উচ্চ-তাপমাত্রার নিকেল অ্যালোয় সালফিডেশন ক্ষয়: প্রক্রিয়া এবং উপাদান নির্বাচন

ভূমিকা

সালফিডেশন ক্ষয় - উচ্চ-সালফার দ্বারা ধাতু এবং সংকর ধাতুর তাপমাত্রার আক্রমণ-বাহী গ্যাস - হল পেট্রোলিয়াম পরিশোধন, পেট্রোকেমিক্যাল, সিনগাস এবং বিদ্যুত উৎপাদনে পদার্থের অবক্ষয়ের সবচেয়ে আক্রমনাত্মক এবং অর্থনৈতিকভাবে পরিণতিমূলক রূপগুলির মধ্যে একটি। জলীয় ক্ষয় প্রক্রিয়ার বিপরীতে যেগুলি পরিবেষ্টিত তাপমাত্রার কাছাকাছি কাজ করে, সালফাইডেশন উচ্চ তাপমাত্রায় ঘটে যেখানে প্রক্রিয়া প্রবাহে সালফার যৌগগুলি ধাতব পৃষ্ঠের সাথে সরাসরি বিক্রিয়া করে ভঙ্গুর, অ-প্রতিরক্ষামূলক ধাতব সালফাইড স্কেল তৈরি করে। এই স্কেলগুলি ধাতুর ক্ষতিকে ত্বরান্বিত করে, সংস্কার করে এবং একটি স্বয়ংক্রিয় শক্তিশালীকরণ চক্রে ধাতুর ক্ষতিকে ত্বরান্বিত করে যা কয়েক মাসের মধ্যে উপাদান প্রাচীরের পুরুত্বকে ব্যর্থতায় হ্রাস করতে পারে।

নিকেল এবং নিকেল-ক্রোমিয়াম মিশ্রণগুলি সালফিডেশন পরিষেবায় একটি অনন্য অবস্থান দখল করে। বিশুদ্ধ নিকেল Ni3S2 (হেনরিকাইট) গঠন করে, একটি অপেক্ষাকৃত কম-গলনাঙ্ক (645 ডিগ্রীসি) যৌগ যা অনুগত বা প্রতিরক্ষামূলক নয়। ক্রোমিয়াম যোগ করলে ক্ষয় প্রক্রিয়ার মৌলিক পরিবর্তন হয়: ক্রোমিয়াম সালফারের সাথে অগ্রাধিকারমূলকভাবে বিক্রিয়া করে Cr2S3 এবং Cr3S4 গঠন করে, যা একটি ঘন, অনুগত, এবং ধীরে-ক্রমবর্ধমান প্রতিরক্ষামূলক অক্সাইড-সালফাইডের দ্বৈত স্তর হিসাবে স্ফটিক করে যা এককভাবে ক্রমবর্ধমান হার কমাতে পারে। এই ক্রোমিয়াম-সালফার-পৃষ্ঠের স্থানগুলির জন্য অক্সিজেন প্রতিযোগিতা হল সমস্ত উচ্চ-পারফরম্যান্স সালফিডেশন-প্রতিরোধী সংকর ধাতুবিদ্যার ভিত্তি৷

এই ব্লগ পোস্টটি সালফাইডেশন ক্ষয়কে বিস্তৃতভাবে পরীক্ষা করে: সালফাইড স্কেল গঠনের ড্রাইভিং থার্মোডাইনামিক এবং গতিপ্রণালী, নির্দিষ্ট পরিষেবা পরিবেশ যা ত্বরিত আক্রমণকে ট্রিগার করে, সালফিডেশন পরিষেবাতে পৃথক নিকেল অ্যালয় গ্রেডের কার্যকারিতা এবং ব্যবহারিক উপাদান নির্বাচন এবং নকশা কৌশলগুলি প্রয়োগ করে ব্যর্থতা প্রতিরোধ করতে পারে{0}।

মূল তথ্য:Sulfidation rates in nickel alloys at 500-600 degC in high-H2S environments can reach 1-10 mm/yr without adequate chromium protection. Chromium at >15% নাটকীয়ভাবে সালফাইডেশন হার হ্রাস করে<0.3 mm/yr. No nickel alloy is immune - but the difference between adequate and catastrophic performance is controlled primarily by chromium content, chromium-to-iron ratio, and process temperature.

সালফিডেশন জারা কি?

Sulfidation is the high-temperature (>150 degC) গ্যাসীয় বা গলিত পরিবেশে সালফার প্রজাতি এবং প্রক্রিয়া সরঞ্জামের ধাতব উপাদানগুলির মধ্যে রাসায়নিক বিক্রিয়া। সালফিডেশনের সংজ্ঞায়িত বৈশিষ্ট্যগুলি হল: (1) এটি অ-জলীয়, উচ্চ-তাপমাত্রার পরিবেশে ঘটে যেখানে তরল ইলেক্ট্রোলাইট অনুপস্থিত থাকে; (2) এটি অ্যানোডিক দ্রবীভূত ছাড়াই সরাসরি গ্যাস-ধাতু বিক্রিয়ার মাধ্যমে এগিয়ে যায়; এবং (3) ক্ষয়কারী পণ্যগুলি ভঙ্গুর, অ-অনুসৃত ধাতব সালফাইড যা ক্রমাগত আক্রমণে সামান্য বা কোনো বাধা প্রদান করে না।

থার্মোডাইনামিক ফাউন্ডেশন: কেন সালফিডেশন ঘটে

সালফার হাইড্রোজেন সালফাইড (H2S), কার্বনাইল সালফাইড (COS), মারকাপটান (R-SH), ডিসালফাইডস (R-S-S-R), থিওফেনস, এবং মৌলিক সালফার হিসাবে হাইড্রোকার্বন ফিডস্টকগুলিতে উপস্থিত থাকে। পরিশোধন এবং পেট্রোকেমিক্যাল প্রক্রিয়াকরণের সময় - বিশেষ করে বায়ুমণ্ডলীয় এবং ভ্যাকুয়াম রেসিডিউ হিটার, কোকার ড্রাম, ফ্লুইডাইজড ক্যাটালিটিক ক্র্যাকিং (এফসিসি) ইউনিট, হাইড্রোট্রেটার ফার্নেস, এবং সিঙ্গাস জেনারেশন সিস্টেম - এই সালফার যৌগগুলি উচ্চতর তাপমাত্রায় পচে যায় এবং উচ্চ মাত্রায় SURF2S তাপমাত্রায় বিকশিত হয়। র্যাডিকাল যা সরাসরি ধাতব পৃষ্ঠগুলিতে শোষণ করে।

