4 วัสดุที่เหมาะสำหรับถังกดดัน

Apr 14, 2025

ในฐานะอุปกรณ์พิเศษที่ทนต่อแรงดันภายในหรือภายนอก ถังแรงดันได้รับการใช้งานอย่างแพร่หลายในสาขาเคมี น้ำมัน ยา เอนเนอร์จี อาหาร การบินและอื่น ๆ เนื่องจากพวกมันมักเผชิญกับสภาพการทำงานสุดขั้ว เช่น อุณหภูมิสูง แรงดันสูง และการกัดกร่อนระหว่างการปฏิบัติงาน จึงมีความต้องการสูงมากในการเลือกวัสดุ การเลือกวัสดุไม่เพียงแต่เกี่ยวข้องกับความปลอดภัยและความน่าเชื่อถือของถังแรงดัน แต่ยังส่งผลโดยตรงต่อต้นทุนการผลิตและการใช้งานในระยะยาว บทความนี้จะพูดถึงรายละเอียดเกี่ยวกับวัสดุที่เหมาะสมสำหรับการผลิตถังแรงดัน

ข้อกำหนดพื้นฐานสำหรับวัสดุถังแรงดัน

ในฐานะอุปกรณ์รับแรงดันระยะยาว วัสดุของถังแรงดันจะต้องมีคุณสมบัติทางกลที่ยอดเยี่ยมก่อนเป็นอันดับแรก ซึ่งรวมถึงความแข็งแรงในการดึงสูง การยืดตัวที่ดี ความเหนียวต่อแรงกระแทก และความทนทานต่อการ-fatigue วัสดุจะต้องไม่แตกร้าวภายใต้แรงดันสูงและสามารถดูดซับพลังงานแทนที่จะแตกหักเมื่อได้รับผลกระทบจากแรงภายนอก นอกจากนี้ ความเสถียรทางความร้อนและความต้านทานต่ออุณหภูมิสูงยังเป็นตัวชี้วัดสำคัญสำหรับการพิจารณาวัสดุ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเตาปฏิกรณ์อุณหภูมิสูงและอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อน ซึ่งวัสดุจะต้องคงโครงสร้างและคุณสมบัติทางกลไว้อย่างมั่นคง

การต้านทานการกัดกร่อนเป็นอีกหนึ่งข้อกำหนดสำคัญ เครื่องบรรจุแรงดันหลายตัวถูกใช้เพื่อเก็บหรือทำปฏิกิริยากับสารที่กัดกร่อน เช่น กรดเข้มข้น ด่างเข้มข้น สารละลายเกลือ สารละลายอินทรีย์ เป็นต้น การต้านทานการกัดกร่อนของวัสดุมีผลโดยตรงต่ออายุการใช้งานและความปลอดภัยของเครื่องจักร นอกจากนี้วัสดุยังต้องมีสมรรถนะการเชื่อมและการประมวลผลและสร้างรูปที่ดี เพื่อตอบสนองความต้องการในการผลิตโครงสร้างที่ซับซ้อน

pressure vessels.png

วัสดุใดบ้างที่สามารถใช้ในการผลิตเครื่องบรรจุแรงดัน?

เหล็กคาร์บอน:

เหล็กคาร์บอน เป็นวัสดุที่ใช้กันมากที่สุดในเครื่องบรรจุแรงดัน โดยเลือกใช้เนื่องจากมีคุณสมบัติทางกลที่ดี มีความสามารถในการเชื่อมที่แข็งแกร่ง มีสมรรถนะการประมวลผลที่ดี และราคาไม่แพง วัสดุเหล็กคาร์บอนทั่วไปประกอบด้วย Q235, Q345, A516Gr.70 เป็นต้น

