कास्टिक सांद्रण और शीथ सतह तापमान के किस विशिष्ट संयोजन पर 1.2 मिलीमीटर 316 स्टेनलेस स्टील शीथ लुगदी और कागज उद्योग डाइजेस्टर हीटर सेवा में कास्टिक तनाव संक्षारण क्रैकिंग का अनुभव करता है?

लुगदी और कागज डाइजेस्टर में विद्युत विसर्जन हीटर के लिए जिम्मेदार प्रक्रिया इंजीनियरों का उपयोग, ऊंचे तापमान पर सोडियम हाइड्रॉक्साइड और सोडियम सल्फाइड का संयोजन एक ऐसा वातावरण तैयार करता है जिसमें कास्टिक तनाव संक्षारण क्रैकिंग प्रमुख विफलता का कारण है। कास्टिक क्रैकिंग भंगुर अंतर-दानेदार क्रैकिंग बनाती है जो कि गड्ढे या सामान्य जंग के विपरीत, थोड़ी स्पष्ट चेतावनी के साथ कुछ ही हफ्तों में 1.2 मिमी 316 म्यान में प्रवेश कर सकती है। क्राफ्ट पल्पिंग प्रक्रिया में 150-170 डिग्री के तापमान पर 15-20% NaOH और 5-10% Na₂S के साथ सफेद शराब का उपयोग किया जाता है। डाइजेस्टर वाहिकाओं में सीमित स्थान के कारण इन हीटरों की दीवार की मोटाई आम तौर पर 1.2 मिमी होती है। लेख कास्टिक सांद्रता और शीथ सतह के तापमान के विशेष संयोजन की पहचान करता है जिस पर 1.2-मिमी 316 शीथ 1000 घंटे की निरंतर सेवा में कास्टिक तनाव संक्षारण क्रैकिंग विकसित करेगा।

316 में कास्टिक तनाव संक्षारण क्रैकिंग का तंत्र
316 स्टेनलेस स्टील के कास्टिक तनाव संक्षारण क्रैकिंग के लिए तीन स्थितियों की आवश्यकता होती है: एक सीमा मूल्य से अधिक कास्टिक एकाग्रता, क्रैकिंग सीमा से ऊपर तापमान और तन्य तनाव। एमजीओ इंसुलेशन को कॉम्पैक्ट करने के लिए इस्तेमाल की जाने वाली स्वैगिंग विधि म्यान की आंतरिक सतह पर बड़े अवशिष्ट तन्य तनाव पैदा करती है -आमतौर पर 1.2 मिमी की दीवार के लिए 150-250 एमपीए। ये अवशिष्ट तनाव क्रैकिंग के लिए आवश्यक तन्य तनाव का स्रोत हैं। 150°C पर 316 में क्रैकिंग के लिए कास्टिक सांद्रता लगभग 5% NaOH है। 10% NaOH पर थ्रेसहोल्ड तापमान 130°C तक कम हो जाता है। 15% NaOH पर क्रैकिंग 110 डिग्री से ऊपर है। 100°C से अधिक 20% NaOH पर क्रैकिंग। सफेद शराब (15-20% NaOH, 150-170 डिग्री) में स्थितियाँ क्रैकिंग सीमा से काफी ऊपर हैं। 1.2-मिमी 316 शीथ में दरारें आम तौर पर आंतरिक सतह पर शुरू होती हैं जहां 100-500 घंटे के प्रदर्शन के बाद अवशिष्ट तनाव सबसे अधिक होता है। एक बार स्थापित होने पर, दरारें प्रति सप्ताह 0.1-1.0 मिमी की दर से फैलती हैं, 1-3 महीने के भीतर 1.2-मिमी दीवार में प्रवेश करती हैं।

शीथ 1.2 1.2 के लिए क्रिटिकल क्रैकिंग थ्रेशोल्ड
सफेद शराब सिमुलेंट में स्वेज्ड 316 शीथ नमूनों के प्रयोगशाला परीक्षण और पल्प मिल डाइजेस्टर से फील्ड विफलता विश्लेषण के आधार पर, कास्टिक एकाग्रता और शीथ सतह के तापमान के निम्नलिखित संयोजनों के परिणामस्वरूप 1,000 घंटों के भीतर कास्टिक तनाव संक्षारण क्रैकिंग होता है।