সালফিডেশনের চালিকাশক্তি হল ধাতব-সালফার বিক্রিয়ার নেতিবাচক গিবস মুক্ত শক্তি পরিবর্তন (ডেল্টা-জি)। একটি নির্দিষ্ট তাপমাত্রায়, একটি ধাতু সালফাইড করা হবে যদি এর সালফাইড যৌগের স্থায়িত্ব তার অক্সাইড যৌগের চেয়ে বেশি হয়। এটি এলিংহাম-রিচার্ডসন ডায়াগ্রাম - ডেল্টার একটি প্লট-প্রতিযোগী ধাতু-সালফার এবং ধাতব-অক্সিজেন বিক্রিয়ার জন্য তাপমাত্রা বনাম তাপমাত্রার মাধ্যমে প্রকাশ করা হয়েছে। যে ধাতুগুলির সালফাইডগুলি তাদের অক্সাইডের চেয়ে বেশি তাপগতিগতভাবে স্থিতিশীল - উল্লেখযোগ্যভাবে নিকেল, লোহা এবং মলিবডেনাম - তাপগতিগতভাবে সালফাইডেশনের প্রবণতা রয়েছে৷ ক্রোমিয়াম, অ্যালুমিনিয়াম এবং সিলিকন অক্সাইড গঠন করে যা সাধারণ প্রক্রিয়া তাপমাত্রায় তাদের সালফাইডের চেয়ে বেশি স্থিতিশীল, যে কারণে তারা সালফাইডেশন প্রতিরোধের অধিকারী।

গতিগত প্রক্রিয়া: সালফিডেশন কীভাবে প্রচার করে

তাপগতিবিদ্যা নির্ধারণ করে যে সালফিডেশন সম্ভব কিনা; গতিবিদ্যা নির্ধারণ করে যে এটি কত দ্রুত এগিয়ে যায়। একটি নিকেল খাদ পৃষ্ঠের সালফিডেশন প্রতিক্রিয়া ক্রম জড়িত:

ধাপ 1 - সালফার শোষণ:H2S বা S2 অণু ধাতব পৃষ্ঠের উপর শোষণ করে এবং শোষিত সালফার পরমাণু (S*) এবং হাইড্রোজেন বা সালফার র্যাডিকেলে বিচ্ছিন্ন হয়।

ধাপ 2 - নিউক্লিয়েশন:ধাতব পরমাণুগুলি পৃষ্ঠে ছড়িয়ে পড়ে এবং পৃষ্ঠের ত্রুটি, শস্যের সীমানা এবং স্থানচ্যুতিতে ধাতব সালফাইডের (NiS, FeS, Cr2S3) নিউক্লিয়াস তৈরি করতে শোষণ করা সালফারের সাথে বিক্রিয়া করে।

ধাপ 3 - স্কেল বৃদ্ধি:সালফাইড জালির মাধ্যমে ধাতব ক্যাটেশনের বাহ্যিক প্রসারণ এবং সালফার অ্যানয়নের অভ্যন্তরীণ প্রসারণের মাধ্যমে সালফাইড স্কেল ঘন হয়। প্যারাবোলিক রেট আইন (dW/dt=k/t) এই বৃদ্ধিকে বর্ণনা করে, যদিও স্প্যালেশন পর্যায়ক্রমে প্যারাবলিক চক্রকে পুনরায় সেট করে।

ধাপ 4 - স্কেল ব্যর্থতা:সালফাইড স্কেলগুলির মূল ধাতুর তুলনায় উচ্চ মোলার আয়তন রয়েছে, যা সংকোচনশীল বৃদ্ধির চাপ তৈরি করে। যখন এই চাপ স্কেল আনুগত্য শক্তি অতিক্রম করে, স্কেল spalls, ক্ষয়কারী গ্যাস তাজা ধাতু উন্মুক্ত. এটি প্যারাবোলিক গতিবিদ্যাকে প্রায় রৈখিক গতিবিদ্যায় রূপান্তরিত করে - নাটকীয়ভাবে ধাতব ক্ষয়কে ত্বরান্বিত করে।

নিকেল এবং ক্রোমিয়াম-ধারণকারী সংকর ধাতুগুলির মধ্যে গুরুত্বপূর্ণ পার্থক্য ধাপ 3: ক্রোমিয়াম সালফাইড (Cr2S3) এবং ক্রোমিয়াম অক্সাইড (Cr2O3) একযোগে স্কেলে-গ্যাস ইন্টারফেস তৈরি করে, একটি ঘন দ্বৈত তৈরি করে-যেটি একটি স্তর এবং উভয় স্তরের ফিউশন হিসাবে কাজ করে। এটি অবিকৃত নিকেল বা লোহার তুলনায় 10 থেকে 100 এর ফ্যাক্টর দ্বারা প্যারাবোলিক হার ধ্রুবক (k) ধীর করে দেয়।

সালফিডেশন বনাম অন্যান্য উচ্চ-তাপমাত্রা জারা প্রক্রিয়া

সালফিডেশন হল অনেকগুলি উচ্চ-তাপমাত্রার ক্ষয় প্রক্রিয়ার মধ্যে একটি যা শোধনাগার এবং পেট্রোকেমিক্যাল যন্ত্রপাতিকে প্রভাবিত করে। সঠিক রোগ নির্ণয় অপরিহার্য কারণ প্রতিটি প্রক্রিয়ার বিভিন্ন মূল কারণ রয়েছে এবং বিভিন্ন প্রশমন কৌশল প্রয়োজন।

