Svetslösningar för kemisk industri

Transkript

1 Svetslösningar för kemisk industri voestalpine Böhler Welding Nordic AB

2 voestalpine Böhler Welding Metallurgisk expertis för bästa svetsresultat voestalpine Böhler Welding (tidigare Böhler Welding Group) är en ledande tillverkare av svetsmaterial för industriell svetsning and hårdlödning som levereras över hela världen. Med mer än 100 års erfarenhet har företaget haft ett avgörande inflytande på utvecklingen av svetstekniken och satt standarden med sina innovativa lösningar. Soliditeten återspeglas även i förtroendet hos våra medarbetare som är delägare i företaget genom sitt innehav av en ansenlig del av aktierna. Som en del av voestalpine-koncernen, Österrikes största ståltillverkare och en av världens ledande leverantörer av specialiserade stålprodukter, är vi en del av ett världsomspännande nätverk av experter på metallurgi. Våra kunder drar fördel av: Heltäckande kunnande om svetsning och stål under ett tak Samordnade kompletta lösningar som omfattar stål och tillsatsmaterial för svetsning En partner som erbjuder maximal ekonomisk stabilitet och teknisk expertis Kunden i första hand Absolut kundfokus är vår ledstjärna. Vi ser oss som en leverantör av lösningar för krävande svetsprojekt. Vi ser till att våra kunder får rätt svetsmaterial, använder dem på rätt sätt, och att alla processparametrar vid svetsningen anpassas för bästa möjliga prestanda. Vi ser det som vårt ansvar att garantera att vi levererar bästa möjliga lösningar till våra kunder, nu och i framtiden. Vi strävar även efter att utveckla nya produkter, optimera befintliga produkter, och trimma processerna för att komma ner i mycket korta genomloppstider. Erfarna och engagerade medarbetare Vi förlitar oss på engagerade medarbetare som har utbildats i enlighet med de högsta kraven. Det är deras kunskap, färdigheter och personliga engagemang som säkerställer långsiktig framgång för vårt företag och våra kunder. Individuell teknisk support från våra globalt verksamma tekniker och experter på svetsning i kombination med våra exklusiva kvalitetsprodukter sätter våra kunder i stånd att bemästra de mest utmanande och krävande svetsuppgifter. 2

3 Tre kompetenser tre varumärken I ansträngningarna att ge våra kunder bästa möjliga support och främja utveckling i enlighet med specifika målsättningar, har vi byggt upp våra kärnkompetenser inom Joint Welding, Repair & Maintenance Welding och Soldering & Brazing. På så sätt erbjuder vi våra kunder den största och mest heltäckande produktportföljen av svetsmaterial inom våra tre varumärken: Böhler Welding UTP Maintenance Fontargen Brazing Svetslösningar för krävande branscher Vi inriktar oss på branscher med hög teknisk standard och levererar produkter som är skräddarsydda för branschspecifika krav. Vid utveckling och optimering av svetsmaterial, har vi ett nära samarbete med kunder, tillverkare och forskningsinstitut. Oavsett om våra högkvalitativa svetsmaterial är avsedda för krävande sammanhang eller standardtillämpningar de är idealiska för alla användningsområden i följande branscher: Olja och gas Pipelines Kemisk industri Energiomvandling Transport och fordon Underhåll och reparation Lödning 3

4 Val av konstruktionsmaterial och svetslösningar för kemisk industri Särskilda krav. Skräddarsydda lösningar. Svetstillbehör för kemisk industri är en kärnkompetens inom voestalpine Böhler Welding. Med decennier av erfarenhet, ett unikt produktsortiment som fyller de mest specifika krav och ett världsomspännande distributionsnät är voestalpine Böhler Welding din partner. De erfarna svetsingenjörerna hjälper dig att hitta de bästa och mest kostnadseffektiva svetslösningarna som passar just dina krav. voestalpine Böhler Welding tillhandahåller lösningar som är skräddarsydda för kemisk industri och kemiska processer: DELSEGMENT PRODUKTER SIDA Oorganisk kemi Organisk kemi Urea Massa och papper Avsaltning Mat och dryck Läkemedel Oorganiska syror, baser och salter, oorganiska finkemikalier Många olika monomerer, polymerer, fibrer, plaster, bindemedel, lim, filmer, färger,... Ammoniak, urea och därav modifierade gödningsämnen Massa och papper Färskvatten för användning inom industri, jordbruk och hushåll Öl, vin, destillerade drycker, övriga drycker, livsmedel... Biotekniska och kemisk-syntetiska läkemedel sid sid sid sid sid sid. 20 sid. 21 Val av konstruktionsmaterial i kemisk industri Det finns ett antal faktorer att beakta för rätt val av material. Ett grundläggande antagande är att råvaror och/eller kemiska reaktioner kan ge korrosiva miljöer vid låga och medelhöga temperaturer i kombination med lågt till högt tryck. Vissa reaktioner sker vid hög temperatur (t.ex. titandioxid, VDC). Närmare bestämt kan reaktiva ämnen bestå av: Reducerande syror: den enda oxidanten är reducerande vätgas (t.ex. fosforsyra, svavelsyra, saltsyra, fluorvätesyra) Oxiderande syror, syrgas och metalljoner som utgör oxidanter tillsammans med vätejoner (t.ex. salpetersyra, kolsyrade lösningar, metalljoner: Fe 3 +, Cu 2 +,.. ) Saltlösningar (t.ex. KCl, NaCl, -> kloridlösningar) Alkaliska lösningar (t.ex. KOH NaOH) Vanligen är miljön i kemisk industri en kombination av ovanstående med tillägg av orenheter. Dessutom är drivkraften vid materialvalet specifika krav och inskränkningar p.g.a. allmän korrosion, lokal gropkorrosion, lokal spaltkorrosion, interkristallin korrosion (IGC), spänningskorrosion, (SCC, sprickbildning genom utmattningskorrosion), galvanisk korrosion. Som en konsekvens behöver kemisk industri ett antal specifika konstruktionsmaterial för olika delar av anläggningen (behållare, tankar, rör, pumpar, blandare...) baserade på ovannämnda faktorer, d.v.s. typ av vätskor, tryck, temperatur, önskade korrosionsegenskaper och mekaniska egenskaper. Därför kan basmaterialen för konstruktion inom kemisk industri variera från olegerade/låglegerade värmetåliga ståltyper till specialstål (austenitiskt, duplext, specialaustenitiskt och superaustenitiskt) och nickelbaserade legeringar, Cu/Ni-legeringar, Ti-legeringar, Zr-legeringar. Vad gäller svetsning kräver tillverkningsmetoder, restriktioner och olika förhållanden att det finns tillgång till ett stort antal svetsprocesser (SMAW/GTAW/GMAW/FCAW/SAW/ESW/PAW...), vilket medför stor efterfrågan på många olika specialiserade förbrukningsmaterial för svetsning. Stor vikt måste läggas vid rengöring efter svetsningen (t.ex. betning och ytetsning), som även den är avgörande för att uppfylla kraven i branschen. 4

