Hastelloy C276 naspram C22: Usporedba otpornosti na koroziju u oksidirajućim i redukcijskim kiselinama

Hastelloy C276 i Hastelloy C22 dva su najčešće specificirana člana obitelji legura nikal-krom-molibden (Ni-Cr-Mo) i rutinski se međusobno miješaju jer dijele zajedničko podrijetlo, slična mehanička svojstva i preklapajuće ASTM specifikacije. U praksi su te dvije legure projektirane za rješavanje različitih problema korozije, a odabir pogrešne za danu kiselu okolinu može skratiti životni vijek od desetljeća do mjeseci.

Ovaj vodič uspoređuje Hastelloy C276 (UNS N10276) i Hastelloy C22 (UNS N06022) po sastavu, učinku oksidacije-kiseline, učinku smanjenja-kiseline, lokaliziranoj otpornosti na koroziju, mehaničkim svojstvima i važećim standardima, a zatim se završava popisom za odabir i često postavljanim pitanjima kako bi timovi za nabavu i inženjering mogli odrediti ispravnu ocjenu s povjerenje.

Koje kemijske razlike odvajaju Hastelloy C276 i C22?

Hastelloy C22 razvijen je kao izravna evolucija C276, mijenjajući dio volframa i željeza iz C276 za dodatni krom i molibden - rebalans koji uklanja jednu značajnu slabost C276: performanse u jako oksidirajućim kiselinama.

Obje legure dijele istu okosnicu od nikla-kroma-molibdena i regulirane su istom obitelji ASTM/ASME specifikacija (B574, B575, B564, B619, B622, B626, B366), ali njihove se filozofije legiranja razlikuju na jedan namjeran način: dizajneri C22 podigli su strop kroma s otprilike 16% na čak 22,5% i u skladu s tim smanjio sadržaj volframa i željeza. Taj jedan pomak temeljni je uzrok svake razlike u izvedbi o kojoj se govori u ovom članku.

Izvor: ASTM B575 / ASME SB575 granice nominalnog sastava za UNS N10276 i UNS N06022, prema tablici Corrosion Materials Inc. i višestrukim ASTM-referentnim tablicama podataka tvornice.

Zašto Hastelloy C22 nadmašuje C276 u oksidirajućim kiselinama?

C22 pobjeđuje u oksidirajućim kiselinama jer je krom - a ne molibden - element koji gradi i održava tanki krom-oksidni pasivni film koji je potreban oksidirajućim vrstama kako bi ostale zaštitne, a ne agresivne.

U oksidirajućoj kiselini kao što je dušična kiselina, sama kiselina daje oksidacijsku moć koja održava film krom-oksida netaknutim; veći sadržaj kroma jednostavno daje leguri više sirovina za izgradnju i popravak tog filma. Sadržaj kroma u C276 nalazi se ispod C22 za otprilike šest postotnih bodova, što je dovoljno da ga ostavi jasno nadmašenim u jako oksidirajućim kemijama, iako su obje legure izvorno napravljene oko iste strategije redukcije kiselina vođene-molibdenom.

Izvor: Usporedbe-ponašanja korozije sastavljene iz tehničkih podataka o legurama Haynes/Hastelloy (tablice s podacima o legurama Alloy C276 i Alloy 22), tehničkim uputama NeoNickel, MWalloys i Western Forge & Flange o odabiru legure Ni-Cr-Mo.

Zašto Hastelloy C276 ostaje mjerilo u reduciranju kiselina?

C276 ostaje standardna referentna legura za reducirajuće kiseline - prije svega klorovodične kiseline - jer njen veći kombinirani sadržaj molibdena-plus-volframa štiti metalnu površinu nakon što se pasivni film već razgradi, što je upravo ono što se događa u jako redukcijskoj kiselini.

Redukcijske kiseline kao što je klorovodična kiselina ne daju snagu oksidacije potrebnu za održavanje filma krom-oksida, tako da krom relativno malo doprinosi ovom režimu. Otpornost na koroziju umjesto toga ovisi o molibdenu i volframu, koji se odupiru aktivnom otapanju gole metalne površine. Budući da je C276 formuliran s najvećim udjelom Mo+W od bilo koje legure u obitelji C-, akumulirao je više od pedeset godina terenskih podataka o klorovodičnoj kiselini, reducirajućoj sumpornoj kiselini i fosfornoj kiselini, te je često ekonomičniji izbor kada se procesna kemija stalno reducira.

Izvor: Smanjenje-raspona stopa kiselinske korozije sastavljeno iz tehničkih podataka Haynes International Alloy C276 i Globo Alloy Hastelloy C276 smjernica-kompatibilnosti; ponašanje organske-kiseline i fosforne-kiseline potkrijepljeno u listovima s tehničkim podacima više tvornica.

Kako se te dvije legure mogu usporediti u mješovitim-kiselim i fluktuirajućim okruženjima?