সারণী 1: শোধনাগার এবং পেট্রোকেমিক্যাল পরিষেবায় অন্যান্য উচ্চ-তাপমাত্রার ক্ষয় প্রক্রিয়া থেকে সালফিডেশনকে আলাদা করা

পরিবেশগত অবস্থা যা সালফিডেশন চালায়

সালফিডেশনের তীব্রতা তাপমাত্রা, সালফার কার্যকলাপ, হাইড্রোজেন-থেকে-H2S অনুপাত, এবং গ্যাসের গতির জটিল ইন্টারপ্লে দ্বারা নিয়ন্ত্রিত হয়। এই সম্পর্কগুলি বোঝা হল সঠিক সালফিডেশন ঝুঁকি মূল্যায়নের ভিত্তি।

তাপমাত্রা: প্রাথমিক ত্বরণকারী

সালফাইডেশন গতিবিদ্যায় তাপমাত্রা সবচেয়ে শক্তিশালী পরিবর্তনশীল। সালফিডেশন রেট সাধারণত 300-600 ডিগ্রীসি পরিসরে প্রতি 20-30 ডিগ্রীসি বৃদ্ধির জন্য একটি অ্যারেনিয়াস সম্পর্ক - দ্বিগুণ বা তিনগুণ অনুসরণ করে। বেশিরভাগ নিকেল অ্যালয়গুলির জন্য সর্বোচ্চ সালফাইডেশন রেট 480 ডিগ্রীসি এবং 620 ডিগ্রীসি এর মধ্যে ঘটে, যেখানে সালফাইড স্কেলটি দ্রুত বৃদ্ধি পাচ্ছে কিন্তু এখনও এটি আরও আনুগত্যপূর্ণ এবং প্রতিরক্ষামূলক কাঠামোতে সিন্টার হতে শুরু করেনি।

H2S আংশিক চাপ থ্রেশহোল্ড:0.003 atm-এর উপরে H2S আংশিক চাপ (বায়ুমণ্ডলীয় চাপে প্রায় 3,000 ppmv) বেশিরভাগ নিকেল ধাতুর জন্য একটি উল্লেখযোগ্য সালফিডেশন ঝুঁকি থ্রেশহোল্ড উপস্থাপন করে।এই থ্রেশহোল্ডের নীচে, প্রতিরক্ষামূলক ক্রোমিয়াম অক্সাইড ফিল্ম সাধারণত মিশ্র অক্সিডাইজিং পরিবেশে অখণ্ডতা বজায় রাখতে পারে। এই থ্রেশহোল্ডের উপরে, সালফাইড গঠন তীব্রভাবে ত্বরান্বিত হয়, বিশেষ করে 400 ডিগ্রি সেলসিয়াসের উপরে তাপমাত্রায়।

The hydrogen-to-H2S ratio (H2/H2S) in the process gas is equally important. A high H2/H2S ratio (>>1) সালফাইডেশন থার্মোডাইনামিকভাবে দমন করে কারণ হাইড্রোজেন গ্যাস ইন্টারফেসে ধাতব সালফাইডগুলিকে ধাতুতে কমিয়ে দেয়-। একটি কম H2/H2S অনুপাত (<1) favors sulfide stability and promotes continuous scale growth. This is why hydrodesulfurization (HDS) units - which operate with high H2/H2S ratios at 300-400 degC - experience significantly less sulfidation than crude oil atmospheric residue heaters operating at 400-500 degC with lower H2 content.

সালফার প্রজাতি এবং তাদের আপেক্ষিক আক্রমণাত্মকতা

সব সালফারের প্রজাতি উচ্চ-তাপমাত্রার পরিবেশে সমানভাবে আক্রমণাত্মক নয়। মূল প্রজাতি এবং তাদের সালফিডেশন প্রক্রিয়া হল:

সারণি 2: পেট্রোলিয়াম প্রক্রিয়াকরণ পরিবেশে সালফার প্রজাতি এবং তাদের আপেক্ষিক সালফিডেশন আক্রমনাত্মকতা

প্রক্রিয়া ইউনিটগুলি সালফাইডেশন দ্বারা সবচেয়ে বেশি প্রভাবিত হয়

সর্বোচ্চ-ঝুঁকিপূর্ণ শোধনাগার ইউনিট:বায়ুমণ্ডলীয় অবশিষ্টাংশ হিটার, ভ্যাকুয়াম রেসিডিউ হিটার, বিলম্বিত কোকার ড্রাম, FCCU চুল্লি এবং স্থানান্তর লাইন এক্সচেঞ্জার এবং হাইড্রোক্র্যাকার ফার্নেস হল পেট্রোলিয়াম শোধনাগারে সালফিডেশনের জন্য পাঁচটি সর্বোচ্চ-ঝুঁকির একক।এই ইউনিটগুলি সালফারের আংশিক চাপ সহ 400-700 degC পরিসরে কাজ করে যা প্রায়শই 0.003 atm থ্রেশহোল্ড অতিক্রম করে। কার্বন ইস্পাত এবং কম-অ্যালো ইস্পাত সাধারণত অপর্যাপ্ত; ক্রোমিয়ামযুক্ত অ্যালয় (সর্বনিম্ন 9% Cr মাঝারি, 12%+ Cr গুরুতর পরিষেবার জন্য) হল ন্যূনতম গ্রহণযোগ্য উপকরণ।

সারণি 3: প্রধান শোধনাগার প্রক্রিয়া ইউনিটগুলি সালফিডেশন - অপারেটিং শর্ত এবং ন্যূনতম উপাদান সুপারিশ দ্বারা প্রভাবিত

