Hastelloy C276 vs C22: Korroosionkestävyyden vertailu hapettavissa ja pelkistävissä hapoissa

Hastelloy C276 ja Hastelloy C22 ovat nikkeli-kromi-molybdeenin (Ni-Cr-Mo) seosperheen kaksi laajimmin määriteltyä jäsentä, ja ne sekoitetaan rutiininomaisesti keskenään, koska niillä on yhteinen syntyperä, samanlaiset ASTM-ominaisuudet ja päällekkäiset ominaisuudet. Käytännössä nämä kaksi metalliseosta on suunniteltu ratkaisemaan erilaisia ​​korroosio-ongelmia, ja väärän valinta tiettyyn happamaan ympäristöön voi lyhentää käyttöikää vuosikymmenistä kuukausiin.

Tässä oppaassa verrataan Hastelloy C276:ta (UNS N10276) ja Hastelloy C22:ta (UNS N06022) koostumuksen, hapettavan-hapon suorituskyvyn, happojen vähentämisen-, paikallisen korroosionkestävyyden, mekaanisten ominaisuuksien ja ohjaavien standardien osalta. Tämän oppaan lopussa on valintatarkistuslista ja usein kysytyt kysymykset, jotka voivat määrittää oikean hankinnan ja suunnittelulaadun.

Mitkä kemialliset erot eroavat Hastelloy C276:sta ja C22:sta?

Hastelloy C22 kehitettiin C276:n suoraksi evoluutioksi, jolloin osa C276:n volframista ja raudasta vaihdettiin lisäkromiin ja molybdeeneihin - tasapainotus, joka sulkee C276:n yhden merkittävän heikkouden: suorituskyvyn voimakkaasti hapettavissa hapoissa.

Molemmilla seoksilla on sama nikkeli-kromi-molybdeenirunko, ja niitä säätelevät samat ASTM/ASME-spesifikaatiot (B574, B575, B564, B619, B622, B626, B366), mutta niiden seostusfilosofioita jaetaan eri tavoin: kattoon noin 16 %:sta jopa 22,5 %:iin ja leikattiin volframi- ja rautapitoisuutta vastaavasti. Tämä yksittäinen muutos on perimmäinen syy jokaiseen tässä artikkelissa käsitellyyn suorituskykyeroon.

Lähde: ASTM B575 / ASME SB575 nimelliskoostumusrajat UNS N10276:lle ja UNS N06022:lle Corrosion Materials Inc:n taulukoiden ja useiden ASTM{5}}viittaustehtaan tietolehtien mukaan.

Miksi Hastelloy C22 ylittää C276:n hapettavissa hapoissa?

C22 voittaa hapettavia happoja, koska kromi - ei molybdeeni - on alkuaine, joka rakentaa ja ylläpitää ohutta kromi--passiivista kalvoa, jota hapettavat lajit tarvitsevat pysyäkseen suojaavana aggressiivisen sijaan.

Hapettavassa hapossa, kuten typpihapossa, happo itse antaa hapetusvoiman, joka pitää kromi-oksidikalvon ehjänä; korkeampi kromipitoisuus antaa seokselle yksinkertaisesti enemmän raaka-ainetta kalvon rakentamiseen ja korjaamiseen. C276:n kromipitoisuus on noin kuusi prosenttiyksikköä C22:n alapuolella, mikä riittää jättämään sen selvästi ylempänä voimakkaasti hapettavassa kemiassa, vaikka molemmat seokset suunniteltiin alun perin saman molybdeeni{4}}-strategian mukaisesti happojen pelkistämiseen.

Lähde: Korroosion{0}}käyttäytymisvertailut, jotka on koottu Haynes/Hastelloy-lejeeringin teknisistä tiedoista (Alloy C276 ja Alloy 22 -tiedot), NeoNickel-, MWalloys- ja Western Forge & Flangen teknisistä ohjeista Ni-Cr-Mo-seoksen valinnassa.

Miksi Hastelloy C276 pysyy vertailukohtana happojen vähentämisessä?

C276 on edelleen standardi referenssiseos pelkistävien happojen - ennen kaikkea suolahapon -, koska sen korkeampi yhdistetty molybdeeni-plus-volframipitoisuus suojaa metallipintaa passiivisen kalvon jo hajottua, mikä on juuri sitä, mitä tapahtuu voimakkaasti pelkistävässä hapossa.

