ES2237902T3

ES2237902T3 - Nuevo uso de un acero inoxidable de alta resistencia.

Info

Publication number: ES2237902T3
Application number: ES99850023T
Authority: ES
Inventors: Anna Delblanc-Bauer; Magnus Nystrom; Pasi Kangas
Original assignee: Sandvik AB
Current assignee: Sandvik AB
Priority date: 1998-02-18
Filing date: 1999-02-16
Publication date: 2005-08-01
Anticipated expiration: 2019-02-16
Also published as: CN1093886C; NO990746D0; CA2262031C; DE69923486T2; SE9800466L; SE9800466D0; DE69923486D1; EP0937783A1; BR9900749A; ZA991264B; JPH11293406A; KR19990072736A; US6174386B1; CN1247905A; CA2262031A1; AU1733599A; SE519589C2; NO990746L; EP0937783B1; NO327195B1

Abstract

LA INVENCION SE REFIERE AL USO DE UN ACERO INOXIDABLE FERRITICO AUSTENITICO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCION PARA COMPONENTES DE LA INDUSTRIA QUIMICA, EN PARTICULAR COMPONENTES QUE HAN DE ENTRAR EN CONTACTO DIRECTO CON SOSA CAUSTICA. DICHO ACERO CONSISTE ESENCIALMENTE, EN % EN PESO, EN: C <= 0,05 SI <= 0,8 MN 0,3 - 4 N 0,2 - 0,6 CR 28 - 35, PREF. 29 - 33 NI 3 - 10, PREF. 3 - 7 MO 1,0 - 4,0 PREF. 1 - 3 CU <= 1,0 W <= 2,0 S <= 0,010 CE <= 0,2 SIENDO EL RESTO FE CON LAS IMPUREZAS INEVITABLES. EL ACERO SE UTILIZA PARA EVAPORADORES DE NAOH EN FORMA DE TUBO, LAMINA, BARRA, MATERIAL DE SOLDADURA O COLADA.

Description

Nuevo uso de un acero inoxidable de alta resistencia.

La presente invención se refiere al uso de un acero inoxidable de construcción de alta resistencia para la fabricación de componentes para la industria de procesamiento, especialmente componentes destinados a ser expuestos a sosa cáustica.

Los aceros inoxidables ferríticos-austeníticos (dúplex) se usan hoy ampliamente como materiales de construcción en un número de aplicaciones industriales. Se ha encontrado que el acero dúplex, que se describe en la solicitud de patente sueca SE-9302139-2 y que se caracteriza por tener 28-35% de Cr, 3-10% de Ni, 1,0-4,0% de Mo y 0,2-0,6% de N, tiene propiedades especialmente favorables y en algunos casos, propiedades sorprendentemente buenas como un material de construcción en aplicaciones específicas. La presente invención se refiere al uso de la clase de acero como un material de construcción en áreas donde hidróxido de sodio (NaOH) y disoluciones del mismo se utilizan o se preparan, y donde se han conseguido las propiedades especialmente favorables. La aleación de acuerdo con el documento de patente sueca SE-9302139-2 se denomina en lo sucesivo como SAF 2906, la cual contiene preferentemente un 29-33% de Cr, un 3-7% de Ni y un 1-3% de Mo.

Se pueden alcanzar altas velocidades de corrosión cuando el acero y también otros metales, como el titanio, se exponen al NaOH. En disoluciones con un 30-48% de NaOH, y a temperaturas entre 100 y 200ºC, la velocidad de corrosión de los aceros al cromo disminuye al incrementarse el contenido en cromo al 24% y más. La velocidad de corrosión de los aceros al cromo también se puede reducir con la adición de clorato de sodio (NaClO_{3}), el cual ha sido probado por ejemplo, para un 48% de NaOH y un contenido en cromo de al menos un 5% en el acero al cromo, y una adición de un 0-1% de NaClO_{3}.

Cuando se utilizan aceros inoxidables austeníticos en disoluciones que contienen NaOH también existe, además de altas velocidades de corrosión, un alto riesgo de fractura por corrosión bajo tensión, riesgo que disminuye con una cantidad creciente de níquel en el material.

