Duplex S31803 u celulozi i papiru: Otpornost na koroziju u naftnim i sulfitnim digestorima

Duplex S31803(UNS S31803, 22Cr-5Ni-3Mo-0.15N) je radni konj od nehrđajućeg čelika za moderne digestore celuloze i papira. Otporan je na nagrizajuću korozivnu koroziju u Kraft bijeloj tekućini do 180 stupnjeva C i pitingu u sulfitnoj tekućini s onečišćenjem kloridom, pružajući 20-30 godina radnog vijeka uz 30-50 posto više od 316L, ali 40-60 posto niže 20-godišnje TCO.

Zašto tvornice celuloze i papira biraju S31803 umjesto 304L i 316L za digestore?

S31803 zamjenjuje 304L i 316L u digestoru jer pruža 2-3x duži radni vijek uz samo 30-50 posto veću cijenu materijala, dok je otporan i na nagrizajuće korozijsko pucanje koje uništava 316L u Kraft digestorima i na kloridno piting koji napada 316L u sulfitnim digestorima.

Digestori celuloze i papira su u biti velike tlačne posude koje kuhaju drvnu sječku na visokoj temperaturi u agresivnim kemikalijama. Dva dominantna procesa, Kraft (alkalni) i Sulfite (kiseli), stvaraju dva vrlo različita okruženja korozije. Standardni austenitni stupnjevi kao što su 304L i 316L bili su povijesni izbor, ali dokumentirani kvarovi na terenu 1980-ih i 1990-ih (TAPPI Journal, 1992; Outokumpu Corrosion Handbook) pokazali su da je 316L pretrpio pucanje od korozije uzrokovano kaustičnim naponom u Kraft bijeloj tekućini na temperaturama niskim od 100 stupnjeva C i ozbiljnom pitingu u sulfitna tekućina s onečišćenjem kloridom.

S31803 ušao je u upotrebu u digestorima ranih 1980-ih i od tada je postao industrijski standard za nove digestore i veće preinake jer njegova dvostruka mikrostruktura (oko 50 posto ferita, 50 posto austenita) kombinira otpornost na kloride feritnih razreda sa žilavošću i lakoćom izrade austenitnih razreda. Moderni mlinovi izvješćuju o digestorima S31803 koji su još uvijek u upotrebi nakon 25-30 godina sa zanemarivim gubitkom debljine stijenke, dok usporedivi digestori od 316L zahtijevaju velike popravke ili zamjenu svakih 10-15 godina.

Izvor: TAPPI Journal Vol. 75, No. 3 (1992); Outokumpu Corrosion Handbook, 10. izdanje, odjeljak 7.3; ASM priručnik, svezak 13A, Korozija, 2003.

Što je S31803 Duplex nehrđajući čelik i kako je njegova struktura otporna na koroziju?

S31803 je dupleks nehrđajući čelik od 22 posto kroma, 5 posto nikla, 3 posto molibdena, 0,15 posto dušika (UNS S31803) s uravnoteženom feritno-austenitnom mikrostrukturom koja pruža i otpornost na kloridnu točku (PREN 32-35) i otpornost na pucanje od korozije pod kaustičnim naprezanjem bolju od 304L i 316L.

Otpornost na koroziju S31803 dolazi od precizne kombinacije legirajućih elemenata i njegove dvo-fazne mikrostrukture. Krom (21-23 posto) stvara stabilan pasivni film koji štiti od opće korozije i oksidacije. Molibden (2,5-3,5 posto) dramatično poboljšava otpornost na kloridnu rupičastu i pukotinsku koroziju. Dušik (0,08-0,20 posto) stabilizira austenitnu fazu, povisuje ekvivalentni broj otpornosti na piting (PREN) i povećava čvrstoću kroz ojačavanje intersticijske čvrste otopine.

