석유 화학 장비의 금속 인쇄를위한 부식 - 내성 부품을 최적화하는 방법?

1. 재료 선택 : 부식에 저항하는 방법과 다른 프로세스에서 얼마나 잘 사용할 수 있는지를 고려합니다.
석유 화학 장비에 대한 부식 - 저항성 재료, 화학적 안정성과 3D 프린팅 기술과 얼마나 잘 작동하는지를 선택할 때는 그들은 부식에 저항하기 때문에 티타늄 합금, 니켈 - 기반 합금 및 이중 스테인레스 스틸이 인기있는 재료가되고 있습니다.
티타늄의 합금 : TI-6AL-4V는 해외 플랫폼 파이프 및 열교환 기에 좋은 재료입니다. 수산 염산 또는 염화물 . 3 D 인쇄 티타늄 합금은 곡물의 구조를 변화시켜 부식에 대한 내성을 향상시킬 수 있습니다. 예를 들어, 레이저 선택적 용융 기술은 결정을 더 세밀하게 만들 수 있습니다. 실험 데이터는 3.5% NACL 용액에서 3D 인쇄 티타늄 합금의 부식 속도가 종래의 단조 성분에 비해 40% 낮아진다는 것을 나타낸다.
Inconel 718 및 기타와 같은 니켈 - 기반 합금은 고온과 강산이 높은 조건에서 매우 잘 작동합니다 . 3 d 인쇄 기술은 레이저 전원 및 스캔 속도를 관리하여 전통적인 캐스팅에서 발생하는 구성 요소 분리 문제를 방지 할 수 있습니다. 이로 인해 합금 요소의 분포가 더 균등하게 만들어지고 재료가 부식 및 응력 부식 균열에 더욱 저항합니다. 예를 들어, 석유 화학 사업은 3D - 인쇄 니켈 - 기반 합금을 사용하여 수소화 반응기의 내부를 만들었습니다.
오스테 나이트 및 페라이트 구조는 둘 다 이중 상 스테인리스 스틸에 존재하며, 이는 2205 이중 상 강 (22% Cr, 5% Ni)입니다. 또한 클로라이드 이온 부식에 매우 저항력이 있습니다. 3D 프린팅 후, 이중 스틸은 내부 기공을 제거하고 ASTM A923의 내식성 저항 표준을 충족시키기 위해 등방성으로 눌려지고 (HIP) 뜨거운 눌려 있습니다. 이것은 해안 정유소의 탱크지지 구조에 적합합니다.
2. 프로세스 최적화 : 설계에서 성형까지 프로세스의 전체 제어
금속 3D 인쇄 품목의 부식 저항은 프로세스 매개 변수가 얼마나 잘 제어되는지에 따라 다릅니다. 최상의 결과를 얻으려면 세 가지 측면 모두 - 디자인, 인쇄 및 지원 구조 -을 함께 작업해야합니다.
토폴로지 최적화 설계 : 생성 디자인 소프트웨어는 유체 유속 및 압력 분포와 같은 것들에 기반한 가벼운 부식 - 내성 최적 구조를 자동으로 생성합니다. 예를 들어, 한 회사는 토폴로지 최적화를 사용하여 파이프 라인 팔꿈치의 무게를 35% 줄이고 표면을 더 곡선으로 만들어 유체 침식과 부식의 위험을 낮췄습니다.
인쇄 매개 변수의 제어 : 용융 풀의 안정성 및 곡물 형성 방향은 레이저 전력, 스캐닝 속도, 층 두께 및 기타 요인에 의해 직접 영향을받습니다. 예를 들어, 저전력 (150–200W)과 높은 스캐닝 속도 (800–1000mm/s)를 사용하여 LASER 선택적 용융 (SLM)을 사용하면 영향을받는 영역을 낮추고 거친 곡물이 부식 저항성을 악화시키는 것을 막을 수 있습니다. 연구에 따르면 개선 된 SLM 기술은 H2S 환경에서 316L 스테인리스 스틸의 부식 전류 밀도를 60%줄입니다.
지원 구조에 대한 새로운 아이디어 : 부품을 벗을 때 전통적인지지 구조가 표면을 손상시켜 부식으로 이어질 수 있습니다. 물 - 가용성 중합체를 포함한 새로운 가용성지지 재료 또는 기판과 동일한지지 설계는 부식 표면을 유지하는 데 도움이 될 수 있습니다. 예를 들어, 하나의 사업은 밸브 밀봉 표면에 티타늄 합금 균질지지 인쇄를 사용합니다. 거칠기 RA는 0.8 μm보다 작거나 동일하며, 이는 부식에 대한 API 6A 표준을 충족합니다 - 저항성 밀봉 표면.