C22 je sigurniji zadani proizvod u mješovitoj-kiseloj i fluktuirajućoj-kemiji jer njegov viši sadržaj kroma proširuje njegovu marginu na strani oksidacije bez materijalnog žrtvovanja performansi na strani redukcije.

Većina kvarova-korozije u stvarnom svijetu ne događa se u udžbeničkom okruženju jedne-kiseline; javljaju se u mješovitim kiselim strujama, poremećenim uvjetima ili procesima u kojima se koncentracija oksidansa mijenja tijekom vremena - tekućina za desulfurizaciju dimnih plinova (FGD), filtrat za izbjeljivanje celuloze- i kupke za kiseljenje uobičajeni su primjeri. U tim je uslugama praktični rizik da struja za koju se pretpostavlja da se reducira nakratko postane oksidirajuća (ili obrnuto) tijekom poremećaja, a leguri je potrebna margina stabilnosti s obje strane. Uravnotežena, ali krom-napredna kemija C22 daje mu dvostranu-stranu, zbog čega se često specificira za unutarnje dijelove FGD apsorbera i druga više-kiselinska okruženja iako bi C276 bio prikladan - i jeftiniji - za nominalnu, stabilnu-kemiju.

Dobro-poznata ilustracija je testna otopina "Zelena smrt" (mješavina sumpornog, klorovodičnog, željeznog i bakrenog klorida koja se koristi za simulaciju najagresivnijih uvjeta FGD skrubera): obje legure otporne su na njega daleko bolje od austenitnih nehrđajućih čelika kao što je tip 316, ali viši sadržaj kroma i molibdena u C22 općenito mu daje širu prozor stabilnosti kada je sadržaj oksidansa u tekućini za pranje nepredvidiv.

Koja legura nudi bolju otpornost na rupičastu i pukotinsku koroziju?

Hastelloy C22 općenito pruža jednaku ili bolju otpornost na rupičastu i pukotinsku koroziju u oksidirajućim kloridnim okruženjima, zahvaljujući većem kombiniranom sadržaju kroma, molibdena i volframa.

Lokalizirana korozija - rupičasta i pukotina - procjenjuje se testovima kao što je ASTM G48 (uranjanje u željezni klorid) i na nju snažno utječe kombinirana razina kroma, molibdena i volframa, istih elemenata koji dominiraju općom otpornošću na-kiseline. Budući da C22 nosi više od sva tri u odnosu na C276, obično bilježi jednaku ili višu kritičnu temperaturu pitinga (CPT) i kritičnu temperaturu pukotina (CCT) u željezovom kloridu i drugim agresivnim oksidacijskim medijima-koji sadrže klorid. Obje legure, međutim, udobno nadmašuju čak i visokolegirane austenitne i super{9}}austenitne nehrđajuće čelike (316L, 904L, 254SMO) u ovom testu, a obje se smatraju u osnovi imunima na pucanje od korozije uslijed naprezanja klorida zbog visokog sadržaja nikla.

Razlikuju li se mehanička svojstva ili zavarljivost značajno?

Ne - dvije legure su gotovo-identične u čvrstoći, tvrdoći i zavarljivosti; cijela odluka o odabiru svodi se na kemiju korozije, a ne na mehaničku učinkovitost.

Obje legure se isporučuju i kvalificiraju u stanju-žarenog u otopini i potpuno su austenitne, jedno-fazne legure s u osnovi međusobno zamjenjivim minimalnim mehaničkim svojstvima prema ASTM B575/ASME SB575. Oboje se dovoljno dobro odupiru stvaranju karbida na granici zrna-i intermetalnih taloga u zoni-zahvaćene toplinom zavarivanja da se mogu upotrebljavati u-zavarenom stanju bez toplinske obrade nakon-zavarivanja (PWHT) u većini usluga - velika prednost u proizvodnji u odnosu na starije Ni-Cr-Mo legura koje su zahtijevale žarenje otopinom nakon svakog zavareni prolaz.

Izvor: Minimalna mehanička svojstva prema ASTM B574/B575 i ASME SB574/SB575; AWS oznake punila prema AWS A5.14 (goli) i A5.11 (prekrivena elektroda).

Koji se važeći standardi i certifikati odnose na obje legure?

Obje legure dijele istu obitelj ASTM/ASME specifikacija-oblika proizvoda i iste zahtjeve za-certifikaciju mlina, tako da se dokumentacija projekta ne mijenja ovisno o tome koji je stupanj odabran - mijenjaju se samo sastav i rezultati ispitivanja navedeni u certifikatu.

Koju biste leguru trebali navesti za svoju primjenu?

Navedite Hastelloy C22 kada je dominantna ili najgore-kemija oksidirajuća ili nepredvidiva; navedite Hastelloy C276 kada se kemija stalno smanjuje i cijena je važna.