ধাতুবিদ্যার প্রক্রিয়া: কেন ক্রোমিয়াম পার্থক্য করে

নিকেল অ্যালয়গুলির সালফিডেশন প্রতিরোধের নিকেল সামগ্রী দ্বারা নির্ধারিত হয় না - এটি ক্রোমিয়াম সামগ্রী, প্রতিরক্ষামূলক অক্সাইডের উপস্থিতি-প্রাক্তন (অ্যালুমিনিয়াম, সিলিকন), এবং অপারেটিং তাপমাত্রায় সংকরের মাইক্রোস্ট্রাকচারাল স্থায়িত্ব দ্বারা নির্ধারিত হয়।

ক্রোমিয়াম-সালফার প্রতিযোগিতা: মূল প্রক্রিয়া

উচ্চ তাপমাত্রায় H2S-এর সংস্পর্শে আসা একটি নিকেলের-ক্রোমিয়াম সংকর ধাতুতে, দুটি যুগপত পৃষ্ঠ বিক্রিয়া প্রতিযোগিতা করে:

জারণ (প্রতিরক্ষামূলক):Cr + 3/2 O2 ->Cr2O3 (ডেল্টা-G অত্যন্ত ঋণাত্মক; অক্সাইড স্থিতিশীল)

সালফিডেশন (ধ্বংসাত্মক):Cr + 3/2 S2 ->Cr2S3 (ডেল্টা-জিও নেতিবাচক; S2 কার্যকলাপ বেশি হলে সালফাইড গঠন করে)

অনুশীলনে, উভয় প্রতিক্রিয়া একই সাথে ঘটে-গ্যাস ইন্টারফেসে, এবং প্রভাবশালী পর্যায় গ্যাস পরিবেশে অক্সিজেন-থেকে-সালফার কার্যকলাপ অনুপাত (pO2/pS2) দ্বারা নির্ধারিত হয়। বায়ু-সমৃদ্ধ পরিবেশে, Cr2O3 আধিপত্য বিস্তার করে এবং স্কেলটি প্রতিরক্ষামূলক। কম অক্সিজেন কার্যকলাপ সহ উচ্চ সালফাইডিং পরিবেশে, Cr2S3 এবং মিশ্রিত Cr-অক্সাইড-সালফাইড পর্যায়গুলি গঠন করে। মূল অন্তর্দৃষ্টি হল যে Cr2S3 উল্লেখযোগ্যভাবে বেশি অনুগত, ধীরে-বর্ধনশীল, এবং FeS বা NiS - এর তুলনায় কম স্প্যালেশনের প্রবণতা রয়েছে যে কারণে সালফারের কার্যকলাপ বেশি থাকা সত্ত্বেও ক্রোমিয়ামের পরিমাণ বৃদ্ধি সালফিডেশন হারকে হ্রাস করে৷

নিকেল সামগ্রী: প্রয়োজনীয় কিন্তু পর্যাপ্ত নয়

দুটি কারণে উচ্চ-তাপমাত্রার মিশ্রণে নিকেল প্রয়োজনীয়: (1) এটি উচ্চ তাপমাত্রায় অস্টেনিটিক (FCC) ম্যাট্রিক্স স্থায়িত্ব প্রদান করে, যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য বজায় রাখে; এবং (2) এটি সিগমা ফেজ এবং অন্যান্য টপোলজিক্যালি ক্লোজ-প্যাকড (টিসিপি) ফেজগুলিকে দমন করে যা উন্নত তাপমাত্রায় উচ্চ-ক্রোমিয়াম ফেরিটিক অ্যালয়েস তৈরি করে। যাইহোক, পর্যাপ্ত ক্রোমিয়াম - ছাড়া একা নিকেল - সামান্য সালফিডেশন প্রতিরোধ ক্ষমতা প্রদান করে। নিকেল সালফাইড (Ni3S2, heinrichite) 645 degC-তে গলে এবং Ni-এর সাথে একটি eutectic গঠন করে যা 635 degC-তে গলে যায়। এর মানে হল একটি তরল সালফার পরিবেশে বা ~635 degC এর উপরে, একটি নিকেল-সমৃদ্ধ পৃষ্ঠ আক্ষরিক অর্থে গলে যাবে এবং দ্রুত দ্রবীভূত হবে৷

আয়রন, মলিবডেনাম এবং কলম্বিয়ামের ভূমিকা

আয়রন (Fe):Iron has a sulfidation rate 3-10x higher than nickel in H2S environments. In Fe-Ni-Cr alloys, iron tends to form FeS at the outer scale-gas interface, which spalls more readily than chromium-rich inner scales. High iron-to-chromium ratios (>2:1) অস্টেনিটিক অ্যালয়গুলিতে সালফিডেশন প্রতিরোধের উল্লেখযোগ্যভাবে খারাপ হয়। কম-লোহার মিশ্রণ (অ্যালয় 625: Fe<=5%) significantly outperform high-iron alloys (Type 310: Fe balance).

মলিবডেনাম (Mo):মলিবডেনাম MoS2 গঠন করে, গ্রাফাইট সহ একটি স্তরযুক্ত ষড়ভুজ সালফাইড-আন্তঃস্তর বন্ধনের মতো। MoS2 তুলনামূলকভাবে স্থিতিশীল এবং এতে স্ব-তৈলাক্তকরণ বৈশিষ্ট্য রয়েছে যা স্কেল আনুগত্য এবং স্প্যালেশন প্রবণতা কমাতে পারে। যাইহোক, Mo পূর্বের একটি শক্তিশালী সিগমা ফেজ এবং এর উপস্থিতি প্রায় 7-8% এর বেশি উচ্চ-ক্রোমিয়াম অ্যালয়েস দীর্ঘ-মেয়াদী উচ্চ-তাপমাত্রার এক্সপোজারের পরে TCP পর্বের বর্ষণ ঘটাতে পারে। সালফিডেশন সার্ভিসে সর্বোত্তম মো হল 8-10% (খাদ 625).

