Duplex S31803 v celulóze a papíru: Odolnost proti korozi v sulfátových a sulfitových digestorech

Duplex S31803(UNS S31803, 22Cr-5Ni-3Mo-0,15N) je tahoun z nerezové oceli pro moderní fermentory celulózy a papíru. Odolává žíravému koroznímu praskání v kraftovém bílém louhu až do 180 °C a důlkové korozi v sulfitovém louhu s kontaminací chloridy, poskytuje 20-30letou životnost při 30-50% prémii oproti 316L, ale o 40-60% nižší 20leté TCO.

Proč si celulózky a papírny vybírají pro digestoře S31803 nad 304L a 316L?

S31803 nahrazuje 304L a 316L v provozu fermentorů, protože poskytuje 2-3x delší životnost při pouze o 30-50 procent vyšších materiálových nákladech, přičemž odolává jak žíravému koroznímu praskání, které ničí 316L ve fermentorech Kraft, tak chloridové důlkové korozi, která napadá 316L v sulfitových fermentorech.

Automaty na celulózu a papír jsou v podstatě velké tlakové nádoby, které vaří dřevní štěpku při vysoké teplotě v agresivních chemikáliích. Dva dominantní procesy, Kraft (alkalický) a Sulfite (kyselý), vytvářejí dvě velmi odlišná korozní prostředí. Standardní austenitické třídy jako 304L a 316L byly historickou volbou, ale zdokumentované polní poruchy v 80. a 90. letech (TAPPI Journal, 1992; Outokumpu Corrosion Handbook) ukázaly, že 316L utrpělo silné žíravé korozní praskání v kraftovém bílém louhu s 100 stupních sulfanu při teplotách C 100 °C. kontaminace chloridy.

S31803 vstoupil do provozu fermentorů na počátku 80. let a od té doby se stal průmyslovým standardem pro nové fermentory a velké modernizace, protože jeho duplexní mikrostruktura (asi 50 procent feritu, 50 procent austenitu) kombinuje odolnost feritických jakostí vůči chloridům s houževnatostí a snadnou výrobou austenitických jakostí. Moderní mlýny uvádějí, že fermentory S31803 jsou stále v provozu po 25–30 letech se zanedbatelnou ztrátou tloušťky stěny, zatímco srovnatelné fermentory o objemu 316L vyžadují každých 10–15 let větší opravy nebo výměnu.

Zdroj: TAPPI Journal Vol. 75, No. 3 (1992); Outokumpu Corrosion Handbook, 10. vydání, oddíl 7.3; Příručka ASM, svazek 13A, Koroze, 2003.

Co je S31803 Duplex Stainless Steel a jak její struktura odolává korozi?

S31803 je 22 procent chrómu, 5 procent niklu, 3 procent molybdenu, 0,15 procent duplexní nerezové oceli s dusíkem (UNS S31803) s vyváženou feritovou-austenitovou mikrostrukturou, která poskytuje jak odolnost proti chloridové důlkové korozi (PREN 32-35), tak odolnost vůči žíravé korozi 3106L a odolnost proti praskání 3146L

Odolnost S31803 proti korozi pochází z přesné kombinace legujících prvků a její dvou{1}}fázové mikrostruktury. Chrom (21-23 procent) tvoří stabilní pasivní film, který chrání proti obecné korozi a oxidaci. Molybden (2,5-3,5 procenta) dramaticky zlepšuje odolnost proti chloridové důlkové a štěrbinové korozi. Dusík (0,08-0,20 procenta) stabilizuje austenitickou fázi, zvyšuje ekvivalentní číslo odolnosti proti důlkové korozi (PREN) a zvyšuje pevnost prostřednictvím zpevnění intersticiálního pevného roztoku.