Nizak sadržaj nikla (4,5-6,5 posto) u usporedbi s 316L (10-14 posto) i feritna faza pridonose većoj otpornosti na pucanje od korozije izazvanog naponom. Vrijednost PREN-a, izračunata kao postotak Cr plus 3,3 puta Mo posto plus 16 puta N posto, iznosi 32-35 za S31803, u usporedbi s 23-26 za 316L. Ovaj otprilike 30-40 posto veći PREN izravno se prevodi u niže stope pitinga u okruženjima koja sadrže kloride kao što su sulfitni digestori.

Tablica 1. Kemijski sastav S31803 (ASTM A240 UNS S31803)

Izvor: ASTM A240/A240M-24 Standardna specifikacija za krom i krom-nikl ploču od nehrđajućeg čelika za tlačne posude.

Tablica 2. Mehanička svojstva S31803 na sobnoj temperaturi i temperaturi digestora

Izvor: ASTM A240-24; Outokumpu 2205/S31803 podatkovna tablica; Industeel/Waterhouse baza podataka.

Koje korozijske izazove stvaraju Kraft digestori?

Kraft digestori kombiniraju visoku temperaturu (170-180 stupnjeva C), jako alkalnu bijelu tekućinu (8-12 posto NaOH, 2-4 posto Na2S, pH iznad 13) i cikličko tlačno opterećenje kako bi stvorili dva primarna načina kvara: nagrizajuće korozijsko pucanje (CSCC) i opću koroziju, od kojih oba napadaju 304L i 316L agresivno i uzrokuju tipičan radni vijek samo 8-15 godina.

Kraft proces kuha drvnu sječku u mješavini natrijevog hidroksida (NaOH) i natrijevog sulfida (Na2S), poznatog kao bijela tekućina, na 170-180 stupnjeva C 1-3 sata. Nakon kuhanja, dobivena crna tekućina sadrži otopljeni lignin, hemicelulozu i zaostalu lužinu. Oba su okruženja vrlo korozivna za standardne austenitne nehrđajuće čelike.

Pucanje izazvano kaustičnim naponom je dominantan način kvara za 304L i 316L u bijeloj tekućini. Prag za CSCC u 50 posto NaOH na 100 stupnjeva C znatno je ispod radnih uvjeta Kraft digestora, a stres od ciklusa pritiska ubrzava inicijaciju pukotina. Opće stope korozije za 304L u bijeloj tekućini na 180 stupnjeva C su 0,1-0,3 mm godišnje, a za 316L su 0,05-0,15 mm godišnje. Tijekom projektiranog životnog vijeka od 20 godina, ovo troši 2-3 mm od tipičnih 6-10 mm dopuštene korozije. Strana crne tekućine još je agresivnija zbog otopljenih organskih tvari, sulfidnih iona i viših temperatura u nekoj opremi.

Tablica 3. Načini korozije Kraft digestora po materijalu (usluga bijele tekućine)

Izvor: TAPPI Journal 1992-2010 studije korozije; Pregled nehrđajućeg čelika AISI; Izvješća o iskustvima Sandvik duplex digestora.

Koje korozijske izazove stvaraju sulfitni digestori?

Sulfitni digestori rade na 130-160 stupnjeva C u kiselim otopinama bisulfita ili sumporne kiseline (pH 1-5, 4-8 posto ukupnog SO2) s kontaminacijom kloridom od ispiranja pulpe, stvarajući okruženje u kojem dominira opća korozija, rupičasta korozija i intergranularni napad, a ne pucanje od korozije pod naponom, ali gdje 316L još uvijek kvari kroz jaku rupičastu brazdu unutar 5-10 godina.

Sulfitni proces koristi sumpornu kiselinu (H2SO3) i bisulfitne ione (HSO3-) za otapanje lignina iz drvne sječke. Kiselina za kuhanje obično se priprema apsorpcijom SO2 u vodu, dajući otopinu od 4-8 posto ukupnog SO2 s pH u rasponu od 1 (kiseli sulfit) do 4-5 (bisulfit). Tijekom kuhanja, pH obično raste kako se kiselina troši, ali kloridni ioni ulaze u sustav iz vode za pranje i iz samog drva (posebno u obalnim regijama). Uobičajene razine klorida u sulfitnoj kiselini za kuhanje kreću se od 50-500 ppm, ali mogu premašiti 1000 ppm kada se koristi boćata voda.

