Hogyan lehet optimalizálni a korróziót - ellenálló alkatrészek a fém nyomtatáshoz petrolkémiai berendezésekben?

1. Anyagok kiválasztása: figyelembe véve, hogy mennyire jól ellenzik a korrózióját, és mennyire képesek felhasználni őket a különböző folyamatokban
A petrolkémiai berendezésekhez a - rezisztens anyagok korróziójának kiválasztásakor szem előtt kell tartani a kémiai stabilitást, mind a 3D -s nyomtatási technikákkal való működést. Mivel annyira ellenállnak a korróziónak, a titánötvözetek, a nikkel - alapú ötvözetek és a duplex rozsdamentes acél népszerű anyaggá válnak.
A titán ötvözete: A Ti-6AL-4V jó anyag a tengeri platformcsövekhez és a hőcserélőkhöz, mivel nem korrodálódik a sósavban vagy a kloridban . 3 D nyomtatott titánötvözetek tovább javíthatják a korrózióval szembeni rezisztenciájukat, ha a szemük szerkezetének megváltoztatásával megváltoztatják a korrózióval szemben. Például a lézer szelektív olvadási technológia finomabbá teheti a kristályokat. A kísérleti adatok azt mutatják, hogy a 3D nyomtatott titánötvözet korróziós sebessége 3,5% NaCl -oldatban 40% -kal csökkenti a hagyományos kovácsolt komponensekhez képest.
A nikkel - alapú ötvözetek, mint például az Inconel 718 és mások, nagyon jól működnek magas hőmérsékleten és erős savakkal, . 3 D nyomtatási technológia megakadályozhatja az alkatrészek szegregációjának problémáját, amely a hagyományos öntéssel történik a lézer teljesítmény és a szkennelési sebesség kezelésével. Ez egyenletesebbé teszi az ötvözött elemek eloszlását, és az anyagot ellenállni a korrózió és a stressz korrózió repedésének. Például egy petrolkémiai vállalkozás egy 3D - nyomtatott nikkel - alapú ötvözetet használt a hidrogénezési reaktor belső részének elkészítéséhez, amely két évig 500 fokos és 10 MPa -ban futott korrodálás nélkül.
Az austenit és a ferrit szerkezete egyaránt jelen van a kettős fázisú rozsdamentes acélban, amely 2205 kettős fázisú acél (22% CR, 5% NI). Nagyon rezisztens a klorid -ionkorrózióval is. A 3D -s nyomtatás után a duplex acél forró izosztatikusan préselt (HIP), hogy megszabaduljon a belső pórusoktól és megfeleljen az ASTM A923 korrózióállósági előírásainak. Ez lehetővé teszi a part menti finomítók tartálytámogatási szerkezeteit.
2.
A fém 3D -s nyomtatott elemek korrózióállósága nagyban függ attól, hogy a folyamat paramétereinek megfelelő -e. A legjobb eredmények eléréséhez mindhárom szempontot - A- támogatási, nyomtatási és támogatási struktúrát együtt kell működtetni.
A topológia optimalizálásának tervezése: A generációs tervező szoftver automatikusan könnyű, korróziót hoz létre - Rezisztens optimális struktúrák, például a folyadékáramlás sebessége és a nyomáseloszlás alapján. Például egy vállalat topológia optimalizálását alkalmazta a csővezeték könyökének 35% -kal történő csökkentésére, és a felületet ívesebbé teszi, ami csökkentette a folyadék eróziójának és a korróziónak a veszélyét.
A nyomtatási paraméterek ellenőrzése: Az olvadékkészlet stabilitását és a gabona képződésének irányát közvetlenül befolyásolja a lézerteljesítmény, a szkennelési sebesség, a réteg vastagsága és más tényezők. Például, ha a lézeres szelektív olvadás (SLM) alacsony teljesítményű (150–200W) és a magas szkennelési sebességgel (800–1000 mm/s) használja a hőnövelt zónát, és megakadályozhatja a durva szemcséket, hogy a korrózióállóságot rosszabbá tegyék. Egy tanulmány kimutatja, hogy a továbbfejlesztett SLM technika 60%-kal csökkenti a 316L rozsdamentes acél korróziós áram sűrűségét H2S környezetben.
Új ötletek a tartószerkezethez: Az alkatrészek levételekor a hagyományos támogató struktúrák károsíthatják a felületet, ami korrózióhoz vezethet. Új oldható tartóanyagok, beleértve a - oldható polimereket vagy a szubsztráttal megegyező támogató mintákat, elősegíthetik a korrózió felületének - rezisztens alkatrészeit érintetlennek. Például egy vállalkozás titánötvözet homogén támogató nyomtatást alkalmaz a szelep tömítő felületeire. Az RA érdessége kevesebb, mint 0,8 μm, amely megfelel az API 6A szabványnak a korrózió - rezisztens tömítőfelületekhez.