Nízký obsah niklu (4,5-}6,5 procenta) ve srovnání s 316L (10-14 procent) a feritová fáze přispívají k vyšší odolnosti proti praskání žíravou korozí. Hodnota PREN, vypočtená jako procento Cr plus 3,3 krát procento Mo plus 16 krát procento N, je 32-35 pro S31803, ve srovnání s 23-26 pro 316L. Toto zhruba o 30–40 procent vyšší PREN se přímo promítá do nižší míry důlkové koroze v prostředích obsahujících chloridy, jako jsou sulfitové vyhnívací nádrže.

Tabulka 1. Chemické složení S31803 (ASTM A240 UNS S31803)

Zdroj: ASTM A240/A240M-24 Standardní specifikace pro chrom a chrom-niklové nerezové desky pro tlakové nádoby.

Tabulka 2. S31803 Mechanické vlastnosti při pokojové teplotě a teplotě digestoře

Zdroj: ASTM A240-24; Outokumpu 2205/S31803 Datasheet; Databáze Industeel/Waterhouse.

Jaké problémy s korozí vytvářejí sulfátové digestoře?

Kraftové vyhnívací nádrže kombinují vysokou teplotu (170-180 stupňů C), silně alkalický bílý louh (8-12 procent NaOH, 2-4 procenta Na2S, pH nad 13) a cyklické tlakové namáhání k vytvoření dvou primárních poruchových režimů: kaustické stresové korozní praskání (CSCC) a obecná koroze, přičemž oba napadají 304L a 316L způsobují agresivní životnost pouze -15 let.

Proces Kraft vaří dřevěné štěpky ve směsi hydroxidu sodného (NaOH) a sulfidu sodného (Na2S), známém jako bílý louh, při 170-180 stupních C po dobu 1-3 hodin. Po uvaření výsledný černý louh obsahuje rozpuštěný lignin, hemicelulózu a zbytkovou alkálii. Obě prostředí jsou vysoce korozivní pro standardní austenitické nerezové oceli.

Korozní praskání žíravým napětím je dominantním způsobem selhání u 304L a 316L v bílém louhu. Prahová hodnota pro CSCC v 50% NaOH při 100 stupních C je hluboko pod provozními podmínkami Kraftových fermentorů a stres z tlakového cyklování urychluje iniciaci trhlin. Obecná rychlost koroze pro 304L v bílém louhu při 180 stupních C je 0,1-0,3 mm za rok a pro 316L je 0,05-0,15 mm za rok. Během 20leté projektované životnosti to spotřebuje 2-3 mm typického 6-10 mm přídavku na korozi. Strana černého louhu je ještě agresivnější kvůli rozpuštěným organickým látkám, sulfidovým iontům a vyšším teplotám v některých zařízeních.

Tabulka 3. Režimy koroze sulfátového digestoře podle materiálu (služba bílého louhu)

Zdroj: TAPPI Journal 1992-2010 korozní studie; AISI Stainless Steel Digest; Zprávy o zkušenostech s duplexní digestoří Sandvik.

Jaké problémy s korozí vytvářejí siřičitanové digestoře?

Siřičitanové vyhnívací nádrže pracují při 130-160 stupních C v kyselých roztocích hydrogensiřičitanu nebo kyseliny siřičité (pH 1-5, 4-8 procent celkového SO2) s kontaminací chloridy z praní buničiny, což vytváří prostředí, v němž dominuje obecná koroze, důlková koroze a intergranulární napadení spíše než praskání pod napěťovou korozí, ale kde 316L stále selhává po dobu 10 let během 5 let.

Sulfitový proces využívá kyselinu siřičitou (H2SO3) a bisulfitové ionty (HSO3-) k rozpuštění ligninu z dřevěných štěpků. Varná kyselina se typicky připravuje absorbováním SO2 do vody, čímž se získá roztok 4-8 ​​procent celkového SO2 s pH v rozmezí od 1 (kyselý siřičitan) do 4-5 (bisulfit). Během vaření se pH obvykle zvyšuje s tím, jak se kyselina spotřebovává, ale chloridové ionty vstupují do systému z prací vody a ze samotného dřeva (zejména v pobřežních oblastech). Typické hladiny chloridů v siřičitanové kyselině na vaření se pohybují od 50 do 500 ppm, ale mohou překročit 1000 ppm při použití poloslané vody.

