Hastelloy C276 u odnosu na C22: Kako odabrati za kemijsku opremu?

Za većinu agresivnih mješovitih-kiselinskih ili oksidirajućih kemijskih okruženja,Hastelloy C22nudi vrhunsku-otpornost na koroziju. Za smanjivanje kiselih sredina - kao što su klorovodična kiselina, mokri klorovodik i sumporna kiselina - i za primjene koje zahtijevaju dokazane dugoročne-učinkovitosti na terenu, C-276 ostaje referentna vrijednost u industriji. Čitajte dalje za potpunu usporedbu temeljenu na podacima.

Uvod

Pogoni za kemijsku preradu su neprijateljska okruženja. Kiseline, kloridi, oksidansi i visoke temperature napadaju obične metale unutar nekoliko sati. Odabir pogrešne legure za izmjenjivač topline, reaktorsku posudu ili mješalicu znači curenje-potaknuto korozijom, kontaminaciju tokova proizvoda, skupa gašenja i - u najgorem slučaju - katastrofalne sigurnosne incidente.

Hastelloy C276i C22 dvije su najšire specificirane legure na bazi nikla-na svijetu za jaku korozivnu upotrebu. Oba proizvodi Haynes International i pokriveni su glavnim standardima ASTM i ASME. Oba nude daleko bolju otpornost na koroziju nehrđajućeg čelika. Ipak, nisu međusobno zamjenjivi - svaki ima poseban kemijski dizajn koji ga čini prikladnijim za određena okruženja.

Ovaj vodič uspoređuje C-276 i C-22 u svim dimenzijama koje su važne dizajneru kemijske opreme: sastav, otpornost na koroziju, mehanička svojstva, zavarljivost, primjenjivi standardi i ukupni trošak vlasništva.

Hastelloy C276 u odnosu na C22: razlika

Tablica u nastavku pruža neposredan-usporedni-pregled dviju legura po parametrima koji su-najkritičniji za odlučivanje.

Bilješka:PREN=Ekvivalentni broj otpornosti na piting (veći=otporniji). Vrijednosti su indikativne; potvrdite s trenutnim ASTM / EN specifikacijama.

Kemijski sastav

Zamislite sastav legure kao njen recept. Svaki element ima određenu ulogu. Razumijevanje tog recepta govori vam - prije jednog testa korozije - gdje će svaka legura raditi dobro, a gdje će imati problema.

Bilješka:Sastav prema ASTM B575 (ploča/list). Rasponi se mogu neznatno razlikovati za cijevi (ASTM B622), šipke (ASTM B574) i priključke (ASTM B366).

Ključni uvid u sastav:C-276 koristi više molibdena (do 17%) kako bi dominirao u reducirajućim kiselim sredinama. C-22 koristi više kroma (do 22,5%) kako bi bio izvrstan u oksidirajućim i mješovitim kiselim sredinama. Ovaj pojedinačni kompromis glavni je uzrok gotovo svake razlike u performansama između dviju legura.

Otpornost na koroziju: Okoliš-po-Usporedba okoliša

Klorovodična kiselina (HCl) - Reducirajuće okruženje

Klorovodična kiselina jedan je od najagresivnijih medija koji se susreću u kemijskoj obradi - koji se koristi za kiseljenje, kontrolu pH, ekstrakciju minerala i organsku kemijsku sintezu. To je redukcijska kiselina, što znači da aktivno napada pasivni film na većini metala.

Bilješka:Podaci o brzini korozije iz Haynes Internationala objavili su podatke o koroziji. Stvarne stope variraju ovisno o prozračivanju, brzini i zagađivačima. Stope ispod 0,13 mm/god smatraju se izvrsnim; 0,13–0,51 mm/god vrlo dobro; Prihvatljivo 0,51–1,27 mm/god.

Presuda - HCl usluga:C-276 je poželjna legura za klorovodičnu kiselinu, posebno pri koncentracijama iznad 5% i povišenim temperaturama. Njegov viši sadržaj molibdena daje značajnu prednost u brzini korozije.

Sumporna kiselina (H₂SO₄) - Redukcija u miješanu

Ponašanje sumporne kiseline je složeno: razrijeđena H₂SO₄ se reducira; koncentrirana H₂SO₄ oksidira. Križanje se događa oko 60-70% koncentracije. Obje legure rade dobro u većem dijelu ovog raspona, ali s bitnim razlikama u ekstremima.

Bilješka:U mješovitim kiselim strujama koje sadrže i H₂SO₄ i HCl (često u klor-alkalnoj i mineralnoj obradi), C-22 obično nadmašuje C-276.

