วัสดุที่ใช้ในการผลิตถังแรงดันคืออะไร

ถังแรงดันส่วนใหญ่มักสร้างจากเหล็กคาร์บอน แต่เหล็กกล้าไร้สนิม เหล็กกล้าอัลลอยต่ำ นิกเกิลอัลลอย ทองแดง และไทเทเนียม จะถูกนำมาใช้เมื่อการใช้งานต้องการความต้านทานการกัดกร่อน ความเหนียวที่อุณหภูมิต่ำ หรือความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูง การเลือกวัสดุจะขึ้นอยู่กับของไหล อุณหภูมิ แรงดัน และมาตรฐาน ไม่ใช่ในทางกลับกัน

บทความนี้ตอบคำถามว่าวัสดุใดบ้างที่ใช้ในการผลิตถังแรงดันและเหตุผลในการเลือกแต่ละชนิด เพื่อให้ผู้กำหนดสเปกสามารถจับคู่โลหะให้เหมาะสมกับหน้าที่และหลีกเลี่ยงทั้งความเสียหายก่อนเวลาอันควรและค่าใช้จ่ายที่ไม่จำเป็น

เหตุใดการเลือกวัสดุจึงเป็นตัวกำหนดการออกแบบ

วัสดุเปลือกกำหนดความเค้นที่ยอมรับได้ การเผื่อการกัดกร่อน ขั้นตอนการเชื่อม และขอบเขตการตรวจสอบ การเลือกอัลลอยที่สูงกว่าที่จำเป็นจะทำให้ต้นทุนสูงขึ้น การเลือกวัสดุที่ต่ำเกินไปจะเสี่ยงต่อการกัดกร่อนหรือการแตกหักเปราะ มาตรฐาน เช่น ASME Section VIII Division 1 เผยแพร่ความเค้นที่ยอมรับได้ซึ่งสมมติความหนาขั้นต่ำและในหลายกรณี การเผื่อการกัดกร่อน

วัสดุถังแรงดันทั่วไป

เหล็กคาร์บอนและเหล็กกล้าอัลลอยต่ำ

SA-516 เกรด 70 เป็นวัสดุหลักสำหรับการใช้งานที่อุณหภูมิแวดล้อมและอุณหภูมิปานกลาง SA-387 เกรดโครม-โมลี ใช้สำหรับอุณหภูมิสูง SA-537 และ SA-203 ใช้สำหรับความเหนียวที่อุณหภูมิต่ำ เหล็กคาร์บอนมีราคาประหยัด แต่ต้องการการเผื่อการกัดกร่อนและมักจะมีการเคลือบภายในสำหรับการใช้งานที่เปียกหรือเป็นกรด

เหล็กกล้าไร้สนิม

304 และ 316/316L ทนทานต่อการกัดกร่อนทั่วไปและทำความสะอาดง่าย 316L เป็นที่นิยมสำหรับการใช้งานที่ถูกสุขอนามัยแบบเชื่อม เนื่องจากคาร์บอนต่ำช่วยลดการไวต่อความรู้สึก เกรดดูเพล็กซ์และซุปเปอร์ดูเพล็กซ์เพิ่มความแข็งแรงและความต้านทานคลอไรด์สำหรับการใช้งานในน้ำทะเลและบริการที่มีกำมะถัน

นิกเกิลอัลลอย ไทเทเนียม และทองแดง

Hastelloy, Incoloy และ Monel ทนทานต่อกรดที่รุนแรงและอุณหภูมิสูง ไทเทเนียมทนทานต่อการกัดกร่อนแบบรูเข็มจากคลอไรด์และเข้ากันได้ทางชีวภาพ ทองแดงและทองเหลืองใช้ในถังแลกเปลี่ยนความร้อนพิเศษ สิ่งเหล่านี้มีต้นทุนเฉพาะเมื่อสแตนเลสไม่สามารถทนได้

โครงสร้างแบบหุ้มและแบบเคลือบผิว

แผ่นหุ้มที่เชื่อมด้วยการระเบิดหรือการเชื่อมแบบโอเวอร์เลย์จะวางชั้นบางๆ ที่ทนต่อการกัดกร่อน (316L, Hastelloy, ไทเทเนียม) บนแผ่นรองเหล็กคาร์บอน สิ่งนี้จะจับความแข็งแรงของเหล็กด้วยต้นทุนเพียงชั้นบางๆ ที่พิเศษ ซึ่งเป็นเรื่องปกติในเครื่องปฏิกรณ์และคอลัมน์ขนาดใหญ่