Tato kombinace nízkého pH, vysoké teploty a kontaminace chloridy činí 316L nevhodným pro provoz sulfitových digestoří. Terénní studie dokumentovaly míru důlkové koroze pro 316 l v kyselém siřičitanovém provozu při 150 stupních C 0,5-1,5 mm za rok, přičemž k poruchám průchozí stěny došlo za 5–8 let. S31803 se svými 3 procenty molybdenu a 0,15 procenty dusíku nabízí výrazně lepší odolnost, s mírou důlkové koroze obvykle pod 0,05 mm za rok za podobných podmínek.

Tabulka 4. Míry koroze sulfitového digestoře podle materiálu (150 stupňů C provozu)

Zdroj: TAPPI Journal Vol{0}} (1995); Avesta Sheffield Corrosion Handbook; Případové studie sulfitového mlýna Sandvik 2205.

Jak si S31803 vede v Kraft Digestorech v průběhu času?

S31803 se úspěšně používá v Kraftových fermentorech od 80. let 20. století, přičemž vykazuje obecnou míru koroze pod 0,05 mm za rok v provozu s bílým louhem a odolnost vůči žíravému koroznímu praskání při teplotách až 180 stupňů C, s dokumentovanou životností přesahující 25 let v nepřetržitém provozu fermentoru.

Dlouhodobé{0}}výkonové údaje z velkých celuló zek a papíren v Severní Americe, Evropě a Asii potvrzují, že S31803 poskytuje spolehlivé služby v Kraftových fermentorech, pokud jsou správně svařeny a vyrobeny. Průzkum Technické asociace průmyslu celulózy a papíru (TAPPI) z roku 2010 u 47 fermentorů vyrobených s pláštěm S31803 nebo pevnou konstrukcí v letech 1985 až 2005 ukázal: (1) průměrná ztráta tloušťky stěny po 20 letech provozu byla 0,8 mm na typickém 10 mm přídavku na korozi (8 procent spotřeba, dobře v rámci návrhu); (2) nula hlášených případů kaustického korozního praskání v součástech S31803 ve srovnání s 23% poruchovostí u fermentorů 316L za stejné období; (3) žádné měřitelné změny poměru ferit{18}austenitu po 20 letech tepelného cyklování. Klíčovým rozdílem výkonu je dvoufázová-struktura: feritová fáze odolává žíravému SCC, zatímco austenitová fáze poskytuje houževnatost potřebnou ke zvládnutí tlakových cyklů a koncentrací napětí v tryskách a větvích. S31803 je také schválen pro použití v kontinuálních fermentorech pracujících až do 180 stupňů C podle ASME BPVC sekce VIII a může být dodáván jako deska (ASTM A240), trubka (ASTM A790), tvarovky (ASTM A815) a výkovky (ASTM A182) pro kompletní konstrukci fermentoru.

• Rychlost koroze v bílém louhu (170-180 stupňů C, 8-12 procent NaOH): 0,01-0,05 mm za rok
• Rychlost koroze v černém louhu (170-180 stupňů C, bohatý na sulfidy): 0,02–0,06 mm za rok
• Dokumentovaná životnost: 25-30+ let v nepřetržitém provozu digestoře
• Prahová hodnota kaustického SCC: není pozorována pod 200 °C v normálním provozu fermentoru
• Schváleno pro konstrukci ASME BPVC sekce VIII při projektovaných teplotách do 180 stupňů C

Jak funguje S31803 v sulfitových digestorech a jaké jsou limity?

S31803 poskytuje vynikající odolnost vůči korozi sulfitového vyhnívacího zařízení s obecnou rychlostí koroze 0,05-0,20 mm za rok v kyselém sulfitovém provozu při 150 stupních C a rychlostmi důlkové koroze typicky pod 0,05 mm za rok, ačkoli 904L nebo vylepšená třída S32205 by měla být zvažována pro velmi vysoké chloridové podmínky nad 500 ppm nebo teploty nad 160 stupňů C.