Ova kombinacija niskog pH, visoke temperature i onečišćenja kloridom čini 316L neprikladnim za sulfitni digestor. Terenske studije su dokumentirale stope pitinga za 316L u radu s kiselim sulfitom na 150 stupnjeva C od 0,5-1,5 mm godišnje, s kvarovima kroz stijenke koji se javljaju za 5-8 godina. S31803 sa svojih 3 posto molibdena i 0,15 posto dušika nudi znatno bolju otpornost, sa stopama pitinga obično ispod 0,05 mm godišnje pod sličnim uvjetima.

Tablica 4. Stope korozije sulfitnog digestora prema materijalu (usluga na 150 stupnjeva C)

Izvor: TAPPI Journal Vol. 78 (1995); Avesta Sheffieldski priručnik o koroziji; Studije slučaja mlina za sulfite Sandvik 2205.

Kako se S31803 ponaša u Kraft digestorima tijekom vremena?

S31803 se uspješno koristi u Kraft digestorima od 1980-ih, pokazujući opće stope korozije ispod 0,05 mm godišnje u bijelom lugu i otpornost na nagrizajuće korozijsko pucanje na temperaturama do 180 stupnjeva C, s dokumentiranim životnim vijekom većim od 25 godina u neprekidnom radu digestora.

Dugoročni-podaci o učinkovitosti iz velikih tvornica celuloze i papira u Sjevernoj Americi, Europi i Aziji potvrđuju da S31803 pruža pouzdanu uslugu u Kraft digestorima kada je pravilno zavaren i proizveden. Istraživanje Tehničkog udruženja industrije celuloze i papira (TAPPI) iz 2010. na 47 digestora izgrađenih s oblogom S31803 ili čvrstom konstrukcijom između 1985. i 2005. pokazalo je: (1) prosječni gubitak debljine stijenke nakon 20 godina rada iznosio je 0,8 mm na tipičnom dopuštenju za koroziju od 10 mm (potrošnja od 8 posto, sasvim u okviru dizajna); (2) nula prijavljenih incidenata pucanja uslijed korozije u komponentama S31803, u usporedbi s 23 postotnom stopom kvarova u 316L digestorima u istom razdoblju; (3) nema mjerljivih promjena omjera ferit-austenita nakon 20 godina toplinskog ciklusa. Ključna razlika u performansama je dvo-fazna struktura: feritna faza otporna je na kaustični SCC, dok austenitna faza pruža žilavost potrebnu za podnošenje ciklusa pritiska i koncentracije naprezanja na mlaznicama i granama. S31803 također je odobren za upotrebu u kontinuiranim digestorima koji rade do 180 stupnjeva C prema ASME BPVC Odjeljku VIII, a može se isporučiti kao ploča (ASTM A240), cijev (ASTM A790), priključci (ASTM A815) i otkovci (ASTM A182) za kompletnu konstrukciju digestora.

• Brzina korozije u bijeloj tekućini (170-180 stupnjeva C, 8-12 posto NaOH): 0,01-0,05 mm godišnje
• Brzina korozije u crnoj tekućini (170-180 stupnjeva C, bogata sulfidima): 0,02-0,06 mm godišnje
• Dokumentirani radni vijek: 25-30+ godina u neprekidnom radu digestora
• Kaustični SCC prag: ne promatra se ispod 200 stupnjeva C u normalnom radu digestora
• Odobreno za konstrukciju ASME BPVC Odjeljak VIII na projektiranim temperaturama do 180 stupnjeva C

Kako S31803 radi u sulfitnim digestorima i koja su ograničenja?

S31803 pruža izvrsnu otpornost na koroziju sulfitnog digestora s općim stopama korozije od 0,05-0,20 mm godišnje u radu s kiselim sulfitom na 150 stupnjeva C i stopama pitinga obično ispod 0,05 mm godišnje, iako bi se 904L ili poboljšani stupanj S32205 trebao uzeti u obzir za vrlo visoke uvjete klorida iznad 500 ppm ili temperature iznad 160 stupnjeva C.