5 Copyright by ThyssenKrupp Uhde GmbH 5

6 Svetsning av korrosionsbeständiga legeringar för kemisk industri Under förutsättning att egenskaperna hos en korrosionsbeständig legering beror på sammansättningen och vilken miljö den utsätts för, är det viktigt att påpeka att även om ett grundmaterial passar för ändamålet, är det inte självklart att den tillhörande svetslösningen är lika lämplig. Svetsade fogar har i själva verket specifika egenskaper jämfört med grundmaterialet, t.ex.: Mikrostrukturen är av gjuttyp Hög kylningstakt kan skapa obalans i den kemiska analysen Strukturen är i normalfallet ickehomogen om värmebehandling inte utförs Kemin påverkas genom utspädningen från grundmaterialet Förlust/upptagning av legeringskomponenter förekommer alltid i svetsprocessen Därför måste korrosionsbeständigheten hos en svetsad fog kontrolleras noggrant med hjälp av någon ändamålsenlig provningsmetod innan svetsmetoden tillämpas i praktiken. I detta sammanhang är det självklart att egenskaperna hos förbrukningsmaterialet för svetsning spelar en avgörande roll för att uppfylla kraven. Acceptanskriterierna följer i allmänhet inte internationella standarder; kraven anges i slutanvändarnas specifikationer och de tekniska specifikationerna och de har blivit mer konsekventa och krävande under det senaste decenniet. voestalpine Böhler Welding har en stor databas med korrosionstest på svetsade fogar utförda i olika korrosiva miljöer med utmärkta kvalitativa resultat (indikeringar) och kvantitativa resultat (korrosionshastighet och kritiska temperaturer). På följande sidor presenteras resultat för ett antal branschsektorer. Det kan påpekas att samma lösning ofta tillämpas även inom andra branscher inom kemisektorn. Tabellen nedan illustrerar det standardiserade korrosionstestet i olika korrosiva miljöer som vanligen används för att visa om en svetsad fog är lämplig. STANDARD METOD LÖSNING FÖRBEREDELSE VARAKTIGHET OCH TEMPERATUR SYFTE ASTM G28 A Bearbetad provbit, sista skiktet Fe 2 (SO 4 ) 3 42 g/l borstat, kapkanter polerade med + 50% H 2 SO 4 våtslipning grid h eller 120 h vid kokpunkten Reducerande miljö * Interkristallin korrosionsdetektering (Svavelsyra + metalljoner) * Utvärdering av korrosionshastighet (mm/år) ASTM A 262 EN ISO 3561 metodvariant C Huey-testet 1 65% HNO 3 Bearbetad provbit, sista skiktet borstat, kapkanter polerade med våtslipning grid cykler x 48 h vid kokpunkten. Ny lösning för varje cykel, sköljning med vatten och torkning före provning Oxiderande miljö * Interkristallin korrosionsdetektering (i salpetersyra) * Utvärdering av hastigheten i massförlust (vid respektive cykel och provslut) EN ISO Strausstestet Cu-spån, CuSO % H 2 SO 4 Sensibilisering värmebehandling vid 700 C x 30 min, betning för att avlägsna oxidskikt, bearbetad provbit, sista skiktet borstat, kapkanter polerade med våtslipning grid h vid kokpunkten Sensibiliseringsprov * Interkristallin korrosionsdetektering för ståltyper med lågt kolinnehåll eller stabiliserat stål (förstoring 10X) ASTM G48 C 6 vikts-% FeCl 3 + 1% HCl Bearbetad provbit, sista skiktet borstat, kapkanter polerade med våtslipning grid 80 Inkr. 5 C/24 h varje session. Starttemperaturen är en funktion av materialet som provas Gropkorrosion för nickelbaserade svetsfogar * Detektion av gropkorrosion (kloridhaltig lösning) * Utvärdering av korrosionshastighet (mm/år) * Bestämning av kritisk temperatur för gropkorrosion (CPT) ASTM G48 E 6 vikts-% FeCl 3 + 1% HCl Bearbetad provbit, sista skiktet borstat, kapkanter polerade med våtslipning grid 80 Inkr. 5 C/24 h varje session. Starttemperaturen är en funktion av materialet som provas Gropkorrosion för svetsfogar på specialstål * Detektion av gropkorrosion (kloridhaltig lösning) * Utvärdering av korrosionshastighet (mm/år) * Bestämning av kritisk temperatur för gropkorrosion (CPT) ASTM A923 C 6 vikts-% FeCl 3 + 1% HCl Bearbetad provbit, sista skiktet borstat, kapkanter polerade med våtslipning grid 80 Temperaturfunktion hos grundmaterialet (t.ex. duplext stål 22 C superduplext 40 C). Varaktighet: 24h * Intermetallisk fasdetektering, t.ex. Sigma-fas (kloridhaltig lösning) * Utvärdering av hastigheten i massförlust (mg/dag dm) - Green Death 7vol-% H 2 SO 4 + 3vol-% HCl +1 vikts-% FeCl 3 +1 vikts-% CuCl 2 Bearbetad provbit, sista skiktet borstat, kapkanter polerade med våtslipning grid h varje session: Start temperatur 85 C för Ni-legeringar (används för C-typ, t.ex. C-276, 59, 686) inkr. 5 C/24 h * Detektion av gropkorrosion * Utvärdering av korrosionshastighet (mm/år) * Bestämning av kritisk temperatur för gropkorrosion (CPT) 6