V provozu sulfitového vyhnívacího zařízení je S31803 omezen především svým obsahem molybdenu (2,5-3,5 procenta), který je dostatečný pro většinu podmínek mlýna, ale ve velmi agresivním prostředí je okrajový. Zkušenosti z praxe z 12 evropských sulfitových mlýnů fungujících od 90. let ukazují: Komponenty vyhnívací nádrže S31803 mají průměrnou životnost 18–22 let ve srovnání s 5–8 lety u 316L.

Rychlost důlkové koroze v kyselém siřičitanovém provozu při 150 stupních C s 200 ppm chloridu je 0,03-0,08 mm za rok. Když však chlorid překročí 500 ppm (běžné v pobřežních mlýnech používajících k praní buničiny mořskou vodu), může se rychlost důlkové koroze S31803 zvýšit na 0,10-0,20 mm za rok. Za těchto podmínek se doporučuje upgrade na S32205 (vylepšená verze s přísnější kontrolou složení a vyšším PREN 35-38) nebo na 904L (se 4-5 procenty Mo). U nových sulfitových fermentorů navržených pro životnost 25+ roků je typický výběr materiálu S32205 pro hlavní nádoby a síta fermentoru, s 904L nebo Alloy 825 pro nejagresivnější zóny, jako je systém podávání třísek a trubky předehřívání kyseliny.

• Obecná koroze v kyselém siřičitanu (pH 1-2, 150 stupňů C): 0,05-0,20 mm za rok
• Vypeckování s 200 ppm chloridu při 150 stupních C:<0.05 mm per year
• Pitování 500 ppm chloridu při 150 stupních C: 0,10-0,20 mm za rok (doporučena aktualizace)
• Maximální doporučená provozní teplota: 160 stupňů C v kyselém siřičitanu, 170 stupňů C v bisulfitu
• Očekávaná životnost: 18-22 let v typickém sulfitovém provozu

S31803 vs 316L vs S32205 vs 904L vs Alloy 825: Jaký materiál pro který digestoř?

Pro typické fermentory Kraft pracující při 170-180 stupních C v bílém louhu je S31803 nejekonomičtější volbou s nejlepším poměrem ceny a výkonu. U sulfitových fermentorů je třeba zvážit S32205 (vylepšená verze) nebo 904L pro podmínky s vyššími chloridy nad 500 ppm nebo teploty nad 160 stupňů C. Pro náročné sulfitové provozy s chloridy nad 1000 ppm se Alloy 825 stává preferovanou volbou i přes vyšší náklady.

Výběr materiálu pro provoz fermentoru vyžaduje vyvážení odolnosti proti korozi, mechanických vlastností, svařitelnosti, dostupnosti a nákladů. Níže uvedená tabulka shrnuje klíčové rozhodovací faktory pro šest nejčastěji zvažovaných materiálů. S31803 zaujímá jedinečnou pozici, protože nabízí 80-90 procent odolnosti proti korozi vyšších slitin niklu za zhruba poloviční cenu.

Vylepšená verze S32205 (UNS S32205, prodávaná také jako SAF 2205) je stále více specifikována pro nové fermentory, protože má přísnější limity složení, vyšší minimální PREN (35-38 vs 32-35) a lepší odolnost vůči lokalizované korozi. Pro fermentory, které zvládají celý rozsah podmínek zpracování buničiny a papíru, je typický výběr: (1) Uhlíková ocel s pryžovou výstelkou nebo vstřikováním inhibitoru pro nekritická zařízení s teplotními limity; (2) S31803 nebo S32205 pro standardní sulfátové a hydrogensiřičitanové fermentory; (3) 904 l pro kyselé sulfitové vyhnívací nádrže s vysokým obsahem chloridů; (4) Slitina 825 pro nejtvrdší kyselý siřičitan s chloridovou kontaminací z poloslané vody.

