ऑस्टेनाइट स्टील उपकरणों पर हाइड्रोसल्फ्यूरिक एसिड का क्षय क्या है? ? ? ?

मैंने भी पहली बार ही यह सुना है; कृपया प्रश्न बनाने वाल से पूछ लें।

हाइड्रोजनीकरण उपकरणों के संचालन के दौरान, उच्च तापमान वाले (H2+H2S) माध्यम के कारण स्टील के साथ प्रतिक्रिया होकर FeS बनता है। जब उपकरणों की मरम्मत हेतु उन्हें बंद किया जाता है, तो उनकी आंतरिक सतह पर मौजूड़ FeS, हवा (O2) एवं पानी के संपर्क में आ जाता है; इससे पॉलीसल्फ्यूरिक एसिड बनता है। इस प्रतिक्रिया के समीकरण निम्नलिखित हैं:
3FeS + 5O2 → Fe2O3·FeO + 3SO2
SO2 + H2O → H2SO3
H2SO3 + 1/2O2 → H2SO4
FeS + H2SO3 → mH2SxO6 + nFe2+
FeS + H2SO4 → FeSO4 + H2S
H2SO3 + H2S → mH2SxO6 + nS

पॉलीसल्फ्यूरिक एसिड (H2SXO6), ऑस्टेनाइट स्टील के क्षय एवं दरारें पैदा करने का कारण बन सकता है। यहाँ तक कि पर्यावरणीय तापमान पर भी, दरारें बहुत तेज़ी से उत्पन्न हो जाती हैं; खासकर उन क्षेत्रों में जहाँ अवशिष्ट तनाव होता है, एवं जहाँ क्रिस्टलों के बीच सल्फाइड होने की संभावना होती है (जैसे कि वेल्डिंग क्षेत्र के आसपास)। हालाँकि, स्थिरीकृत ऑस्टेनाइट स्टील (TP321, TP347 आदि) में पॉलीसल्फ्यूरिक एसिड के कारण होने वाले स्ट्रेस कॉरोसियन के प्रति कुछ हद तक प्रतिरोधक क्षमता होती है, फिर भी सावधानी बरतना आवश्यक है। सबसे अच्छा तरीका यह है कि ऑस्टेनाइट स्टील की सतह (जिसमें स्टैक्ड लेयर, कंपोजिट लेयर एवं लाइनिंग आदि भी शामिल हैं) को सूखा रखा जाए, ताकि वह हवा के संपर्क में न आए। आमतौर पर ऐसे मामलों में न्यूनतम दबाव वाली निष्क्रिय गैसों का उपयोग किया जाता है; लेकिन अक्सर ऐसा करना संभव ही नहीं होता। इसलिए, उपकरण को चालू करने से पहले इसे क्षारीय द्रव से धोना आवश्यक है; ताकि पैंटोथेनिक एसिड जैसे अम्लीय पदार्थ नष्ट हो जाएँ।

पॉलीसल्फ्यूरिक एसिड के कारण होने वाले स्ट्रेस कोरोजन की प्रक्रिया:
1. पॉलीसल्फ्यूरिक एसिड का निर्माण: तेल शोधन एवं रासायनिक उद्योगों में, माध्यम में कुछ न कुछ मात्रा में H2S एवं सक्रिय सल्फर मौजूद होता है। इनके रासायनिक गुण बहुत ही सक्रिय होते हैं; उच्च तापमान एवं बिना पानी की स्थिति में, ये सीधे उपकरणों की सतह पर मौजूद लोहे के साथ रासायनिक अभिक्रिया करके FeS बनाते हैं। अभिक्रिया की प्रक्रिया इस प्रकार है:
H2S + Fe → FeS
ये FeS, उपकरणों की सतह पर एक मजबूत परत बनाते हैं। किसी हद तक, यह परत उपकरणों की सुरक्षा में मदद करती है, एवं अन्य पदार्थों के उपकरणों की सतह को और नुकसान पहुँचाने को रोकती है। लेकिन, जब उपकरण रुक जाता है, इसका तापमान कम हो जाता है, एवं उपकरण को खोल दिया जाता है, तो वायु में मौजूद अधिक मात्रा में O2 एवं जल, उपकरण की सतह पर मौजूद FeS के साथ अभिक्रिया करते हैं; इससे बड़ी मात्रा में हाइड्रोजन सल्फेट (H2SxO6, x=3,4,5…) बनता है। अभिक्रिया निम्नलिखित है:
FeS + O2 + 2H2O → Fe2O3 + H2SxO6
हाइड्रोजन सल्फेट के निर्माण से “स्ट्रेस करोसिवनेस” की स्थिति उत्पन्न हो जाती है। हालाँकि, सभी मिश्र धातुओं में स्ट्रेस करोसिवनेस की प्रवृत्ति नहीं होती; क्योंकि स्ट्रेस करोसिवनेस की प्रक्रिया, सामान्य क्षय की तुलना में अलग ही तरीके से होती है। 2. पैराक्सोलिक एसिड के कारण होने वाले स्ट्रेस क्रैकिंग की प्रक्रिया: (1) सांद्रता का प्रभाव – अम्ल की सांद्रता का, संवेदनशील स्टेनलेस स्टील (650℃/4 घंटे) पर, पैराक्सोलिक एसिड वाले घोल में होने वाले स्ट्रेस क्रैकिंग प्रभावों पर क्या प्रभाव पड़ता है। जैसे-जैसे सल्फ्यूरिक एसिड की सांद्रता बढ़ती है, घोल का pH मान कम हो जाता है, और विघटन होने में लगने वाला समय भी कम हो जाता है। (2) सामग्री संबंधी कारकों का प्रभाव: ① थर्मल ट्रीटमेंट का प्रभाव: घुलनशीलता तापमान एवं संवेदनशीलता का स्तर, Ti की मात्रा कम होने वाले 321 स्टेनलेस स्टील पर कॉन्टिन्यूअस मल्टीसल्फ्यूरिक एसिड में SCC के विकास पर काफी प्रभाव डालता है। यह Ti/C अनुपात कम होने वाली, एवं जिसमें C पूरी तरह स्थिरीकृत न हो, ऐसी सामग्री में, ठोस-घुलनशीलता संबंधी प्रक्रिया का तापमान जितना अधिक होगा, संवेदनशीलता भी उतनी ही अधिक होगी; इस कारण क्रिस्टल-सीमाओं के साथ दरारें आने की संभावना भी अधिक हो ज उच्च तापमान पर TiC के विघटन के कारण, इसके बाद होने वाली संवेदनशीलता-वृद्धि प्रक्रिया में बड़ी मात्रा में C, Cr23C6 के रूप में क्रिस्टल सीमाओं पर जमा हो जाता है; इससे क्रोमियम-युक्त क्षेत्र कम हो जाते हैं, जिसके परिणामस्वरूप क्रिस्टलों की संवेदनशीलता बढ़ जाती है। इसके अलावा, यदि क्रिस्टल सीमाओं पर पहले से ही कार्बाइड न्यूक्लियस मौजूद हों, तो कम तापमान (231–300℃) पर भी संवेदनशीलता उत्पन्न हो जाती है। ②वेल्डिंग हीट-प्रभाव क्षेत्र: वेल्डिंग हीट-प्रभाव क्षेत्र में, वेल्डिंग के कारण उत्पन्न होने वाला तनाव बना रहता है। इसकी उपस्थिति, तनाव-जनित क्षरण के लिए अनुकूल परिस्थितियाँ प्रदान करती है; इसलिए दरारें मुख्य रूप से ऐसी ही जगहों पर ही उत्पन्न होती हैं, और दरारें बनने की प्रक्रिया में ही तनाव भी मुक्त हो जाता है। ③कठोरता का प्रभाव: आम तौर पर, जितनी अधिक इस्पात की कठोरता होती है, उतनी ही अधिक इसकी SCCC के प्रति संवेदनशीलता होती है। जब इस्पात की कठोरता (HRC) 20 से कम होती है, तो इस्पात SCCC के प्रति बहुत ही कम संवेदनशील होता है। ； जब इस्पात का HRC मान 30 से अधिक होता है, तो इस्पात SCCC के प्रति अधिक संवेदनशील हो जाता है। इसके लिए, API का सुझाव है कि H2S के संपर्क में आने वाले इंजीनियरिंग घटकों में प्रयोग होने वाली सामग्री का HRC मान 22 से कम होना चाहिए। ④इस्पात संरचना का प्रभाव: ऑस्टेनाइट संरचना वाले स्टील में, कार्बाइड्स उसकी क्रिस्टल सीमाओं पर जमा हो जाते हैं; इस