7 Korrosionsbeständiga legeringar i kemisk industri Förutom traditionella gammaldags Ti- eller Nb-stabiliserade specialstål och kvaliteter med låg kolhalt t.ex. 304L och 316L, väljs många andra legeringar beroende på vilken typ av miljö materialet utsätts för och hur tuff den är. En tabell över legeringar för både våtkorrosion och korrosionsbeständighet vid höga temperaturer, vilka används inom kemisk industri finns nedan: SPECIALSTÅL 300 -SERIEN DUPLEX SPECIALSTÅL SPECIAL AUSTENITISKT ROSTFRITT STÅL SPECIALKVALITETER FÖR UREA OCH SALPETERSYRA NI-BASERADE LEGERINGAR FÖR VÅT- KOR- ROSION NiFeCrMo- Cu-legeringar SPECIAL- STÅL OCH NI-BASERADE LEGERINGAR FÖR HÖG TEMPERATUR Nilegeringar NiCrFelegeringar NiCrMo (Fe)- legeringar NiMolegeringar Specialstål Nickel-bas NICKEL-KOPPAR- OCH KOP- PAR-NICKEL-LEGERINGAR ** Även för hög temperatur EN ASTM ELLER UNS/ LEGERING C [%] Ni [%] Cr [%] Mo [%] Cu [%] Fe [%] N [%] ANDRA [%] PRE N L 0,02 10,0 18,0 Bal L 0,02 11,0 17,0 2,6 Bal L 0,015 21,0 25,0 0,1 Bal. 0,10 Si<0, L 0,02 14,0 18,0 3,0 Bal LMN 0,02 14,0 17,0 4,1 Bal. 0, S32101/LDX ,03 1,5 21,5 0,3 Bal. 0,22 5 Mn S32304/2304 0,02 4,8 23,0 0,3 Bal. 0, S82441/LDX ,02 3,6 24,0 1,6 Bal. 0,27 3 Mn S32205/2205 0,02 5,0 22,0 3,1 Bal. 0, S32750/2507 0,02 7,0 25,0 4,0 Bal. 0, Zeron 100 0,02 7,0 25,0 3,5 0,5 Bal. 0,27 0,6 W L 0,01 25,0 20,0 4,3 1,5 Bal. 0,1 37* N08028/ 28 0,015 31,0 27,0 3,5 1,3 Bal. 0,05 40* S ,01 18,0 20,0 6,1 + Bal. 0,2 46* N08926/926 0,02 25,0 21,0 6,5 0,9 Bal. 0,2 48* S34565/ 24 0,02 17,0 24,0 4,5 Bal. 0,5 5,5 Mn 52* NR20033/33 0,02 31,0 33,0 1,6 0,6 Bal. 0,4 50* N08031/31 0,015 31,0 27,0 6,5 1,3 Bal. 0,2 54* S ,01 22,0 24,0 7,3 + * Bal. 0,5 3 Mn 63* S ,015 18,0 14,0 2,7 Bal. 4 Si (724Mod.)316L UG 0,02 14,0 18,0 2,6 Bal S31050/725 LN 0,02 22,0 25,0 2,1 Bal. 0, N02200/200 0,1 >99, N02201/201 0,02 >99, N06600/600 L 0,025 74,0 16,0 9,0 0,2 Al 0,2 Ti 16* N06690/690 0,015 61,0 29,0 0,4 9,0 0,25 Ti 29* N08020/20 0,06 38,0 20,0 2,4 3,4 34,0 0,2 Nb 28* N08825/825 0,05 40,0 23,0 3,2 2,2 31,0 0,8 Ti 34* N06985/G-3 0,02 48,0 23,0 7,0 2,0 19,0 0,3 Nb W<1,5 2,5 Co 46* N06030 / G-30 0,02 43,0 30,0 5,0 1,5 15,0 2,5 W Co<5 47* N06625 / 625** 0,02 62,0 22,0 9,0 3,0 3,4 Nb 52* N06022/22 0,01 56,0 22,0 13,0 3,0 3 W, V 0,35 65* N06455/C-4 0,01 66,0 16,0 16,0 1,0 69* N10276/ C-276 0,01 57,0 16,0 16,0 6,0 3,5 W, Co <2 69* N06200/C ,01 57,0 23,0 16,0 1,6 3,0 Al <0,5, Mn <0,5 76* N06059/59 0,01 59,0 23,0 16,0 1,0 0,3 Al 76* N10665/B-2 0,010 69,0 0,7 28,0 0,5 1,7 Co 1 93* N10675/B-3 0,010 65,0 1,5 28,5 1,5 Co 3, W 3, Mn 3 96* S30900/309S 0,08 12,0 22,0 Bal, 2Si S30815/253MA 0,08 11,0 21,0 Bal, 0,17 0,05 Ce 1,6 Si S31000/310S 0,05 20,0 25,0 Bal, N08810/800 H 0,08 31,0 21,0 47,0 0,25Al 0,35Ti N08330/DS 0,08 36,0 18,0 42,0 0,15Al 0,15Ti 2,2Si S33228/AC66 0,08 32,0 28,0 39,0 0,8Nb 0,1Ce N06600/ H 0,08 74,0 16,0 9,0 0,2Al 0,2Ti N06601/601 H 0,06 60,0 23,0 14,0 1,4Al 0,5Ti N06025/602CA 0,2 62,0 25,0 9,5 2,3Al 0,2Ti 0,1Y 0,1Zr N06617/617 0,08 54,0 22,0 9,0 1,0 1Al 0,5Ti 12Co N04400/400 0,15 64,0 32,0 1, C70600/CuNi ,0 88,0 1,5 0,8% Mn C71500/CuNi ,0 67,0 0,7 1% Mn *PRE N2 LEGERINGSMATERIALENS FUNKTIONER KORROSIONSBESTÄNDIGHET Ni Metallurgisk kompatibilitet Baser, SCC (sprickbildning genom utmattningskorrosion), milt reducerande Cr Bildar skyddande oxidskikt Oxiderande medium likformigt och lokalt Mo Reducerande miljöer, stabiliserar krom (om sådant finns) Icke-oxiderande miljö, förbättrad lokal korrosionsbeständighet för kromlegeringar W Liknande Mo, men mindre effektivt Mycket skadlig för värmestabiliteten N Austenitstabilisator Lokal korrosion, mekaniska egenskaper Cu Reducerande förhållanden Havsvatten, HF, H 2 SO 4 PRE N Pitting Resistance Equivalent Number. Är en teoretisk metod för att jämföra beständighet mot gropkorrosion baserad på den kemiska sammansättningen hos en Cr-Ni-legering. För att passa under svåra driftförhållanden måste materialet kontrolleras genom ett ändamålsenligt korrosionsprov. PRE N1 %Cr + 3,3*%Mo + 16*%N PRE N2 %Cr + 3,3*%Mo + 30*%N 7

8 Oorganisk kemi Den oorganiska kemibranschen är den största inom den kemiska industrin och innefattar alla kemiska processer där oorganiska råvaror ingår. Tillämpningar i denna bransch utnyttjar ett brett intervall av temperaturer och tryck; olika typer av reaktioner kräver grundmaterial och förbrukningsmaterial för svetsning med höga prestanda. Exempel på slutprodukter från den oorganiska kemiska industrin är aluminiumsulfat, klorgas, saltsyra, vätgas, väteperoxid, salpetersyra, industrigaser från luft, fosforsyra. Några av dessa ämnen är reducerande syror (t.ex. saltsyra, svavelsyra, fosforsyra...), andra är oxiderande syror (t.ex. salpetersyra). Även krävande användningsområden med heta och koncentrerade basiska lösningar är ganska vanligt förekommande (kaustiksoda och kaliumhydroxid t.ex.), och de flesta saltsynteser är korrosiva och i några fall innehåller halogener som klorider eller svaga syror eller baser. Därför förekommer hela spektrumet av korrosionstyper i sådan industri, och den behöver följaktligen ett brett sortiment av förbrukningsmaterial för svetsning. Några exempel på mycket populära oorganiska kemiska processer med tanke på material och svetsning beskrivs i följande text. Salpetersyra (HNO 3 ) Salpetersyra, som framställs genom oxidation av ammoniak vid hög temperatur ( C) och som används vid tillverkning av konstgödsel, explosiva ämnen och polymerer, angriper korngränser, särskilt vid fällning och separation, den huvudsakliga risken utgörs av IGC (interkristallin) och transpassiv korrosion. Därför används material med mycket lågt innehåll av C, P, S och hög homogenitet, t.ex. EN (304LSi) < 0.1 Si, 0.02 P. Det är även mycket viktigt att åstadkomma rena och jämna svetsfogar. Vid högre temperatur och koncentration, krävs högre legeringskvalitet. mm / a L 304LSi S Courtesy of Boehler Edelstahl Copyright by ThyssenKrupp Uhde GmbH 0,1 0, L S % HNO 3 304L, 310L, S31050/725 LN används i stor utsträckning för absorptionskolonner, absorptionskylare och -värmare. I komponenter med kylvatten med hög kloridhalt används även legering 28 och andra legeringar med hög kromhalt. Austenitisk kvalitet EN med högt Si-innehåll (~4 %) används vid mycket höga koncentrationer av salpetersyra (>67 %). Detta material uppvisar hög korrosionsbeständighet upp till kokpunkten. Svetslösning för austenitiskt stål med högt Si-innehåll EN kvalitet Böhler Weldings förbrukningsmaterial för svetsning för austenitiskt stål EN kvalitet , tillgängliga som TIG-stänger och MMA-elektroder, producerar svetsad metall med högre halter av Si, Cr och N än grundmaterialet som ska vara korrosionsbeständigt även i svetsat tillstånd. Lågt värmetillskott och rak-sträng-metoden är viktigt för att minimera risken för varmsprickor i detta specifika fall. Andra standardförbrukningsmaterial för svetsning av specialstål får en tillsats av 5-15 % deltaferrit, deltajärn, för att undvika varmsprickor. GTAW är avsedd för rotsträng, med 100 % Ar som skyddsgas och rotgas. SMAW eller GTAW används då för fyllning. En process med låg sträckenergi och mellansträngstemperatur < 80 C rekommenderas för att undvika interkristallin korrosion. I detta sammanhang kan vattenkylning vara till fördel. PWHT krävs i allmänhet inte, men utglödgning vid C med vattenkylning kan ske för att få maximal korrosionsbeständighet i den värmepåverkade zonen, HAZ, vid användning i starka syror vid > 70 C. Tester som genomförts enligt metoden ASTM262 metodvariant C Huey-testet efter utglödgningsbehandling gav ett genomsnittligt resultat på 0,072 mm/år. Uppgifter om svetsmaterial och firmanamn finns i produktbroschyren och handboken 8

