كيفية تحسين التآكل - الأجزاء المقاومة للطباعة المعدنية في المعدات البتروكيماوية؟

1. اختيار المواد: مع الأخذ في الاعتبار كل من مدى مقاومة التآكل ومدى استخدامها في عمليات مختلفة
عند اختيار التآكل - المواد المقاومة للمعدات البتروكيماوية ، يجب أن تؤخذ الاستقرار الكيميائي ومدى عملها بشكل جيد مع تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد. لأنهم يقاومون التآكل جيدًا ، وأصبحت سبائك التيتانيوم والسبائك القائمة على النيكل- والفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج مواد شائعة.
سبيكة التيتانيوم: Ti-6AL-4V هي مادة جيدة لأنابيب المنصات الخارجية والمبادلات الحرارية لأنها لا تتآكل في حمض الهيدروكلوريك أو كلوريد . 3 d يمكن أن تحسن من سبائك التيتانيوم المطبوعة على تحسين مقاومة التآكل حتى عن طريق تغيير هيكل حبةها. على سبيل المثال ، يمكن أن تجعل تقنية الانصهار الانتقائية بالليزر البلورات. تشير البيانات التجريبية إلى أن معدل التآكل لسبائك التيتانيوم المطبوعة ثلاثية الأبعاد في محلول كلوريد الصوديوم بنسبة 3.5 ٪ يتم تخفيضه بنسبة 40 ٪ بالنسبة للمكونات المزورة التقليدية.
تعمل سبائك النيكل - ، مثل الإزعاج 718 وغيرها ، بشكل جيد للغاية في الظروف ذات درجات الحرارة العالية والأحماض القوية . 3 d قد تمنع تقنية الطباعة من مشكلة فصل المكونات التي تحدث مع الصب التقليدي عن طريق إدارة قوة الليزر وسرعة المسح. هذا يجعل توزيع عناصر السبائك أكثر تواجدًا ويجعل المادة أكثر مقاومة لتآكل التآكل وتآكل الإجهاد. على سبيل المثال ، استخدمت الأعمال البتروكيماوية سبيكة ثلاثية الأبعاد- المطبوعة من النيكل المطبوع - لجعل الدواخل لمفاعل الهدرجة ، الذي تم تشغيله لمدة عامين عند 500 درجة و 10 ميجا باسكال دون تآكل.
توجد هيكل أوستنيت والفريت في المرحلة المزدوجة من الفولاذ المقاوم للصدأ ، وهو 2205 من الصلب المزدوج الطور (22 ٪ كر ، 5 ٪ NI). كما أنه مقاوم للغاية لتآكل أيون كلوريد. بعد الطباعة ثلاثية الأبعاد ، يتم الضغط على الصلب المزدوج على الساخنة (الورك) للتخلص من المسام الداخلية وتلبية معايير مقاومة التآكل في ASTM A923. هذا يجعلها جيدة لهياكل دعم الدبابات في المصافي الساحلية.
2. تحسين العملية: التحكم الكامل في العملية من التصميم إلى صب
تعتمد مقاومة التآكل للعناصر المطبوعة ثلاثية الأبعاد المعدنية كثيرًا على كيفية التحكم في معلمات العملية. للحصول على أفضل النتائج ، يجب العمل على جميع الجوانب الثلاثة - بنية التصميم والطباعة والدعم - معًا.
التصميم لتحسين الطوبولوجيا: يقوم برنامج التصميم التوليدي تلقائيًا بإنشاء الهياكل المثلى ({0}}} مقاومة استنادًا إلى أشياء مثل سرعة تدفق السوائل وتوزيع الضغط. على سبيل المثال ، استخدمت إحدى الشركات تحسين الطوبولوجيا لخفض وزن المرفقين خطوط الأنابيب بنسبة 35 ٪ وجعل السطح أكثر منحنيًا ، مما أدى إلى خفض خطر تآكل السوائل والتآكل.
التحكم في معلمات الطباعة: يتأثر استقرار تجمع الذوبان واتجاه تكوين الحبوب بشكل مباشر بقوة الليزر وسرعة المسح وسمك الطبقة وعوامل أخرى. على سبيل المثال ، يمكن أن يؤدي استخدام ذوبان انتقائي بالليزر (SLM) ذي الطاقة المنخفضة (150-200 واط) وسرعة المسح المرتفع (800-1000 مم/ثانية) إلى خفض المنطقة المتأثرة بالحرارة وتمنع الحبوب الخشنة من جعل مقاومة التآكل أسوأ. تكشف دراسة أن تقنية SLM المحسنة تقطع كثافة التيار التآكل من الفولاذ المقاوم للصدأ 316L في بيئة H2S بنسبة 60 ٪.
أفكار جديدة للهيكل الداعم: عندما تقلع الأجزاء ، قد تؤدي الهياكل الداعمة التقليدية إلى إتلاف السطح ، مما قد يؤدي إلى التآكل. مواد دعم قابلة للذوبان جديدة ، بما في ذلك البوليمرات المقلقة- ، أو تصميمات دعم يمكن أن تساعد في الحفاظ على سطح التآكل - الأجزاء المقاومة سليمة. عمل واحد ، على سبيل المثال ، توظف طباعة الدعم المتجانس لسبائك التيتانيوم لأسطح ختم الصمامات. إن RACHNATER RA أقل من أو يساوي 0.8 μ M ، والذي يفي بمعيار API 6A للتآكل - أسطح الختم المقاومة.