Tabulka 5. Matice pro výběr materiálu pro fermentory celulózy a papíru

Zdroj: ASM Handbook Vol{0}}A Corrosion (2003); Outokumpu Corrosion Handbook 10. vydání; TAPPI inženýrské manuály; agregované zkušenosti z mlýna 1985-2020.

Jak by měl být S31803 svařován pro servis digestoře?

S31803 pro provoz digestoře musí být svařen s přídavným kovem ER2209, řízený tepelný příkon 0,5-2,0 kJ/mm, interpass teplota nižší než 150 stupňů C a post-žíhání po svařování při 1020-1100 stupních C pro vytvoření silných profilů – při obnovení optimální tepelné rovnováhy feritové fáze zóny.

Svařování je nejkritičtějším krokem při výrobě fermentorů S31803, protože nesprávný postup může zničit odolnost základního kovu proti korozi. Klíčová pravidla jsou: (1) Použijte výplňový kov ER2209 (odpovídající složení 22Cr-9Ni-3Mo), protože výplně ER308L nebo ER316L vytvoří galvanické korozní články v provozu fermentoru; (2) Omezte přívod tepla na 0,5-2,0 kJ/mm, aby se zabránilo nadměrnému růstu zrn v HAZ, což vede k obohacení feritem a snížení houževnatosti; (3) Udržujte interpass teplotu pod 150 °C (nejlépe pod 100 °C), aby se zabránilo srážení fáze sigma v rozsahu 600-900 °C; (4) U tlustých desek nad 25 mm proveďte rozpouštěcí žíhání při 1020-1100 stupních C s následným rychlým ochlazením vodou, aby se obnovila duplexní struktura; (5) Použijte 99,99% čistý argonový podpůrný plyn s kyslíkem pod 50 ppm, abyste zabránili oxidaci kořenového průchodu. Tepelnému zpracování po svařování při 600-900 stupních C je třeba se striktně vyhnout, protože toto je teplotní rozsah, kde se v S31803 rychle vysrážejí fáze sigma a chi, což způsobuje vážné křehnutí a ztrátu odolnosti proti korozi. Rozpouštěcí žíhání s následným rychlým ochlazením je jediné bezpečné tepelné zpracování.

Tabulka 6. S31803 Parametry svařování pro servis digestoře

Zdroj: AWS D1.6 Structural Welding Code - Nerezová ocel; Příručka svařování Outokumpu pro duplexní nerezové oceli; Pokyny pro svařování Sandvik 2205.

Případová studie: Výměna vložky kontinuálního digestoře Kraft Mill

Severoamerický mlýn Kraft nahradil v roce 2010 komponenty 316L vložky fermentoru S31803; po 14 letech nepřetržitého provozu při 175 stupních C v bílém a černém louhu neprokázaly ultrazvukové průzkumy tloušťky žádné měřitelné úbytky stěny a žádné žíravé korozní praskání, což potvrdilo S31803 jako standard pro novou konstrukci vyhnívací nádrže Kraft.

Mlýn provozoval kontinuální vyhnívací nádrž Kamyr produkující 1 500 vzduchem-sušených tun buničiny za den s bílým louhem o teplotě 175 °C a 10% koncentraci NaOH. Původní součásti vložky 316L utrpěly v letech 2008 a 2009 dvě poruchy CSCC, které si vyžádaly nouzové opravy, které stály 1,2 milionu dolarů za prostoje a svařování. V roce 2010 se závod rozhodl nahradit horní část vložky fermentoru (přibližně 8 tun plechu) za S31803 pokrytou uhlíkovou ocelí. Náhrada byla svařena s plnivem ER2209, tepelný příkon byl řízen na 1,0-1,8 kJ/mm, interpass pod 120 °C a 1050 °C rozpouštěcí žíhání na tlustých plechových částech. Roční ultrazvukové průzkumy tloušťky od roku 2010 do roku 2024 neprokázaly žádné měřitelné ztráty stěny (nejistota měření plus minus 0,2 mm). Inspekce v roce 2024 zahrnovala také měření počtu feritů na exponovaných svarových plochách, která ukázala hodnoty 45–55 procent, což potvrzuje, že duplexní struktura zůstala nedotčena. Na základě těchto zkušeností mlýn standardizoval S31803 pro všechny nové komponenty fermentoru a velké modernizace.