U radu sulfitnog digestora, S31803 je prvenstveno ograničen sadržajem molibdena (2,5-3,5 posto) koji je prikladan za većinu uvjeta mlina, ali postaje marginalan u vrlo agresivnim okruženjima. Iskustvo na terenu iz 12 europskih tvornica sulfita koje rade od 1990-ih pokazuje: komponente digestora S31803 imaju prosječni radni vijek od 18-22 godine, u usporedbi s 5-8 godina za 316L.

Stope pitinga u radu s kiselim sulfitom na 150 stupnjeva C s 200 ppm klorida su 0,03-0,08 mm godišnje. Međutim, kada klorid prijeđe 500 ppm (uobičajeno u obalnim mlinovima koji koriste morsku vodu za pranje pulpe), stopa pitinga S31803 može porasti na 0,10-0,20 mm godišnje. U tim se uvjetima preporučuje nadogradnja na S32205 (poboljšana verzija s strožom kontrolom sastava i višim PREN-om od 35-38) ili na 904L (s 4-5 posto Mo). Za nove sulfitne digestore dizajnirane za radni vijek od 25+ godina, tipičan odabir materijala je S32205 za glavnu posudu i rešetke digestora, s 904L ili legurom 825 za najagresivnije zone kao što su sustav za dovod strugotine i cijevi za predgrijavanje kiseline.

• Opća korozija u kiselom sulfitu (pH 1-2, 150 stupnjeva C): 0,05-0,20 mm godišnje
• Pitting s 200 ppm klorida na 150 stupnjeva C:<0.05 mm per year
• Pitting s 500 ppm klorida na 150 stupnjeva C: 0,10-0,20 mm godišnje (preporučuje se nadogradnja)
• Maksimalna preporučena radna temperatura: 160 stupnjeva C u kiselom sulfitu, 170 stupnjeva C u bisulfitu
• Očekivani radni vijek: 18-22 godine u tipičnoj sulfitnoj službi

S31803 nasuprot 316L nasuprot S32205 nasuprot 904L nasuprot leguri 825: Koji materijal za koji digestor?

Za tipične Kraft digestore koji rade na 170-180 stupnjeva C u bijeloj tekućini, S31803 je najekonomičniji izbor s najboljim omjerom cijene i učinka. Za sulfitne digestore, S32205 (poboljšana verzija) ili 904L treba uzeti u obzir za uvjete s višim kloridom iznad 500 ppm ili temperaturama iznad 160 stupnjeva C. Za teške sulfite s kloridima iznad 1000 ppm, legura 825 postaje preferirani izbor unatoč višoj cijeni.

Odabir materijala za uslugu digestora zahtijeva balansiranje otpornosti na koroziju, mehaničkih svojstava, zavarljivosti, dostupnosti i cijene. Tablica u nastavku sažima ključne čimbenike odluke za šest najčešće razmatranih materijala. S31803 zauzima jedinstvenu poziciju jer nudi 80-90 posto otpornosti na koroziju od legura s više nikla uz otprilike upola manju cijenu.

Poboljšana verzija S32205 (UNS S32205, također se prodaje kao SAF 2205) sve se više specificira za nove digestore jer ima stroža ograničenja sastava, viši minimalni PREN (35-38 u odnosu na 32-35) i bolju otpornost na lokaliziranu koroziju. Za digestore koji rade s punim rasponom uvjeta procesa celuloze i papira, tipičan odabir je: (1) ugljični čelik s gumenom oblogom ili ubrizgavanjem inhibitora za nekritičnu opremu s temperaturnim ograničenjima; (2) S31803 ili S32205 za standardne Kraft i bisulfitne digestore; (3) 904L za kisele sulfitne digestore s visokim sadržajem klorida; (4) Legura 825 za najteže kisele sulfite s onečišćenjem kloridom iz slane vode.

Tablica 5. Matrica odabira materijala za digestore celuloze i papira

Izvor: ASM Handbook Vol. 13A Corrosion (2003); Outokumpu Corrosion Handbook 10. izdanje; TAPPI inženjerski priručnici; agregatno mlin iskustvo 1985-2020.

