Hastelloy C276 vs C22: Σύγκριση αντοχής στη διάβρωση σε οξειδωτικά και αναγωγικά οξέα

Το Hastelloy C276 και το Hastelloy C22 είναι τα δύο πιο ευρέως καθορισμένα μέλη της οικογένειας κραμάτων νικελίου{-χρωμίου-μολυβδαινίου (Ni-Cr-Mo) και συνήθως μπερδεύονται το ένα με το άλλο επειδή μοιράζονται κοινές καταβολές, συγκεκριμένες μηχανικές ιδιότητες ASTM και παρόμοιες μηχανικές ιδιότητες. Στην πράξη, τα δύο κράματα κατασκευάστηκαν για να επιλύουν διαφορετικά προβλήματα διάβρωσης και η επιλογή του λάθος για ένα δεδομένο όξινο περιβάλλον μπορεί να μειώσει τη διάρκεια ζωής από δεκαετίες σε μήνες.

Αυτός ο οδηγός συγκρίνει το Hastelloy C276 (UNS N10276) και το Hastelloy C22 (UNS N06022) ως προς τη σύνθεση, την οξειδωτική-απόδοση του οξέος, τη μείωση-απόδοση οξέος, την τοπική αντίσταση στη διάβρωση, τις μηχανικές ιδιότητες και τα πρότυπα που διέπουν και στη συνέχεια κλείνει με μια λίστα ελέγχου μηχανών επιλογής και βαθμολόγησης FA αυτοπεποίθηση.

Ποιες διαφορές χημείας χωρίζουν το Hastelloy C276 και το C22;

Το Hastelloy C22 αναπτύχθηκε ως άμεση εξέλιξη του C276, ανταλλάσσοντας ένα μέρος του βολφραμίου και του σιδήρου του C276 για επιπλέον χρώμιο και μολυβδαίνιο - μια επανεξισορρόπηση που κλείνει μια σημαντική αδυναμία του C276: την απόδοση σε ισχυρά οξειδωτικά οξέα.

Και τα δύο κράματα μοιράζονται την ίδια ραχοκοκαλιά νικελίου{-χρωμίου-μολυβδαινίου και διέπονται από την ίδια οικογένεια προδιαγραφών ASTM/ASME (B574, B575, B564, B619, B622, B626, B366), αλλά η φιλοσοφία του κράματος είναι διαφορετική: οροφή χρωμίου από περίπου 16% έως και 22,5% και μείωσε ανάλογα την περιεκτικότητα σε βολφράμιο και σίδηρο. Αυτή η μοναδική αλλαγή είναι η βασική αιτία κάθε διαφοράς απόδοσης που συζητείται σε αυτό το άρθρο.

Πηγή: Όρια ονομαστικής σύνθεσης ASTM B575 / ASME SB575 για τα UNS N10276 και UNS N06022, όπως καταγράφονται από την Corrosion Materials Inc. και πολλαπλά φύλλα δεδομένων μύλου αναφοράς ASTM-.

Γιατί το Hastelloy C22 υπερτερεί του C276 στα οξειδωτικά οξέα;

Το C22 κερδίζει στα οξειδωτικά οξέα επειδή το χρώμιο - όχι το μολυβδαίνιο - είναι το στοιχείο που δημιουργεί και διατηρεί το λεπτό παθητικό φιλμ-οξειδίου του χρωμίου που χρειάζονται τα οξειδωτικά είδη για να παραμείνουν προστατευτικά και όχι επιθετικά.

Σε ένα οξειδωτικό οξύ όπως το νιτρικό οξύ, το ίδιο το οξύ παρέχει την οξειδωτική ισχύ που διατηρεί ανέπαφη μια μεμβράνη οξειδίου του χρωμίου-. Η υψηλότερη περιεκτικότητα σε χρώμιο απλώς δίνει στο κράμα περισσότερη πρώτη ύλη για την κατασκευή και την επισκευή αυτού του φιλμ. Η περιεκτικότητα σε χρώμιο του C276 βρίσκεται κάτω από το C22 κατά περίπου έξι ποσοστιαίες μονάδες, κάτι που αρκεί για να το αφήσει ξεκάθαρα ξεπερασμένο στις ισχυρά οξειδωτικές χημικές ουσίες, παρόλο που και τα δύο κράματα είχαν αρχικά κατασκευαστεί γύρω από την ίδια στρατηγική για τη μείωση των οξέων με βάση το μολυβδαίνιο-.