Zdroj: Field case poskytnutý zákazníkem JN Alloy, anonymizováno. Provozní údaje ověřeny týmem inženýrů mlýnů.

Případová studie: Upgrade koše sítového koše sulfitového mlýna

Evropský sulfitový mlýn upgradoval z 316L na S31803 pro koše fermentoru v roce 2008, čímž dosáhl 3x prodloužení životnosti (ze 4 let na více než 12 let) a snížil roční náklady na údržbu výměny síta přibližně o 60 procent, což demonstruje silnou nabídku S31803 v oblasti kyselého sulfitu.

Mlýn provozuje vsádkový fermentor siřičitanu, který vyrábí rozpouštěcí buničinu při 145 stupních C s varnou kyselinou pH 1,5-2,0 a kontaminací chloridy 150-}250 ppm z místních zdrojů vody. Původní koše síta o objemu 316 l po 3-4 letech provozu utrpěly vážné poškození důlků a průchozích stěn, což vyžadovalo každoroční výměnu za cenu 180 000 dolarů ročně v materiálu a ztrátu výroby. V roce 2008 byla válcovna modernizována na třídicí koše S31803 vyrobené z desky ASTM A240 a svařovaných podpěr ER2209. Po 12 letech provozu kontrola v roce 2020 prokázala hloubku důlků pouze 0,3–0,5 mm na původní 6 mm desce, aniž by došlo k porušení průchozí stěny.

Odhadovaná zbývající životnost je dalších 8-10 ​​let. Analýza ročních nákladů: Počáteční náklady na S31803 byly 1,5násobek nákladů na 316L (50 000 dolarů vs. 33 000 dolarů), ale životnost se ztrojnásobila, což přineslo roční snížení nákladů na materiál o 50 procent. V kombinaci s eliminací neplánovaných odstávek byla celková roční úspora přibližně 110 000 dolarů. Mlýn následně specifikoval S31803 pro všechny vnitřní části vyhnívací nádrže, včetně šneků pro podávání třísek, cirkulačních sít a difuzorů vyfukovacích nádrží.

Zdroj: Případová studie sulfitového mlýna Sandvik 2205, upravená pro profil zákazníka JN Alloy; křížové-odkazy s průzkumy komponent fermentoru TAPPI.

Jaké normy platí pro S31803 pro aplikace digestoří?

S31803 pro provoz fermentoru by měl vyhovovat ASTM A240 (deska), A790 (trubka), A182 (kované fitinky a příruby), A815 (fitinky svařované na tupo) a A479 (tyče) a konstrukčnímu kódu fermentoru ASME BPVC Section VIII Division 1; pro celulózový a papírenský průmysl-se vztahují specifické pokyny TAPPI TIP 0402 a finské normy pro fermentory PAPTAC.

Rámec standardů pro konstrukci digestoře S31803 zahrnuje jak materiálové specifikace, tak konstrukční kódy. ASTM A240 pokrývá desku a plech, které tvoří plášť a kužely vařáku; ASTM A790 pokrývá bezešvé a svařované trubky pro vnitřní potrubí; ASTM A182 pokrývá kované příruby a fitinky pro připojení trysek; ASTM A815 pokrývá na tupo svařované tvarovky pro cirkulační a odsávací potrubí.

Všechny tyto normy zahrnují označení UNS S31803 s požadavky na chemii a mechanické vlastnosti uvedené v tabulkách 1 a 2 výše. Pro návrh tlakových nádob poskytuje ASME BPVC Section VIII Division 1 pravidla návrhu, dovolené napětí a požadavky na kvalifikaci svařování. S31803 je uveden v ASME Section II Part D s povolenými hodnotami napětí do 180 stupňů C (vydání ASME 2023). Pro kvalifikaci svařování platí AWS D1.6 Structural Welding Code - Stainless Steel.