3.
A felszíni hibák, maradék törzsek és egyéb problémák rögzítéséhez a 3D nyomtatott korrózió - Az ellenálló alkatrészeket szisztematikusan meg kell erősíteni azok készítése után.
A hőkezelés eljárása: Az izzítás (500–600 fok 2 órán át) megszabadulhat a belső stressztől a nyomtatásban és a stressz korrózió repedésének megállításakor. Az öregedő kezelés (700–800 fokos szigetelés 4 órán keresztül) elősegítheti a csapadékos fázisok egyenletes eloszlását, és az anyagot rezisztensebbé teheti a korrózióval szemben. Az öregedési kezelés után a 3D -s nyomtatott Inconel 625 korróziós sebessége 50% H2SO4 oldatban 75% -kal alacsonyabb, mint a nem kezelt alkatrészeknél.
Technológia a felületek lefedésére:
Nikkel -foszfor ötvözet, amelyet galvanizáltak: A kémiai bevonat 0,5–1 μm -es amorf bevonatot hoz létre az alkatrészek felületén. Ez több mint tízszer rezisztensebbé teszi őket a sósav -korrózióval szemben, és jó a tárolótartályok belső falainak védelmére.
Nikkel - alapú volfrám -karbidot használnak lézer burkolathoz. A 200–300 μm vastag bevonatot a HRC 65 keménységével a szelep tömítő felületére helyezik. A darabok háromszor hosszabb ideig tartanak, mint a szokásos hegesztett alkatrészek, mert egyidejűleg ellenállnak a kopás és a korróziónak.
Eloxálási folyamat: Az elektrolízis 10-20 μm vastag oxid bevonatot hoz létre alumínium ötvözet alkatrészeken, amelyek rezisztensek a korrózióval. Ez a film 300 mV -vel növeli a potenciál potenciálját, és jó a tengeri platform -csővezeték -támogatásokhoz.
Öt - tengelykapcsolat a pontos mechanikus megmunkáláshoz CNC őrléssel, hogy az ultra - precíziós megmunkálást végezzenek a fontos felületeken (az ilyen tömítőfelületek és a párzási felületek) biztosítják, hogy a Ra felületi durvaság kevesebb, mint 0,4 μm, és hogy a korrozív tápközegek kevesebbet ragaszkodjanak. Az egyik társaság statisztikái azt mutatják, hogy a - pontosság feldolgozott 3D - Nyomtatott korróziót - Az ellenálló alkatrészek 80% -kal kevesebb korrodálódást korrodálnak a tengervízben, mint a feldolgozatlan alkatrészek.
4. Ipari alkalmazás esete: Real - Világtesztelés a laboratóriumtól a gyárig
A hidrogénezési reaktor alkatrészei: A finomító vállalat a hidrogénezési reaktor eloszlási lemezt készíti a nikkelből - alapú ötvözetből, amely 3D nyomtatott volt. A topológia optimalizálásával az áramlási csatornák száma 40%-kal növekszik, és a lézer burkolatkezelés kétszer olyan ellenállóvá teszi az alkatrészeket, mint a korrózió, mint a szokásos kovácsolt alkatrészek. Ez a rész 18 hónapig nem futtatott, 10 mPa és 420 fokos korrodálás vagy szivárgás nélkül. Ez 60% -kal rövidebb, mint a szokásos gyártási ciklus.
Csővezeték -rendszer az óceáni platformokhoz: A Dél -kínai -tengeren lévő magas só spray miatt az egyik társaság 3D nyomtatott titánötvözetet alkalmaz a csővezeték könyökének előállításához. Ezután anodizálják őket, hogy oxidfilmet készítsenek. A topológia optimalizálásának kialakításával a folyadékrezisztencia 25%-kal csökken. A csővezeték-rendszert három évig tesztelték a tengeren, és korróziós sebessége csak 0,01 mm/a, ami megfelel a C5 - M anti-korrozív standardnak.
A tárolótartály alsó tartószerkezete: A petrolkémiai tárolótartály 3D -s nyomtatott duplex rozsdamentes acél tartó gerendákat használ, amelyeket egy galvanizált nikkel -foszfor bevonat borít. A gerendák a forró izosztatikus préselésnek köszönhetően belső hibáktól mentesek. Öt éves monitorozás után a tartófény korróziómélysége kevesebb, mint 0,1 mm, ami több mint tízszer hosszabb, mint a szokásos szénacél tartó élettartama.