কলম্বিয়াম/নিওবিয়াম (Cb/Nb):কলম্বিয়াম (Nb) উচ্চ তাপমাত্রায় NbS2 গঠন করে - একটি অপেক্ষাকৃত স্থিতিশীল এবং অনুগত সালফাইড যা সামগ্রিক সালফাইডেশন প্রতিরোধে অবদান রাখে। আরও গুরুত্বপূর্ণভাবে, Nb হল একটি শক্তিশালী কার্বাইড এবং নাইট্রাইড যা উচ্চ-তাপমাত্রার পরিষেবায় ক্রীপ ক্ষতির বিরুদ্ধে শস্যের সীমানাকে স্থিতিশীল করে। অ্যালয় 625 (2.5-4% Nb) সালফিডেশন এবং ক্রীপ প্রতিরোধ উভয় ক্ষেত্রেই Nb থেকে উপকৃত হয়।

সালফিডেশন পরিষেবার জন্য ব্যাপক উপাদান কর্মক্ষমতা নির্দেশিকা

নিম্নলিখিত সারণী এবং ভাষ্য পেট্রোলিয়াম পরিশোধন এবং পেট্রোকেমিক্যাল অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে সালফিডেশন পরিষেবার জন্য সাধারণত নির্দিষ্ট করা সমস্ত নিকেল খাদ গ্রেডের একটি তুলনামূলক মূল্যায়ন প্রদান করে।

খাদ কর্মক্ষমতা তুলনা টেবিল

সারণি 4: সালফিডেশন পরিষেবা - রচনা, তাপমাত্রা সীমা, এবং আপেক্ষিক সালফিডেশন প্রতিরোধের রেটিংগুলিতে নিকেল খাদ কার্যকারিতা (ASTM B168, ASME SB-168, AMS 5540, এবং API 530 থেকে ডেটা)

ব্যাখ্যা এবং নির্বাচন নির্দেশিকা

সারণী 4-এ সালফিডেশন রেটিং ল্যাবরেটরি H2S এক্সপোজার টেস্টিং এবং রিফাইনারি ফার্নেস টিউবগুলিতে ফিল্ড পারফরম্যান্স থেকে প্যারাবোলিক রেট কনস্ট্যান্ট (kp) র‌্যাঙ্কিংয়ের উপর ভিত্তি করে। প্রধান নির্বাচন নীতি:

• চমৎকার (খাদ 625, 617, 230):500 ডিগ্রি সেলসিয়াসের উপরে তাপমাত্রার জন্য ব্যবহার করুন যেখানে H2S আংশিক চাপ 0.01 atm অতিক্রম করে। কম আয়রন (<=5%) is the primary advantage - FeS forms at the outer scale and spalls readily. Alloy 625 is the industry default for severe sulfidation service.
• খুব ভাল (খাদ 601):ক্রোমিয়াম-সমৃদ্ধ (21-25%) সুষম নিকেল সহ (58-63%)। উচ্চ-তাপমাত্রার বায়ু-H2S পরিবেশে চমৎকার যেখানে ক্রোমিয়াম অক্সাইড প্রভাবশালী পৃষ্ঠ পর্যায়ে থাকে। সংস্কার এবং পাইরোলাইসিস পরিষেবাতে উজ্জ্বল চুল্লির টিউবগুলির জন্য পছন্দ যেখানে জারণ এবং সালফিডেশন উভয়ই টিউব অবক্ষয়ে অবদান রাখে।
• ভাল (খাদ 600, 800H/HT):0.01 atm এর নিচে H2S আংশিক চাপ সহ প্রায় 500-550 degC পর্যন্ত মাঝারি সালফিডেশন পরিষেবার জন্য উপযুক্ত। অ্যালয় 800H হল বিশ্বব্যাপী ইথিলিন ক্র্যাকিং এবং সিনগাস অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে সর্বাধিক ব্যবহৃত ফার্নেস টিউব উপাদান।
• FAIR (টাইপ 310S, 321H, 347H):ফেরিটিক স্টেইনলেস স্টিলের (টাইপ 430, 446) কম আয়রন সামগ্রীর কারণে অস্টেনিটিক গ্রেডের তুলনায় প্রতি ইউনিট ক্রোমিয়ামে আরও ভাল সালফিডেশন প্রতিরোধ ক্ষমতা রয়েছে, তবে সীমাবদ্ধ<900 degC and lack the creep strength for furnace tube service. Type 310S is used in lower-temperature sulfidation zones (e.g., feed preheat exchangers) as an economic alternative to nickel alloys.
• গুরুত্বপূর্ণ নোট:সারণি 4 রেটিংগুলি অভিন্ন তাপমাত্রার অবস্থার অধীনে স্থির-স্টেট সালফিডেশনের জন্য। স্থানীয় সালফাইডেশন টিউব হট-স্পট, ঢালাই তাপ-প্রভাবিত অঞ্চলে এবং গ্যাসের বেগ বিচ্ছিন্নতাতে ঘটতে পারে যেখানে সালফাইড স্কেল ক্রমাগত ক্ষয়প্রাপ্ত হয়। ডিজাইনের তাপমাত্রা 20 ডিগ্রি সেলসিয়াসের বেশি বেশি হট-যুক্ত টিউব ব্যাঙ্কের জন্য, পরবর্তী উচ্চতর অ্যালয় স্তরে আপগ্রেড করুন।

হাইড্রোজেন ঘনত্ব কোষের প্রভাব এবং অভ্যন্তরীণ সালফিডেশন

উচ্চ-তাপমাত্রার নিকেল অ্যালয়েসে একটি কম-আলোচিত কিন্তু সমালোচনামূলকভাবে গুরুত্বপূর্ণ সালফাইডেশন প্রক্রিয়া হল অভ্যন্তরীণ সালফাইডেশন - অ্যালয় ম্যাট্রিক্সের মধ্যে বিচ্ছিন্ন সালফাইড কণার বৃষ্টিপাত, মেটাল ইন্টারফেসের আগে-। এই প্রক্রিয়াটি শস্যের সীমানা বরাবর সালফারের বিচ্ছুরণ দ্বারা চালিত হয় এবং খাদ উপতলের মধ্যে স্থানচ্যুতি ঘটে, যেখানে এটি ক্রোমিয়াম, অ্যালুমিনিয়াম বা টাইটানিয়ামের সাথে বিক্রিয়া করে বিচ্ছিন্ন সালফাইড অবক্ষেপণ তৈরি করে যা শস্যের সীমার সংহতিকে দুর্বল করে।

