Hastelloy C276 vs C22: Korrózióállóság összehasonlítása oxidáló és redukáló savakban

A Hastelloy C276 és Hastelloy C22 a nikkel-króm-molibdén (Ni-Cr-Mo) ötvözetcsalád két legszélesebb körben meghatározott tagja, és rutinszerűen összekeverik őket egymással, mivel közös őseik, hasonló mechanikai jellemzőik és átfedő tulajdonságaik vannak. A gyakorlatban a két ötvözetet különböző korróziós problémák megoldására tervezték, és az adott savas környezethez nem megfelelőt választva évtizedekről hónapokra csökkentheti az élettartamot.

Ez az útmutató összehasonlítja a Hastelloy C276 (UNS N10276) és a Hastelloy C22 (UNS N06022) összetételét, az oxidáló-sav teljesítményét, a savcsökkentő-teljesítményét, a lokalizált korrózióállóságot, a mechanikai tulajdonságokat és az irányadó szabványokat, majd egy kiválasztási ellenőrző listával zárul, és a GYIK-csapatok bizalommal határozhatják meg a beszerzést és a mérnöki minőséget.

Milyen kémiai különbségek vannak a Hastelloy C276 és C22 között?

A Hastelloy C22-t a C276 közvetlen továbbfejlesztéseként fejlesztették ki, és a C276 volfrámjának és vasának egy részét további krómért és molibdénért cserélték ki -, ami kiegyensúlyozza a C276 egyik jelentős gyengeségét: az erősen oxidáló savakban való teljesítményt.

Mindkét ötvözet ugyanazt a nikkel{0}}króm-molibdén gerincet használja, és ugyanaz az ASTM/ASME specifikációcsalád (B574, B575, B564, B619, B622, B626, B366) szabályozza őket, de ötvözési filozófiáik eltérőek: 16%-ról 22,5%-ra emelte a mennyezetet, és ennek megfelelően csökkentette a volfrám- és vastartalmat. Ez az egyetlen váltás a kiváltó oka az ebben a cikkben tárgyalt minden teljesítménybeli különbségnek.

Forrás: ASTM B575 / ASME SB575 névleges összetételi határértékek az UNS N10276 és UNS N06022 esetében, a Corrosion Materials Inc. táblázatában és több ASTM{5}}hivatkozási malom adatlapon.

Miért jobb a Hastelloy C22 a C276-nál az oxidáló savakban?

A C22 nyeri az oxidáló savakat, mivel a króm - nem a molibdén - az az elem, amely létrehozza és fenntartja azt a vékony króm--oxid passzív filmréteget, amelyre az oxidáló fajoknak szükségük van ahhoz, hogy védelmezőek maradjanak, nem pedig agresszívek.

Egy oxidáló savban, például a salétromsavban, maga a sav biztosítja azt az oxidáló erőt, amely a króm{0}}oxid filmet érintetlenül tartja; a magasabb krómtartalom egyszerűen több nyersanyagot ad az ötvözetnek a film elkészítéséhez és javításához. A C276 krómtartalma nagyjából hat százalékponttal alacsonyabb a C22-nél, ami elegendő ahhoz, hogy egyértelműen felülmúlja az erősen oxidáló vegyi anyagokat, még akkor is, ha mindkét ötvözetet eredetileg a savak redukálására szolgáló molibdén{4}}stratégia alapján tervezték.

Forrás: Haynes/Hastelloy ötvözet műszaki adataiból (Alloy C276 és Alloy 22 adatlapok), NeoNickel, MWalloys és Western Forge & Flange Ni-Cr-Mo ötvözet kiválasztására vonatkozó műszaki útmutatóból összeállított korróziós viselkedési-összehasonlítások.

Miért marad a Hastelloy C276 a mérce a savak csökkentésében?

A C276 továbbra is a standard referenciaötvözet a savak - redukálására, mindenekelőtt a sósav -, mert magasabb kombinált molibdén-plusz-volfrámtartalma védi a fémfelületet, miután a passzív film már lebomlott, ami pontosan ez történik egy erősen redukáló savban.