Πηγή: Σύγκριση συμπεριφοράς διάβρωσης-που συγκεντρώθηκαν από τεχνικά δεδομένα κράματος Haynes/Hastelloy (φύλλα δεδομένων Alloy C276 και Alloy 22), NeoNickel, MWalloys και Western Forge & Flange σχετικά με την επιλογή κράματος Ni-Cr{{4}Mo.

Γιατί το Hastelloy C276 παραμένει το σημείο αναφοράς στη μείωση των οξέων;

Το C276 παραμένει το τυπικό κράμα αναφοράς για αναγωγικά οξέα - πάνω από όλα το υδροχλωρικό οξύ - επειδή η υψηλότερη περιεκτικότητά του σε συνδυασμένο μολυβδαίνιο-συν-βολφραμίου προστατεύει τη μεταλλική επιφάνεια αφού έχει ήδη διασπαστεί η παθητική μεμβράνη, κάτι που συμβαίνει ακριβώς σε ένα ισχυρά αναγωγικό οξύ.

Τα αναγωγικά οξέα όπως το υδροχλωρικό οξύ δεν παρέχουν την οξειδωτική ισχύ που απαιτείται για τη διατήρηση μιας μεμβράνης{0}}οξειδίου του χρωμίου, επομένως το χρώμιο συνεισφέρει σχετικά ελάχιστα σε αυτό το καθεστώς. Αντίθετα, η αντίσταση στη διάβρωση εξαρτάται από το μολυβδαίνιο και το βολφράμιο, τα οποία αντιστέκονται στην ενεργό διάλυση της γυμνής μεταλλικής επιφάνειας. Επειδή το C276 διαμορφώθηκε με την υψηλότερη περιεκτικότητα σε Mo+W από οποιοδήποτε κράμα στην οικογένεια C-, έχει συσσωρεύσει περισσότερα από πενήντα χρόνια δεδομένων πεδίου σε υδροχλωρικό οξύ, αναγωγικό θειικό οξύ και υπηρεσία φωσφορικού οξέος και είναι συχνά η πιο οικονομική επιλογή όταν η χημεία της διεργασίας μειώνεται συνεχώς.

Πηγή: Μειωτικό-εύρος τιμών όξινης διάβρωσης που συγκεντρώθηκαν από τα τεχνικά δεδομένα Haynes International Alloy C276 και την καθοδήγηση χημικής συμβατότητας Globo Alloy Hastelloy C276-. η συμπεριφορά οργανικού-οξέος και φωσφορικού-οξέος επιβεβαιώνεται σε πολλά φύλλα τεχνικών δεδομένων του ελαιοτριβείου.

Πώς συγκρίνονται τα δύο κράματα σε μικτά-όξινα και κυμαινόμενα περιβάλλοντα;

Το C22 είναι η ασφαλέστερη προεπιλογή στην υπηρεσία μικτής-όξινης και κυμαινόμενης-χημείας επειδή η υψηλότερη περιεκτικότητά του σε χρώμιο διευρύνει το περιθώριο του στην οξειδωτική πλευρά χωρίς να θυσιάζει ουσιαστικά την απόδοση στην αναγωγική πλευρά.

Οι περισσότερες πραγματικές-αστοχίες διάβρωσης στον κόσμο δεν συμβαίνουν σε ένα σχολικό περιβάλλον με ένα-όξινο. Εμφανίζονται σε μικτά ρεύματα οξέος, συνθήκες διαταραχής ή διεργασίες όπου η συγκέντρωση του οξειδωτικού μεταβάλλεται με την πάροδο του χρόνου. Σε αυτές τις υπηρεσίες, ο πρακτικός κίνδυνος είναι ότι ένα ρεύμα που υποτίθεται ότι μειώνεται στιγμιαία οξειδώνεται (ή αντίστροφα) κατά τη διάρκεια μιας ανατροπής και το κράμα χρειάζεται περιθώριο σταθερότητας και στις δύο πλευρές. Η ισορροπημένη αλλά πρόσθια χημεία του C22-του χρωμίου του δίνει αυτό το περιθώριο διπλής-όψης, γι' αυτό συχνά καθορίζεται για εσωτερικά απορροφητήρων FGD και άλλα περιβάλλοντα πολλών{{9}οξέων, παρόλο που το C276 θα ήταν κατάλληλο - και φθηνότερο {{12} χημεία.

