Jako speciální zařízení, které odolává vnitřní nebo vnějšímu tlaku, jsou tlakové nádoby široce používány v chemickém, ropařském, lékařském, energetickém, potravinářském, leteckém a dalších odvětvích. Protože často čelí extrémním pracovním podmínkám, jako jsou vysoké teploty, vysoký tlak a koroze během provozu, kladou na výběr materiálů extrémně vysoké požadavky. Výběr materiálů je spojen s bezpečností a spolehlivostí tlakových nádob, ale přímo ovlivňuje také výrobní náklady a životnost. Tento článek podrobně probrat ideální materiály pro výrobu tlakových nádob.
Základní požadavky na materiály tlakových nádob
Jako dlouhodobé zařízení pro vydržování tlaku musí materiál nádrže nejprve mít vynikající mechanické vlastnosti. To zahrnuje vysokou pevnost při trhnutí, dobré ductilitu, odolnost proti úderům a odolnost proti unavení. Materiál nesmí prasknout při vysokém tlaku a musí být schopen soaking energii místo aby se lomil při dopadu vnější síly. Navíc jsou tepelná stabilita a odolnost proti vysokým teplotám také důležitými ukazateli pro hodnocení materiálů, zejména ve vysokoteplotních reaktorech a výměnných zařízeních, kde materiál musí udržovat stabilní strukturu a mechanické vlastnosti.
Odolnost proti korozi je dalším klíčovým požadavkem. Mnoho tlakových nádob se používá k úložišti nebo reakci korozivních látek, jako jsou silné kyseliny, silné báze, solná roztavení, organické rozpouštědelny atd. Korozní odolnost materiálu přímo určuje životnost a bezpečnostní faktor zařízení. Materiál musí také mít dobré spojovací vlastnosti a zpracovávací schopnosti, aby bylo možné splnit potřeby výroby složitých konstrukcí.
Jaké materiály lze použít pro výrobu tlakových nádob?
Ocel karbonová:
Uhlíková ocel je nejčastěji používaným materiálem v tlakových nádobách. Vybírá se kvůli dobrým mechanickým vlastnostem, silné spustitelnosti, dobrému zpracování a nízké céně. Běžné uhlíkové oceli zahrnují Q235, Q345, A516Gr.70 atd.
Mechanická odolnost uhlíkové oceli je střední, což je vhodné pro výrobu většiny dílů vydržujících tlak, zejména v prostředí s normální teplotou a bez silných korozičných látek. Její dobrá vytahovatelnost usnadňuje tvarování a svařování při výrobě, čímž se významně zjednodušuje výrobní proces. Navíc mají uhlíkové oceli dokonalé standardy a dodavatelské systémy jak doma, tak v zahraničí, což usnadňuje kontrolu kvality.
Avšak i nevýhody uhlíkové oceli jsou zřetelné. Její odolnost proti korozi je chabá a snadno reaguje s korozi v kyselém, zásaditém nebo slaném prostředí. Pokud není přijata rozumná antikoroze, může dojít k průrazům a únikům. Kromě toho ostraha její pevnosti klesá v nízkotemperaturním prostředích a existuje riziko kruchého zlomu, což omezuje její použití v nízkotemperaturních podmínkách.
Proto se uhlíková ocel hlavně používá v následujících případech:
- Tanky na kompresi vzduchu;
- Systémy na čištění vody;
- Kotly;
- Nádrže na uložení oleje atd.
Aby se zvýšila odolnost oceli proti korozi, je často chráněna vrstvou potahování nebo nanesením. I přes své nedostatky má uhlíková ocel vynikající celkovou cenovou výkonnost, která ji stále dělá nezbytným základním materiálem při výrobě tlakových nádob.
Slitina ocelová:
Ligovaná ocel je typ materiálu, který zlepšuje vlastnosti přidáním ligovacích prvků, jako jsou chrom, nikl a molibden do uhlíkové oceli. Její největší výhodou je vysoká mechanická síla, dobrá tepelná odolnost a určitá odolnost proti korozi. Běžně používané ligované oceli zahrnují 15CrMoR, 12Cr1MoV, SA387Gr.11, Gr.22 atd., které jsou široce používány v vysokoteplotních a vysokotlakých nádobách, jako jsou parní kotly, reaktory atd.
Po přidání chromu a molibdenu je odolnost proti oxidaci a pevnost při plazení slitinové oceli významně zvýšena, takže dokáže udržet dobrou stabilitu i v prostředích s vysokou teplotou a tlakem. Některé slitinové oceky mohou také poskytovat odolnost proti korozi vůči konkrétním médiam, jako je 12Cr1MoV, který se vynikajícím způsobem projevuje v prostředích s vysokou teplotou a sídlem vodíku.
I když má slitinová ocel vynikající vlastnosti, její náklady na výrobu jsou významně vyšší než u obyčejné uhlíkové oceli a obtížnost zpracování je také větší. Během svařování je třeba přísně kontrolovat procesní parametry a provést tepelnou úpravu, aby se zabránilo tepelným trhlinám a trhlinám z důvodu stresové korozní. Navíc některé slitinové oceky jsou citlivé na křehnutí vodíkem a je třeba je používat opatrně v zařízeních na úložiště vodíku.