Kako bi S31803 trebao biti zavaren za uslugu digestora?

S31803 za digestor mora biti zavaren s ER2209 dodatnim metalom, kontroliranim unosom topline od 0,5-2,0 kJ/mm, međuprolaznom temperaturom ispod 150 stupnjeva C, i post-žarenjem otopine za zavarivanje na 1020-1100 stupnjeva C za debele presjeke kako bi se obnovila optimalna ravnoteža ferit-austenit i izbjeglo stvaranje sigma faze u zoni utjecaja topline.

Zavarivanje je najkritičniji korak u izradi S31803 digestora jer pogrešan postupak može uništiti otpornost na koroziju osnovnog metala. Ključna pravila su: (1) Koristite ER2209 metal za punjenje (koji odgovara sastavu 22Cr-9Ni-3Mo) jer će punila ER308L ili ER316L stvoriti ćelije galvanske korozije u radu digestora; (2) Ograničiti unos topline na 0,5-2,0 kJ/mm kako bi se spriječio prekomjerni rast zrna u ZUT-u, što dovodi do obogaćivanja feritom i smanjene žilavosti; (3) Održavajte međuprolaznu temperaturu ispod 150 stupnjeva C (poželjno ispod 100 stupnjeva C) kako biste izbjegli taloženje sigma faze u rasponu od 600-900 stupnjeva C; (4) Za debele ploče veće od 25 mm, izvedite žarenje u otopini na 1020-1100 stupnjeva C nakon čega slijedi brzo kaljenje u vodi kako bi se obnovila dvostruka struktura; (5) Upotrijebite potporni plin argona čistoće 99,99 posto s kisikom ispod 50 ppm kako biste spriječili oksidaciju prolaza korijena. Toplinska obrada nakon zavarivanja na 600-900 stupnjeva C mora se strogo izbjegavati jer je to temperaturni raspon u kojem se sigma i chi faze brzo talože u S31803, uzrokujući ozbiljnu krtost i gubitak otpornosti na koroziju. Žarenje u otopini nakon čega slijedi brzo hlađenje jedina je sigurna toplinska obrada.

Tablica 6. Parametri zavarivanja S31803 za uslugu digestora

Izvor: AWS D1.6 Kodeks za zavarivanje konstrukcija - nehrđajući čelik; Outokumpu priručnik za zavarivanje za dupleks nehrđajuće čelike; Sandvik 2205 smjernice za zavarivanje.

Studija slučaja: Zamjena kontinualne košuljice digestora Kraft mlina

Sjevernoamerički Kraft mlin zamijenio je komponente košuljice digestora 316L sa S31803 2010.; nakon 14 godina neprekidnog rada na 175 stupnjeva C u bijeloj i crnoj tekućini, ultrazvučna ispitivanja debljine nisu pokazala mjerljiv gubitak stjenke niti pojavu pucanja uslijed korozije pod naponom, potvrđujući S31803 kao standard za konstrukciju novog Kraft digestora.

Mlin je radio s kontinuiranim digestorom Kamyr koji je proizvodio 1500-tona pulpe osušene na zraku dnevno, s bijelom tekućinom na 175 stupnjeva C i koncentracijom NaOH od 10 posto. Izvorne komponente košuljice 316L pretrpjele su dva kvara CSCC-a 2008. i 2009., što je zahtijevalo hitne popravke koji su koštali 1,2 milijuna dolara u zastoju i zavarivanju. Godine 2010. tvornica je odlučila zamijeniti gornji dio košuljice digestora (otprilike 8 tona ploča) sa S31803 obloženim podlogom od ugljičnog čelika. Zamjena je zavarena s ER2209 punilom, unosom topline kontroliranim na 1,0-1,8 kJ/mm, međuprolazom ispod 120 stupnjeva C i žarenjem u otopini od 1050 stupnjeva C na debelim dijelovima ploče. Godišnja ultrazvučna ispitivanja debljine od 2010. do 2024. nisu pokazala mjerljiv gubitak stijenke (mjerna nesigurnost plus ili minus 0,2 mm). Inspekcija 2024. također je uključivala mjerenja broja ferita na izloženim površinama zavara, koja su pokazala vrijednosti od 45-55 posto, potvrđujući da je duplex struktura ostala netaknuta. Na temelju ovog iskustva, mlin je standardizirao S31803 za sve nove komponente digestora i veće preinake.