অভ্যন্তরীণ সালফিডেশন বিশেষ করে অ্যালুমিনিয়াম (অ্যালয় 601, FeCrAl অ্যালয়) বা টাইটানিয়াম (অ্যালয় 625) যুক্ত অ্যালয়গুলিতে আক্রমণাত্মক কারণ এই উপাদানগুলির ক্রোমিয়ামের তুলনায় সালফারের সাথে উচ্চতর সখ্যতা রয়েছে। অভ্যন্তরীণ TiS এবং Al2S3 অতিমাত্রায় সালফিডাইজিং পরিবেশে 600 ডিগ্রী সি-এর উপরে তাপমাত্রায় প্রস্ফুটিত হয়। বৃষ্টিপাতের সম্মুখভাগটি বাহ্যিক স্কেলের নীচে 50-500 মাইক্রোমিটার গভীরতায় অগ্রসর হতে পারে, একটি পৃষ্ঠ স্তর তৈরি করে যা ধাতুবিদ্যাগতভাবে ক্ষতবিক্ষত হয় যদিও বাহ্যিক স্কেলটি অক্ষত থাকে।

অভ্যন্তরীণ সালফিডেশন সংবেদনশীলতা:Alloys containing aluminum (Alloy 601) or significant titanium (Alloy 625) are susceptible to internal sulfidation at temperatures above 600 degC in high-H2S environments (H2S partial pressure >0.01 atm)।প্রশমনের জন্য হয় অপারেটিং তাপমাত্রা হ্রাস করা, ফিড ডিসালফারাইজেশনের মাধ্যমে H2S আংশিক চাপ কমানো, অথবা নিম্ন অ্যালুমিনিয়াম এবং টাইটানিয়াম সামগ্রী সহ আরও সালফিডেশন-প্রতিরোধী গ্রেডে (অ্যালয় 617 বা অ্যালয় 230) স্যুইচ করা প্রয়োজন৷

সনাক্তকরণ, পর্যবেক্ষণ, এবং পরিদর্শন

সালফিডেশন সাধারণত প্রক্রিয়া পর্যবেক্ষণ, অ{0}}ধ্বংসাত্মক পরীক্ষা (NDE) এবং অপসারিত নমুনার ধাতব বিশ্লেষণের সমন্বয়ের মাধ্যমে সনাক্ত করা হয়।

প্রক্রিয়া পর্যবেক্ষণ সূচক

টিউব মেটাল তাপমাত্রা (TMT):ডিজাইন টিএমটি 10 ​​ডিগ্রীসি-র বেশি হলে সালফিডেশন হার উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি পায়। প্রথম দিকে সনাক্তকরণের জন্য প্রতিটি ফার্নেস টিউব সারিতে অ্যালার্মিং সহ অনলাইন টিএমটি পর্যবেক্ষণ অপরিহার্য।

H2S ঘনত্ব পর্যবেক্ষণ:চুল্লি সরবরাহ এবং প্রস্থান গ্যাস প্রবাহে অবিচ্ছিন্ন H2S পর্যবেক্ষণ H2/H2S অনুপাতের গণনা করতে দেয়। H2/H2S-এ স্বয়ংক্রিয় ফার্নেস ট্রিপ<3:1 (for Alloy 800H service) prevents extended low-ratio exposure.

বিপর্যস্ত রেকর্ড প্রক্রিয়া:অনুঘটক পরিবর্তন-আউট, ফিড কম্পোজিশন সুইং এবং স্টার্টআপ সিকোয়েন্স যা ডিজাইন H2S প্রোফাইল থেকে বিচ্যুত হয় সেগুলি অবশ্যই লগ ইন করতে হবে এবং পর্যালোচনা করতে হবে৷ থ্রেশহোল্ডের উপরে ক্রমবর্ধমান H2S এক্সপোজার অবশিষ্ট নল জীবনের একটি প্রধান সূচক।

অ-ধ্বংসাত্মক পরীক্ষার পদ্ধতি

সারণি 5: সালফিডেশন পর্যবেক্ষণ - ক্ষমতা এবং প্রয়োগের জন্য অ-ধ্বংসাত্মক পরীক্ষার পদ্ধতি

প্রযোজ্য মান এবং বিশেষ উল্লেখ

সারণী 7: সালফিডেশন প্রতিরোধ, উপাদানের যোগ্যতা, এবং ফিটনেস-পরিষেবার মূল্যায়নের জন্য-মূল আন্তর্জাতিক মান

প্রায়শই জিজ্ঞাসিত প্রশ্নাবলী

প্রশ্ন 1: সালফাইডেশন এবং সালফাইড স্ট্রেস ক্র্যাকিং (এসএসসি) এর মধ্যে পার্থক্য কী?

Answer: Sulfidation (HTS) is a HIGH-TEMPERATURE (typically >150 ডিগ্রীসি) H2S, COS, S2 এবং অন্যান্য সালফার গ্যাস দ্বারা চালিত গ্যাসীয় ক্ষয় প্রক্রিয়া যা ধাতব পৃষ্ঠের সাথে সরাসরি বিক্রিয়া করে ধাতব সালফাইড স্কেল তৈরি করে। এটির জন্য কোন তরল ইলেক্ট্রোলাইটের প্রয়োজন নেই এবং এটি জলীয় প্রক্রিয়ার পরিবেশে কাজ করে না। সালফাইড স্ট্রেস ক্র্যাকিং (এসএসসি) হল নিম্ন-তাপমাত্রা (সাধারণত)<100 degC) aqueous-phase mechanism in which H2S dissolved in water acts as a cathodic poison, driving hydrogen absorption into the metal surface and causing brittle cracking under tensile stress. SSC is governed by NACE MR0175 / ISO 15156 and requires specific alloy hardness limits (typically HRC <= 22 for martensitic and precipitation-hardened alloys). The two mechanisms are distinct and require different mitigation strategies: sulfidation is addressed by high-chromium alloys and temperature/velocity control; SSC is addressed by low-hardness alloys, NACE-qualified materials, and environmental control.

