دارند بسیار مناسب است. عملکرد جوشکاری آن بالغ است و فرآیندهای جوشکاری معمولی می توانند نیازهای تولید را برآورده کنند.
فلز تیتانیوم دارای چگالی پایینتر و وزن سبکتر تحت همان حجم، با چقرمگی و توانایی شکلدهی خمشی عالی است، بنابراین میتوان آن را به راحتی به ساختارهای گرمایشی L شکل، U{1}} و سادهتر تبدیل کرد. اما تیتانیوم استحکام کششی کمتری نسبت به 2205 دارد و در حین جوشکاری به فضای محافظ جوشکاری خاصی نیاز است. در غیر این صورت شکنندگی جوش و آلودگی هوا رخ خواهد داد.
3. محدوده سازگاری دما
دمای کار مجاز طولانی مدت فولاد ضد زنگ دوبلکس 2205 زیر 300 درجه است. دمای بیش از حد بالا باعث تغییر فاز ساختار دو فاز می شود که منجر به کاهش چقرمگی و مقاومت در برابر خوردگی می شود.
تیتانیوم خالص صنعتی می تواند به طور مداوم زیر 350 درجه کار کند، با مقاومت در برابر اکسیداسیون در دمای بالا بهتر از 2205 در محدوده دمای ایمن، و برای فرآیندهای گرمایش دمای متوسط- بالای 300 درجه مناسب تر است.
4. هزینه و کل زندگی-اقتصاد
قیمت مواد خام فولاد دوبلکس 2205 حدود 1.5 تا 2 برابر فولاد ضد زنگ 316 است، با دشواری پردازش متوسط و هزینه کلی ساخت پایین. این یک گزینه ارتقاء مقرون به صرفه-برای شرایط کاری با خوردگی متوسط-است.
قیمت مواد اولیه تیتانیوم 4 تا 6 برابر 316 است و فناوری جوشکاری و شکل دهی ویژه هزینه های تولید را به میزان قابل توجهی افزایش می دهد. اگرچه سرمایهگذاری یکبار- زیاد است، اما عمر مفید آن در آب دریا و آب نمک غلیظ میتواند به 15 سال یا بیشتر برسد، با فرکانس تعمیرات بعدی بسیار پایین.
5. محدودیت های معمولی
2205 نمیتواند در سیستمهای حاوی HF-استفاده شود و خدمات طولانیمدت-در قلیایی قوی-در دمای بالا منجر به پیری مواد میشود. هنگامی که یون های فلوراید در محیط وجود داشته باشند، تیتانیوم کاملاً نامعتبر است، که مهم ترین محدودیت برای لوله های گرمایش تیتانیوم است.
表格
| مورد مقایسه | لوله گرمایش فولاد ضد زنگ دوبلکس 2205 | لوله حرارتی تیتانیوم خالص TA2 |
|---|---|---|
| مقاومت در برابر خوردگی کلرید | نسبت به 316 بسیار ارتقا یافته است | بالاترین-در مواد فلزی معمولی |
| مقاومت HF و فلوراید | بیچاره | بسیار ضعیف، استفاده ممنوع |
| استحکام تسلیم و مقاومت در برابر فشار | خیلی بالا | متوسط |
| حداکثر دمای خدمات طولانی مدت{0} | کمتر یا مساوی 300 درجه | کمتر یا مساوی 350 درجه |
| هزینه نسبی ساخت | متوسط (1.5~2×316) | بالا (4~6×316) |
| الزامات فرآیند جوشکاری | جوشکاری آرگون معمولی | نیاز به حفاظت کامل از آرگون |
| بهترین سناریو | تجهیزات تحت فشار، فاضلاب کلرید متوسط | نمک زدایی آب دریا، تجهیزات دریایی دریایی |
پیشنهاد انتخاب
اگر پروژه نیاز به فشار دارد، بودجه محدود است و محتوای کلرید بسیار زیاد نیست، فولاد دوبلکس 2205 را انتخاب کنید. لولههای گرمایش تیتانیومی را برای غوطهور شدن طولانیمدت در آب دریا، آب نمک اشباع شده و محیطهای بدون{3}}فلوراید پر-کلرید انتخاب کنید که عمر مفید فوقالعاده- طولانی دارند.