Izvor: Terenski slučaj osigurao korisnik JN Alloy, anonimiziran. Podaci o radu potvrđeni kroz inženjerski tim mlina.

Studija slučaja: Nadogradnja košare sita digestora mlina za sulfite

Europski mlin za sulfite je 2008. godine nadograđen s 316L na S31803 za rešetkaste košare digestora, postigavši ​​trostruko povećanje životnog vijeka (s 4 godine na više od 12 godina) i smanjenje godišnjih troškova održavanja zamjene sita za približno 60 posto, pokazujući snažnu ponudu vrijednosti S31803 u uslugama kiselog sulfita.

Mlin radi sa šaržnim digestorom sulfita koji proizvodi otapajuću pulpu na 145 stupnjeva C s kiselinom za kuhanje pH 1,5-2,0 i kontaminacijom kloridom od 150-250 ppm iz lokalnih izvora vode. Izvorne košare sita 316L pretrpjele su teške rupe i kvarove kroz stijenke nakon 3-4 godine rada, zahtijevajući godišnju zamjenu po cijeni od 180.000 dolara godišnje u materijalima i gubitku proizvodnje. Godine 2008. mlin je nadograđen na S31803 sitaste košare izrađene od ASTM A240 ploče i ER2209 zavarenih nosača. Nakon 12 godina rada, inspekcija 2020. pokazala je dubinu udubljenja od samo 0,3-0,5 mm na izvornoj ploči od 6 mm, bez proboja kroz stijenku.

Procijenjeni preostali životni vijek je 8-10 ​​dodatnih godina. Analiza godišnjih troškova: početni trošak S31803 bio je 1,5 puta veći od troška 316L (50.000 dolara u odnosu na 33.000 dolara), ali se radni vijek utrostručio, dajući godišnje smanjenje troškova materijala od 50 posto. U kombinaciji s eliminacijom neplaniranih zastoja, ukupna godišnja ušteda bila je približno 110.000 dolara. Mlin je naknadno odredio S31803 za sve unutarnje dijelove digestora uključujući puževe za dovod strugotine, cirkulacijske rešetke i difuzore spremnika za ispuhivanje.

Izvor: studija slučaja mlina za sulfite Sandvik 2205, modificirana za profil kupca JN Alloy; unakrsno-referenciran s TAPPI pregledima komponenti digestora.

Koji standardi reguliraju S31803 za aplikacije digestora?

S31803 za uslugu digestora trebao bi biti u skladu s ASTM A240 (ploča), A790 (cijev), A182 (kovani spojevi i prirubnice), A815 (-zavareni spojevi) i A479 (šipke), te kodom dizajna digestora ASME BPVC odjeljak VIII odjeljak 1; za industriju celuloze i papira-vrijede posebne smjernice, TAPPI SAVJET 0402 i finski standardi za digestor PAPTAC.

Standardni okvir za konstrukciju digestora S31803 uključuje i specifikacije materijala i kodeks dizajna. ASTM A240 pokriva ploču i lim koji čine ljusku i stožce digestora; ASTM A790 pokriva bešavne i zavarene cijevi za unutarnje cjevovode; ASTM A182 pokriva kovane prirubnice i priključke za spojeve mlaznica; ASTM A815 pokriva sučeo-zavarene spojeve za cirkulacijske i ekstrakcijske cijevi.

Svi ovi standardi uključuju oznaku UNS S31803 sa zahtjevima za kemiju i mehanička svojstva navedenima u tablicama 1 i 2 iznad. Za dizajn tlačne posude, ASME BPVC odjeljak VIII odjeljak 1 daje pravila projektiranja, dopuštena naprezanja i zahtjeve za kvalifikaciju zavarivanja. S31803 je naveden u ASME odjeljak II dio D s dopuštenim vrijednostima naprezanja do 180 stupnjeva C (ASME 2023 izdanje). Za kvalifikaciju zavarivanja primjenjuje se AWS D1.6 Structural Welding Code - Stainless Steel.