ความแข็งแรงในการยืดของวัสดุเหล็กคาร์บอนอยู่ในระดับปานกลาง ซึ่งเหมาะสำหรับการผลิตชิ้นส่วนที่ต้องรับแรงดันส่วนใหญ่ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมที่อุณหภูมิปกติและไม่มีสารกัดกร่อนที่รุนแรง ความยืดหยุ่นที่ดีของมันทำให้สามารถขึ้นรูปและเชื่อมได้ง่ายในกระบวนการผลิต ซึ่งลดความซับซ้อนของกระบวนการผลิตลงอย่างมาก นอกจากนี้ เหล็กคาร์บอนยังมีมาตรฐานและการจัดจำหน่ายที่สมบูรณ์แบบทั้งในประเทศและต่างประเทศ ซึ่งสะดวกต่อการควบคุมคุณภาพ

อย่างไรก็ตาม ข้อเสียของเหล็กคาร์บอนก็ชัดเจน มันมีความสามารถในการต้านทานการกัดกร่อนต่ำ และมักเกิดสนิมในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด เป็นด่าง หรือมีเกลือ หากไม่มีมาตรการป้องกันการกัดกร่อนที่เหมาะสม การเกิดรูโหว่และรั่วไหลอาจเกิดขึ้นได้ นอกจากนี้ ความเหนียวของมันจะลดลงอย่างรวดเร็วในสภาพแวดล้อมที่อุณหภูมิต่ำ และมีความเสี่ยงของการแตกแบบเปราะ ซึ่งจำกัดการใช้งานในสถานการณ์ที่อุณหภูมิต่ำ

ดังนั้น เหล็กคาร์บอนจึงถูกใช้ในสถานการณ์ดังต่อไปนี้:

ถังเก็บอากาศสำหรับการอัดอากาศ;
ระบบบำบัดน้ำ;
หม้อไอน้ำ;
ถังเก็บน้ำมัน ฯลฯ

เพื่อปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อนของเหล็กคาร์บอน มักจะป้องกันด้วยวิธีการเคลือบหรือพ่น เป็นต้น แม้ว่าเหล็กคาร์บอนจะมีข้อเสีย แต่คุณสมบัติทางต้นทุนที่ยอดเยี่ยมทำให้มันยังคงเป็นวัสดุพื้นฐานที่ขาดไม่ได้ในการผลิตภาชนะบรรจุแรงดัน

เหล็กLOY:

เหล็กLOY เป็นวัสดุประเภทหนึ่งที่ปรับปรุงประสิทธิภาพโดยการเติมธาตุLOY เช่น โครเมียม นิกเกิล และโมลิบดีนัมลงในเหล็กคาร์บอน ข้อดีหลักของมันคือความแข็งแรงกลไกสูง ทนทานต่อความร้อนดี และมีความต้านทานการกัดกร่อนบางอย่าง เหล็กLOY ที่ใช้งานกันมาก ได้แก่ 15CrMoR, 12Cr1MoV, SA387Gr.11, Gr.22 ฯลฯ ซึ่งใช้อย่างแพร่หลายในภาชนะบรรจุแรงดันสูงและอุณหภูมิสูง เช่น หม้อไอน้ำ เครื่องปฏิกรณ์ ฯลฯ

หลังจากเพิ่มโครเมียมและโมลิบดีนัม การต้านทานการออกซิเดชันและความแข็งแรงต่อการคลีปของเหล็กLOY จะได้รับการปรับปรุงอย่างมาก ทำให้มันสามารถรักษาเสถียรภาพที่ดีแม้อยู่ในสภาพแวดล้อมที่อุณหภูมิสูงและความดันสูง นอกจากนี้ บางชนิดของเหล็กLOY ยังสามารถให้ความต้านทานต่อการกัดกร่อนสำหรับสารกลางเฉพาะ เช่น 12Cr1MoV ซึ่งแสดงผลลัพธ์ที่ดีในสภาพแวดล้อมไฮโดรเจนซัลไฟด์ที่อุณหภูมิสูง