9 Fosforsyra (H 3 PO 4 ) Den mest använda våt -processen illustreras här: fosforsyra som fås genom reaktion mellan mineralfosfater (apatit) med svavelsyra. Fosforsyra är inte särskilt aggressiv men korrosionsproblem uppkommer från omnämnd närvaro av svavelsyra och klorid, flourid och kisel i metallerna. Erosionsfenomen kopplas även till den korrosion som härrör från fasta partiklar i råvarorna. I allmänhet förrvärrar erosion, hög flödeshastighet och ytdeposition korrosionsproblemet ytterligare. Reaktorkärlet är emaljerat med blandare i höglegerat specialstål och utsatt för spänningskorrosion och slitage. På senare tid har även superduplext stål använts till omröraren. Filterenheten kan påverkas av grop- och spaltkorrosion varför materialvalet ska anpassas därefter. Sedan ska värmeväxlaren och följande kedja av kondensorer och koncentratorer kunna koncentrera fosforsyran efter behov. Austenitiska och superaustenitiska ståltyper används i stor utsträckning inom denna sektor. När supersyra levereras (från 70 %-99 % koncentration) visade sig legering 625 eller ännu hellre UNS N06030 legering G-30TM vara korrosionsbeständiga och i allmänt bruk, även p.g.a. processtemperaturen som är högre än i övriga steg. 926, 28, 31, G-3 Huvudproblem: erosion-korrosion Svavelsyra Vatten Fosfathaltiga bergarter 31, G-3, S31654, S32750 Huvudproblem: spänningskorrosion Kylvatten Kylvatten retur 36 % H3PO4 Filter Vakuumevaporator Kylvatten Kylvatten retur Skrubber Lösningsmedel, sammansättning Kylvatten Kylvatten retur Ventilöppning mot atmosfären Förorenat lösningsmedel till avfallsbehandling Kylvatten Kylvatten retur Kylvatten Kylvatten retur 904L, 28, 31, G-3, S31654, S32750 Huvudproblem: gropkorrosion och spaltkorrosion Till avfallsbehandling eller återföring Superkoncentrator: 625, G-30 Spädningsbehållare Reaktorserie Plattvärmeväxlare 36 % Evaporator H3PO4 Fällningskärl Evaporator Värmemedium Värmemedium retur Plattvärmeväxlare Slam Plattvärmeväxlare Kylvatten Supersyra 65 % H 3PO 4 99 % H3PO4 Kylvatten Strömningssystem: 31, G-3, S31654 Huvudproblem: interkristallin korrosion, erosion Kylvatten retur Kylvatten retur Produktsyra 70 % H3PO4 Svetslösningar för legering 625 ASTM G-28 A korrosionshastighet [mm/år] Böhler Weldings nickel-baserade svetsmaterial för legering 625 har stor motståndskraft mot korrosiva miljöer innefattande sprickbildning p.g.a. utmattningskorrosion. Används även för svetsning av austenitiskt stål och värmebeständiga legeringar. Som exempel rapporteras nedan resultat från korrosionstest ASTM G28 metod A (120 h). GMAW (skyddsgas Ar + 30 % He + 2 % H 2 + 0,1 % CO 2 ) (V-preparatfog 16 mm tjock). 3 provbitar (dimensioner: 55x22x16 mm) 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 Uppgifter om svetsmaterial och firmanamn finns i produktbroschyren och handboken BM S1 S2 S3 9

10 Oorganisk kemi Svavelsyra (H 2 SO 4 ) Svavelsyra är en ofta utnyttjad mellanprodukt som används i många processer i kemisk industri för att producera andra oorganiska syror, inom både konstgödselindustri och organisk kemisk industri. Diagrammet illustrerar de tre sätten att få SO 2 : genom att bränna svavel, koka mineraler eller regenerera från använd syra. Sedan omvandlas SO 2 till SO 3 i en katalysator. Denna tillämpning vid hög temperatur kan ske i behållare av legeringar som t.ex. AC66 (S33228) eller N Till slut erhålls svavelsyran genom reaktion i absorptionstorn. Svavelsyra är en stark reduktant, som har stor påverkan på anläggningens konstruktionsmaterial, som väljs beroende på koncentration och temperatur. Svavelförbränning Metallurgisk Luftfilter Torkning Kompressor Svavelförbränning Panna SO 2 Korrosionsskademekanismen är huvudsakligen av typen interkristallin korrosion; ett gängse test som t. ex. EN ISO Strauss-testet eller ASTM G28 metod A och B kan ge en god indikation om lämpligheten hos material och svetsfogar (endast metod A för svetsad struktur och gjutgods). Skrubbning Kylning Dimavskiljare Torkning Kompressor Gasuppvärmning Förbrukad syra Regenerering Förbränning Panna Skrubbning/kylning Torkning Uppvärmning I allmänhet bör material ha en adekvat halt av Cr, Ni och Mo, åtminstone som typ 904L. Superaustenitiska kvaliteter som legering 31 eller nickel-baserade legeringar som G-30 etc (höglegerad Cr-legering) kan ge en korrosionshastighet på mindre än 0,5 mm/år upp till 90 C. Det är dock viktigt att hålla i minnet att närvaro av halider signifikant minskar korrosionsprestanda. SO 2 SO 3 SO 3 H 2SO 4 Försiktighet iakttas i händelse av mycket hög H2SO4-koncentration med anledning av den oxiderande karaktären hos syran på mer än 95 %. Drivkraften för val av rätt material är högre halt av krom och lägre halt av molybden. Gaskylning Katalysator Växlare Absorptionstorn Skorsten Svetslösning för legering 31 och andra 6 % Mo och 7 % Mo specialstål: Böhler Weldings nickelbaserade svetsmaterial Ett nickelbaserat svetsmaterial för svetsning av superaustenitiska ståltyper är att föredra för att undvika risk för separation i den svetsade metallen. I många fall är Böhler Weldings svetsmaterial till matchande stålsort Alloy 59, 22 % Cr med mycket hög Mo-halt (16 %), den bästa lösningen för att förbättra korrosionsegenskaperna med undantag av starkt oxiderande miljöer i betningslinjer eller i andra mycket koncentrerade syror. I reducerande miljö med klorid är detta det bästa möjliga valet. Mikrolegering av legering 31 Svetsad med matchande tillsatsmaterial motsvarande Alloy 59: Värmepåverkad zon och svetsgods BM HAZ WM Uppgifter om svetsmaterial och firmanamn finns i produktbroschyren och handboken 10