Odaberite Hastelloy C22 kada:

• Procesna tekućina sadrži dušičnu kiselinu, željezni klorid, bakrov klorid ili druga jaka oksidirajuća sredstva
• Klor-dioksid, hipoklorit ili vlažni plinoviti klor prisutni su uz kisele uvjete
• Sastav struje je promjenjiv, slabo karakteriziran ili podložan poremećenim uvjetima koji bi ga mogli pomaknuti prema oksidirajućoj kemiji
• Otpornost na rupičastu i pukotinsku koroziju u oksidirajućim medijima koji-sadrže klorid glavni je način kvara
• Specifikacija zahtijeva najširu moguću granicu korozije, a proračun dopušta skromnu premiju troškova

Odaberite Hastelloy C276 kada:

• Procesna tekućina dosljedno reducira - klorovodičnu kiselinu, reducira sumpornu kiselinu ili blage organske kiseline (mravlju, octenu, oksalnu)
• Primjena je mokri klor, hipoklorit ili klor dioksid bez značajnog izlaganja oksidirajućoj-kiselini
• Pedeseto-godišnja evidencija na terenu i široko poznavanje mlina/proizvođača cijene se za kritičan dugo{1}}projekt
• Proračun daje prednost članu C-obitelji s nižim-troškovima za dobro-okarakteriziran, stabilan-tok procesa

Kada ste u nedoumici:

Naručite ispitivanje korozije kuponom (ASTM G28/G48 ili test uranjanja-specifičan za postrojenje) u stvarnoj procesnoj tekućini prije konačnog odabira materijala. Objavljeni podaci o-brzini korozije alat su za provjeru, a ne zamjena za testiranje stvarnog, kontaminiranog, više-komponentnog toka koji će oprema stvarno vidjeti.

Kako se razlikuju cijena i dostupnost?

Hastelloy C22 obično nosi 5-15% veću cijenu u odnosu na Hastelloy C276 u ekvivalentnim oblicima proizvoda, odražavajući njegov viši sadržaj kroma i molibdena i njegov uži, strože kontrolirani prozor sastava.

Obje legure u velikim servisnim centrima za -legure nikla nalaze se u velikim količinama u pločama, limovima, šipkama, cijevima i priključcima, tako da je vrijeme isporuke rijetko odlučujući čimbenik između njih. Budući da je razlika u cijeni skromna u odnosu na trošak neplaniranog gašenja ili kvara-pogođenog korozijom, trošak bi trebao biti odlučujući-samo nakon što je kemija korozije jasno isključila niti jednu legura - niti primarni pokretač odabira.

Često postavljana pitanja

P: Je li Hastelloy C22 jednostavno "bolja" verzija Hastelloy C276?

A: Ne. C22 je bolji u oksidaciji kiselina i oksidirajućih kloridnih soli, ali C276 ostaje uvriježeniji i često isplativiji izbor za dosljednu redukciju kiselina kao što je klorovodična kiselina. Nijedna legura ne dominira nad drugom u svim kemijskim sastavima.

P: Mogu li se Hastelloy C276 i C22 međusobno zavarivati ​​ili miješati u istom sustavu?

A: Da. Oba se lako mogu zavarivati ​​jedan s drugim i s većinom drugih Ni-Cr-Mo i austenitnih nehrđajućih legura korištenjem odgovarajućeg ili više{3}}legiranog dodatnog metala (obično ERNiCrMo-4 ili ERNiCrMo-10). Sustavi mješovitih legura uobičajeni su tamo gdje različite zone procesa vide različite kemije.

P: Zahtijeva li bilo koja legura toplinsku obradu nakon-zavarivanja?

A: Općenito ne. Oboje dovoljno dobro odolijevaju taloženju-na granici zrna u zoni-pogođenoj toplinom da se koriste u-zavarenom stanju za većinu usluga. PWHT se još uvijek može navesti zbog-smanjenja naprezanja na debelim dijelovima ili prema zahtjevima koda-specifičnim za projekt.

P: Koja je legura otpornija na fluorovodičnu kiselinu?

A: Nijedna legura nije-materijal prvog izbora za agresivnu upotrebu fluorovodične kiseline; oba pokazuju samo umjerenu otpornost koja uvelike ovisi o koncentraciji, temperaturi i prozračivanju. Specijalizirane legure ili ne-metalne obloge obično se procjenjuju za teške HF uvjete.

P: Koristi li se PREN (Ekvivalentni broj otpornosti na udarce) za usporedbu C276 i C22?

A: PREN je razvijen za nehrđajuće i dvostruke čelike i nije standardna metrika za Ni-Cr-Mo legure, čija se otpornost na rupičastu pojavu umjesto toga procjenjuje izravno putem ASTM G48 kritične temperature rupičaste i pukotine. Usporedbe temeljene na PREN formulama za nehrđajući-čelik mogu dovesti u zabludu za ovu obitelj legura.

P: Djeluju li C276 i C22 jednako u morskoj vodi?

A: Oba se smatraju inertnima u okolnoj morskoj vodi i slanoj vodi zbog visokog sadržaja nikla, kroma, molibdena i volframa, a oba se široko koriste u morskoj vodi i pomorskim uslugama; C22 obično pokazuje neznatno višu kritičnu temperaturu pitinga u morskoj vodi s kloriranom ili povišenom-temperaturom.