แม้ว่าเหล็กLOY จะมีสมรรถนะยอดเยี่ยม แต่ต้นทุนการผลิตของมันสูงกว่าเหล็กคาร์บอนทั่วไปอย่างเห็นได้ชัด และความยากในการแปรรูปก็มากกว่าเช่นกัน ในระหว่างการเชื่อม จำเป็นต้องควบคุมพารามิเตอร์กระบวนการอย่างเข้มงวด และควรทำการบำบัดความร้อนเพื่อหลีกเลี่ยงการแตกจากการขยายตัวทางความร้อนและการกัดกร่อนจากแรงดึง นอกจากนี้ บางชนิดของเหล็กLOY มีความไวต่อการเปราะจากไฮโดรเจน และควรใช้งานด้วยความระมัดระวังในอุปกรณ์เก็บกักไฮโดรเจน

เหล็กไม่ржаมี

เหล็กกล้าไม่สนิม สามารใช้ในการผลิตถังความดันได้อีกด้วย โดยเฉพาะอย่างยิ่งในอุตสาหกรรมเคมี ยา และอาหาร และการทนทานต่อการกัดกร่อนที่ยอดเยี่ยมทำให้มันเป็นตัวเลือกแรก สแตนเลสแบ่งออกเป็นหลักเป็นแบบออสเทนไนติก เฟอร์ไรติก มาร์เทนซิติก และสแตนเลสแบบดับเบิลยูพีค ซึ่งสแตนเลสแบบออสเทนไนติกที่ใช้งานมากที่สุด เช่น 304, 316L เป็นต้น ได้รับความนิยมเนื่องจากความสามารถในการเชื่อมที่ดี ความเหนียว และการทนทานต่อการกัดกร่อน

สแตนเลส 316L มีความต้านทานต่อยางคลอไรด์ที่ดีเนื่องจากมีปริมาณโมลิบดีนัมสูง และเหมาะอย่างยิ่งสำหรับถังความดันในสภาพแวดล้อมที่มีเกลือหรือน้ำทะเล สแตนเลสแบบดับเบิลยูพีค (เช่น 2205, 2507) รวมเอาข้อดีของโครงสร้างแบบออสเทนไนติกและเฟอร์ไรติกเข้าไว้ด้วยกัน มีความแข็งแรงและความต้านทานการเกิดจุดกัดกร่อนสูงกว่า และได้ค่อยๆ แทนที่ตำแหน่งในบางสาขาของสแตนเลสแบบออสเทนไนติกแบบดั้งเดิม

ข้อเสียหลักของเหล็กกล้าไร้สนิมคือราคาที่สูง โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับรุ่นที่มีปริมาณนิกเกิลและโมลิบดีนัมสูง นอกจากนี้ การกัดกร่อนระหว่างเม็ด Kristal สามารถเกิดขึ้นได้ง่ายในระหว่างการเชื่อม และจำเป็นต้องใช้วิธีการบำบัดสารละลายหรือแบบต่ำคาร์บอน (เช่น 316L) ในสภาพแวดล้อมที่ลดลงอย่างมาก เหล็กกล้าไร้สนิมอาจมีความเสี่ยงของการกัดกร่อนจากแรงดึง และจำเป็นต้องเลือกวัสดุตามความเหมาะสม

ดังนั้น เหล็กกล้าไร้สนิมจึงถูกใช้อยู่ในสถานการณ์ต่อไปนี้:

ถังปฏิกรณ์;
ถังเก็บยา;
ถังเก็บก๊าซความบริสุทธิ์สูง เป็นต้น;

ไทเทเนียมและโลหะผสมไทเทเนียม:

โลหะไทเทเนียมกลายเป็นวัสดุยอดนิยมสำหรับการผลิตถังกดแรงดันระดับสูงเนื่องจากมีความหนาแน่นต่ำ ความแข็งแรงเฉพาะสูง และความสามารถในการต้านทานการกัดกร่อนที่ยอดเยี่ยม ไทเทเนียมมีความคงที่สูงต่อสารกัดกร่อนหลากหลายชนิด เช่น กรดไนตริก กรดอินทรีย์ ก๊าซคลอรีนชื้น และน้ำทะเล เป็นต้น และเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานระยะยาวในสภาพแวดล้อมที่ออกซิเดชันและกลาง