প্রশ্ন 2: টাইপ 321 স্টেইনলেস স্টীল সালফিডেশন পরিষেবাতে ব্যবহার করা যেতে পারে?

উত্তর: টাইপ 321 (টাইটানিয়াম দিয়ে স্থিতিশীল, UNS S32100) হালকা সালফিডেশন পরিবেশে প্রায় 425-450 ডিগ্রী সি পর্যন্ত তাপমাত্রায় মাঝারি সালফিডেশন প্রতিরোধ ক্ষমতা রয়েছে (H2S আংশিক চাপ<0.005 atm). Above this temperature, the titanium-carbide precipitates that provide intergranular corrosion resistance are thermodynamically unstable, and the chromium-depleted zones adjacent to grain boundaries become susceptible to both sulfidation and oxidation. For Type 321 furnace tube service, the practical temperature limit in sulfidation environments is approximately 400 degC for mild and 425 degC for intermittent service. For continuous service above 425 degC, Alloy 800H or Type 347H is required. JN Alloy supplies Type 321H and 347H as standard inventory items, along with Alloy 800H and Alloy 625 for severe sulfidation service.

প্রশ্ন 3: কেন অ্যালয় 625 অ্যালয় 800H কে গুরুতর সালফিডেশন পরিষেবাতে ছাড়িয়ে যায়?

উত্তর: অ্যালয় 625 প্রাথমিকভাবে তিনটি কম্পোজিশন সুবিধার কারণে গুরুতর সালফিডেশন পরিষেবাতে অ্যালয় 800H-কে ছাড়িয়ে যায়: (1) আয়রন সামগ্রী: অ্যালয় 625-এ রয়েছে<=5% iron vs. >অ্যালয় 800H-এ =39%। উচ্চ আয়রন বাইরের স্কেল-গ্যাস ইন্টারফেসে FeS গঠনকে চালিত করে, যেখানে FeS সহজেই ছড়িয়ে পড়ে, প্যারাবোলিককে রৈখিক গতিবিদ্যায় রূপান্তরিত করে এবং ধাতব ক্ষয়কে ত্বরান্বিত করে। (2) মলিবডেনাম বিষয়বস্তু: অ্যালয় 625-এ রয়েছে 8-10% Mo, যা MoS2 - গ্রাফাইটের সাথে একটি ল্যামেলার সালফাইড গঠন করে-যেমন বেসাল প্লেন বন্ডিং যা FeS-এর তুলনায় তুলনামূলকভাবে অনুগত এবং ধীরে-বর্ধমান। (৩) কলম্বিয়াম বিষয়বস্তু: অ্যালয় 625-এ রয়েছে 3.15-4.15% Nb (Cb), যা NbS2 গঠন করে এবং 650 ডিগ্রি সেলসিয়াস পর্যন্ত তাপমাত্রায় অভ্যন্তরীণ সালফিডেশনের বিরুদ্ধে শস্যের সীমানা স্থিতিশীল করে। কম আয়রন, মলিবডেনাম এবং কলম্বিয়ামের সংমিশ্রণ 0.01 atm-এর উপরে H2S আংশিক চাপ সহ আনুমানিক 500 degC এর উপরে সালফিডেশন পরিষেবার জন্য Alloy 625 কে পছন্দের উপাদান করে তোলে।

প্রশ্ন 4: হাইড্রোজেন আংশিক চাপ কীভাবে সালফিডেশন হারকে প্রভাবিত করে?

উত্তর: হাইড্রোজেন আংশিক চাপ সালফাইডেশন হারের উপর দ্বৈত প্রভাব ফেলে। উচ্চ হাইড্রোজেন-থেকে-H2S অনুপাতে (H2/H2S > 10:1), হাইড্রোজেন একটি সালফাইড হ্রাসকারী হিসাবে কাজ করে - তাপগতিগতভাবে FeS এবং NiS কে গ্যাস ইন্টারফেসে ধাতুতে রূপান্তর করে-। এই স্ব-নিরাময় প্রক্রিয়া উল্লেখযোগ্যভাবে প্যারাবোলিক হারের স্থায়িত্ব হ্রাস করে এবং টিউবের আয়ু বাড়ায়। কম H2/H2S অনুপাতে (<5:1), hydrogen provides insufficient thermodynamic driving force to reduce sulfides, and sulfidation proceeds at the full kinetic rate determined by temperature and H2S partial pressure. In hydrocracker furnaces operating at 15+ MPa hydrogen pressure, the absolute hydrogen partial pressure is so high that even trace H2S concentrations are thermodynamically suppressed, which is why hydrocracker furnace tubes experience relatively mild sulfidation despite significant H2S in the gas stream. The practical implication: H2/H2S ratio, not absolute H2S concentration, is the key operational parameter for sulfidation control in high-hydrogen environments.

প্রশ্ন 5: সালফিডেশন পরিষেবাতে ফার্নেস টিউবের জন্য কোন পরিদর্শন ব্যবধানের সুপারিশ করা হয়?