La sosa cáustica se produce, entre otros métodos, por electrolisis de disoluciones de cloruro sódico, mediante la cual también se produce gas cloro. Cuando se utiliza el método de diafragma, el hidróxido sódico obtenido tiene una concentración de aproximadamente el 12% después de la electrolisis y también contiene cloruros y en algunos casos clorato. La concentración de la disolución se aumenta mediante evaporación en varias etapas en los denominados evaporadores de NaOH. La disolución se calienta en éstos bajo presión, se evapora el vapor de agua y se eliminan los cloruros (después de cristalización). La concentración de NaOH alcanza hasta el 47% y por encima, en las últimas etapas de la evaporación. A pesar del hecho de que los cloruros se hayan eliminado en varias etapas se ha comprobado la presencia de cantidades remanentes tanto de sólidos (hasta del 8%) y de cloruro disuelto (hasta del 7%). La temperatura en los evaporadores de NaOH con la concentración de NaOH más alta es de 160-170ºC.

Las velocidades de corrosión en un evaporador de NaOH pueden variar profundamente, sobre todo dependiendo de la temperatura y de los caudales. En relación con la temperatura, variaciones en la misma parte de un equipo, por ejemplo un tubo de un evaporador o una placa de desgaste pueden causar localmente velocidades de corrosión tan altas que se obtenga una vida inaceptablemente baja, al mismo tiempo que la mayor parte del material sólo muestre una corrosión insignificante. A las diferencias de temperatura que normalmente tienen lugar, dentro por ejemplo, de un tubo de un evaporador de NaOH, o a la alteración de temperatura en conexión con cambios de proceso, materiales que previamente han mostrado buena vida pueden, por lo tanto, mostrar altas velocidades de corrosión, que tienen como consecuencia una reducción sustancial de la vida del material.

También existen caudales especialmente altos, además de en el interior de los tubos del evaporador, en el propulsor de la bomba de circulación y en el difusor de aire. Estas partes, por lo tanto, corren el riesgo de ser expuestas a la corrosión por erosión, la cual es además agravada con las cantidades crecientes de sales no disueltas en la disolución, y consecuentemente muestran altas velocidades de corrosión. Varios materiales, que han sido utilizados en la construcción de evaporadores de NaOH, tienen en muchos casos una vida inaceptablemente baja en estas partes expuestas.

Los materiales que ahora dominan en la construcción de evaporadores de NaOH son el 26-1 (UNS S44626), el Níquel 200 (UNS N02200) y Sanicro 28 (UNS N08028). Existen, sin embargo, ciertos problemas con altas velocidades de corrosión y corrosión por erosión, que conducen a un acortamiento de la vida de la construcción. El Níquel 200, que esencialmente contiene 0,15% de C (máx.), 99% de Ni, 0,10% de Cu (máx.) y 0,20% de Mg (máx.) es hoy la selección dominante de material gracias a su alta resistencia a la corrosión por la disolución de proceso en la evaporación de NaOH. Se han realizado ensayos con Sanicro 28, pero el material tiene una vida limitada debido a la corrosión.

El Níquel 200 sin embargo, tiene la limitación de que su resistencia a la erosión es reducida comparada con aceros inoxidables como Sanicro 28. La combinación de alta resistencia a la erosión y al mismo tiempo, alta resistencia a la disolución de proceso en la evaporación de NaOH sería por lo tanto, óptima.

Es un objeto de esta invención evitar o aliviar los problemas de la técnica anterior.

Es además un objeto de esta invención proporcionar un acero inoxidable de construcción de alta resistencia para la fabricación de componentes para la industria de procesamiento.