11 Kaustiksoda (NaOH) Kaustiksoda är en biprodukt vid klorgasframställning genom elektrolys. Vid låg koncentration och temperatur under 100 C är gängse austenitiskt specialstål ett lämpligt konstruktionsmaterial. Vid högre koncentration och temperatur är kaustiksoda mycket aggressiv, ren nickel har visat sig vara mycket beständig mot korrosionsangrepp, varför det används i stor utsträckning i elektrolytiska celler för membranprocessen, vilket är den mest använda industriella lösningen. Vad gäller processanläggningar är även multistegsevaporationen nedströms, för ändamålen koncentration och rening, av industriellt ren nickel (legering 200). När ett fallande film-system som arbetar vid temperaturer > 350 C tas i bruk, är legering 201 mer lämplig p.g.a. den låga kolhalten, vilken förhindrar grafitutfällning vid korngränsen. I fråga om förbrukningsmaterial för svetsning, är lämplig kvalitet naturligtvis en ståltyp med låg kolhalt och Ti-stabilisering för förbättrade deoxidationsegenskaper hos den nedsmälta metallen, så att den kan passa ihop med båda grundmaterialen. Och i närvaro av orenheter och oxidanter eller för att öka styrkan, skulle legering 600L kunna vara ett alternativ tack vare dess krominnehåll. Koncentrator Kaustik-salt-separator Ånga Lager Kondensor Kondensor Salt åter till saltvattensbehandling Evaporation H 2O Saltseparation Kylning Leverans Svetslösningar för legering 600 och 600L: Ni-baserat svetsmaterial av kvalitet 6082 (NiCr20Mn3Nb) Detta Ni-baserade svetsmaterial är tillgängligt för processerna SMAW, GTAW, GMAW, FCAW och SAW. Det är Cr-Mn 20-3 i legering, låg C-halt, Nb-legerad och lägre halt av järn än legering 600. Denna lösning används även för ferrit-austenitiska fogar och för tillämpningar vid höga temperaturer (Cr, Cr-Ni-stål, nickel-baserat stål). Mikrolegerat: svetsfog av legering 600L svetsad med GMAW-tråd (värmepåverkad zon och svetsmetall). BM HAZ WM Uppgifter om svetsmaterial och firmanamn finns i produktbroschyren och handboken 11

12 Organisk kemi Organisk kemi är den sektor av kemisk industri som arbetar med organiska föreningar. I princip är det denna bransch som framställer organiska syror och omvandlar olja och gas från olefiner och aromater till flera monomerer och polymerer (enkla och komplexa) som sedan används i slutprodukter som fibrer, plast, film, färg, limämnen. Kemiska reaktioner vid höga temperaturer (t.ex. varmsprickbildning eller pyrolys), och även medelhög temperatur och rumstemperatur genererar ofta starkt korrosiva miljöer. Reagensmedel, katalysatorer och stabilisatorer kan ha oxiderande eller reducerande effekt och kan innehålla aggressiva salter, syror, baser och klorider. Nedan ges två exempel på organiska kemiska processer med överväganden om materialval och svetsning. Copyright by ThyssenKrupp Uhde GmbH Framställning av ättiksyra (CH 3 COOH) Förenklat diagram över butan-oxidationsprocessen Ättiksyra är en vanlig mellanprodukt som används i omvandlingsindustrin för att erhålla ett brett sortiment av monomerer, fibrer, plaster med mera. Ättiksyra är inte särskilt korrosivt, varför material som 304L är lämpliga för lagringscisterner och rör. Vid förvaring vid höga temperaturer eller risk för kontaminering av material är 316L att föredra. Man har använt sig av scenarioförändringar i syntesprocessen för katalysatorer som kan medföra svårare korrosionsproblem. Av industriprocesserna nedan, oxidation av acetaldehyd, av butan eller karbonylering av metanol, illustreras oxidationsprocessen för butan. Ättiksyra erhålls genom att blåsa in syre eller luft i butan i närvaro av en katalysator. Biprodukter p.g.a. katalysatorn är myrsyra, estrar, peroxider och reducerande ämnen som snabbt kan förorsaka ett allmänt angrepp eller grop- eller spaltkorrosion. Dessutom kan HCl bildas p.g.a. kontamination med klorgas vid temperaturer över syrans kokpunkt. Dessa aspekter måste tas i beaktande vid valet av konstruktionsmaterial, och trots att 316L i allmänhet är lämplig nedströms, kräver reaktorn och delar av kolonnerna, som har högre arbetstemperatur och tryck, mer beständiga legeringar som t.ex. 904L, superaustenitiska ståltyper, legering 20, 22 eller C-276. Vatten Luft Butan Luftskrubber 37 C 40 psi Kompressor Reaktor 185 C 750 psi 145 C -5 C Kolväteavskiljare 50 C 60 psi psi: Alla tryck anges i pund per kvadrattum absolut Vattenkyld värmeväxlare (ett kylmedel kyls) 180 C Separationskolonn 60 C 50 psi Myrsyrekolonn 72 C 15 psi Ättiksyrekolonn 118 C 15 psi 140 C 120 C 130 C Tunga fraktioner Produktseparator Ångväxlare (antag 100 psi ånga) Extraktant Myrsyralager Ättiksyralager Här bör även en modernare process nämnas, metanolkarbonylering (Monsanto-processen), som inbegriper jod som katalysator och skapar en mycket korrosiv reducerande miljö: Därför används den mest beständiga industriella legeringen för reducerande omgivningar, legering B-2, till reaktor, strömningsenhet, rörledningar och destillationskolonner. Före nedströms separeras jodid-jonerna från slutprodukterna så att legeringarna C-276, 59, G-3, 31, 904L eller S31254 kan användas. 12

13 Framställning av vinylkloridmonomer (VCM) VCM är en monomerföregångare i gasform till den välkända polymeren PVC. VCM erhålls från etylen genom direkt klorerings- och oxykloreringsprocess som vanligen kombineras i samma fabrik. Båda processerna framställer föreningen EDC (etylendiklorid) som en mellanprodukt. Direkt klorering är en reaktion mellan etylen och klorid i en katalysator som ger EDC och HCl (saltsyra) som biprodukt. HCl, som även reagerar med etylen och syrgas med en katalysator, ger på nytt EDC efter dehydrering. Sedan spaltas EDC genom uppvärmning till C för att slutligen få VCM. Vad gäller konstruktionen, beror problemen på om det handlar om korrosion genom väta eller hög temperatur beroende på processetapp. Direktkloreringsreaktor Klorgas Luft (syrgas) Etylen Kyltorn Kaustiksoda Tvättkolonn för kaustiksoda Dekanteringstank Reaktionssteg (oxyklorering och direktklorering) Närvaro av fuktighet leder till mycket korrosiv HCl; därför används ett antal olika nickel-baserade legeringar i olika delar av reaktorerna. Legering 59 och C-276 används för rörplåtar och katalyssektionen vid både helplåts- och överlappssvetsning. Rören inuti reaktorn kan utföras i legering 200, legering 600 eller legering 625. Rör och flänsar som leder klorgasen in i reaktorn kan tillverkas av legering 825. Reningskolonner och värmeväxlare Används för att behandla EDC före pyrolys, och de är utsatta för angrepp av våtkorrosion p.g.a. HCl. Starkt reducerande miljö och förhöjd risk för angrepp av gropkorrosion kan styra valet mot legeringarna B-2, 600 eller annars superaustenitiskt stål. Etylen Avvattningskolonn Oxykloreringsreaktor Kolonn för återvinning Kyltorn Kolonn för monomeråtervinning VCM Bildning av varmsprickor ( C) Här behövs legeringar beständiga mot både hög temperatur med klorgas och karbonisation p.g.a. förbränningsgaserna. Legering 800H är ett bra val vid dessa krav. Kolonn för uppsamling av fraktioner med låg kokpunkt Kolonn för uppsamling av fraktioner med hög kokpunkt Krackningsugn Tvättkolonn för kaustiksoda Kolonn för borttagning av saltsyra Svetslösning för legering 59 Böhler Weldings matchande nickelbaserade svetsmaterial Dessa svetsmaterial är tillgängliga för SMAW, GTAW, GMAW och ger mycket korrosionsbeständig svetsad metall i framför allt reducerande och oxiderande miljöer. De är även lämpliga för svetsning av andra nickel-baserade legeringar (t.ex. C-4, 22, C-276) liksom superaustenitiskt specialstål, och säkerställer bästa prestanda mot korrosion inom ett antal användningsområden. Test-fall: Resultat från korrosionstest ASTM G-28 A och Green Death, GMAW och GTAW GMAW skyddsgas: Ar + 30 % He + 2 % H 2 + 0,05 % CO 2 GTAW: 100 % Ar, (V-preparatfog, 16 mm tjock) Dimensioner på provbitar: 55x22x16 mm 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 ASTM G-28 A Korrosionshastighet [mm/år] Green Death lösning C.P.T [ C] BM GTAW GMAW BM GTAW GMAW Mikrolegerat: WM och BM. Legering 59 svetsad med passande kvalitet av Böhler Weldings svetsmaterial BM WM Uppgifter om svetsmaterial och firmanamn finns i produktbroschyren och handboken 13