Pelkistävät hapot, kuten kloorivetyhappo, eivät anna hapetusvoimaa, joka tarvitaan kromi-oksidikalvon ylläpitämiseen, joten kromi vaikuttaa suhteellisen vähän tässä järjestelmässä. Korroosionkestävyys riippuu sen sijaan molybdeenistä ja volframista, jotka vastustavat paljaan metallipinnan aktiivista liukenemista. Koska C276 on formuloitu C--perheen lejeeringeistä korkeimmalla Mo+W-pitoisuudella, se on kerännyt yli 50 vuoden kenttätietoja suolahaposta, rikkihapon vähentämisestä ja fosforihapon palvelusta, ja se on usein taloudellisempi vaihtoehto, kun prosessikemiaa pelkistyy jatkuvasti.

Lähde: Vähentävät-happokorroosionopeusalueet, jotka on koottu Haynes International Alloy C276:n teknisistä tiedoista ja Globo Alloy Hastelloy C276:n kemiallisen-yhteensopivuusohjeista; orgaanisen-hapon ja fosforihapon-käyttäytyminen on vahvistettu useissa tehtaan teknisissä tietosivuissa.

Miten nämä kaksi metalliseosta vertaavat{0}}happamissa ja vaihtelevissa ympäristöissä?

C22 on turvallisempi oletusarvo seka--happo- ja vaihteleva-kemian palvelussa, koska sen korkeampi kromipitoisuus laajentaa sen marginaalia hapettavalla puolella ilman, että pelkistävän puolen suorituskyky heikkenee.

Useimmat todelliset{0}}korroosiovirheet eivät tapahdu oppikirjan yksittäisessä-happoympäristössä; niitä esiintyy sekahappovirroissa, häiriintyneissä olosuhteissa tai prosesseissa, joissa hapettimen pitoisuus ajautuu ajan myötä - savukaasujen rikinpoistolipeä, massan{3}}valkaisusuodos ja peittauskylpyt ovat yleisiä esimerkkejä. Näissä palveluissa käytännön riskinä on, että pelkistyväksi oletettu virta muuttuu hetkellisesti hapettuvaksi (tai päinvastoin) häiriön aikana, ja seos tarvitsee stabiliteettimarginaalin molemmilta puolilta. C22:n tasapainoinen, mutta kromi-eteenpäin suuntautuva kemia antaa sille kaksipuolisen-marginaalin, minkä vuoksi se on usein määritelty FGD-absorberin sisäosille ja muille moni-happoympäristöille, vaikka C276 olisikin riittävä - ja halvempi - nimelliselle, vakaalle kemialliselle tasolle.

Tunnettu esimerkki on "Green Death" -testiliuos (rikki-, kloori-, rauta- ja kuparikloridien seos, jota käytetään simuloimaan kaikkein aggressiivisimpia FGD-pesurin olosuhteita): molemmat seokset kestävät sitä paljon paremmin kuin yleensä austeniittiset ruostumattomat teräkset, kuten tyyppi 316, mutta leveä kromipitoisuus antaa korkeamman C22-pitoisuuden. hapettimen pitoisuus pesurilipeässä on arvaamaton.

Mikä metalliseos tarjoaa paremman piste- ja rakokorroosionkestävyyden?

Hastelloy C22 tarjoaa yleensä saman tai paremman kestävyyden piste- ja rakokorroosiota vastaan ​​hapettavassa kloridiympäristössä, mikä johtuu sen korkeammasta kromi-, molybdeeni- ja volframipitoisuudesta.

Paikallinen korroosio - piste- ja rakohyökkäys - on arvioitu testeillä, kuten ASTM G48 (ferrikloridiimmersio), ja siihen vaikuttaa voimakkaasti kromin, molybdeenin ja volframin yhdistetty taso, samat alkuaineet, jotka hallitsevat yleistä hapettumiskestävyyttä-. Koska C22 kantaa enemmän kaikkia kolmea verrattuna C276:een, se tallentaa tyypillisesti yhtä suuren tai korkeamman kriittisen pistekorkeuslämpötilan (CPT) ja kriittisen rakolämpötilan (CCT) ferrikloridissa ja muissa aggressiivisissa kloridi-pitoisissa hapettimissa. Molemmat seokset kuitenkin ylittävät mukavasti jopa erittäin seostetut austeniittiset ja super-austeniittiset ruostumattomat teräkset (316L, 904L, 254SMO) tässä testissä, ja molempien katsotaan olevan olennaisesti immuuneja kloridijännityskorroosiohalkeilulle niiden korkean nikkelipitoisuuden vuoksi.