Es un aspecto de la invención proporcionar, en el uso de materiales de construcción como componentes de química de procesos para ser utilizados en ambientes de sosa cáustica, consistiendo la mejora que al menos se hace de la porción de los componentes de una aleación de acero inoxidable ferrítico-austenítico esencialmente en (% en peso):

C	\hskip1cm	máx. 0,05
Si		máx. 0,8
Mn		0,3-4
Cr		28-35
Ni		3-10
Mo		1,0-4,0
N		0,2-0,6
Cu		máx. 1,0
W		máx. 2,0
S		máx. 0,010
Ce		máx. 0,2

y el resto, Fe con impurezas y adiciones que aparecen normalmente y en el que el contenido en ferrita es de un 30-70% en volumen, y siendo el resto austenita.

Se han llevado a cabo un número de ensayos para obtener información sobre la resistencia y las propiedades del material ferrítico-austenítico al ser expuesto en diferentes ambientes de sosa cáustica. En paralelo con nuestro nuevo material, que hemos decidido denominar SAF 2906, se han incluido un número de otros materiales comerciales. El principal análisis de nuestro nuevo material SAF 2906, así como, de los otros materiales que se comparan se muestra en la Tabla 1 a continuación.

1

Los ensayos han incluido ensayos de corrosión en NaOH en ebullición con diferente concentración. El resultado se ilustra en la Figura 1. Los aceros inoxidables dúplex tienen una reconocida buena resistencia a la fractura por corrosión bajo tensión. Los ambientes con hasta un 50% de NaOH se consiguen en la evaporación de NaOH, donde por ejemplo, los aceros dúplex SAF 2205, SAF 2304 y SAF 2507 muestran altas velocidades de corrosión. El Sanicro 28 muestra una mejor resistencia que estas clases de acero. La nueva clase de acero de la patente 9302139-2 ha sido ensayada para corrosión en NaOH en ebullición de diferentes concentraciones. Sorprendentemente se muestra que se alcanza una velocidad de corrosión muy baja, mejor resistencia que los hasta ahora conocidos aceros dúplex y también mejor que el Sanicro 28.

En paralelo con esto, se han realizado ensayos adicionales de nuestro nuevo material SAF 2906 en disoluciones de NaOH/ NaCl/ NaClO_{3} a dos concentraciones diferentes; una que contiene un 10% de NaOH y un 2% de NaCl, la otra que contiene un 50% de NaOH y un 7% de NaCl. Las disoluciones han contenido 800 ppm de ClO_{3} en todos los casos. Los resultados se han expresado como cantidad de material corroído en mm/año, lo que se muestra en la Tabla 2 a continuación.

2

Sorprendentemente se ha mostrado, como se puede ver en la tabla, que el nuevo material denominado SAF 2906 es considerablemente mejor que los mejores materiales anteriores Sanicro 28 y Ni 200. Los aceros austeníticos-ferríticos tienen además de eso, una reconocida buena resistencia a la corrosión por erosión. Los resultados explican, como se puede ver, la posibilidad de un incremento sustancial en la vida mediante la selección de materiales para los evaporadores de NaOH. Este incremento en la vida se prevé posible en el uso del material (SAF 2906) como tubo, plancha, barra, material de soldadura y fundición.

Los principios, realizaciones preferidas y modos de operación de la presente invención se han descrito en la memoria descriptiva precedente. La invención que desea proteger se define por las reivindicaciones adjuntas.

Claims

1. Uso de una aleación de acero inoxidable ferrítico-austenítico que consiste (% en peso) en:

y el resto es Fe con impurezas y adiciones que normalmente aparecen, donde el contenido en ferrita es de un 30-70% en volumen, como material para la producción de aparatos, que cumplirá las exigencias de buena resistencia a la erosión y a la corrosión frente a disoluciones de proceso de NaOH/ NaCl/ NaClO_{3} en la fabricación de sosa cáustica.

2. Uso de un acero ferrítico-austenítico según la reivindicación 1, caracterizado porque la aleación contiene

C \hskip1cm 0,02 Si 0,3 Mn 1,0 Cr 29 Ni 6,7 Mo 2,2 N 0,37 Cu máx. 0,5

3. Uso de un acero ferrítico-austenítico según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado por que el material se utiliza para evaporadores de NaOH en forma de tubo, plancha, barra, material de soldadura o fundición.