14 Urea Urea eller karbamid, en organisk förening avledd från ammoniak, är världens mest använda gödningsmedel. Siffran nedan visar den kemiska reaktionen för urea, och även processen för att få fram slutprodukten. 2 NH 3 + CO 2 ammoniak exotermisk koldioxid Högtrycksutrustning Detta avsnitt handlar om högtrycksdelen av processen. Denna del utgörs av reaktor, avskiljare och kondensor som har följande huvudsakliga funktion: H 2 N H 2 N C=O urea + - NH 4 O H 2 N C=O ammoniakkarbamat endotermisk H 2 O vatten I reaktorn äger urea-syntesen rum. Avskiljaren avskiljer ångor från CO 2 och ammoniak som inte reagerat. Kondensorn kondenserar dessa ångor till ammoniakkarbamat som slutligen återförs till reaktorn. Trycknivån kan vara ca 150 bar och temperaturen 180 C-210 C beroende på utrustning och vald process. Svetsning av högtrycksutrustning för urea Urea-reaktion Syntes NH 3 Karbamatkondensering Material och förbrukningsmaterial för svetsning används för hantering av den mycket korrosiva mellanprodukten karbamat vid höga tryck och temperaturer, risken utgörs huvudsakligen av interkristallin korrosion och sprickbildning genom utmattningskorrosion i en mycket tuff oxiderande omgivning. Därför används i normalfallet Hueytestet (kokning av 65 % HNO3) för att godkänna material. För att uppnå förbättrad korrosionsbeständighet mot urea har två specifika kvaliteter utvecklats med utgångspunkt från 316L resp. 310L: CO 2 CO 2-utskiljning Evaporation Pelletering eller granulering Lågtrycksrecirkulation Karbamatåterföring Desorption och hydrolys (724Mod.) 316L UG (UG står för Urea Grade, urea-kvalitet) i normalfallet med lågt C-innehåll, 18 % Cr, 14 % Ni, 2,7 % Mo, kväve tillsatt, karaktäriseras av en mycket låg ferrit-halt på högst 0,6 %. Lämpligt svetsmaterial är överlegerat (d.v.s. 20 % Cr, 16 % Ni, 0,18 % N), för att beakta de specifika karaktärsdragen hos den svetsade fogen jämfört med grundmaterialet och säkerställa lämpliga prestanda mot korrosion. S31050/725 LN. Det är en modifierad 310L (25 % Cr, 22 % Ni, 2 % Mo, låg Si-halt med 0,13 % N för att stabilisera den austenitiska fasen). Detta material är avsett för extremt krävande Renat processkondensat Ureaprodukt 14

15 Copyright by ThyssenKrupp Uhde GmbH förhållanden, som i högtrycksavskiljare där drifttemperaturen når de högsta värdena, men även för kondensorer och reaktorer. Även för denna kvalitet är högsta tillåten halt av ferrit mycket låg (<0,6 %) varför den kan anses som fullständigt austenitisk. Denna kvalitet är fri från intermetalliska faser och karbidfällning, vilket drastiskt påverkar korrosionsbeständigheten i urealösningar. Dessutom används både specifikt utformad duplex av urea-kvalitet, och zirkonium beroende på kunskapsläget hos och specifikationer från processprojekteringsföretagen. Vad gäller konstruktionen, består väggar/höljen i allmänhet av låglegerade ståltyper (enkla eller med konstruktion i flera lager). Både väggar/höljen och rörplåt fodras eller läggs omlott där ytorna är i kontakt med processvätskan. Rörledningarna kan antingen vara av bimetall, fodrade eller helt av urea-kvalitet. Vid svetsning måste särskild omsorg ägnas åt att undvika oönskad intermetallisk fasfällning genom att noggrant kontrollera svetsparametrar och mellansträngstemperatur. Av den anledningen utgörs de flesta tillämpade svetsprocesser av GTAW och SMAW, medan bandpåsvetsning utförs med låg strömstyrka och framföringshastighet. Svetslösning SAW och ESW bandpåsvetsning för urea-tillämpningar Test-fall: Grundmaterial: Kolstål 0,18 % C 30 mm tj Band 60x0,5 mm 310Mod. typ (Cr-Ni-Mo , C 0,01, LSi) SAW-kombination: Tre skikt med specifikt utformad smälttillsats ESW-kombination: Två skikt med specifikt utformad smälttillsats Uppgifter om svetsmaterial och firmanamn finns i produktbroschyren och handboken 0,076 0,074 0,072 0,07 0,068 0,066 0,064 0,062 0,06 ASTM A 262 metodvariant C Huey-testet 65 % HNO3) korrosionshastighet [mm/år] SAW som svetsad SAW med PWHT* ESW med PWHT** * C ** Sensibilisering 30 min.@ 700 C Mellansträngs TEMP V A Framföringshastighet [cm/min] SAW-kombination < 150 C ESW-kombination < 100 C C Mn Si Cr Ni Mo Fe N 3 SKIKT SAW 0,025 3,7 0,6 24,5 22,2 2,1 Bal. 0,12 2 SKIKT SAW 0,030 3,8 0, ,5 2,0 Bal. 0,15 3 skikt SAW nedsmält Kemisk analys av svetsad metall 2 skikt ESW nedsmält 15