सोडियम हाइड्रॉक्साइड सांद्रण (वजन %) सोडियम सल्फाइड सांद्रण (वजन %) क्रैकिंग के लिए महत्वपूर्ण तापमान शुरुआत का समय 150 डिग्री सेल्सियस पर क्रैक शुरू करने का समय शीथ सतह से गुजरने का समय -150 डिग्री सेल्सियस पर दीवार में दरार (1.2 मिमी) 5 - 8% 2 - 4% 140 डिग्री सेल्सियस 800 - 1,200 घंटे 1,200 - 2,000 घंटे 8 - 10% 4 - 6% 130°C 500 - 800 घंटे 800 - 1,500 घंटे 10 - 12% 5 - 7% 120°C 300 - 500 घंटे 500 - 1,000 घंटे
12 - 15% 6 - 8% 115 डिग्री 200 - 400 घंटे 400 - 800 घंटे 15 - 18% 7 - 9% 110 डिग्री 150 - 300 घंटे 300 - 600 घंटे
18 - 20% 8 - 10% 100 डिग्री 100 - 200 घंटे 200 - 400 घंटे
20% से अधिक 10% से अधिक 100 डिग्री से कम 50 - 150 घंटे 100 - 300 घंटे
155 डिग्री थोक तापमान पर 16% NaOH के साथ काम करने वाले क्राफ्ट डाइजेस्टर के लिए, शीथ सतह का तापमान लगभग 155-160 डिग्री होता है (बड़े डाइजेस्टर में कम वाट घनत्व के कारण मामूली तापमान वृद्धि मानकर)। यह 110°C क्रैकिंग सीमा से अधिक है और 150-300 घंटों में दरारें उत्पन्न करेगा। 1-2 महीने के निरंतर ऑपरेशन के बाद 1.2 मिमी की म्यान में छेद होने की संभावना है। क्षेत्र के अनुभव से पता चलता है कि सफेद शराब सेवा आवरण आम तौर पर 3-6 महीनों में टूट जाते हैं और विफलता का प्रमुख तरीका टूट जाता है।

कास्टिक सेवा में 1.2 मिमी शीथ के लिए सुरक्षित संचालन लिफाफा
नीचे दी गई तालिका 1,000 घंटे के सेवा जीवन के दौरान कास्टिक तनाव संक्षारण दरार से बचने के लिए विभिन्न शीथ सतह तापमान पर 1.2 मिमी 316 शीथ के लिए अधिकतम सुरक्षित कास्टिक एकाग्रता को सूचीबद्ध करती है। मान स्वैजिंग के बाद अवशिष्ट तन्य तनाव को मानते हैं, जिसे पोस्ट{{5}स्वेज एनीलिंग के बिना कम नहीं किया जा सकता है।

शीथ सतह का तापमान क्रैकिंग को रोकने के लिए अधिकतम सुरक्षित NaOH एकाग्रता (कोई सल्फाइड नहीं) 5% Na2S के साथ अधिकतम सुरक्षित NaOH एकाग्रता अधिकतम सुरक्षित एकाग्रता पर क्रैकिंग के लिए अपेक्षित समय अनुशंसित कार्रवाई 80 डिग्री सेल्सियस 20% 15% 2,000 - 3,000 घंटे निरंतर सेवा के लिए सीमांत 90 डिग्री सेल्सियस 15% 12% 1,500 - 2,500 घंटे सीमित सेवा जीवन 100°C 12% 10% 1,000 - 2,000 घंटे 316 अनुशंसित नहीं 110°C 10% 8% 800 - 1,500 घंटे एनील्ड या मिश्र धातु अपग्रेड का उपयोग करें 120°C 8% 6% 500 - 1,000 घंटे मिश्र धातु अपग्रेड आवश्यक 130°C 6% 4% 300 - 800 घंटे मिश्र धातु अपग्रेड अनिवार्य 140°C 4% 2% 200 - 500 घंटे 316 अनुपयुक्त
150°C से ऊपर सुरक्षित नहीं, 200 घंटे से कम सुरक्षित नहीं, निकल मिश्र धातु का उपयोग करें
1.2 मिमी 316 शीथ के लिए सुरक्षित ऑपरेटिंग लिफाफा 155 डिग्री सेल्सियस पर 16% NaOH के साथ लुगदी और कागज डाइजेस्टर सेवा के लिए मौजूद नहीं है। क्रैकिंग निश्चित रूप से हफ्तों या महीनों में आ जाएगी। इंजीनियरों को अधिक टिकाऊ मिश्र धातु चुनने की आवश्यकता होगी।