วัสดุไทเทเนียมทั่วไปประกอบด้วยไทเทเนียมบริสุทธิ์ (เช่น TA1, TA2) และโลหะผสมไทเทเนียม (เช่น TC4) ไทเทเนียมบริสุทธิ์มีความสามารถในการเชื่อมและการขึ้นรูปที่ยอดเยี่ยม และถูกใช้อย่างแพร่หลายในภาชนะที่ต้องการความแข็งแรงต่ำแต่มีความต้านทานการกัดกร่อนสูง เช่น ถังเก็บน้ำเกลือ ถังชุบโลหะ เครื่องปฏิกรณ์เคมี เป็นต้น ส่วนโลหะผสมไทเทเนียมมีทั้งความแข็งแรงและความต้านทานการกัดกร่อน จึงเหมาะสำหรับชิ้นส่วนที่ต้องรับแรงกดหรือสถานการณ์ที่มีแรงตึงเครียดสูง

วัสดุไทเทเนียมมีราคาแพง ยากต่อการประมวลผล และมีข้อกำหนดทางสภาพแวดล้อมสูงมากขณะเชื่อม (จำเป็นต้องมีการป้องกันด้วยแก๊สเฉื่อย) ดังนั้นจึงถูกนำมาใช้ในผลิตภัณฑ์เทคโนโลยีสูงและมูลค่าเพิ่มสูง ในสาขาอวกาศ การบิน วิศวกรรมทะเลลึก อุปกรณ์ทำน้ำจืดจากน้ำทะเล อุปกรณ์ทางการแพทย์ ฯลฯ วัสดุไทเทเนียมได้แสดงบทบาทที่ทดแทนไม่ได้มากขึ้นเรื่อย ๆ

จะเลือกอย่างไร?

ในงานวิศวกรรมจริง การเลือกวัสดุจะแตกต่างกันไปตามเงื่อนไขการทำงาน เช่น ในกรณีของหอแยกกำมะถันในโรงกลั่น สารกลางมีส่วนประกอบที่กัดกร่อนสูง เช่น ไฮโดรเจนซัลไฟด์ แอมโมเนีย และคลอไรด์ การเลือกใช้วัสดุจึงเหมาะสมกว่า 316L สแตนเลสสตีล หรือ สเตนเลสแบบดับเบิ้ลดักซ์ 2205 ในหม้อไอน้ำของโรงไฟฟ้า ไอน้ำที่มีอุณหภูมิและแรงดันสูงจะมีข้อกำหนดสูงมากสำหรับโลหะทนความร้อน จึงมักใช้เหล็กLOYAL เช่น 12Cr1MoV หรือ SA387

ในอุตสาหกรรมปุ๋ย ปฏิกรณ์ความดันสูงที่ใช้ในหน่วยผลิตแอมโมเนีย มักใช้วัสดุพิเศษ เช่น เหล็กไทเทเนียมคอมโพสิตและแผ่นคอมโพสิต Hastelloy ในอุตสาหกรรมการแปรรูปอาหาร เพื่อรับประกันความสะอาดและความปลอดภัย มักใช้วัสดุสเตนเลสแบบออสเทนไนติก เช่น 304L และ 316L

ดังนั้น ในงานทางวิศวกรรม การเลือกใช้วัสดุต้องพิจารณาควบคู่ไปกับความดันการทำงานของเครื่องจักร อุณหภูมิ ประเภทของสารกลาง รอบการปฏิบัติการ เศรษฐกิจ และความเหมาะสมของมาตรฐาน พิจารณาปัจจัยต่าง ๆ เพื่อเลือกวัสดุที่ปลอดภัย น่าเชื่อถือ และคุ้มค่าในด้านเศรษฐกิจ

HNJBL เป็นผู้ผลิตและจัดจำหน่ายเหล็กมืออาชีพ ผลิตภัณฑ์หลักของบริษัทเรารวมถึงเหล็กคาร์บอน เหล็กสแตนเลส เหล็กทนการ摩损 เหล็กโครงสร้าง เหล็กเคลือบ เป็นต้น มีสเป็คครบถ้วน คุณภาพเสถียร และปริมาณเพียงพอ

+86 17611015797 (WhatsApp )