कारण ऐसे स्टील में संवेदनशीलता आसानी से उत्पन्न हो जाती है। लेकिन, जिन स्टीलों में फेराइट एवं ऑस्टेनाइट दोनों प्रकार की संरचनाएँ होती हैं, उनकी SCC-प्रतिरोधक क्षमता क्षारीय वातावरण में बहुत अच्छी होती है। फेराइट की मात्रा 10% की सीमा तक होती है; 10% से अधिक होने पर स्टील में SCC नहीं होता। इसके अलावा, डुअल-फेज स्टेनलेस स्टील में, भले ही उस पर संवेदनशीलता-विरोधी उपचार किया गया हो, तब भी SCC लगभग ही नहीं होता। (3) तनाव कारक – तनाव कारकों में दो प्रकार के कारक शामिल हैं – अर्थात् आंतरिक कारक एवं बाहरी कारक। आंतरिक तनाव, वह तनाव है जो किसी वस्तु में उसके निर्माण या वेल्डिंग के दौरान उत्पन्न होता है। इस तनाव की मात्रा, तनाव-अपघटन होने या न होने पर सीधा प्रभाव डालती है। ； बाहरी तनाव, वह तनाव है जो कार्यभाग को स्थापित/जोड़ने की प्रक्रिया के दौरान उत्पन्न होता है; साथ ही, वह अन्य बाहरी तनाव भी है जो कार्यभाग पर लगता है। SCC पर इसका प्रभाव, आंतरिक तनाव की तुलना में कम होता है। 3. पॉलीसल्फ्यूरिक एसिड के कारण होने वाला स्ट्रेस करोसिव टूटने की प्रक्रिया: बंद रहने की अवधि के दौरान, पॉलीसल्फ्यूरिक एसिड की परतें उपकरणों की आंतरिक सतहों पर जम जाती हैं; इससे एक ऐसा वातावरण बन जाता है जिससे उपकरणों की आंतरिक सतहें क्षय हो जाती हैं। क्रिस्टल बॉर्डर, अशुद्धियों के संचय एवं कार्बाइडों के निक्षेपण हेतु संवेदनशील स्थान होते हैं; जब क्रिस्टल के आसपास का हिस्सा क्षयित हो जाता है, तो क्रिस्टल या निक्षेपित पदार्थ धीरे-धीरे अलग हो जाते हैं, जिससे छोटे-छोटे क्षयचिह्न बन जाते हैं। ये क्षयचिह्न धीरे-धीरे इतने बड़े हो जाते हैं कि उन्हें आँखों से भी देखा जा सकता है। ये छिद्र, स्वयं ही तनाव केंद्रण का कारण बनते हैं; जिससे दरारें उत्पन्न होती हैं, एवं ये ही टूटने का कारण बन जाते हैं। इसके अलावा, उपकरणों की आंतरिक सतहों पर होने वाली प्रसंस्करण प्रक्रियाओं के कारण वहाँ असातत्य उत्पन्न हो जाता है; साथ ही, जोड़ों कनेक्शन भी सीधे कोण पर होते हैं, न कि चिकने ढंग से। ऐसी स्थितियों में तनाव केंद्रित हो जाता है, जिससे ये ही स्थान टूटने के प्रमुख कारण बन जाते हैं। तनाव के कारण दरारें त्रिज्यीय एवं परिधीय दिशाओं में फैलती जाती हैं, एवं अंततः पूरी आंतरिक सतह को भेद देती हैं। इसलिए, पॉलीसल्फ्यूरिक एसिड के कारण होने वाला पॉइंट कर्ट भी दरारें उत्पन्न होने का मुख्य कारण है। इसकी पुष्टि क्रिस्टल-सीमा संबंधी क्षय के निशानों, क्षयग्रस्त क्षेत्रों में क्रिस्टल-सीमाओं पर होने वाले क्षय की संरचना, एवं क्षयग्रस्त क्षेत्रों के आसपास की क्रिस्टल-सीमाओं पर होने वाले क्षय की धातुविज्ञानीय संरचना से भी की जा सकती है; क्योंकि ये सभी लेंडोसल्फ्यूरिक एसिड द्वारा होने वाले क्रिस्टल-सीमा संबंधी