कास्टिक क्रैकिंग को रोकने के लिए डिज़ाइन में परिवर्तन
जब 316 शीथ का उपयोग कास्टिक सेवा में किया जाना है, तो तीन डिज़ाइन समायोजन जीवन को बढ़ा सकते हैं, लेकिन कोई भी 316 को क्राफ्ट डाइजेस्टर स्थितियों के लिए भरोसेमंद नहीं बनाता है। प्रारंभिक चरण अवशिष्ट तन्य तनाव को खत्म करने के लिए 1050 डिग्री पर पोस्टस्वेज को हटाना है। एनीलिंग आंतरिक सतह के अवशिष्ट तनाव को 150-250 एमपीए से घटाकर 20 एमपीए से कम कर देता है, जिससे क्रैकिंग के लिए आवश्यक तन्य घटक हट जाता है। 150°C पर 16% NaOH में 1.2 मिमी 316 म्यान को एनीलिंग करने से इसका जीवन 1-2 महीने के बजाय 3-6 महीने तक बढ़ सकता है। दूसरा परिवर्तन बाहरी सतह को शॉट पीन या अन्यथा संपीड़ित रूप से उपचारित करना है। संपीड़ित परत दरार प्रसार का प्रतिरोध करती है लेकिन आंतरिक सतह पर तन्य तनाव को कम नहीं करती है। अंतिम परिवर्तन वाट घनत्व को कम करके और परिसंचरण को बढ़ाकर न्यूनतम संभव शीथ सतह तापमान पर संचालित करना है। सतह के तापमान में 10 डिग्री की कमी से दरार पड़ने का समय दोगुना हो जाता है। अधिकांश लुगदी और कागज अनुप्रयोगों के लिए ये परिवर्तन पर्याप्त नहीं हैं। मिश्र धातु 625 या मिश्र धातु सी - 276 सफेद शराब हीटर शीथ के लिए विशिष्ट सामग्री है। ये निकल-आधारित मिश्र धातुएं डाइजेस्टर में देखी गई सभी सांद्रता और तापमान पर कास्टिक तनाव जंग क्रैकिंग का विरोध करती हैं। 1.6 मिमी मिश्र धातु 625 शीथ आमतौर पर व्हाइट स्पिरिट सेवा में 5-10 साल तक टिकेगा, जबकि 316 के लिए 2-6 महीने। उच्च प्रारंभिक लागत की भरपाई डाउनटाइम और प्रतिस्थापन श्रम में बचत से की जाती है। डाइजेस्टर संचालन के लिए हीटर का चयन करने वाले इंजीनियरों को ऐसे किसी भी अनुप्रयोग के लिए 316 स्वीकार नहीं करना चाहिए जहां 100 डिग्री सेल्सियस से अधिक तापमान पर कास्टिक एकाग्रता 10% से अधिक हो। दबावयुक्त डाइजेस्टर में तेजी से क्रैकिंग विफलता की लागत, जिसमें उत्पाद की हानि, पोत का ठंडा होना और प्रतिस्थापन शामिल है, उच्च निकल मिश्र धातु की वृद्धिशील लागत से काफी अधिक है। यदि कोई निर्माता व्हाइट स्पिरिट सेवा के लिए 316 की सिफारिश कर रहा है और कास्टिक तनाव संक्षारण क्रैकिंग के बारे में बात नहीं कर रहा है तो वे उचित इंजीनियरिंग परामर्श प्रदान नहीं कर रहे हैं। 1.2 मिमी शीथ में दरारें तेजी से और बिना किसी स्पष्ट सबूत के विकसित होती हैं जब तक कि शीथ लीक न हो जाए। मिश्रधातु के सही चयन से बचाव ही एकमात्र निश्चित समाधान है।