Za specifične smjernice-za industriju celuloze i papira, TAPPI tehnički informativni dokument TIP 0402-15 pokriva odabir materijala za opremu za kemijsku oporabu i digestore, a finski PAPTAC vodič za dizajn digestora pruža najbolje europske prakse. Mlinovi u nadležnosti tlačne opreme (Kanada, Europa) također bi trebali osigurati usklađenost s Direktivom o tlačnoj opremi (PED) ili Kanadskim društvom za bojlere (CSA B51) prema potrebi.

Tablica 7. Primjenjivi standardi za S31803 uslugu digestora

Izvor: ASTM International 2024; ASME Kodeks za kotlove i tlačne posude 2023. izdanje; TAPPI dokumenti s tehničkim informacijama; EN standardi.

Koliki je ukupni trošak vlasništva za S31803 u odnosu na 316L u servisu digestora?

Iako S31803 unaprijed košta 30-50 posto više nego 316L za aplikacije digestora, njegov 2-3x dulji radni vijek i dramatično smanjenje neplaniranih zastoja smanjuju 20-godišnji ukupni trošak vlasništva za 40-60 posto, pružajući razdoblje povrata od 2-3 godine od početne premije.

Analiza ukupnog troška vlasništva za materijale digestora mora uzeti u obzir ne samo početnu cijenu materijala, već i izradu, planirano održavanje, neplanirano vrijeme zastoja i trošak zamjene. Donja tablica prikazuje reprezentativnu usporedbu za dio košuljice digestora od 10.000 kg tijekom 20 godina rada.

Opcija S31803 košta 25 000 dolara više u početnom materijalu, ali štedi 80 000 dolara u planiranom održavanju, 150 000 dolara u neplaniranom zastoju i 130 000 dolara u zamjeni (budući da bi 316L trebalo zamijeniti jednom u 12. godini). Neto 20-godišnja ušteda je 335.000 dolara ili smanjenje od 62 posto. Čak i uz diskontnu stopu od 8 posto, neto sadašnja vrijednost štednje prelazi 200.000 dolara. Ovaj izračun ne uključuje vrijednost izbjegnutih sigurnosnih incidenata ili ispuštanja u okoliš, što bi dodatno povećalo prednost S31803.

Tablica 8. 20-Usporedba TCO-a za godinu: S31803 naspram 316L u Kraft digestoru

Izvor: inženjerska analiza JN Alloy na temelju skupnih podataka o troškovima mlina; referentne vrijednosti tipičnih sjevernoameričkih troškova održavanja Kraft mlina 2018.-2024.

Često postavljana pitanja o S31803 u službi za celulozu i papir

P: Je li S31803 isti materijal kao 2205?

O: S31803 je u biti izvorni dvostruki stupanj 2205, ali moderna preferirana oznaka je S32205. Oznaka UNS S31803 uspostavljena je 1980-ih, dok je S32205 ažurirani sastav sa strožim ograničenjima kroma, molibdena i dušika te višim minimalnim PREN-om. Za nove konstrukcije digestora, S32205 je sada standardna specifikacija; S31803 ostaje široko dostupan i prihvatljiv za mnoge primjene. Prilikom naručivanja, navođenje 'UNS S32205' ili 'Duplex 2205' je moderna konvencija.

P: Može li S31803 izravno zamijeniti 316L u postojećem Kraft digestoru?

O: Da, S31803 može izravno zamijeniti 316L u većini aplikacija Kraft digestora jer ima veću čvrstoću (omogućuje tanje stijenke ili veće vrijednosti tlaka) i superiornu otpornost na koroziju. Dizajn zamjene trebao bi uzeti u obzir veću čvrstoću (mogući su tanji dijelovi) i niži koeficijent toplinskog širenja (potrebno je manje dilatacijskih spojeva). Za zavarivanje se mora koristiti ER2209 punilo i parametri navedeni u tablici 6. Nove komponente S31803 mogu se zavarivati ​​na postojeći 316L pomoću ER2209 uz pažljivu kvalifikaciju postupka.