3. Post - 처리 기술 : 부식에 대한 저항에 대한 "마지막 방어선"
표면 결함, 잔류 변형 및 기타 문제를 해결하려면 3D 인쇄 부식 - 저항 부품이 만들어진 후에 체계적으로 강화되어야합니다.
열처리 절차 : 어닐링 (2 시간 동안 500-600도)은 인쇄에서 내부 응력을 제거하고 응력 부식 균열을 멈출 수 있습니다. 노화 처리 (4 시간 동안 700-800도 절연)는 침전 된 단계가 골고루 퍼지고 재료를 부식에 더 강하게 만드는 데 도움이 될 수 있습니다. 노화 후, 50% H2SO4 용액에서 3D 인쇄 Inconel 625의 부식 속도는 처리되지 않은 부품의 부식율보다 75% 낮다.
표면 커버 기술 :
전기 도금 된 니켈 인 합금 : 화학 도금은 부품 표면에 0.5-1 μm의 비정질 코팅을 생성합니다. 이로 인해 염산 부식에 10 배 이상 내성이 높아지고 저장 탱크의 내부 벽을 보호하는 데 좋습니다.
니켈 - 기반 텅스텐 카바이드는 레이저 클래딩에 사용됩니다. 두께가 200-300 μm이고 HRC 65의 경도가있는 코팅은 밸브의 밀봉 표면에 놓입니다. 조각은 일반 용접 부품보다 3 배 더 오래 마모와 부식에 더 저항력이 있기 때문입니다.
양극화 공정 : 전기 분해는 부식에 내성이있는 알루미늄 합금 부품에 10 ~ 20 μm 두께의 산화물 코팅을 생성합니다. 이 영화는 300MV만큼 구덩이 잠재력을 높이고 해외 플랫폼 파이프 라인 지원에 좋습니다.
CNC 밀링을 사용하여 정확한 기계 가공을위한 5 - 축 링크 (extra - 중요한 표면의 정밀 가공 (이러한 밀봉 표면 및 결합 표면)은 표면 거칠기 RA가 0.4 μm 미만이며 상란 미디어 스틱이 적다는 것을 확인합니다. 한 회사의 통계에 따르면 정밀도 -가 처리 된 3D - 인쇄 부식 - 저항 부품은 처리되지 않은 부품보다 해수에서 80% 적은 부식을 보여줍니다.
4. 산업 신청 사례 : Real - 랩에서 공장으로의 세계 테스트
수소화 반응기 내의 부품 : 정제 회사는 3D 인쇄 된 니켈 - 기반 합금에서 수소화 반응기의 분포 디스크를 만듭니다. 토폴로지를 최적화함으로써 유량 채널의 수는 40%증가하고 레이저 클래딩 처리는 표준 위조 부품보다 부품을 두 배에 저항합니다. 이 부분은 18 개월 동안 10mpa에서 논스톱으로, 420도에서 부식 또는 누출을하지 않았습니다. 이것은 일반적인 제조주기보다 60% 짧습니다.
해양 플랫폼 용 파이프 라인 시스템 : 남중국해의 높은 소금 스프레이로 인해 한 회사는 3D 인쇄 티타늄 합금을 사용하여 파이프 라인 팔꿈치를 만듭니다. 그런 다음 산화물 필름을 만들기 위해 양극화합니다. 토폴로지 최적화 설계와 함께 사용하면 유체 저항은 25%감소합니다. 파이프 라인 시스템은 3 년 동안 바다에서 테스트되었으며 C5 - m 방지 표준을 충족하는 0.01mm/a의 부식 속도를 가지고 있습니다.
저장 탱크의 하단지지 구조 : 석유 화학 저장 탱크는 전기 도플레이트 니켈 인 코팅으로 덮인 3D 프린트 이중 스테인리스 스틸지지 빔을 사용합니다. Hot Isostatic 프레스 덕분에 빔은 내부 결함이 없습니다. 5 년간의 모니터링 후,지지 빔의 부식 깊이는 0.1mm 미만이며, 이는 일반 탄소강지지의 서비스 수명보다 10 배 이상 더 길다.