A redukáló savak, például a sósav nem biztosítják a króm{0}}-oxid film fenntartásához szükséges oxidálóerőt, így a króm viszonylag csekély mértékben járul hozzá ebben a rendszerben. A korrózióállóság ehelyett a molibdéntől és a volfrámtól függ, amelyek ellenállnak a csupasz fémfelület aktív feloldódásának. Mivel a C276-ot a C-család ötvözetei közül a legmagasabb Mo+W-tartalommal állítottuk össze, több mint ötven évnyi terepi adatot halmozott fel a sósav, a kénsav redukálása és a foszforsav szolgáltatás terén, és gyakran a gazdaságosabb választás, ha a folyamatkémia következetesen redukálódik.

Forrás: A Haynes International Alloy C276 műszaki adataiból és a Globo Alloy Hastelloy C276 kémiai-kompatibilitási útmutatójából összeállított csökkentő-savkorróziós sebességtartományok; a szerves sav és a foszforsav- viselkedését több malom műszaki adatlapja is alátámasztja.

Hogyan hasonlítható össze a két ötvözet vegyes{0}}savas és ingadozó környezetben?

A C22 a biztonságosabb alapértelmezés a vegyes-sav és ingadozó-kémia szolgáltatásban, mivel magasabb krómtartalma kiszélesíti az oxidáló oldalon a határt anélkül, hogy a redukáló oldalon lényegesen feláldozná a teljesítményt.

A legtöbb valós-korróziós meghibásodás nem a tankönyvben szereplő egyetlen-savas környezetben fordul elő; vegyes saváramokban, felborult körülmények között vagy olyan folyamatokban fordulnak elő, ahol az oxidálószer koncentrációja idővel eltolódik - füstgáz-kéntelenítő (FGD) folyadék, pép-fehérítő szűrlet és pácolófürdők gyakori példái. Ezeknél a szolgáltatásoknál a gyakorlati kockázat az, hogy a redukálónak vélt folyam egy felborulás során rövid időre oxidálódni fog (vagy fordítva), és az ötvözetnek mindkét oldalon stabilitási ráhagyásra van szüksége. A C22 kiegyensúlyozott, de króm{7}}forward kémiája megadja a két-oldali sávot, ezért gyakran használják az FGD abszorber belső részeihez és más több-savas környezetekhez, holott a C276 megfelelő - és olcsóbb - lenne a névleges, állandó kémiai állapothoz.

Jól ismert példa a "Zöld Halál" tesztoldat (kén-, só-, vas- és réz-klorid keveréke, amelyet a legagresszívebb FGD gázmosó körülményeinek szimulálására használnak): mindkét ötvözet sokkal jobban ellenáll, mint általában az ausztenites rozsdamentes acélok, mint például a 316-os típusú, de nagyobb a króm- és molybdén-stabilitás. Az oxidálószer-tartalom a mosólúgban megjósolhatatlan.

Melyik ötvözet nyújt jobb lyuk- és réskorrózióállóságot?

A Hastelloy C22 általában egyenlő vagy jobb ellenállást biztosít a lyuk- és réskorrózióval szemben oxidáló kloridos környezetben, a magasabb kombinált króm-, molibdén- és volfrámtartalmának köszönhetően.

A lokális korróziós - lyuk- és réstámadást - olyan tesztekkel értékelik, mint az ASTM G48 (vas(III)-klorid-merítés), és erősen befolyásolja a króm, a molibdén és a wolfram együttes szintje, ugyanazok az elemek, amelyek az általános oxidációs-savellenállást uralják. Mivel a C22 mindhárom közül többet hordoz a C276-hoz képest, jellemzően azonos vagy magasabb kritikus pitting-hőmérsékletet (CPT) és kritikus réshőmérsékletet (CCT) rögzít vas(III)-kloridban és más agresszív klorid--tartalmú oxidáló közegekben. Mindkét ötvözet azonban kényelmesen felülmúlja az erősen ötvözött ausztenites és szuper-ausztenites rozsdamentes acélokat (316L, 904L, 254SMO) ebben a tesztben, és mindkettőt alapvetően immunisnak tekintik a kloridos feszültségkorróziós repedésekkel szemben magas nikkeltartalmuk miatt.