Dušična kiselina (HNO₃) - Oksidirajuće okruženje

Dušična kiselina jako oksidira. U oksidirajućim kiselinama, krom je ključni zaštitni element - jer krom stvara vrlo stabilan oksidni film u uvjetima oksidacije. Ovdje C-22 s 22% sadržaja kroma daje jasnu prednost u odnosu na C-276 s 15,5%.

Presuda - Usluga dušične kiseline:C-22 je značajno bolji od C-276 u radu dušične kiseline u svim koncentracijama. Niži sadržaj kroma u C-276 rezultira mnogo višim stopama korozije u koncentriranoj HNO₃. Za opremu za rukovanje dušičnom kiselinom - reaktori, kondenzatori, spremnici - C-22 je standardna specifikacija.

Fosforna kiselina (H₃PO₄)

Fosforna kiselina naširoko se koristi u proizvodnji gnojiva, preradi hrane i površinskoj obradi. Može sadržavati halogene nečistoće (fluoride, kloride) koje dramatično utječu na performanse legure.

Jamičasta, pukotinska i lokalizirana korozija

U okruženjima koja -sadrže klorid - morska voda, slana voda, izbjeljivač i mnogi tokovi industrijskih procesa - lokalizirana korozija (napad rupičaste i pukotine) predstavlja veći rizik od ravnomjerne korozije. Čak i sićušna rupa u stjenci posude može tijekom mjeseci narasti do-defekta stjenke.

Ekvivalentni broj otpornosti na piting (PREN) daje složenu mjeru otpornosti na piting klorida:

PREN=%Cr + 3.3(%Mo) + 1.65(%W) + 30(%N)

Bilješka:Iako C-276 ima neznatno viši izračunati PREN, C-22 ima superiornu otpornost na zonu utjecaja topline zavara (HAZ) znači da nadmašuje rezultate u stvarnoj zavarenoj opremi izloženoj kloridima.

Kritična nijansa:PREN je izračunati indeks na temelju sastava. U zavarenoj opremi - koja opisuje gotovo sve stvarne-kemijske posude - C-22 superiorna otpornost na koroziju u zoni utjecaja topline čini ga boljim praktičnim učinkom u kloridnim okruženjima, iako je njegov PREN malo niži.

Toplina zavarivanja-zahvaćena zona (HAZ) Korozija - Definirajuća prednost C-22

Kada se zavari bilo koja legura, toplina od zavarivanja privremeno mijenja mikrostrukturu metala neposredno uz rub zavara - zonu-zahvaćenu toplinom. U nekim legurama to uzrokuje taloženje karbida na granicama zrna, stvarajući zone-osiromašene kromom koje preferirano korodiraju.

C-22 je posebno dizajniran za smanjenje preosjetljivosti na HAZ. Laboratorijski i terenski podaci dosljedno pokazuju da -zavareni C-22 pokazuje stope korozije u ZUT-u koje su gotovo identične osnovnom metalu. Zavareni C-276, iako je još uvijek vrlo dobar, pokazuje mjerljivo veću razliku između stope korozije osnovnog metala i HAZ-a.

Za kemijsku opremu koja se mora koristiti u-zavarenom stanju - bez-žarenja otopinom nakon zavarivanja - ovo je često odlučujući faktor u specifikaciji C-22.

Mehanička svojstva

Obje legure daju izvrsnu mehaničku izvedbu za primjene u posudama pod tlakom i cjevovodima. Razlike su skromne, ali vrijedne pažnje pri projektiranju za rad pod visokim-tlakom ili otpornost na povišenu temperaturu.

Bilješka:Minimalne vrijednosti prema ASTM B575 za ploču/list. C-22 ima malo višu minimalnu granicu tečenja - što je korisno u dizajnu visokotlačnog reaktora. Vrijednosti pri povišenoj temperaturi su približne iz objavljenih tehničkih listova.

Primjenjivi standardi i prihvaćanje ASME koda

Obje legure obuhvaćene su sveobuhvatnim paketom standarda za proizvode i prihvaćene su od strane ASME Kodeksa za kotlove i tlačne posude - što je ključni zahtjev za tlačne posude i izmjenjivače topline u reguliranim industrijama diljem svijeta.

Bilješka:Uvijek potvrdite primjenjivo izdanje svakog standarda svojom tehničkom specifikacijom. Dizajn tlačne posude također zahtijeva primjenjive slučajeve koda ASME i dopuštene vrijednosti naprezanja iz ASME odjeljka II dijela D.

