Kako optimizirati korozijo - odporni deli za kovinsko tiskanje v petrokemični opremi?

1. Izbira materialov: Upoštevajoč se tako, kako dobro se upirajo koroziji in kako dobro jih je mogoče uporabiti v različnih procesih
Pri izbiri korozije - odporni materiali za petrokemično opremo, tako kemično stabilnost kot dobro delujejo s 3D -tiskarskimi tehnikami. Ker se tako dobro upirajo koroziji, titanijeve zlitine, zlitine na osnovi niklja - in dupleksno nerjavno jeklo postajajo priljubljeni materiali.
Zlitina titana: Ti-6AL-4V je dober material za cevi na obalni platformi in toplotne izmenjevalnike, saj ne korodira v klorovodikovo kislino ali kloridu . 3 d natisnjene titanove zlitine lahko izboljša njihovo odpornost na korozijo še naprej s spreminjanjem strukture njihovih zrn. Na primer, laserska tehnologija selektivnega taljenja lahko kristale naredi lepše. Eksperimentalni podatki kažejo, da se hitrost korozije 3D tiskane titanove zlitine v 3,5% raztopini NACL zniža za 40% glede na običajne kovane komponente.
Zlitine na osnovi niklja -, kot so Inconel 718 in druge, delujejo zelo dobro v pogojih z visokimi temperaturami in močnimi kislinami . 3 D tehnologijo tiskanja lahko preprečijo problem segregacije komponent, ki se zgodi s tradicionalnim vlivanjem z upravljanjem hitrosti laserja in hitrosti skeniranja. Zaradi tega je porazdelitev elementov zlitine bolj enakomerna, material pa naredi bolj odporen na korozijsko in stresno korozijsko razpokanje. Petrokemični posel je na primer uporabil 3D - natisnjeno nikljalo zlitino na osnovi niklja -, da bi izdelal notranjost reaktorja vodinja, ki je dve leti tekel pri 500 stopinjah in 10 MPA brez korodiranja.
Austenitna in feritna konstrukcija sta prisotna v dvofaznem nerjavnem jeku, ki je 2205 dvofaznega jekla (22% CR, 5% NI). Prav tako je zelo odporen na korozijo kloridnih ionov. Po 3D tiskanju je dupleksno jeklo vroče izostatično stisnjeno (kolk), da se znebi notranje pore in ustreza standardom odpornosti proti koroziji ASTM A923. To je dobro za strukture za podporo tankov v obalnih rafinerijah.
2. Optimizacija procesa: popoln nadzor nad postopkom od zasnove do oblikovanja
Korozijska odpornost kovinskih 3D tiskanih elementov je zelo odvisna od tega, kako dobro se nadzorujejo parametri procesa. Če želite doseči najboljše rezultate, je treba vse tri vidike - oblikovanje, tiskanje in podporno strukturo - skupaj delati.
Zasnova za optimizacijo topologije: Generativna oblikovalska programska oprema samodejno ustvarja lahke, korozije - odporne optimalne strukture, ki temeljijo na stvareh, kot sta hitrost pretoka tekočine in porazdelitev tlaka. Na primer, eno podjetje je uporabilo topološko optimizacijo, da je zmanjšalo težo komolcev cevovodov za 35% in postalo bolj ukrivljeno površino, kar je zmanjšalo nevarnost erozije tekočine in korozije.
Nadzor tiskarskih parametrov: stabilnost bazena taline in smer tvorbe zrn neposredno vplivajo laserska moč, hitrost skeniranja, debelina plasti in drugi dejavniki. Na primer, z uporabo laserskega selektivnega taljenja (SLM) z nizko močjo (150–200W) in visoko hitrostjo skeniranja (800–1000 mm/s) lahko zniža toplotno prizadeto območje in prepreči, da bi se groba zrna poslabšala. Študija razkriva, da izboljšana tehnika SLM zmanjša gostoto korozijskega toka 316L nerjavečega jekla v okolju H2S za 60%.
Nove ideje za podporno strukturo: Ko slečete dele, lahko tradicionalne podporne strukture poškodujejo površino, kar lahko privede do korozije. Novi topni podporni materiali, vključno z vodo - topne polimere ali podporne modele, ki so enaki kot podlaga, lahko pomagajo ohraniti površino korozije - odporni deli nedotaknjeni. Na primer, eno podjetje uporablja homogeno podporno tiskanje titanijeve zlitine za površine za tesnjenje ventilov. Hrapavost RA je manjša ali enaka 0,8 μm, kar ustreza standardu API 6A za korozijo - odporne površine za tesnjenje.