16 Massa och papper Rätt val av material är mycket viktigt i massa- och pappersindustrin. Ett bra val innebär bästa möjliga resultat i fråga om: Låg investeringskostnad Kortare byggtid Prestanda hos utrustning Tillgänglighet Tillförlitlighet Processflexibilitet Låg livs cykelkostnad Utseende För att nå dessa målsättningar, ersätts ofta traditionella och gammaldags legeringar med modernt specialstål och nickel-baserade legeringar, med beaktande av att respektive produktionsetapp arbetar med specifika medium och specifika korrosionsproblem; och därför behövs olika material. Förbrukningsmaterial för svetsning är ofta överlegerade med avseende på grundmaterialet, är specifikt avsedda och kemiskt specialavpassade för att uppfylla specifika krav. voestalpine Böhler Welding utvecklar, bland annat specifika svetslegeringar för den superaustenitiska kvaliteten S31254 eller för den magra duplex familjen S32101, S82441, S I fråga om S31254 har till exempel en speciell MMA-elektrod enligt AWS A5.11:ENiCrMo-12 utvecklats för att kombinera utmärkt korrosionsbeständighet i kloridmiljöer med låg känslighet mot varmsprickor i den svetsade metallen. Slutligen används svetstråd med pulver i stor utsträckning, särskilt för positionssvetsning, även för anläggningens verksamhet, för att öka produktiviteten, förbättra svetsfogens utseende och göra svetsningen enklare. A B C E D C F FCAW-lösning för superduplext stål Rutil positionsrörtråd från voestalpine Böhler Welding erbjuder svetsgodsegenskaper som matchar grundmaterialets hållfasthet, slagseghet och beständighet mot allmän korrosion och spänningskorrosion. Test-fall: Korrosionstest ASTM G48 metod E på röromkretssvetsning, diam. 168 mm, tjocklek 7 mm. Uppgifter om svetsmaterial och firmanamn finns i produktbroschyren och handboken ID Temp. ( C) Exponeringstid (h) Vikt före (g) Vikt efter (g) Viktförlust (g) Yta B mm Yta H mm Yta T mm Viktförlust (g/m 2 ) Korrosionshastighet (g/m 2 h) FX ,254 96, ,4 17,5 12,9 0,0000 0,00000 FX ,292 98,29 0, ,5 12,9 0,5535 0,

17 A KOKNING Huvudsaklig utrustning består av kokare: Sulfatprocess (kraftpapper) Medium: NaOH Na 2 S 2 O 3 NaHS Miljö: ph T= C P=10-12 bar Material: 2205 duplex används i stor utsträckning, uppvisar bättre egenskaper i fråga om sprickbildning från utmattningskorrosion än 304L. Bäst resultat har erhållits med de magra duplexa typerna S32101 och S32304 p.g.a. deras låga innehåll av Mo, som är till skada i basisk lösning. Högre halt av molybden i specialstål (t.ex. 316L) är inte att rekommendera för denna utrustning av den anledningen. Sulfit (HSO 3 ) Medium: Na... Mg... eller NH4... Miljö: ph C bar Material: duplex S32205, 904L, 317LMN är bättre val än 317L och 316L A B Courtesy of Metso B C TVÄTTNING OCH SÅLLNING Huvudsaklig utrustning består av sållnings- och utblåsningstankar Medium: klorider, tiosulphater, polysulfider. Koncentrationen av dessa har ökat på senare år p.g.a. installationen av slutna system i syfte att sänka utsläppen. Det har resulterat i mer problem med korrosion och erosion. Materialtrenden går från mjukt stål till 304L, 316L till de duplexa kvaliteterna S32101/ S32304/S Duplex kan även garantera bättre beständighet mot slitage (erosion från partiklar i massan) C Courtesy of Outokumpu BLEKNING Blekningsprocessen använder mindre eller ingen klorgas och klordioxid vilket påverkar vilken typ av grundmaterial och förbrukningsmaterial som används. Helt klorfri TCF-blekning Huvudsaklig utrustning består av reaktorer Reaktor för ligninborttagning med syrgas O -steg Miljö: T = C ph 11-12, material: 904L, S31254, C-276 Peroxid-reaktor P -steg Miljö: T = C ph 11-12, material: S32101, S32205 Grundläggande klorfri ECF D -steg Huvudsaklig utrustning består av tvättare, trumfilter Medium: Klordioxid ClO2, miljö: T = C ph 3,5-4 Material: S32750, S31254, S32654, C-276, Ti-legeringar. Av kostnadsskäl super-duplex S32750 ersätter ofta superaustenitiska ståltyper som t.ex. S31254 Klor C -steg Huvudsaklig utrustning består av tvättare, trumfilter Medium: Klorgas Cl2, miljö T = C ph 2, material: S32750, S31254 D E D KEMIKALIEÅTERFÖRING (ÅTERFÖRINGSPANNOR) Huvudsaklig utrustning består av flerstegsevaporatorer Högre koncentrationer % torrsubstans ökar korrosionen, särskilt sista evaporatorn Materialtrenden går från kolstål till 304L till duplext S32205 och magert duplext S32304 S32205/S32304 uppvisar mycket god beständighet mot korrosion och SCC i behandling med basiska vätskor (för panna och rörsystem) E TORN OCH CISTERNER FÖR VÄTSKELAGRING Materialet 304L är i allmänhet lämpligt. Trenden går ändå mot magra duplexa och duplexa ståltyper, för att förbättra korrosionsbeständigheten och spara vikt tack vare den höga styrkan. F Courtesy of Metso F PAPPERSBRUK Trenden går mot minskande vattenkonsumtion vilket ger en mer korrosiv miljö Sugvalsarna behöver både styrka och korrosionsbeständighet Material: 316L, S32205, S32304, S32101, 317L, N10622, C

18 Avsaltning Avsaltning innebär borttagning av salt från havsvatten för att framställa färskvatten för användning i industrin, jordbruket och hushållen. För närvarande tillämpas två typer av avsaltningsprocesser i industrin: destillation och omvänd osmos (RO). Destillationsprocessen kan vara flerstegsströmning (MSF, multi-stage flash, multieffektsdestillation (MED) eller ångkompression. Valet görs genom att överväga önskad produktionskapacitet och tillgänglighet till energikällor. De största anläggningarna är av MSF-typ med mycket hög energianvändning, medan membrantekniken som tillämpas i omvänd osmos levererar mycket mindre färskvatten men med högre energieffektivitet. MED skulle kunna ses som en anläggning med medelstor kapacitet. Gropkorrosion och spaltkorrosion är de huvudsakliga problemen för avsaltningsanläggningar. Steg med olika saltkoncentration i kombination med koktemperaturen (för olika destillationstyper) återspeglas i användningen av ett brett urval av korrosionsbeständiga legeringar. Här nedan anges ett urval av material för de tre omnämnda processerna. Flerstegs strömningsprocess I princip är processen en flerstegsdestillation i vilken värme tillförs i första steget för att få saltvattnet att koka vid C. Genom att minska trycket, kokar vattnet i varje steg. Vattnet som kondenseras från ångan blir allt renare steg för steg till det har önskad kvalitet. Vattnet som erhålls filtreras och joniseras sedan. Som framgår av schemat kan korrosionsbeständiga legeringar variera från 316L, duplext och superaustenitiskt stål till CuNi (för rör och rörplåtar), NiCu (legering 400) för rörplåtar, och titan för rör i de mer krävande första stegen (högre temperatur och saltkoncentration). Materialval för MSF Rör: CuNi, S32205 Rörplåtar: CuNi, NiCu S32205 Stödplåtar: 316L, C-Mn-stål Rör: Ti, SeaCure Rörplåtar: CuNi, NiCu S31254 Stödplåtar: 316L, C-Mn-stål Saltvattenvärmare, rör och rörplåtar: CuNi, S32205 Värmeåterföringssteg < 20 Värmemakulering, 2-3 Panna Havsvatten Färskvatten Saltvatten Väggar/höljen, 316L pläterade och solida (S S32101) Invändig utrustning 316L, S32304 Ventilator: 316L pläterad, 317L pläterad, S