Answer: Inspection intervals for sulfidation-susceptible furnace tubes should be based on operating severity, tube wall remaining life, and historical performance. A tiered approach is recommended: (1) Annual TMT monitoring and DCS review of operating deviations for all furnace tube banks. (2) Annual UT wall thickness survey for tube banks operating above 450 degC with H2S partial pressure >0.005 atm. (3) Biannual UT survey for tube banks operating above 550 degC with H2S >0.01 atm (4) অভ্যন্তরীণ সালফিডেশন গভীরতা মূল্যায়নের জন্য 550 ডিগ্রী সি-এর উপরে অপারেটিং অ্যালয় 625 এবং অ্যালয় 800H টিউবের জন্য প্রতি 3-5 বছর অন্তর মেটালোগ্রাফিক প্রতিলিপি। (5) 1 ঘন্টারও বেশি সময় ধরে অপারেটিং তাপমাত্রায় H2/H2S অনুপাত 3:1-এর নিচে যে কোনও প্রক্রিয়া বিপর্যস্ত হওয়ার পরে অবিলম্বে পরিদর্শন। JN Alloy সুপারিশ করে যে সমস্ত রিফাইনারি ক্লায়েন্টরা API 571 এবং API 579 নির্দেশিকা অনুসারে একটি ফার্নেস টিউব ম্যানেজমেন্ট প্রোগ্রাম (FTMP) প্রতিষ্ঠা করে, পরিদর্শন ব্যবধানগুলি তাদের নির্দিষ্ট অপারেটিং তীব্রতা এবং অবশিষ্ট টিউব লাইফের সাথে ক্রমাঙ্কিত করে।

প্রশ্ন 6: সালফিডেশন ক্ষতি কি মেরামত করা যেতে পারে, নাকি টিউবটি প্রতিস্থাপন করতে হবে?

Answer: Sulfidation damage can be managed but not fully repaired in-service. The two primary remediation approaches are: (1) Tube replacement: Full tube replacement is the definitive solution for tubes with remaining wall below the minimum required wall thickness (MRWT). MRWT is calculated per API 530 based on design pressure, design temperature, corrosion allowance, and the applicable allowable stress from ASME Sec. II Part D. (2) Weld overlay repair: For localized sulfidation damage in furnace tubes, Alloy 625 weld overlay (per ASME PCC-2) can restore tube integrity if the remaining wall is above API 579 Fitness-For-Service Level 1 or 2 acceptance criteria. Weld overlay repair is typically cost-effective for tubes with >50% অবশিষ্ট প্রাচীর বেধ এবং স্থানীয় ক্ষতির অঞ্চল প্রতিনিধিত্ব করে<30% of the tube surface area. Internal chemical cleaning to remove sulfide scale and restore tube ID is not a recommended repair method for severe sulfidation - it may temporarily restore heat transfer but does not address internal sulfidation or wall thinning from external sulfidation. JN Alloy supplies both seamless and welded nickel alloy tube in all standard furnace sizes, and provides technical support for tube replacement and weld overlay material specification.

প্রশ্ন 7: সালফিডেশন পরিষেবায় একটি সংকর ধাতুর জন্য সর্বাধিক প্রস্তাবিত লোহার সামগ্রী কী?

উত্তর: সালফিডেশন পরিষেবায় অস্টেনিটিক নিকেল অ্যালয়গুলির জন্য একটি সাধারণ প্রকৌশল নিয়ম হিসাবে: লোহার উপাদান ক্রোমিয়াম সামগ্রীর 2x বেশি হওয়া উচিত নয় (Fe/Cr অনুপাত<= 2:1) for moderate service, and Fe/Cr ratio <= 0.5:1 for severe service. At Fe/Cr ratios above 2:1, iron begins to dominate the sulfide scale morphology, and FeS becomes the continuous outer phase that drives rapid spallation. This is why Alloy 625 (Fe<=5%, Cr~22%, Fe/Cr=0.2:1) significantly outperforms Type 310S (Fe~70%, Cr~25%, Fe/Cr=2.8:1) despite similar chromium content - the low iron in Alloy 625 forces chromium sulfide and mixed Cr-Ni sulfide to be the dominant scale phases, which are significantly more adherent and slower-growing. For the most severe sulfidation service, iron content should be minimized to the extent commercially available: Alloy 617 (Fe<=3%) and Alloy 230 (Fe<=3%) are superior to Alloy 625 in this regard.

প্রশ্ন 8: কিভাবে JN অ্যালয় সালফিডেশন উপাদান নির্বাচন গ্রাহকদের সমর্থন করে?

উত্তর: জেএন অ্যালয় তেল পরিশোধন, পেট্রোকেমিক্যাল এবং সিঙ্গাস শিল্পের জন্য নিকেল খাদ এবং স্টেইনলেস স্টীল উপকরণগুলির একটি বিশেষ মজুতকারী এবং পরিবেশক। সালফিডেশন পরিষেবার জন্য, জেএন অ্যালয় সরবরাহ করে: (1) নিকেল অ্যালয় টিউব এবং পাইপের সম্পূর্ণ পরিসীমা: অ্যালয় 625, অ্যালয় 617, অ্যালয় 230, অ্যালয় 800এইচ/এইচটি, অ্যালয় 600, অ্যালয় 601, টাইপ 310এস, টাইপ এবং 32এইচ স্ট্যান্ডার্ড 32}{31} ফার্নেস টিউবের আকার (1" থেকে 6" OD) এবং API 530 প্রতি কাস্টম প্রাচীরের বেধ। (2) ফার্নেস কয়েল এবং পাইপিং সিস্টেমের জন্য মিলিত অ্যালয়গুলিতে ফিটিং, ফ্ল্যাঞ্জ এবং কাস্টিং। (3) প্রতিটি তাপের জন্য সম্পূর্ণ ট্রেসেবিলিটি এবং সার্টিফাইড মিল টেস্ট রিপোর্ট (CMTR), রাসায়নিক গঠন, যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য এবং প্রযোজ্য ASTM/ASME মানগুলির কঠোরতা নিশ্চিত করে। (4) PMI (পজিটিভ ম্যাটেরিয়াল আইডেন্টিফিকেশন) উপাদান প্রতিস্থাপন ঝুঁকি দূর করার জন্য সমস্ত খাদ উপাদানগুলির উপর যাচাইকরণ। (5) বিকল্প আন্তর্জাতিক গ্রেডের জন্য উপাদান নির্বাচন, সালফিডেশন ঝুঁকি মূল্যায়ন, এবং সমতুল্য উপাদান সুপারিশ সম্পর্কে প্রযুক্তিগত পরামর্শ। প্রযুক্তিগত সহায়তা এবং উপাদান উপলব্ধতার জন্য Market@jnalloy.com বা +86-193-3990-0211-এ JN Alloy-এর সাথে যোগাযোগ করুন।