Eroavatko mekaaniset ominaisuudet tai hitsattavuus merkityksellisesti?

Ei - nämä kaksi metalliseosta ovat lähes identtisiä lujuuden, kovuuden ja hitsattavuuden suhteen; koko valintapäätös perustuu korroosiokemiaan, ei mekaaniseen suorituskykyyn.

Molemmat seokset toimitetaan ja hyväksytään liuos{0}}hehkutettuina, ja ne ovat täysin austeniittisia, yksi-faasiseoksia, joiden mekaaniset vähimmäisominaisuudet ovat olennaisesti vaihdettavissa ASTM B575/ASME SB575 -standardin mukaan. Molemmat kestävät rae-rajakarbidin ja metallien välisten saostumien muodostumista hitsauslämmön-vaikutusvyöhykkeellä riittävän hyvin käytettäväksi hitsatussa tilassa ilman jälki-hitsauksen lämpökäsittelyä (PWHT) useimmissa palveluissa - merkittävä valmistusetu verrattuna vanhempaan Ni-Cr:n jälkeen vaadittavaan ratkaisuun. hitsin läpikulku.

Lähde: Mekaaniset vähimmäisominaisuudet ASTM B574/B575 ja ASME SB574/SB575 mukaan; AWS-täyteainemerkinnät A5.14 (paljas) ja A5.11 (peitetty elektrodi) mukaan.

Mitä hallitsevia standardeja ja sertifikaatteja sovelletaan molempiin seoksiin?

Molemmilla seoksilla on sama ASTM/ASME-tuoteperheen-muotospesifikaatiot ja samat tehtaan-sertifiointivaatimukset, joten projektin paperityö ei muutu valitun laadun perusteella - vain sertifikaatissa raportoitu koostumus ja testitulokset.

Mikä metalliseos sinun tulisi määrittää sovelluksellesi?

Määritä Hastelloy C22, kun hallitseva tai huonoin{1}}tapauskemia on hapettava tai arvaamaton; määritä Hastelloy C276, kun kemia alenee jatkuvasti ja kustannuksilla on merkitystä.

Valitse Hastelloy C22, kun:

• Prosessineste sisältää typpihappoa, rautakloridia, kuparikloridia tai muita voimakkaita hapettavia aineita
• Klooridioksidia, hypokloriittia tai märkää kloorikaasua on läsnä happamien olosuhteiden rinnalla
• Virran koostumus on vaihteleva, huonosti karakterisoitu tai alttiina häiriintyneille olosuhteille, jotka voivat siirtää sen kohti hapettavaa kemiaa
• Piste- ja rakokorroosionkestävyys kloridi{0}}laakerihapettimissa on hallitseva vikatila
• Erittely edellyttää mahdollisimman laajaa korroosiomarginaalia ja budjetti sallii vaatimattoman kustannuslisän

Valitse Hastelloy C276, kun:

• Prosessineste on jatkuvasti pelkistävää - suolahappoa, pelkistävää rikkihappoa tai mietoja orgaanisia happoja (muurahais-, etikka-, oksaalihappo)
• Sovellus on märkä kloori-, hypokloriitti- tai klooridioksidipalvelu ilman merkittävää hapettavalle-hapolle altistumista
• Viidenkymmenen{0}}vuotinen kenttäkokemus ja laaja tehtaiden/valmistajien tuntemus arvostetaan kriittisessä, pitkässä{1}}johtoprojektissa
• Budjetti suosii C--perheen halvempia-jäseniä hyvin-luonnostetun, vakaan-tilaprosessin vuoksi

Kun epäilet:

Tilaa korroosionestotesti (ASTM G28/G48 tai laitoskohtainen upotustesti) varsinaiseen prosessinesteeseen ennen lopullista materiaalin valintaa. Julkaistut korroosion{4}}nopeustiedot ovat seulontatyökalu, eivät korvaa todellisen, saastuneen, monikomponenttivirran{5}}korviketta, jonka laite todella näkee.