Tipične primjene u kemijskoj opremi

Gdje se obično navodi C-276

Oprema za proizvodnju i rukovanje klorovodičnom kiselinom - kolone, reaktori, izmjenjivači topline

Vlažna okolina klorovodika (plinovitog HCl) - posebno u postrojenjima VCM (monomer vinil klorida)

Sustavi za dekapiranje sumpornom kiselinom pri umjerenim koncentracijama

Pročišćivači odsumporavanja dimnih plinova (FGD) - klorid-noseći, redukcijski uvjeti

Usluga kiselog plina (H₂S + CO₂) u preradi nafte i plina

Usluga octene i mravlje kiseline (redukcija organskih kiselina)

Digestori celuloze i papira - okruženja kraft likera

Postrojenja za proizvodnju gnojiva - tokovi amonijevog sulfata i fosfata s onečišćenjima

Farmaceutske posude za fermentaciju u kojima je HCl procesna kemikalija

Gdje je tipično navedeno C22

Mješovita-kisela okruženja (H₂SO₄ + HNO3, H3PO₄ + HF, HCl + HNO3) - uobičajena u poluvodičkim, farmaceutskim i specijalnim kemijskim postrojenjima

Dušična kiselina i mješavine dušične/fluorovodične kiseline - luženje metala, ponovna obrada nuklearnog goriva

Usluge klora i hipoklorita - proizvodnja izbjeljivača, obrada vode

Kao-zavarene kemijske posude gdje je žarenje nakon-zavarivanja nepraktično ili-previsoko troškovno

Proizvodnja pesticida i herbicida - složeni tokovi procesa s više-kiselina

Kemijska proizvodnja-visoke čistoće - gdje bi korozija ZUT-a mogla unijeti metalnu kontaminaciju

Sustavi za oporabu i neutralizaciju otpadnih kiselina

Obloge brodskih tankera za kemikalije - kombinacije oksidirajuće morske vode + kemijskog tereta

Farmaceutski višenamjenski reaktori - koji upravljaju promjenjivim tokovima proizvoda

Studije-slučaja iz stvarnog svijeta

Specijalna kemijska tvornica koja radi s HCl apsorpcijskom kolonom u mokrim, redukcijskim uvjetima iskusila je ubrzanu koroziju i česta neplanirana gašenja korištenjem nehrđajućeg čelika 316L. Pregled materijala identificirao je 10% HCl na 80 stupnjeva kao uvjet za rad. C-276 ploča i cijev specificirani su za ljusku stupa, unutarnje dijelove i spojne cijevi.

Ishod: Nakon pet godina neprekidnog rada, inspekcija je pokazala stope korozije ispod 0,1 mm/god na svim C-276 komponentama, bez napada rupa ili pukotina. Predviđeni preostali radni vijek premašio je 20 godina - temeljno poboljšanje u odnosu na prethodni 18-mjesečni ciklus zamjene s 316L.

Lekcija:U namjenskim uslugama redukcijske kiseline - posebno HCl - C-276 s većim sadržajem molibdena daje stope korozije koje C-22 ne može usporediti uz ekvivalentnu cijenu. Nemojte pretjerano specificirati C-22 kada će ga C-276 nadmašiti.

Proizvođač farmaceutskih međuproizvoda trebao je reaktor s plaštom od 10 000 litara koji može rukovati: razrijeđenom H₂SO₄ za podešavanje pH; vodikov peroksid (oksidirajući); natrijev hipoklorit za čišćenje na mjestu (CIP); i niz organskih kiselina.

Reaktor je proizveden orbitalnim TIG zavarivanjem bez -žarenja otopinom nakon zavarivanja. C-22 je odabran na temelju njegove vrhunske otpornosti na koroziju HAZ-a u sva četiri toka procesa i njegovih performansi u oksidirajućim (H₂O₂, NaOCl) okruženjima.

Ishod: deseto-godišnji pregled nije pokazao vidljivu koroziju ni u jednoj zoni zavara, osnovnom metalu ili mlaznicama. Farmaceutski kupac postigao je FDA validaciju procesa bez komplikacija-povezanih s materijalnom promjenom.

Lekcija:Za više{0}}uslužne reaktore koji su izloženi i redukcijskim i oksidirajućim strujama, a posebno za-zavarene proizvode, C-22 je često izbor s nižim-rizikom i nižim-životnim-troškovom - čak i uz malo višu početnu cijenu materijala.

Elektroprivreda je istovremeno instalirala dva identična uređaja za odsumporavanje dimnih plinova (FGD): jedan izrađen od C-276 ploče, drugi od C-22.

Radna okolina sadržavala je sumpornu kiselinu, kloride (do 80 000 ppm Cl⁻) i promjenjivi otopljeni kisik.

