Hastelloy C276 vs. C22: Kuinka valita kemialliset laitteet?

Useimmille aggressiivisille seka--happo- tai hapettaville kemiallisille ympäristöille,Hastelloy C22tarjoaa ylivoimaisen-korroosionkestävyyden. Happamien ympäristöjen -, kuten kloorivetyhapon, märän kloorivedyn ja rikkihapon - vähentämisessä ja sovelluksissa, jotka vaativat todistettua pitkän-pitkän aikavälin kenttäsuorituskykyä, C-276 on edelleen alan vertailukohta. Lue koko datapohjainen vertailu.

Johdanto

Kemiankäsittelylaitokset ovat vihamielisiä ympäristöjä. Hapot, kloridit, hapettimet ja korkeat lämpötilat hyökkäävät tavallisiin metalleihin muutamassa tunnissa. Väärän seoksen valitseminen lämmönvaihtimelle, reaktoriastialle tai sekoittimelle tarkoittaa korroosiota-aiheuttamia vuotoja, tuotevirtojen saastumista, kalliita sammutuksia ja - pahimmillaan - katastrofaalisia turvallisuustapahtumia.

Hastelloy C276ja C22 ovat kaksi maailman laajimmin määriteltyä nikkeli-pohjaista metalliseosta vakavaan syövyttävään käyttöön. Molemmat ovat Haynes Internationalin valmistamia, ja ne kattavat suuret ASTM- ja ASME-standardit. Molemmat tarjoavat paljon paremman korroosionkestävyyden ruostumattomiin teräksiin verrattuna. Ne eivät kuitenkaan ole keskenään vaihdettavissa -, kullakin on erilainen kemiallinen rakenne, jonka ansiosta ne sopivat paremmin tiettyihin ympäristöihin.

Tässä oppaassa verrataan C-276:ta ja C-22:ta kaikilla kemiallisten laitteiden suunnittelijalle tärkeillä mitoilla: koostumus, korroosionkestävyys, mekaaniset ominaisuudet, hitsattavuus, sovellettavat standardit ja kokonaiskustannukset.

Hastelloy C276 vs. C22: Ero

Alla oleva taulukko tarjoaa välittömän, vierekkäisen--katsauksen kahdesta seoksesta päätöksenteon-kriittisimmillä parametreilla.

Huomautus:PREN=Pitting Resistance Equivalent Number (suurempi=kestävämpi). Arvot ovat suuntaa antavia; vahvista nykyisten ASTM/EN-määritysten mukaan.

Kemiallinen koostumus

Ajattele seoksen koostumusta sen reseptinä. Jokaisella elementillä on tietty rooli. Reseptin ymmärtäminen kertoo sinulle - ennen yhtä korroosiotestiä -, missä kukin metalliseos toimii hyvin ja missä se on vaikeaa.

Huomautus:Koostumus ASTM B575:n mukaan (levy/arkki). Alueet voivat vaihdella hieman putkien (ASTM B622), tankojen (ASTM B574) ja liittimien (ASTM B366) osalta.

Avainkoostumus:C-276 käyttää enemmän molybdeeniä (jopa 17 %) hallitsemaan pelkistäviä happamia ympäristöjä. C-22 käyttää enemmän kromia (jopa 22,5 %) menestyäkseen hapettavassa ja sekahappoisessa ympäristössä. Tämä yksittäinen kompromissi on perimmäinen syy lähes jokaiseen suorituskykyeroon näiden kahden lejeeringin välillä.

Korroosionkestävyys: ympäristö-ympäristövertailulla-

Kloorivetyhappo (HCl) - Pelkistävä ympäristö

Kloorivetyhappo on yksi aggressiivisimmista kemiallisessa käsittelyssä esiintyvistä väliaineista -, joita käytetään peittauksessa, pH:n säätelyssä, mineraalien uuttamisessa ja orgaanisessa kemiallisessa synteesissä. Se on pelkistävä happo, mikä tarkoittaa, että se hyökkää aktiivisesti useimpien metallien passiiviseen kalvoon.

Huomautus:Haynes Internationalin korroosionopeustiedot julkaisivat korroosiotiedot. Todelliset nopeudet vaihtelevat ilmastuksen, nopeuden ja epäpuhtauksien mukaan. Alle 0,13 mm/v nopeuksia pidetään erinomaisina; 0,13–0,51 mm/v erittäin hyvä; 0,51–1,27 mm/v hyväksyttävä.