การจับคู่วัสดุกับการใช้งาน

• อุณหภูมิเยือกแข็ง: ใช้เหล็กคาร์บอนที่อุณหภูมิต่ำหรือเหล็กนิกเกิล 9% และ 304/316 สำหรับการใช้งาน LNG และออกซิเจนเหลว
• อุณหภูมิสูง: ใช้โลหะผสมโครม-โมลี และพิจารณาขีดจำกัดการคืบและการกราไฟต์
• เปียกและกัดกร่อน: ใช้ 316L หรือดูเพล็กซ์ หรือเหล็กคาร์บอนที่มีซับในที่พิสูจน์แล้วและการเผื่อการกัดกร่อน
• ถูกสุขอนามัย: ใช้ 316L พร้อมผิวขัดเงาด้วยไฟฟ้าและการเชื่อมทะลุเต็มที่

ข้อควรพิจารณาทางเทคนิค

นอกเหนือจากโลหะพื้นฐานแล้ว ลวดเชื่อม การอบอ่อนหลังการเชื่อม และระดับการทดสอบแบบไม่ทำลายจะต้องเข้ากันได้กับวัสดุ อัลลอยพิเศษต้องการขั้นตอนการเชื่อมที่ควบคุมได้และมักจะมีการถ่ายภาพรังสี 100% แพ็คเกจการจัดซื้อควรระบุใบรับรองการทดสอบจากโรงงาน การทดสอบแรงกระแทก และข้อกำหนดการระบุวัสดุที่ถูกต้อง (PMI) ใดๆ

การเปรียบเทียบวัสดุถังแรงดัน

สรุป

ถังแรงดันสร้างจากเหล็กคาร์บอนเป็นค่าเริ่มต้น โดยมีสแตนเลส ดูเพล็กซ์ นิกเกิลอัลลอย ไทเทเนียม และโครงสร้างแบบหุ้มสงวนไว้สำหรับหน้าที่ที่ต้องการ การเลือกที่ถูกต้องจะสร้างสมดุลระหว่างการกัดกร่อน อุณหภูมิ ความเหนียว และต้นทุน กับของไหลที่ใช้งาน

คำถามที่พบบ่อย (FAQ)

วัสดุถังแรงดันที่พบบ่อยที่สุดคืออะไร?

เหล็กคาร์บอน โดยเฉพาะ SA-516 เกรด 70 เป็นวัสดุที่พบบ่อยที่สุดเนื่องจากมีความแข็งแรง เชื่อมได้ และประหยัดสำหรับบริการส่วนใหญ่ที่ไม่กัดกร่อน

เมื่อใดที่จำเป็นต้องใช้สแตนเลส?

สแตนเลส (โดยทั่วไปคือ 316L) ถูกเลือกสำหรับงานที่ถูกสุขอนามัย การกัดกร่อนระดับปานกลางถึงน้อย และที่ความสามารถในการทำความสะอาดหรือความบริสุทธิ์ของผลิตภัณฑ์มีความสำคัญมากกว่าต้นทุนเริ่มต้น

ถังแรงดันแบบหุ้มคืออะไร?

เป็นถังที่มีพื้นผิวด้านในที่ทนต่อการกัดกร่อนเป็นชั้นบางๆ ของโลหะพิเศษที่ยึดติดกับแผ่นรองเหล็กคาร์บอน ให้ความแข็งแรงในราคาเพียงเศษเสี้ยวของต้นทุนโลหะผสมตัน

ฉันสามารถใช้เหล็กคาร์บอนสำหรับบริการที่กัดกร่อนได้หรือไม่?

บางครั้ง ด้วยการเผื่อการกัดกร่อนและซับในหรือการเคลือบภายใน แต่สำหรับการบริการที่เป็นกรดหรือคลอไรด์อย่างต่อเนื่อง สแตนเลสหรือโครงสร้างแบบหุ้มมักจะปลอดภัยกว่า

วัสดุมีผลต่อข้อกำหนดการตรวจสอบหรือไม่?

ใช่ อัลลอยพิเศษและบริการที่มีความเสี่ยงสูงมักต้องการ NDT ที่เข้มงวดกว่า การรับรองขั้นตอนการเชื่อม และการตรวจสอบวัสดุมากกว่าเหล็กคาร์บอนธรรมดา

ฉันจะเลือกระหว่าง 304 และ 316L ได้อย่างไร?

เลือก 304 สำหรับบริการทำความสะอาดทั่วไป และ 316L เมื่อคาดว่าจะมีคลอไรด์หรือความต้านทานการกัดกร่อนที่แรงกว่า โดยเฉพาะอย่างยิ่งในระบบที่ถูกสุขอนามัยแบบเชื่อม