Nakon osam godina rada, kartiranje korozije pokazalo je:

C-276 skruber: ravnomjerna stopa korozije 0,04–0,08 mm/god u osnovnom metalu; 0,10–0,15 mm/god u zonama ZUT-a zavara.

C-22 skruber: ravnomjerna stopa korozije 0,03–0,06 mm/god u osnovnom metalu; 0,04–0,07 mm/god u zonama ZUT-a zavara - u biti odgovara svojstvima osnovnog metala.

Lekcija:U visoko -kontaminiranim kloridima-mješovitim-kiselim okruženjima (uobičajeno FGD stanje), C-22 prednost ZUT-a pretvorena je u mjerljivo smanjenje dugotrajnog-napada korozije u -susjednim zonama zavara - područjima koja su najosjetljivija na curenje kroz zid.

Kako odabrati: sustavni okvir za odlučivanje

Koristite sljedeću logiku korak-po-da biste odabrali pravu leguru za svoju primjenu. Za slučajeve graničnih ili multi-stanja, uvijek angažirajte inženjera za koroziju i zatražite-podatke o kuponu testiranja specifičnih za lokaciju.

Korak 1 - Odredite primarnu kiselu okolinu.Redukcijske kiseline (HCl, razrijeđena H₂SO₄, HF) → C-276 je prvi izbor. Oksidirajuće kiseline (HNO₃, koncentrirana H₂SO₄, H₂O₂, hipoklorit) → C-22 je prvi izbor. Mješovita ili izmjenična kisela okruženja → C-22 je obično sigurnija specifikacija.

Korak 2 - Procijenite koncentraciju klorida i rizik od pitinga.Ispod 10 000 ppm Cl⁻ na umjerenoj temperaturi → prikladna je bilo koja legura. Iznad 10 000 ppm Cl⁻ ili u morskoj vodi + kemijskim kombinacijama → C-22 ima superiornu otpornost na koroziju zavarenog pukotina što ga čini preferiranim.

Korak 3 - Procijenite zahtjeve za izradu i zavarivanje.Ako je moguće žarenje u otopini nakon-zavarivanja (PWSA) → bilo koja legura; odabrati učinak korozije. Ako se oprema mora koristiti u -zavarenom stanju (velike posude, cjevovodi-proizvedeni na gradilištu, kratki rasporedi) → otpornost na ZUT C-22 jak je argument za njegov odabir.

Korak 4 - Provjerite temperaturu procesa.Obje su legure prikladne do približno 500 stupnjeva u većini kemijskih usluga. Iznad 500 stupnjeva u oksidirajućim atmosferama, oba ostaju održiva. Potvrdite s ASME Odjeljkom II Dijelom D dopuštena naprezanja na vašoj projektiranoj temperaturi.

Korak 5 - Uzmite u obzir troškove životnog ciklusa, a ne samo troškove materijala.C-22 obično košta 5–15% više u materijalu. Međutim, ako C-22 eliminira potrebni PWSA ciklus ili produži interval inspekcije s 3 na 7 godina, prednost troškova životnog ciklusa mogla bi biti u prednosti C-22. Zatražite analizu ukupnog troška vlasništva (TCO) od svog dobavljača.

Ukupni trošak vlasništva: iznad cijene po kilogramu

Uobičajena pogreška pri nabavi je procjena legura nikla samo na temelju početnog troška materijala. Za kemijsku opremu koja radi tijekom projektiranog životnog vijeka od 15 do 25 godina, troškovi materijala obično predstavljaju samo 20 do 35% ukupnih troškova životnog ciklusa. Održavanje, inspekcija, zastoji i zamjena čine većinu troškova.

Zatražite 20-godišnji troškovni model životnog ciklusa od svog dobavljača. Uključite troškove materijala, izradu (zavarivanje + PWSA), raspored pregleda i procijenjenu vjerojatnost zamjene. U mnogim scenarijima miješanih kiselina, ukupni trošak životnog ciklusa C-22 jednak je ili manji od C-276 - unatoč višoj početnoj cijeni po kilogramu.

Često postavljana pitanja

Br. C-22 ističe se u oksidirajućim, miješanim-kiselim i-zavarenim okruženjima. C-276 je superioran izbor u namjenskim uslugama redukcijske kiseline - posebno u okruženjima klorovodične kiseline i kiselog plina - gdje se njegov viši sadržaj molibdena izravno prevodi u niže stope korozije. Nijedna legura nije univerzalno superiorna; točan izbor u potpunosti ovisi o okruženju usluge.