पॉलीटेट्राहाइड्रोफ्थालिक एसिड (PTA) एवं सल्फ्यूरिक एसिड, तेल संसाधन प्रक्रियाओं में एक महत्वपूर्ण कारक हैं; खासकर हाइड्रोक्रैकिंग, डीजल हाइड्रोजनीकरण, पेट्रोल हाइड्रोजनीकरण एवं नेफ्था ऑयल के डीसल्फराइजेशन जैसी प्रक्रियाओं में। ये लैक्टोन, तब बनते हैं, जब सल्फर जैसी अशुद्धियाँ वाले उपकरणों को बंद करके हवा एवं नमी के संपर्क में रखा जाता है। इस अम्लीय वातावरण में, कुछ संवेदनशील सामग्रियाँ (जिनमें कार्बन की मात्रा 10% से कम होती है), संवेदनशीलकरण प्रक्रिया (370-815℃ पर लंबे समय तक संचालन) या ऐसी ही अन्य प्रक्रियाओं के बाद, या फिर कम कार्बन एवं टाइटेनियम/नियोबियम जैसे तत्वों से स्थिर ऑस्टेनाइट स्टीलों के मामले में, संवेदनशील क्षेत्र में लंबे समय तक रहने के कारण इन सामग्रियों में तेजी से क्रिस्टल-बीच का क्षय एवं दरारें उत्पन्न हो जाती हैं। 　　लिग्नोसल्फेट स्ट्रेस करोसिव टूटने की प्रक्रिया तभी हो सकती है, जब माध्यम में पर्याप्त मात्रा में अम्लता हो। आम तौर पर, 18-8 श्रेणी के स्टेनलेस स्टील के मामले में, जब pH मान 5 या उससे कम होता है, तब ही ऐसी स्थिति उत्पन्न हो सकती है। चूँकि हाइड्रोजनीकरण उपकरणों में उत्पादन प्रक्रिया के दौरान अधिकांश ऑस्टेनाइट स्टील, संवेदनशील तापमानों पर ही कार्य करता है; इसलिए पोलीथियोरिक एसिड के कारण होने वाले तनाव-आधारित क्षरण के प्रति विशेष सावधानी बरतना आवश्यक है। 　　पॉलीसल्फ्यूरिक एसिड के कारण होने वाले स्ट्रेस क्रैकिंग की विशेषता यह है कि किसी धातु (जैसे इस्पात) में तनाव एवं विशिष्ट अपघटनकारी पदार्थों के संयुक्त प्रभाव से कमजोरी के कारण दरारें उत्पन्न हो जाती हैं। ऑस्टेनाइट स्टील, सल्फाइड-जनित तनाव-क्षय दरारों के प्रति काफी संवेदनशील होता है। हाइड्रोजन डाइसल्फेट (H2SxO6, x=3–6) के कारण होने वाला स्ट्रेस करोसिव क्रैकिंग भी सल्फाइड स्ट्रेस करोसिव क्रैकिंग की ही एक श्रेणी में आता है; यह आमतौर पर क्रिस्टल-बीच की दरारों के रूप में होता है। जब तेल शोधन संयंत्र बंद होता है, तो सिस्टम का तापमान एवं दबाव कम हो जाता है; इसके परिणामस्वरूप जलवाष्प ठोस अवस्था में आ जाती है। या फिर, जब उपकरणों की मरम्मत की जाती है, तो उपकरणों एवं पाइपलाइनों के अंदर नम हवा पहुँच जाती है। जब लोहा/क्रोमियम के सल्फाइड, हाइड्रोजन एवं ऑक्सीजन के साथ रासायनिक अभिक्रिया करते हैं, तो सल्फ्यूरिक एसिड एवं पॉलीसल्फ्यूरिक एसिड उत्पन्न होते हैं; जिसके कारण जंग लग जाती है। पेट्रोकेमिकल उद्योग में हाइड्रोजनीकरण उपकरणों में, ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील से बने उपकरणों में सल्फाइड-आधारित स्ट्रेस क्रैकिंग अक्सर देखी जाती है।

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फिर से कुछ नया सीखा। पॉलीसल्फ्यूरिक एसिड का भी क्षयकारी प्रभाव होता है… छिपे हुए विवरण देखने के लिए कृपया जवाब दें। साझा करने के लिए धन