19 Flereffektsdestillationsprocess MED använder en temperatur på högst C. Principen är liknande MSF, d.v.s. vakuum för att tillåta kokning i flera steg. Å andra sidan är konstruktionen hos evaporatorer och kondensorrör annorlunda: istället för ett strömningssystem sker evaporationen p.g.a. en fallande film på heta rör. P.g.a. den låga temperaturen, är korrosionen i detta system lägre än i MSF. Dessutom går depositionen av fasta partiklar (avlagringar, kalk o.s.v.) långsammare, vilket resulterar i mindre erosion. Därför är typologin för korrosionsbeständiga legeringar liknande men användning av specialstål kan rekommenderas. Materialval för MED Väggar/höljen: 316L/317L, S31254, S S32101 Sprutgrenrör: S31254 Vakuum Salt matarvatten Panna Färskvatten Saltvatten Rörplåtar: S31254, 317L/316LN, CuNi, legering 400 Rör: Ti, superaustenitiska, CuNi 90/10 Omvänd osmos-process (RO, reverse osmosis) RO-diagram Vid RO sker en process vid omgivningstemperatur och högt tryck. Vattnet är förbehandlat och delvis avklorerat på kemisk väg innan det kommer in i membrankamrarna, som separerar färskvattnet från restprodukterna. RO-typen kan vara flerstegs (högtrycks- och lågtryckssteg). Här krävs mindre svetsning jämfört med destillationsprocesser och det involverar mindre användning av Cu-Ni- och Ni-Cu-legeringar även om både grop-, spalt- och spänningskorrosion är centrala. Behov av styrka i kombination med korrosionsbeständighet är en bra utgångspunkt för introduktion och användning av super-duplexa ståltyper tillsammans med superaustenitiska (högtrycksrörledningar och energiåterföringssektionen). 300-serien av specialstål används även i mindre kritiska delar av anläggningen (t.ex. för stativ). Avklorering Högtryckspumpar HP-system Membran Förbehandling Havsvatten Filter Energiöverföring Energiåtervinningsturbin Inträngning Svetslösning för Cu-Ni-legeringar: Tillsatsmaterial för SMAW och GTAW Böhler Weldings CuNi-svetsmaterial 30 % Ni-legerat är beständigt mot havsvatten och kan användas för svetsning av CuNi-legeringar (90-10, 80-20, 70-30) och andra legeringar och ståltyper. Används allmänt för avsaltning av havsvatten. Uppgifter om svetsmaterial och firmanamn finns i produktbroschyren och handboken 19

20 Livsmedel och drycker Bryggerier, destillationsanläggningar, livsmedelsfabriker och lager utgör kärnan i denna bransch. I nedanstående utrustning krävs korrosionsbeständiga legeringar: Lagringscisterner Autoklaver Processbehållare Rörsystem Blandare Destilleringsanordningar Material och svetsning Medan standard 304L, austenitiska ståltyper och Mo-legerad 316L fortfarande används och svetsas mycket, ökar användningen av mer höglegerade material; i själva verket är materialvalet starkt påverkat av allt högre och allt mer tvingande krav inom området för att undvika kontamination av livsmedel och drycker. En central faktor för att förbättra korrosionsbeständigheten är efterbehandling av svetsfog för rengöring, t.ex. betning och ytetsning och/eller elektro-polering. Valet sker i alla fall beroende på korrosionstyp och hur svår korrosionen är, vilket huvudsakligen är gropkorrosion och spaltkorrosion. En kort lista över material för livsmedels- och drycktillämpningar ser ut som följer: Förvaring av organiska syror (ättiksyra, citronsyra, mjölksyra) > 304L Mejeri > 304L, 316L, S31254 eller 926 Senap, ketchup, pickles, sirap > 316L, 904L, S31254, 926 eller super-duplext Socker > 316L, duplext Gelé > 316L, 904L, S31254, 926 eller super-duplext Bryggeri > 304L, duplext (för behållare) Läskedrycker > 304L, magert duplext Övriga livsmedel > 304L, 316L, magert duplext Duplex-material väljs ofta tack vare de fördelaktiga egenskaperna i fråga om spänningskorrosion (t.ex. för blandare) och kostnadsbesparingarna tack vare tunnare cisternväggar. GTAW-processen är vanligast förekommande eftersom den ger hög kvalitet, bästa utseende på svetssträngen och korrosionsbeständiga svetsfogar på tunna plåtar och rör. Även GMAW, SMAW och FCAW är vanliga; den senare används huvudsakligen vid cisternsvetsning. 20

21 Läkemedel Läkemedelsbranschen utvecklar, tillverkar och marknadsför läkemedel och mediciner för sjukvården. Läkemedel kan kategoriseras efter två huvudsakliga tillverkningsprocesser, bioteknisk och kemisk syntes; som utrustning för bioteknikanläggningar, behållare för kulturer, filter och avdödningskärl måste omnämnas, medan kemiska syntesanläggningar använder omrörare i stor omfattning, centrifuger, torkar och naturligtvis cisterner. Materialval och svetsning Materialen 304L och 316L är dominerande bland läkemedelsbranschens anläggningar, eftersom reagensen vanligen inte är särskilt korrosiva. Men det bör ändå påpekas att krav angående renheten i slutprodukterna dramatiskt ökat under de senaste 20 åren, så att särskild omsorg måste läggas på konstruktion och svetsning. Enligt nuvarande lagstiftning, både europeisk och amerikansk, är produktkontamination helt oacceptabel. Det som gör skillnaden är perfekt polering (betning och om så specificeras elektro-polering, sedan ytetsning) och glanspolering för att undvika att slutprodukterna blir kontaminerade. Svetsningskvalitet och utseende måste bli perfekta, eftersom ojämnheter kan förorsaka korrosion lokalt, särskilt där svetsfogen är i kontakt med produkterna. Av denna anledning är GTAW den mest använda processen. Dessutom måste det beaktas att medier ofta innehåller klorid i syralösning; det kan hända att korrosionsegenskaperna hos specialstål i serien 300 inte är lämpliga. I sådana fall används superaustenitiskt specialstål som S31254 eller nickel-legeringar av typ C (C-276, 22, 59) används för att motstå angrepp av gropkorrosion och spaltkorrosion. Typisk utrustning för läkemedel är även emaljerade kolstålkomponenter som blandare med omrörare i nickel-legeringar av typ C (C276, 22, 59) för att få bästa motståndskraft mot spänningskorrosion. Under senare tid har duplexa och super-duplexa ståltyper använts med framgång. Även specialstål med hög Si-halt (4-6 %) UNS är avsett för cisterner där salpetersyra förvaras (se oorganisk kemi). Att hålla specialstål 100 % rostfritt inom kemisk industri Utrustning av specialstål kan ha blivit skadad efter tillverkningen eller vid användning, vilket förorsakar kostsamma korrosionsproblem. Kemikalierna av märket Avesta för slutfinish minskar dessa korrosionsproblem genom att hålla ytan 100 % rostfri. Specialstål är inte detsamma som underhållsfritt. Den självläkande kapaciteten hos specialstål Specialstål är skyddat från korrosion av sitt passiva skikt. Kromet i stålet reagerar med syre som stålets yta är exponerad för och som bildar detta osynliga skikt. Om skiktet skadas kommer det att läka spontant om ytan är ren. På en kontaminerad rostfri stålyta däremot, kommer avlagringarna att blockera denna reaktion. Klorider kan tränga igenom under avlagringarna och medföra korrosion och rost. Noggrann rengöring av ytan ända ner i porerna minskar denna risk avsevärt. Förebyggande underhåll Rengöring ska alltid utföras innan ytan blir alltför smutsig. Ändamålsenliga intervall mellan rengöringar beror på miljön. Avesta-produkter med rengöringsmetod Avesta har ett komplett sortiment av produkter avsedda att återställa korrosionsbeständigheten hos specialstål, både vad gäller rengöring, betning och ytetsning. 21