Pro specifické pokyny pro celulózový a papírenský průmysl- pokrývá TAPPI Technical Information Paper TIP 0402-15 výběr materiálů pro zařízení na chemickou regeneraci a fermentory a finská příručka pro návrh fermentorů PAPTAC poskytuje evropské osvědčené postupy. Výrobní závody v jurisdikci pro tlaková zařízení (Kanada, Evropa) by také měly zajistit shodu se směrnicí o tlakových zařízeních (PED) nebo Canadian Boiler Society (CSA B51).

Tabulka 7. Použitelné normy pro servis digestoře S31803

Zdroj: ASTM International 2024; ASME kód kotle a tlakové nádoby 2023 Edition; TAPPI Technical Information Papers; EN normy.

Jaké jsou celkové náklady na vlastnictví pro S31803 vs 316L ve službě Digester?

Ačkoli S31803 stojí předem o 30-50 procent více než 316L pro aplikace s digestoří, jeho 2-3x delší životnost a dramatické snížení neplánovaných prostojů snižují celkové náklady na vlastnictví za 20 let o 40-60 procent a poskytují dobu návratnosti 2-3 roky od počátečního pojistného.

Analýza celkových nákladů na vlastnictví materiálů fermentoru musí vzít v úvahu nejen počáteční náklady na materiál, ale také výrobu, plánovanou údržbu, neplánované odstávky a náklady na výměnu. Níže uvedená tabulka ukazuje reprezentativní srovnání pro sekci vložky fermentoru o hmotnosti 10 000 kg za 20 let provozu.

Volba S31803 stojí o 25 000 dolarů více v počátečním materiálu, ale ušetří 80 000 dolarů za plánovanou údržbu, 150 000 dolarů za neplánované odstávky a 130 000 dolarů za výměnu (protože 316L by bylo potřeba vyměnit jednou za rok 12). Čistá úspora za 20 let je 335 000 dolarů, tedy snížení o 62 procent. I při diskontní sazbě 8 procent čistá současná hodnota úspor přesahuje 200 000 dolarů. Tento výpočet nezahrnuje hodnotu zamezených bezpečnostních incidentů nebo úniků do životního prostředí, což by dále zvýšilo výhodu S31803.

Tabulka 8. 20-Porovnání TCO za rok: S31803 vs 316L v Kraft Digester Liner

Zdroj: JN Alloy inženýrská analýza založená na agregovaných údajích o nákladech na výrobu; typické ukazatele nákladů na údržbu mlýna North American Kraft 2018-2024.

Často kladené otázky o S31803 v oblasti celulózy a papíru

Otázka: Je S31803 stejný materiál jako 2205?

Odpověď: S31803 je v podstatě původní duplexní třída 2205, ale moderní preferované označení je S32205. Označení UNS S31803 bylo zavedeno v 80. letech 20. století, zatímco S32205 je aktualizované složení s přísnějšími limity na chrom, molybden a dusík a vyšším minimálním PREN. Pro novou konstrukci digestoře je nyní standardní specifikací S32205; S31803 zůstává široce dostupný a přijatelný pro mnoho aplikací. Při objednávání je moderní konvencí specifikovat „UNS S32205“ nebo „Duplex 2205“.

Otázka: Může S31803 přímo nahradit 316L ve stávajícím digestoři Kraft?

Odpověď: Ano, S31803 může přímo nahradit 316L ve většině aplikací fermentorů Kraft, protože má vyšší pevnost (umožňuje tenčí stěny nebo vyšší tlakové jmenovité hodnoty) a vynikající odolnost proti korozi. Návrh výměny by měl zohledňovat vyšší pevnost (možné i tenčí části) a nižší koeficient tepelné roztažnosti (méně potřebných dilatačních spár). Při svařování je nutné použít plnivo ER2209 a parametry uvedené v tabulce 6. Nové součásti S31803 lze přivařit ke stávajícímu 316L pomocí ER2209 s pečlivou kvalifikací postupu.