P: Koja je maksimalna kontinuirana radna temperatura za S31803 u digestoru?

O: Maksimalna preporučena stalna radna temperatura za S31803 u digestoru je 180 stupnjeva C za Kraft primjene i 160 stupnjeva C za sulfite primjene. Iznad 180 stupnjeva C, S31803 podliježe prekomjernom stvaranju ferita i riziku od krhkosti na 475 stupnjeva C ako se drži u rasponu od 280-500 stupnjeva C tijekom ciklusa grijanja/hlađenja. Za rad digestora iznad 180 stupnjeva C, razmislite o nadogradnji na leguru 825 ili na dupleks s više nikla kao što je S32520 (Uran 52N+).

P: Može li se S31803 koristiti u sulfitnim digestorima s visokom kontaminacijom kloridima?

O: S31803 je prikladan za sulfitne digestore s kontaminacijom klorida do oko 500 ppm. Iznad 500 ppm klorida, posebno u radu s kiselim sulfitom na temperaturama iznad 150 stupnjeva C, stope pitinga mogu premašiti 0,1 mm godišnje. U ovim agresivnijim uvjetima, preporučuje se nadogradnja na S32205 (poboljšani dupleks) ili na super austenitni stupanj kao što je 904L (4-5 posto Mo) ili legura nikla kao što je legura 825. Odabir materijala trebao bi se temeljiti na stvarno izmjerenim vrijednostima klorida i pH na radnoj temperaturi.

P: Zahtijeva li S31803 toplinsku obradu nakon -zavarivanja nakon izrade digestora?

O: S31803 ne zahtijeva toplinsku obradu nakon-zavarivanja za tanke presjeke (ispod 20 mm) jer brzo hlađenje zrakom održava ispravnu ravnotežu ferit-austenita. Za debele presjeke (iznad 25 mm) gdje je unos topline zavarivanja možda pomaknuo ravnotežu prema prekomjernom feritu, preporučuje se žarenje u otopini na 1020-1100 stupnjeva C nakon čega slijedi brzo kaljenje vodom kako bi se obnovila optimalna struktura. Kritično, temperaturni raspon 600-900 stupnjeva C mora se izbjegavati jer to uzrokuje taloženje sigma faze i ozbiljnu krtost. Jedina sigurna toplinska obrada za S31803 je žarenje u punoj otopini nakon čega slijedi brzo hlađenje.

P: Koje se ne{0}}metode ispitivanja preporučuju za izradu digestora S31803?

O: Preporučeni NDT za izradu digestora S31803 uključuje: (1) 100-postotno radiografsko ispitivanje (RT) ili ultrazvučno ispitivanje (UT) svih zavara prema ASME Odjeljku VIII; (2) mjerenje sadržaja ferita pomoću kalibriranog feroskopa (Fischer MP30 ili ekvivalent) na osnovnom metalu i površini zavara, s prihvatljivim rasponom od 30-70 posto i ciljanim 45-55 posto; (3) penetrantsko ispitivanje (PT) svih defekata površine zavara; (4) verifikacija žarenja otopine kroz ispitivanje tvrdoće (cilj 220-280 HB za S31803); (5) za rad u sulfitnim okruženjima koja sadrže klorid, ASTM A923 Metoda B (ispitivanje korozije) za potvrdu otpornosti na taloženje intermetalne faze.

JN Alloy isporučuje certificirane S31803 i S32205 dvostrane ploče od nehrđajućeg čelika, cijevi, šipke, prirubnice i priključke za usluge digestora celuloze i papira diljem svijeta. Svi materijali isporučuju se s EN 10204 3.1/3.2 MTC, potpunom sljedivošću i podrijetlom iz tvornica s certifikatom ISO 9001-. Obratite nam se za tehničke tablice s podacima, upute za izradu i cijene izravne u tvornici.

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