Ένα πολύ γνωστό παράδειγμα είναι το διάλυμα δοκιμής "Green Death" (ένα μείγμα χλωριούχων θείου, υδροχλωρικού, σιδήρου και χαλκού που χρησιμοποιείται για την προσομοίωση των πιο επιθετικών συνθηκών πλυντηρίου FGD): και τα δύο κράματα αντέχουν πολύ καλύτερα από τους ωστενιτικούς ανοξείδωτους χάλυβες όπως οι ωστενιτικοί ανοξείδωτοι χάλυβες, όπως οι ωστενιτικοί ανοξείδωτοι χάλυβες, όπως οι τύποι 316 και γενικά υψηλότερη περιεκτικότητα σε mobromchum, Είναι το ευρύτερο παράθυρο σταθερότητας όταν η περιεκτικότητα σε οξειδωτικό στο υγρό καθαρισμού είναι απρόβλεπτη.

Ποιο κράμα προσφέρει καλύτερη αντίσταση στη διάβρωση σε σκασίματα και ρωγμές;

Το Hastelloy C22 γενικά παρέχει ίση ή καλύτερη αντίσταση στη διάβρωση με διάτρηση και ρωγμές σε περιβάλλοντα οξειδωτικού χλωρίου, λόγω της υψηλότερης συνδυασμένης περιεκτικότητάς του σε χρώμιο, μολυβδαίνιο και βολφράμιο.

Η εντοπισμένη διάβρωση - διάβρωση και προσβολή ρωγμών - αξιολογείται με δοκιμές όπως το ASTM G48 (βύθιση χλωριούχου σιδήρου) και επηρεάζεται έντονα από το συνδυασμένο επίπεδο χρωμίου, μολυβδαινίου και βολφραμίου, τα ίδια στοιχεία που κυριαρχούν στη γενική αντίσταση στα οξείδια-. Επειδή το C22 φέρει περισσότερα από τα τρία σε σχέση με το C276, καταγράφει συνήθως μια ίση ή υψηλότερη κρίσιμη θερμοκρασία διάτρησης (CPT) και κρίσιμη θερμοκρασία ρωγμής (CCT) στο χλωριούχο σίδηρο και σε άλλα επιθετικά οξειδωτικά μέσα που φέρουν χλωριούχο-. Και τα δύο κράματα, ωστόσο, ξεπερνούν άνετα ακόμη και τους εξαιρετικά κραματοποιημένους ωστενιτικούς και υπερ{9}}ωστενιτικούς ανοξείδωτους χάλυβες (316L, 904L, 254SMO) σε αυτήν τη δοκιμή και και τα δύο θεωρούνται ουσιαστικά άνοσα στη διάβρωση λόγω καταπόνησης χλωρίου λόγω της υψηλής περιεκτικότητάς τους σε νικέλιο.

Διαφέρουν ουσιαστικά οι μηχανικές ιδιότητες ή η συγκολλησιμότητα;

Όχι - τα δύο κράματα είναι σχεδόν- ίδια σε αντοχή, σκληρότητα και συγκολλησιμότητα. όλη η απόφαση επιλογής βασίζεται στη χημεία της διάβρωσης, όχι στη μηχανική απόδοση.

Και τα δύο κράματα παρέχονται και πιστοποιούνται σε κατάσταση ανόπτησης σε διάλυμα-και είναι πλήρως ωστενιτικά, μονοφασικά-κράματα με ουσιαστικά εναλλάξιμες ελάχιστες μηχανικές ιδιότητες ανά ASTM B575/ASME SB575. Και τα δύο αντιστέκονται στον σχηματισμό κόκκων-οριακού καρβιδίου και διαμεταλλικών ιζημάτων στη ζώνη που επηρεάζεται από τη θερμότητα συγκόλλησης- αρκετά καλά ώστε να χρησιμοποιούνται στην-συνθήκη συγκόλλησης χωρίς θερμική επεξεργασία συγκόλλησης (PWHT) στις περισσότερες υπηρεσίες {{9{1} ένα σημαντικό πλεονέκτημα κατασκευής σε σχέση με παλαιότερη λύση{0} ανόπτηση μετά από κάθε πέρασμα συγκόλλησης.

Πηγή: Ελάχιστες μηχανικές ιδιότητες ανά ASTM B574/B575 και ASME SB574/SB575. Ονομασίες πλήρωσης AWS ανά AWS A5.14 (γυμνό) και A5.11 (καλυμμένο ηλεκτρόδιο).