3. Post - Tehnologija obdelave: "Zadnja obrambna vrstica", kako dobro se upira koroziji
Za odpravljanje površinskih napak, preostalih sevov in drugih težav je treba po izdelavi sistematično okrepiti 3D -tiskane korozije - odporne dele.
Postopek toplotne obdelave: žarjenje (500–600 stopinj za 2 uri) se lahko znebi notranjega stresa pri tiskanju in ustavi stres korozije. Obdelava staranja (700–800 stopinjskih izolacij za 4 ure) lahko pomaga, da se oborine faze enakomerno razširijo in naredijo material bolj odporen proti koroziji. Po staranju obdelave je stopnja korozije 3D natisnjenega inconela 625 v 50% raztopini H2SO4 za 75% nižja kot pri delih, ki niso bili obravnavani.
Tehnologija za pokrivanje površin:
Nikelj fosforjeva zlitina, ki je bila galvanirana: kemična plošča ustvari 0,5–1 μm amorfno prevleko na površini delov. Zaradi tega so več kot desetkrat bolj odporni na korozijo klorovodikove kisline in so dobre za varovanje notranjih sten skladiščnih rezervoarjev.
Nikelj - Na osnovi volframovega karbida se uporablja za lasersko oblogo. Premaz, ki je debela 200–300 μm in ima trdoto HRC 65, je nameščena na tesnilni površini ventila. Kosi trajajo trikrat dlje kot običajni varjeni deli, ker so hkrati bolj odporni proti obrabi in koroziji.
Proces anodiziranja: Elektroliza ustvari 10 do 20 μm debeli oksidni premaz na delih aluminijeve zlitine, ki so odporni na korozijo. Ta film dviguje potencial za 300mV in je dober za podporne platforme na morju.
Pet - osi povezave za natančno mehansko obdelavo z uporabo CNC rezkanje za ultra - natančna obdelava na pomembnih površinah (takšne tesnjene površine in paritvene površine) zagotavlja, da je hrapavost površine manj kot 0,4 μm in da korosivne medijske palice manj. Statistični podatki iz enega podjetja kažejo, da je natančnost - obdelana 3D - tiskana korozija - odporni deli korodirajo 80% manj v morskih vodah kot neobdelani deli.
4. Primer aplikacije v industriji: Real - Svetovno testiranje iz laboratorija v tovarno
Deli znotraj reaktorja hidrogenacije: Rafinirajoče podjetje naredi distribucijski disk za hidrogenacijski reaktor iz zlitine na osnovi niklja -, ki je bila 3D natisnjena. Z optimizacijo topologije se število pretočnih kanalov poveča za 40%, obdelava z lasersko oblogo pa naredi dele dvakrat odporne na korozijo kot standardne kovane dele. Ta del nenehno deluje že 18 mesecev pri 10MPA in 420 stopinj, ne da bi korodiral ali uhajal. To je 60% krajše od običajnega proizvodnega cikla.
Sistem cevovodov za oceanske ploščadi: Zaradi visokega soli v Južnokitajskem morju eno podjetje zaposluje 3D -tiskano titanovo zlitino za izdelavo komolcev cevovoda. Nato jih anodizirajo, da naredijo oksidni film. Če se uporablja z zasnovo topologije optimizacije, se odpornost tekočine zmanjša za 25%. Sistem plinovoda je bil testiran v morju tri leta in ima korozijsko hitrost le 0,01 mm/A, kar ustreza C5 - m protikorozivni standard.
Spodnja podpornica skladiščnega rezervoarja: petrokemični rezervoar za shranjevanje uporablja 3D -tiskane norčke iz nerjavečega jekla, ki jih prekriva galvanirani niklj fosforni premaz. Snosi so brez notranjih napak, zahvaljujoč vroči izostatični stiskanju. Po petih letih spremljanja je globina korozije podpornega žarka manjša od 0,1 mm, kar je več kot desetkrat daljše od življenjske dobe običajne podpore iz ogljikovega jekla.