Jelentősen különböznek a mechanikai tulajdonságok vagy a hegeszthetőség?

Nem - a két ötvözet szilárdságában, keménységében és hegeszthetőségében közel-azonos; a teljes kiválasztási döntés a korróziós kémián múlik, nem a mechanikai teljesítményen.

Mindkét ötvözetet oldatban -hevített állapotban szállítjuk és minősítjük, és teljesen ausztenites, egyfázisú Mindkettő elég jól ellenáll a szemcse-határkarbid és az intermetallikus csapadékképződésnek a hegesztési hővel érintett zónában ahhoz, hogy hegesztett állapotban, utólagos-hegesztési hőkezelés (PWHT) nélkül használható legyen a legtöbb szolgáltatásban. hegesztési menet.

Forrás: Minimális mechanikai tulajdonságok az ASTM B574/B575 és ASME SB574/SB575 szerint; AWS töltőanyag-jelölések AWS A5.14 (csupasz) és A5.11 (fedett elektróda) ​​szerint.

Milyen irányadó szabványok és tanúsítványok vonatkoznak mindkét ötvözetre?

Mindkét ötvözet ugyanazt az ASTM/ASME termék-formaspecifikáció-családját és ugyanazokat a malom-tanúsítási követelményeket osztja meg, így a projekt papírmunkája nem változik a kiválasztott minőség alapján - csak a tanúsítványon szereplő összetétel és vizsgálati eredmények változnak.

Melyik ötvözetet kell megadnia az alkalmazásához?

Adja meg a Hastelloy C22-t, ha a domináns vagy legrosszabb{1}}eset oxidáló vagy kiszámíthatatlan; adja meg a Hastelloy C276-ot, ha a kémia folyamatosan csökken, és a költségek számítanak.

Válassza a Hastelloy C22-t, ha:

• A technológiai folyadék salétromsavat, vas-kloridot, réz-kloridot vagy más erős oxidálószert tartalmaz
• Klór-dioxid, hipoklorit vagy nedves klórgáz van jelen savas körülmények mellett
• Az áramlás összetétele változó, rosszul jellemzett, vagy olyan felborult körülményeknek van kitéve, amelyek az oxidáló kémia felé tolhatják el.
• A klorid-{0}}csapágyazású oxidáló közegek lyuk- és réskorrózióval szembeni ellenállása az irányadó meghibásodási mód
• A specifikáció a lehető legszélesebb korróziós határt követeli meg, és a költségvetés lehetővé teszi a szerény költségprémiumot

Válassza a Hastelloy C276-ot, ha:

• A folyamatfolyadék következetesen redukál - sósavat, redukáló kénsavat vagy enyhe szerves savakat (hangyasav, ecetsav, oxálsav)
• Az alkalmazás nedves klór-, hipoklorit- vagy klór-dioxid-szolgáltatás jelentős oxidáló-savexpozíció nélkül
• Az ötven{0}}éves gyakorlati tapasztalat és a malom/gyártó széleskörű ismerete értékes egy kritikus, hosszú{1}}vezető projektnél
• A költségvetés a C-család alacsonyabb költségű-tagját részesíti előnyben a jól-jellemző, állandó-folyamatfolyam érdekében

Ha kétségei vannak:

Rendeljen korróziós kupontesztet (ASTM G28/G48 vagy üzemspecifikus merítési tesztet) a tényleges technológiai folyadékban a végső anyag kiválasztása előtt. A közzétett korróziós sebességi-adatok egy átvilágítási eszköz, nem helyettesítik a valódi, szennyezett, több-komponensű adatfolyam tesztelését, amelyet a berendezés ténylegesen látni fog.

