Hoe corrosie te optimaliseren - resistente onderdelen voor metaalafdrukken in petrochemische apparatuur?

1. Materialen kiezen: rekening houdend met zowel hoe goed ze corrosie weerstaan ​​als hoe goed ze kunnen worden gebruikt in verschillende processen
Bij het kiezen van corrosie - resistente materialen voor petrochemische apparatuur, moeten zowel chemische stabiliteit als hoe goed ze werken met 3D -printtechnieken in gedachten worden genomen. Omdat ze corrosie zo goed weerstaan, worden titaniumlegeringen, nikkel - gebaseerde legeringen en duplex roestvrij staal populaire materialen.
Legering van titanium: TI-6Al-4V is een goed materiaal voor offshore platformpijpen en warmtewisselaars, omdat het niet corrodeert in zoutzuur of chloride . 3 D gedrukte titaniumlegeringen kunnen hun weerstand tegen corrosie tot corrosie nog verder verbeteren door de structuur van hun korrels te veranderen. Laserselectieve smelttechnologie kan bijvoorbeeld de kristallen fijner maken. Experimentele gegevens geven aan dat de corrosiesnelheid van 3D -geprinte titaniumlegering in een 3,5% NaCl -oplossing met 40% wordt verlaagd ten opzichte van conventionele gesmede componenten.
Nikkel - gebaseerde legeringen, zoals Inconel 718 en andere, werken zeer goed in omstandigheden met hoge temperaturen en sterke zuren . 3 D -printtechnologie kan het probleem van componentenscheiding voorkomen die optreedt met traditionele gieting door het beheren van de laserpower en scanningsnelheid. Dit maakt de verdeling van legeringselementen gelijkmatiger en maakt het materiaal beter bestand tegen putcorrosie en stresscorrosiescheuren. Een petrochemisch bedrijf, bijvoorbeeld, gebruikte een 3D - gedrukt nikkel - gebaseerde legering om de binnenkant van een hydrogeneringsreactor te maken, die twee jaar lang op 500 graden en 10 MPa liep zonder te corroderen.
Austeniet- en ferrietstructuur zijn beide aanwezig in roestvrij staal met dubbele fase, dat 2205 met dubbele fasestaal is (22% CR, 5% Ni). Het is ook zeer resistent tegen chloride -ionencorrosie. Na 3D -printen is duplex staal heet isostatisch geperst (heup) om interne poriën kwijt te raken en aan de corrosiebestendingsstandaarden van ASTM A923 te voldoen. Dit maakt het goed voor tankondersteuningsstructuren in kustraffinaderijen.
2. Procesoptimalisatie: volledige controle van het proces van ontwerp tot vorm
De corrosieweerstand van metalen 3D -geprinte items hangt veel af van hoe goed de procesparameters worden bestuurd. Om de beste resultaten te behalen, moeten alle drie aspecten - ontwerp-, afdruk- en ondersteuningsstructuur - samen worden gewerkt.
Ontwerp voor topologieoptimalisatie: generatieve ontwerpsoftware maakt automatisch lichtgewicht, corrosie - resistente optimale structuren op basis van dingen zoals vloeistofstroomsnelheid en drukverdeling. Eén bedrijf gebruikte bijvoorbeeld topologie -optimalisatie om het gewicht van pijpleidinglebogen met 35% te verminderen en het oppervlak meer gebogen te maken, waardoor het gevaar van vloeistoferosie en corrosie werd verlaagd.
Controle van drukparameters: de stabiliteit van de smeltpool en de richting van korrelvorming worden direct beïnvloed door de laservermogen, scansnelheid, laagdikte en andere factoren. Het gebruik van laserselectief smelten (SLM) met een laag vermogen (150-200 W) en een hoge scansnelheid (800-1000 mm/s) kan bijvoorbeeld de door warmte aangetaste zone verlagen en met grove korrels ervan weerhouden corrosieweerstand erger te maken. Uit een onderzoek blijkt dat de verbeterde SLM -techniek de corrosiestroomdichtheid van 316L roestvrij staal in een H2S -omgeving met 60%verlaagt.
Nieuwe ideeën voor de ondersteunende structuur: wanneer u onderdelen opstijgt, kunnen traditionele ondersteunende structuren het oppervlak beschadigen, wat kan leiden tot corrosie. Nieuwe oplosbare ondersteuningsmaterialen, waaronder water - oplosbare polymeren, of ondersteunende ontwerpen die hetzelfde zijn als het substraat kan helpen het oppervlak van corrosie - resistente delen intact te houden. Eén bedrijf, bijvoorbeeld, maakt gebruik van titaniumlegering homogene ondersteuning afdrukken voor klepafdichtingsoppervlakken. De ruwheid RA is kleiner dan of gelijk aan 0,8 μm, die voldoet aan de API 6A -standaard voor corrosie - resistente afdichtingsoppervlakken.