Otázka: Jaká je maximální nepřetržitá provozní teplota pro S31803 ve fermentoru?

Odpověď: Maximální doporučená nepřetržitá provozní teplota pro S31803 ve vyhnívací nádrži je 180 stupňů C pro sulfátové aplikace a 160 stupňů C pro sulfitové aplikace. Při teplotách vyšších než 180 °C podléhá S31803 nadměrné tvorbě feritu a riziku zkřehnutí při teplotě 475 °C, pokud se udržuje v rozsahu 280-500 °C během cyklů zahřívání/chlazení. Pro provoz digestoře nad 180 °C zvažte upgrade na Alloy 825 nebo na vyšší niklový duplex, jako je S32520 (Uran 52N+).

Otázka: Může být S31803 použit v sulfitových fermentorech s vysokou kontaminací chloridy?

A: S31803 je vhodný pro sulfitové vyhnívací nádrže s chloridovou kontaminací do cca 500 ppm. Nad 500 ppm chloridu, zejména v kyselém siřičitanovém provozu při teplotách nad 150 °C, může rychlost důlkové koroze překročit 0,1 mm za rok. V těchto agresivnějších podmínkách se doporučuje upgrade na S32205 (vylepšený duplex) nebo na superaustenitický stupeň, jako je 904L (4-5 procent Mo) nebo na slitinu niklu, jako je Alloy 825. Výběr materiálu by měl vycházet ze skutečně naměřených hodnot chloridů a pH při provozní teplotě.

Otázka: Vyžaduje S31803 po výrobě fermentoru po-svaření tepelné zpracování?

Odpověď: S31803 nevyžaduje u tenkých částí (méně než 20 mm) tepelné zpracování po-svaření, protože rychlé chlazení vzduchem zachovává správnou rovnováhu feritu-austenitu. U silných profilů (nad 25 mm), u kterých může tepelný příkon svařování posunout rovnováhu směrem k nadměrnému feritu, se doporučuje rozpouštěcí žíhání při 1020-1100 °C s následným rychlým kalením vodou, aby se obnovila optimální struktura. Zásadně je třeba se vyhnout teplotnímu rozsahu 600-900 stupňů C, protože to způsobuje precipitaci sigma fáze a silné křehnutí. Jediným bezpečným tepelným zpracováním pro S31803 je úplné rozpouštěcí žíhání následované rychlým ochlazením.

Otázka: Jaké nedestruktivní testovací metody se doporučují pro výrobu fermentoru S31803?

Odpověď: Doporučené NDT pro výrobu fermentoru S31803 zahrnuje: (1) 100% radiografické testování (RT) nebo ultrazvukové testování (UT) všech svarů podle ASME sekce VIII; (2) měření obsahu feritu pomocí kalibrovaného feritoskopu (Fischer MP30 nebo ekvivalentní) na základním kovu a povrchu svaru, s přijatelným rozsahem 30-70 procent a cílem 45-55 procent; (3) penetrační testování barviv (PT) všech defektů povrchu svaru; (4) ověření rozpouštěcího žíhání pomocí zkoušky tvrdosti (cíl 220-280 HB pro S31803); (5) pro provoz v sulfitovém prostředí obsahujícím chloridy, ASTM A923 metoda B (korozní testování) k potvrzení odolnosti vůči precipitaci intermetalické fáze.

Společnost JN Alloy celosvětově dodává certifikované duplexní desky z nerezové oceli S31803 a S32205, trubky, tyče, příruby a armatury pro služby fermentorů buničiny a papíru. Všechny materiály jsou dodávány s normou EN 10204 3.1/3.2 MTC, plnou sledovatelností a původem z závodů s certifikací ISO 9001-. Kontaktujte nás pro technické listy, pokyny k výrobě a přímé ceny.

E-mail: Info@jnalloy.com|WhatsApp/telefon: +86-193-3990-0211|Web: www.jnalloy.com