Hogyan hasonlítható össze a költség és a rendelkezésre állás?

A Hastelloy C22 jellemzően 5–15%-os árprémiumot jelent a Hastelloy C276-hoz képest az egyenértékű termékformákban, ami a magasabb króm- és molibdéntartalmát, valamint a szűkebb, szigorúbb összetételű ablakát tükrözi.

Mindkét ötvözetet széles körben raktározzák lemez-, lemez-, rúd-, csövek- és szerelvények formájában a nagyobb nikkel{0}}ötvözet-szervizek, így az átfutási idő ritkán a döntő tényező közöttük. Mivel az árkülönbség szerény a nem tervezett leálláshoz vagy a korróziós{2}}hiba miatti meghibásodáshoz képest, a költség csak akkor lehet megszakító-, ha a korróziós kémia egyértelműen kizárta, hogy az ötvözet nem - az elsődleges kiválasztási tényező.

Gyakran Ismételt Kérdések

K: A Hastelloy C22 egyszerűen a Hastelloy C276 "jobb" változata?

A: A C22 jobb oxidáló savakban és oxidáló kloridsókban, de a C276 továbbra is a megalapozottabb és gyakran költséghatékonyabb választás a savak, például a sósav következetes redukálására. Egyik ötvözet sem uralja a másikat az összes kémiában.

K: A Hastelloy C276 és C22 egymáshoz hegeszthető vagy keverhető ugyanabban a rendszerben?

A: Igen. Mindkettő könnyen hegeszthető egymással és a legtöbb más Ni-Cr-Mo és ausztenites rozsdamentes ötvözethez megfelelő vagy túl-ötvözött töltőfémmel (jellemzően ERNiCrMo-4 vagy ERNiCrMo-10). A vegyes ötvözetű rendszerek gyakoriak, ahol egy folyamat különböző zónái eltérő kémiát látnak.

K: Szükséges valamelyik ötvözet utólagos{0}}hegesztési hőkezelése?

A: Általában nem. Mindkettő elég jól ellenáll a szemcse-határos csapadéknak a hőhatás-zónában ahhoz, hogy a legtöbb szolgáltatáshoz hegesztett állapotban is használható legyen. A PWHT továbbra is megadható stressz--csökkentési okokból vastag szakaszokon vagy projektenkénti-specifikus kódkövetelmények miatt.

K: Melyik ötvözet ellenállóbb a hidrogén-fluoriddal szemben?

A: Egyik ötvözet sem az első{0}}választott anyag az agresszív hidrogén-fluorid-kezeléshez; mindkettő csak mérsékelt ellenállást mutat, amely nagymértékben függ a koncentrációtól, a hőmérséklettől és a levegőztetéstől. A speciális ötvözeteket vagy a nem{2}}fém béléseket rendszerint súlyos HF-terhelés szempontjából értékelik.

K: A PREN-t (pittingellenállás-ekvivalens szám) használják a C276 és a C22 összehasonlítására?

A: A PREN-t rozsdamentes és duplex acélokhoz fejlesztették ki, és nem a szabványos mérőszám a Ni{0}}Cr-Mo ötvözetek esetében, amelyek lyukasztási ellenállását ehelyett közvetlenül az ASTM G48 kritikus pontozási és réshőmérsékleten értékelik. A rozsdamentes -acél PREN-képleteken alapuló összehasonlítások félrevezetőek lehetnek ennél az ötvözetcsaládnál.

K: A C276 és a C22 ugyanolyan teljesítményt nyújt tengervízben?

A: Magas nikkel-, króm-, molibdén- és volfrámtartalmuk miatt mindkettő alapvetően közömbösnek tekinthető a környezeti tengervízben és sóoldatban, és mindkettőt széles körben használják a tengervízben és a tengeri szolgáltatásokban; A C22 tipikusan valamivel magasabb kritikus lyukképződési hőmérsékletet mutat klórozott vagy magasabb hőmérsékletű tengervízben.