Ποια ισχύοντα πρότυπα και πιστοποιήσεις ισχύουν και για τα δύο κράματα;

Και τα δύο κράματα μοιράζονται την ίδια οικογένεια προϊόντων ASTM/ASME-προδιαγραφές φόρμας και τις ίδιες απαιτήσεις πιστοποίησης-μύλου, επομένως η γραφειοκρατία ενός έργου δεν αλλάζει ανάλογα με τον βαθμό που έχει επιλεγεί - μόνο η σύνθεση και τα αποτελέσματα δοκιμών που αναφέρονται στο πιστοποιητικό.

Ποιο κράμα πρέπει να καθορίσετε για την εφαρμογή σας;

Καθορίστε το Hastelloy C22 όταν η κυρίαρχη ή η χειρότερη χημεία-περιπτώσεων είναι οξειδωτική ή απρόβλεπτη. προσδιορίστε το Hastelloy C276 όταν η χημεία μειώνεται συνεχώς και το κόστος έχει σημασία.

Επιλέξτε Hastelloy C22 όταν:

• Το υγρό διεργασίας περιέχει νιτρικό οξύ, χλωριούχο σίδηρο, χλωριούχο χαλκό ή άλλους ισχυρούς οξειδωτικούς παράγοντες
• Διοξείδιο του χλωρίου, υποχλωριώδες ή υγρό αέριο χλώριο υπάρχει μαζί με όξινες συνθήκες
• Η σύνθεση του ρεύματος είναι μεταβλητή, κακώς χαρακτηρισμένη ή υπόκειται σε συνθήκες διαταραχής που θα μπορούσαν να το μετατοπίσουν προς την οξειδωτική χημεία
• Η αντίσταση στη διάβρωση σε αυλάκια και ρωγμές σε οξειδωτικά μέσα που φέρουν χλωριούχο-είναι η κύρια λειτουργία αστοχίας
• Οι προδιαγραφές απαιτούν το ευρύτερο δυνατό περιθώριο διάβρωσης και ο προϋπολογισμός επιτρέπει το μέτριο ασφάλιστρο κόστους

Επιλέξτε Hastelloy C276 όταν:

• Το υγρό διεργασίας μειώνει σταθερά - υδροχλωρικό οξύ, αναγωγικό θειικό οξύ ή ήπια οργανικά οξέα (μυρμηκικό, οξικό, οξαλικό)
• Η εφαρμογή είναι υπηρεσία υγρού χλωρίου, υποχλωριώδους άλατος ή διοξειδίου του χλωρίου χωρίς σημαντική έκθεση σε οξειδωτικά-οξέα
• Ένα πενήντα-ετές ιστορικό πεδίου και η ευρεία εξοικείωση του εργοστασίου/κατασκευαστή εκτιμώνται για ένα κρίσιμο, μακροπρόθεσμο έργο
• Ο προϋπολογισμός ευνοεί το-μέλος χαμηλότερου κόστους της οικογένειας Γ-για μια καλά-χαρακτηρισμένη, σταθερή- ροή διαδικασίας κατάστασης

Σε περίπτωση αμφιβολίας:

Παραγγείλετε δοκιμή κουπονιού διάβρωσης (ASTM G28/G48 ή δοκιμή εμβάπτισης ειδικής εγκατάστασης) στο πραγματικό υγρό διεργασίας πριν από την τελική επιλογή υλικού. Τα δημοσιευμένα δεδομένα ρυθμού διάβρωσης-είναι ένα εργαλείο ελέγχου και όχι υποκατάστατο για τη δοκιμή της πραγματικής, μολυσμένης ροής πολλών-συστατικών που θα δει πραγματικά ο εξοπλισμός.

Πώς συγκρίνονται το κόστος και η διαθεσιμότητα;

Το Hastelloy C22 φέρει συνήθως ένα premium τιμής 5–15% έναντι του Hastelloy C276 σε ισοδύναμες μορφές προϊόντος, αντανακλώντας την υψηλότερη περιεκτικότητά του σε χρώμιο και μολυβδαίνιο και το στενότερο, πιο αυστηρά ελεγχόμενο παράθυρο σύνθεσής του.

Και τα δύο κράματα διατίθενται ευρέως σε πλάκες, φύλλα, ράβδους, σωλήνες και εξαρτήματα από μεγάλα κέντρα εξυπηρέτησης κραμάτων νικελίου-, επομένως ο χρόνος παράδοσης σπάνια είναι ο καθοριστικός παράγοντας μεταξύ τους. Επειδή η διαφορά τιμής είναι μέτρια σε σχέση με το κόστος μιας απρογραμμάτιστης διακοπής λειτουργίας ή μιας αστοχίας που προκαλείται από διάβρωση-, το κόστος θα πρέπει να είναι το πλεονέκτημα-μόνο αφού η χημεία διάβρωσης έχει αποκλείσει σαφώς κανένα κράμα - ούτε τον κύριο οδηγό επιλογής.