Da. Različito zavarivanje C-276 na C-22 tehnički je izvedivo. Koristite ERNiCrMo-10 (C-22 punilo) ili ERNiCrMo-4 (C-276 punilo) - potvrdite sa svojim inženjerom za zavarivanje na temelju kritičnijeg servisnog okruženja. Žarenje u otopini nakon zavarivanja preporučuje se za kritične korozivne uvjete gdje otpornost na koroziju ZUT-a mora biti maksimizirana.

Obje legure su ocijenjene za kontinuirani rad do približno 1040 stupnjeva (1900 stupnjeva F) u oksidirajućim atmosferama prema ASME smjernicama. Međutim, za uslugu mokre kemijske korozije, radne temperature su obično ispod 300 stupnjeva. Dopuštene vrijednosti naprezanja za konstrukciju tlačne posude moraju se uzeti iz ASME odjeljka II dijela D na specifičnoj projektnoj temperaturi.

Da - kao i sa svim legurama nikla, izbjegavajte kontakt sa spojevima-koji sadrže sumpor (mast, markeri, trake) na povišenim temperaturama jer može doći do krtosti od sumpora. Čuvajte podalje od ugljičnog čelika kako biste spriječili kontaminaciju površine željezom, što može izazvati koroziju. Očistite površine samo odobrenim-kompatibilnim sredstvima za čišćenje.

Da. Hastelloy C-276 odgovara EN oznaci 2.4819 (NiMo16Cr15W). Hastelloy C-22 odgovara EN 2.4602 (NiCr21Mo14W). Oba su dostupna za EN 10028-7 (plosnati proizvodi) i EN 10216-5 (bešavne cijevi) gdje je primjenjivo.

Standardno opskrbljeni artikli (ploča, lula u uobičajenim veličinama) obično se isporučuju u roku od 2 do 6 tjedana od specijaliziranih distributera. Prilagođene dimenzije, cijevi s teškim stijenkama, otkovci i ne-standardni oblici proizvoda mogu zahtijevati 12–20 tjedana od narudžbe glodalice. Potvrdite dostupnost i vrijeme isporuke sa svojim dobavljačem rano u fazi projektiranja.

Da. Ovisno o specifičnom okruženju, alternative uključuju: Hastelloy C-2000 (pojačana otpornost na oksidirajuće kiseline), Alloy 59 (UNS N06059, vrlo visok Mo + Cr), Inconel 686 (ekstremna otpornost na piting) i Hastelloy B-3 (HCl i redukcijska kiselina bez kroma). Za okruženja koja kombiniraju visoke temperature i miješane kiseline, specijalne legure kao što su 625 ili 825 također se mogu ocijeniti. Posavjetujte se s inženjerom za koroziju za okruženja izvan standardnog C-276 / C-22 radnog opsega.

Zaključak

Hastelloy C-276 i C-22 su izvanredni materijali - među komercijalno dostupnim legurama koje su najotpornije na koroziju. Nikada nije pitanje koji je 'općenito bolji', nego koji je pravi za vašu specifičnu kemiju procesa.

Obje legure dostupne su u našoj proizvodnoj i distribucijskoj mreži u pločama, cijevima, priključcima, šipkama i otkivcima - prema standardima ASTM, ASME i EN. Naš tehnički tim pruža potpunu podršku pri odabiru materijala, certificiranje mlina i usluge inspekcije treće-strane.

Kontaktirajte naš odjel za legure nikla za savjetovanje o odabiru materijala, konkurentnu ponudu ili pristup našoj biblioteci podataka o koroziji - uključujući podatke o ispitivanju kupona specifične za vaše procesno okruženje.

Haynes International: Tehnički list legure Hastelloy C-276 (posljednje izdanje)

Haynes International: Hastelloy C-22 Alloy Data Sheet (posljednje izdanje)

Standardna specifikacija ASTM B575 - za ploče, limove i trake od legure nisko-nikla-molibdena-kroma s niskim udjelom ugljika

Standardna specifikacija ASTM B622 - za bešavne cijevi i cijevi od Ni-legure

Standardna specifikacija ASTM B574 - za štap od-ugljika nikla-kroma-molibdena

Standardna specifikacija ASTM B564 - za otkivke legure nikla

ASME Odjeljak II Dio B - Specifikacije obojenih materijala

ASME odjeljak II dio D - Svojstva (dopuštena naprezanja)

ASME B31.3 - Kodeks procesnih cijevi

ASM priručnik, svezak 13B: Korozija: materijali (ASM International)

NACE International / AMPP: Istraživanje podataka o koroziji - odjeljak za metale (6. izdanje)

EN 10028-7: Ravni proizvodi izrađeni od čelika za rad pod pritiskom - nehrđajući čelici