3. Post - verwerkingstechnologie: de "laatste regel van verdediging" voor hoe goed het corrosie is
Om oppervlaktefouten, reststammen en andere problemen op te lossen, moeten 3D -geprinte corrosie - resistente delen systematisch worden versterkt nadat ze zijn gemaakt.
De procedure voor warmtebehandeling: gloeien (500 - 600 graden gedurende 2 uur) kan de interne stress bij het afdrukken afwijzen en stresscorrosie -kraken stoppen. Verouderingsbehandeling (700 - 800 graden isolatie gedurende 4 uur) kan de neergeslagen fasen helpen zich gelijkmatig te verspreiden en het materiaal beter bestand tegen corrosie te maken. Na veroudering is het corrosiepercentage van 3D -gedrukte Inconel 625 in 50% H2SO4 -oplossing 75% lager dan dat van delen die niet zijn behandeld.
Technologie voor het dekken van oppervlakken:
Nikkelfosforlegering die wordt geëlektropleerd: chemische platering creëert een amorfe coating van 0,5 - 1 μm op het oppervlak van de delen. Dit maakt ze meer dan tien keer beter bestand tegen hydrochloorzuurcorrosie en is goed voor het beschermen van de binnenwanden van opslagtanks.
Nikkel - gebaseerde wolfraamcarbide wordt gebruikt voor laserbekleding. Een coating die 200 - 300 μm dik is en een hardheid van HRC 65 heeft, wordt op het afdichtoppervlak van de klep geplaatst. De stukken duren drie keer langer dan gewone gelaste delen omdat ze tegelijkertijd bestand zijn tegen slijtage en corrosie.
Anodizing -proces: elektrolyse creëert een 10 tot 20 μm dikke oxidecoating op aluminiumlegeringsonderdelen die resistent zijn tegen corrosie. Deze film verhoogt het pittingpotentieel met 300 mV en is goed voor offshore platformpijplijnsteunen.
Vijf {- as koppeling voor precieze mechanische bewerking met behulp van CNC -frezen om ultra - precisie -bewerking op belangrijke oppervlakken (dergelijke afdichtingsoppervlakken en paringsoppervlakken) te doen, zorgt ervoor dat de ruwheid van de oppervlakte minder dan 0,4 μm is en die corrosieve media minder. Statistieken van één bedrijf laten zien dat Precision - verwerkte 3D - gedrukte corrosie - resistente delen corrodeen 80% minder in zeewater dan onbewerkte delen.
4. Applicatiecase industrie: real - Wereldtests van het lab naar de fabriek
Delen binnen de hydrogeneringsreactor: een raffinagebedrijf maakt de distributieschijf voor een hydrogeneringsreactor uit een nikkel - gebaseerde legering die 3D werd afgedrukt. Door de topologie te optimaliseren, stijgt het aantal stroomkanalen met 40%en maakt de laserkledingbehandeling de delen twee keer zo bestand tegen corrosie als standaard gesmede delen. Dit deel loopt al 18 maanden non -stop op 10MPa en 420 graden zonder te corroderen of te lekken. Dit is 60% korter dan de gebruikelijke productiecyclus.
Pijpleidingssysteem voor oceaanplatforms: vanwege de hoge zoutspray in de Zuid -Chinese Zee, heeft één bedrijf 3D -geprinte titaniumlegering gebruikt om pijpleiding ellebogen te maken. Ze anodiseren ze vervolgens om een ​​oxidefilm te maken. Bij gebruik met topologie -optimalisatieontwerp daalt de vloeistofweerstand met 25%. Het pijplijnsysteem is drie jaar in de zee getest en heeft een corrosiesnelheid van slechts 0,01 mm/a, die voldoet aan de C5 - m anti-corrosieve standaard.
De onderste ondersteuningsstructuur van de opslagtank: een petrochemische opslagtank maakt gebruik van 3D -geprinte duplex roestvrijstalen ondersteuningsstralen die worden bedekt door een geëlektroplateerde nikkelfosforcoating. De stralen zijn vrij van interne defecten dankzij hete isostatische drukken. Na vijf jaar monitoring is de corrosiediepte van de Support Beam minder dan 0,1 mm, die meer dan tien keer langer is dan de levensduur van een normale ondersteuning van koolstofstaal.