Συχνές Ερωτήσεις

Ε: Είναι το Hastelloy C22 απλώς μια "καλύτερη" έκδοση του Hastelloy C276;

A: Όχι. Το C22 είναι καλύτερο στα οξειδωτικά οξέα και τα οξειδωτικά χλωριούχα άλατα, αλλά το C276 παραμένει η πιο καθιερωμένη και συχνά πιο οικονομική-επιλογή για τη σταθερή αναγωγή οξέων όπως το υδροχλωρικό οξύ. Κανένα κράμα δεν κυριαρχεί στο άλλο σε όλες τις χημικές χημικές ουσίες.

Ε: Μπορούν τα Hastelloy C276 και C22 να συγκολληθούν μεταξύ τους ή να αναμειχθούν στο ίδιο σύστημα;

A: Ναί. Και τα δύο είναι εύκολα συγκολλήσιμα μεταξύ τους και με τα περισσότερα άλλα ανοξείδωτα κράματα Ni-Cr-Mo και ωστενιτικά που χρησιμοποιούν ταιριαστό ή υπερ{3}}κράμα πληρωτικού μετάλλου (συνήθως ERNiCrMo-4 ή ERNiCrMo-10). Τα συστήματα μικτών κραμάτων είναι κοινά όπου διαφορετικές ζώνες μιας διεργασίας έχουν διαφορετική χημεία.

Ε: Απαιτείται κάποιο από τα δύο κράματα θερμική επεξεργασία μετά-συγκόλλησης;

A: Γενικά όχι. Και οι δύο αντιστέκονται στην οριακή κατακρήμνιση κόκκων στη ζώνη που επηρεάζεται από τη ζέστη- αρκετά καλά ώστε να χρησιμοποιούνται στην κατάσταση-συγκόλλησης για τις περισσότερες υπηρεσίες. Το PWHT μπορεί να εξακολουθήσει να προσδιορίζεται για λόγους ανακούφισης-καταπόνησης σε παχιά τμήματα ή ανά έργο-συγκεκριμένες απαιτήσεις κώδικα.

Ε: Ποιο κράμα είναι πιο ανθεκτικό στο υδροφθορικό οξύ;

A: Κανένα από τα δύο κράματα δεν είναι υλικό πρώτης-επιλογής για επιθετικό σέρβις υδροφθορικού οξέος. Και οι δύο εμφανίζουν μόνο μέτρια αντίσταση που εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τη συγκέντρωση, τη θερμοκρασία και τον αερισμό. Εξειδικευμένα κράματα ή μη{2}}μη μεταλλικές επενδύσεις συνήθως αξιολογούνται για σοβαρή λειτουργία HF.

Ε: Χρησιμοποιείται το PREN (Αριθμός ισοδύναμου αντίστασης διάτρησης) για τη σύγκριση των C276 και C22;

A: Το PREN αναπτύχθηκε για ανοξείδωτους και χάλυβες διπλής όψης και δεν είναι η τυπική μέτρηση για κράματα Ni-Cr{-Mo, των οποίων η αντίσταση στα σκασίματα αξιολογείται απευθείας μέσω των κρίσιμων θερμοκρασιών διάτρησης και ρωγμών ASTM G48. Οι συγκρίσεις που βασίζονται σε τύπους PREN από ανοξείδωτο-χάλυβα μπορεί να είναι παραπλανητικές για αυτήν την οικογένεια κραμάτων.

Ε: Οι C276 και C22 έχουν το ίδιο αποτέλεσμα στο θαλασσινό νερό;

A: Και τα δύο θεωρούνται ουσιαστικά αδρανή στο ατμοσφαιρικό θαλασσινό νερό και την άλμη λόγω της υψηλής περιεκτικότητάς τους σε νικέλιο, χρώμιο, μολυβδαίνιο και βολφράμιο, και τα δύο χρησιμοποιούνται ευρέως στο θαλασσινό νερό και στις θαλάσσιες υπηρεσίες. Το C22 συνήθως εμφανίζει οριακά υψηλότερη κρίσιμη θερμοκρασία κοιλώματος στο χλωριωμένο ή σε αυξημένη{1}} θερμοκρασία θαλασσινό νερό.