Z nerezové oceli:
Nerezová ocel může být také použit k výrobě tlakových nádob, zejména v oborech chemickém, farmaceutickém a potravinářském, a jeho vynikající odolnost proti korozi ho činí první volbou. Nerez je hlavně rozdělen na austenitní, ferritní, martensitní a duplexní druhy. Nejčastěji používané austenitní nerezové oceli, jako jsou 304, 316L atd., jsou široce uplatňovány díky své dobré spoustitelnosti, výdržnosti a odolnosti proti korozi.
nerezová ocel 316L má díky svému vysokému obsahu molibdenu dobré odolnosti proti chloridovým prostředím a je zvláště vhodná pro tlakové nádoby v solném nebo mořském prostředí. Duplexní nerezové oceli (jako 2205, 2507) kombinují výhody austenitních a ferritních struktur, mají vyšší pevnost a odolnost proti plošné korozi a postupně nahrazují své postavení v některých tradičních oblastech austenitních nerezových ocelí.
Hlavní nevýhodou oxidově odolné oceli je její vysoká cena, zejména pro modely s vysokým obsahem niklu a molybdenu. Navíc během svařování snadno vzniká mezerezová koroze, vyžaduje se tedy zpracování pevnou lázní nebo modely s nízkým obsahem uhlíku (např. 316L). V silném redukčním prostředí může oxidově odolná ocel mít riziko stresové koroze a typ materiálu je třeba vybírat zaměřeně.
Proto se oxidově odolná ocel převážně používá ve sledujících případech:
- Reaktor;
- Farmaceutická úložná nádrž;
- Úložná nádrž pro vysokočistou plyn, atd.
Titán a titanové slitiny:
Titanový kov se stal oblíbeným materiálem pro výrobu vysokoúrovňových tlakových nádob díky své nízké hustotě, vysoké specifické síle a vynikající odolnosti vůči korozi. Titan má vynikající stabilitu vůči řadě vysokokorozivních látek, jako je síran, organické kyseliny, vlhký chlór, mořská voda atd., a je zejména vhodný pro dlouhodobé použití v oxidujících a neutrálních prostředích.
Běžné titanové materiály zahrnují čistý titán (např. TA1, TA2) a titanové slitiny (např. TC4). Čistý titán má vynikající spojovatelnost a tvaritelnost a je široce používán v nádobách s nízkou pevností, ale s vysokými požadavky na odolnost proti korozi, jako jsou nádrže na solnou vodu, elektrolytické nádrže, chemické reaktory atd. Titanové slitiny mají jak pevnost, tak odolnost proti korozi a jsou vhodné pro nosné součásti nebo situace s vysokým mechanickým zatížením.
Titanové materiály jsou drahé, těžko zpracovatelné a během svařování vyžadují extrémně vysoké environmentální požadavky (je nutná ochrana inertním plynem), proto jsou používány převážně v produktech vysokých technologií a s vysokou přidanou hodnotou. V oblastech leteckého průmyslu, letectví, hlubinného inženýrství, zařízení na destilaci mořské vody, medicínského vybavení atd. titanové materiály stále více hrají nezastupitelnou roli.
Jak vybrat?
Ve skutečném inženýrství se liší výběr materiálů podle různých pracovních podmínek. Vezmeme-li například destilaci na rafinérii, její prostředí obsahuje vysoce koroziční složky jako sídruhýdrosan, amoniak a chloridy. Je vhodnější zvolit z nerezové oceli 316L nebo duplex ocel 2205. V elektřinách jsou kotly vystaveny vysokému teplu a tlaku, což klade extrémní požadavky na vysokootevřené slitiny, často se proto používá ocel 12Cr1MoV nebo slitina SA387.
V hnojivářském průmyslu se v reaktorech pracujících pod vysokým tlakem v jednotkách na syntézu dvojkyslíku uhelnatého často používají speciální materiály jako titanové kompozitní desky a Hastelloy kompozitní desky; v potravinářském průmyslu je pro zajištění hygieny a čistoty často používán austenitní nerdzavějící ocel jako 304L a 316L.
Proto musí být v inženýrských aplikacích volba materiálu spojena s pracovním tlakem, teplotou, typem prostředku, operačním cyklem, ekonomickými aspekty a přípustností standardů. Je třeba zvážit řadu faktorů pro výběr materiálů, které jsou jak bezpečné a spolehlivé, tak i ekonomicky rozumné.
HNJBL je profesionální výrobce a dodavatel oceli. Hlavní produkty naší firmy zahrnují uhlíkovou ocel, nerdzidelnou ocel, ocel odolnou proti nosnosti, ocelové profilové tvarové průřezky, nátěrové oceli atd. Úplné specifikace, stabilní kvalita a dostatečné množství.
+86 17611015797 (WhatsApp )
info@steelgroups.com
CS
Horké novinky