3. Post - تقنية المعالجة: "خط الدفاع الأخير" حول مدى مقاومة التآكل
لإصلاح العيوب السطحية والسلالات المتبقية والمشاكل الأخرى ، يجب تعزيز الأجزاء المقاومة ثلاثية الأبعاد - بشكل منهجي بعد صنعها.
يمكن أن يتخلص إجراء المعالجة الحرارية: الصلب (500-600 درجة لمدة ساعتين) من الإجهاد الداخلي في الطباعة وتوقف تكسير التآكل. يمكن أن يساعد علاج شيخوخة (700-800 درجة لمدة 4 ساعات) في المراحل المترسبة على الانتشار بالتساوي وجعل المادة أكثر مقاومة للتآكل. بعد شيخوخة العلاج ، يكون معدل التآكل من Inconel 625 المطبوعة ثلاثية الأبعاد في محلول H2SO4 أقل بنسبة 75 ٪ من الأجزاء التي لم تعالج.
تكنولوجيا لتغطية الأسطح:
سبيكة الفوسفور النيكل التي تم تكليفها بالكهرباء: تخلق الطلاء الكيميائي طلاء غير متبلور 0.5-1 ميكرون على سطح الأجزاء. هذا يجعلهم أكثر من عشرة أضعاف أكثر مقاومة لتآكل حمض الهيدروكلوريك وهو جيد لحماية الجدران الداخلية لخزانات التخزين.
يستخدم Nickel - كربيد التنغستن المستند إلى الكسوة بالليزر. يتم وضع طلاء يبلغ سمكه 200-300 ميكرون ويتم وضع صلابة من HRC 65 على سطح ختم الصمام. تدوم القطع ثلاث مرات أطول من الأجزاء الملحومة العادية لأنها أكثر مقاومة للارتداء والتآكل في نفس الوقت.
عملية الأنود: يخلق التحليل الكهربائي طبقة أكسيد سميكة من 10 إلى 20 ميكرون على أجزاء سبائك الألومنيوم التي تقاوم التآكل. يرفع هذا الفيلم إمكانات الحفر بمقدار 300 مليون فولت وهو مفيد لدعم خط أنابيب المنصات البحرية.
خمسة - رابط المحور للآلة الميكانيكية الدقيقة باستخدام طحن CNC للقيام بتصنيع الدقة - على الأسطح المهمة (مثل هذه الأسطح الختم والأسطح التزاوج) ، تتأكد من أن خشونة السطح أقل من 0.4 μM وتلك عصي الوسائط المؤثرة أقل. تُظهر الإحصائيات من شركة واحدة أن الدقة - تمت معالجتها 3D - تآكل مطبوع - تتآكل الأجزاء المقاومة بنسبة 80 ٪ في مياه البحر من الأجزاء غير المجهزة.
4. حالة تطبيق الصناعة: - اختبار العالم من المختبر إلى المصنع
الأجزاء داخل مفاعل الهدرجة: تجعل شركة التكرير قرص التوزيع لمفاعل الهدرجة من سبيكة من النيكل - التي تم طباعتها ثلاثية الأبعاد. من خلال تحسين الطوبولوجيا ، يرتفع عدد قنوات التدفق بنسبة 40 ٪ ، وعلاج الكسوة بالليزر يجعل الأجزاء مرتين مقاومة للتآكل مثل الأجزاء المزورة القياسية. هذا الجزء يعمل دون توقف لمدة 18 شهرًا عند 10MPa و 420 درجة دون التآكل أو التسرب. هذا أقصر 60 ٪ من دورة التصنيع المعتادة.
نظام خطوط الأنابيب لمنصات المحيطات: بسبب ارتفاع رذاذ الملح في بحر الصين الجنوبي ، توظف إحدى الشركات سبائك التيتانيوم المطبوعة ثلاثية الأبعاد لصنع المرفقين خطوط الأنابيب. ثم يقومون بتنشيطهم لصنع فيلم أكسيد. عند استخدامها مع تصميم تحسين الطوبولوجيا ، تنخفض مقاومة السوائل بنسبة 25 ٪. تم اختبار نظام خطوط الأنابيب في البحر لمدة ثلاث سنوات ولديه معدل تآكل قدره 0.01 مم/أ فقط ، والذي يلبي المعيار المضاد للتآكل C5-.
بنية الدعم السفلية لخزان التخزين: يستخدم خزان تخزين البتروكيماويات ثلاثي الأبعاد عوارض دعم الفولاذ المقاوم للصدأ الطباعة ثلاثية الأبعاد المغطاة بطبقة فوسفور النيكل. الحزم خالية من العيوب الداخلية بفضل الضغط الساخن المتساقط. بعد خمس سنوات من المراقبة ، يكون عمق تآكل حزمة الدعم أقل من 0.1 مم ، وهو ما يزيد عن عشرة أضعاف من عمر خدمة دعم الصلب الكربوني العادي.