Miten hinta ja saatavuus verrataan?

Hastelloy C22:lla on tyypillisesti 5–15 % korkeampi hinta verrattuna Hastelloy C276:een vastaavissa tuotemuodoissa, mikä heijastaa sen korkeampaa kromi- ja molybdeenipitoisuutta ja kapeampaa, tiukemmin säädeltyä koostumusikkunaa.

Molempia seoksia on laajalti varastossa levy-, levy-, tanko-, putki- ja liitososina suurissa nikkeli-seosten palvelukeskuksissa, joten toimitusaika on harvoin ratkaiseva tekijä niiden välillä. Koska hintaero on vaatimaton suhteessa suunnittelemattoman sammutuksen tai korroosion-aiheuttaman vian kustannuksiin, kustannusten pitäisi olla päätekijä vasta sen jälkeen, kun korroosiokemia ei ole selvästi sulkenut pois seoksia - eikä ensisijainen valintatekijä.

Usein kysytyt kysymykset

K: Onko Hastelloy C22 yksinkertaisesti "parempi" versio Hastelloy C276:sta?

A: No. C22 on parempi hapettavien happojen ja hapettavien kloridisuolojen suhteen, mutta C276 on edelleen vakiintuneempi ja usein kustannustehokkaampi valinta happojen, kuten kloorivetyhapon, jatkuvaan pelkistämiseen. Kumpikaan metalliseos ei hallitse toisiaan kaikissa kemikaaleissa.

K: Voidaanko Hastelloy C276 ja C22 hitsata toisiinsa tai sekoittaa samaan järjestelmään?

A: Kyllä. Molemmat ovat helposti hitsattavissa toisiinsa ja useimpiin muihin Ni-Cr-Mo- ja austeniittisiin ruostumattomiin seoksiin käyttämällä vastaavaa tai yli-seostettua täytemetallia (tyypillisesti ERNiCrMo-4 tai ERNiCrMo-10). Seosseosjärjestelmät ovat yleisiä, kun prosessin eri vyöhykkeet näkevät erilaiset kemiat.

K: Edellyttääkö jompikumpi metalliseos{0}}hitsauksen jälkeistä lämpökäsittelyä?

A: Yleensä ei. Molemmat kestävät rae-rajasaostumista lämmön-vaikutusvyöhykkeellä tarpeeksi hyvin, jotta niitä voidaan käyttää hitsattuina useimmissa palveluissa. PWHT voidaan silti määrittää stressin{5}}keventämiseksi paksuissa osissa tai projektikohtaisissa-koodivaatimuksissa.

K: Mikä metalliseos kestää paremmin fluorivetyhappoa?

A: Kumpikaan metalliseos ei ole ensimmäinen{0}}valintamateriaali aggressiiviseen fluorivetyhappohuoltoon. molemmilla on vain kohtalainen vastus, joka riippuu suuresti pitoisuudesta, lämpötilasta ja ilmastamisesta. Erikoiseokset tai ei--metalliset vuoraukset arvioidaan tyypillisesti vakavan HF-käytön kannalta.

K: Käytetäänkö PRENiä (Pitting Resistance Equivalent Number) vertailtaessa C276:ta ja C22:ta?

A: PREN kehitettiin ruostumattomille ja duplex-teräksille, eikä se ole vakiomittari Ni-Cr-Mo-seoksille, joiden pistesyöpymiskestävyys sen sijaan arvioidaan suoraan ASTM G48:n kriittisten piste- ja rakolämpötilojen avulla. Ruostumattomasta -teräksestä valmistettuihin PREN-kaavoihin perustuvat vertailut voivat olla harhaanjohtavia tässä seosperheessä.

K: Toimivatko C276 ja C22 samoin merivedessä?

A: Molempia pidetään olennaisesti inertteinä ympäröivässä merivedessä ja suolavedessä niiden korkean nikkeli-, kromi-, molybdeeni- ja volframipitoisuuden vuoksi, ja molempia käytetään laajalti merivedessä ja meripalveluissa; C22:lla on tyypillisesti hieman korkeampi kriittinen pistekorkeuslämpötila klooratussa tai kohonneessa{1}}lämpöisessä merivedessä.