Tuomio - HCl-palvelu:C-276 on edullinen seos suolahappokäyttöön, erityisesti yli 5 %:n pitoisuuksilla ja korotetuissa lämpötiloissa. Sen korkeampi molybdeenipitoisuus tarjoaa merkittävän korroosionopeuden edun.

Rikkihappo (H₂SO4) - Pelkistyy sekoitukseksi

Rikkihapon käyttäytyminen on monimutkaista: laimea H2SO4 pelkistyy; väkevä H2SO4 on hapettavaa. Crossover tapahtuu noin 60-70 % pitoisuudella. Molemmat seokset toimivat hyvin suuressa osassa tätä aluetta, mutta merkittäviä eroja äärimmäisissä olosuhteissa.

Huomautus:Sekahappovirroissa, jotka sisältävät sekä H2SO₂:a että HCl:a (yleistä kloori-alkalien ja mineraalien käsittelyssä), C-22 on tyypillisesti parempi kuin C-276.

Typpihappo (HNO₃) - Hapettava ympäristö

Typpihappo on voimakkaasti hapettavaa. Hapettavissa hapoissa kromi on kriittinen suojaava alkuaine -, koska kromi muodostaa erittäin vakaan oksidikalvon hapettavissa olosuhteissa. Tässä C-22:n 22 % kromipitoisuus tarjoaa selkeän edun C-276:n 15,5 %:iin verrattuna.

Tuomio - Typpihappopalvelu:C-22 on huomattavasti parempi kuin C-276 typpihapossa kaikissa pitoisuuksissa. C-276:n pienempi kromipitoisuus johtaa paljon korkeampiin korroosionopeuksiin väkevässä HNO3:ssa. Typpihappoa käsitteleville laitteille - reaktoreille, lauhduttimille, varastosäiliöille - C-22 on vakiovaruste.

Fosforihappo (H3PO4)

Fosforihappoa käytetään laajalti lannoitteiden tuotannossa, elintarvikkeiden jalostuksessa ja pintakäsittelyssä. Se voi sisältää halogenidien epäpuhtauksia (fluorideja, klorideja), jotka vaikuttavat dramaattisesti seoksen suorituskykyyn.

Piste-, rako- ja paikallinen korroosio

Kloridi-pitoisissa ympäristöissä - merivesi, suolavesi, valkaisuaine ja monet teolliset prosessivirrat - paikallinen korroosio (piste- ja rakohyökkäys) on suurempi riski kuin tasainen korroosio. Jopa pieni kuoppa suonen seinämässä voi kasvaa läpi-seinään kuukausien aikana.

Pitting Resistance Equivalent Number (PREN) -luku antaa yhdistelmämitan kloridipisteen vastustuskyvystä:

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

Huomautus:Vaikka C-276:lla on hieman korkeampi laskettu PREN-arvo, C-22:n ylivoimainen hitsauslämpövyöhykkeen (HAZ) vastus tarkoittaa, että se toimii paremmin kuin todelliset hitsatut laitteet, jotka ovat alttiina klorideille.

Kriittinen vivahde:PREN on koostumukseen perustuva laskettu indeksi. Hitsatussa laitteessa -, joka kuvaa käytännöllisesti katsoen kaikkia todellisia-kemiallisia astioita - C-22:n ylivoimainen lämmönvaihdevyöhykkeen korroosionkestävyys tekee siitä paremman käytännöllisen suorituskyvyn kloridiympäristöissä, vaikka sen PREN-arvo on hieman pienempi.

Hitsauslämmön-vaikutusalue (HAZ) korroosio - C-22:n ratkaiseva etu

Kun mitä tahansa seosta hitsataan, hitsauksesta syntyvä lämpö muuttaa väliaikaisesti metallin mikrorakennetta välittömästi hitsauspalon - lämmön-vaikutusalueen vieressä. Joissakin seoksissa tämä aiheuttaa karbidin saostumista raerajoilla, jolloin syntyy kromi-vähennyksiä, jotka syöpyvät ensisijaisesti.

C-22 on erityisesti suunniteltu minimoimaan HAZ-herkistys. Laboratorio- ja kenttätiedot osoittavat johdonmukaisesti, että{5}}hitsatun C-22:n korroosionopeus HAZ:ssa on lähes identtinen perusmetallin kanssa. As-hitsattu C-276, vaikka se on edelleen erittäin hyvä, osoittaa mitattavasti suuremman eron perusmetallin ja HAZ-korroosion välillä.

Kemiallisissa laitteissa, joita on käytettävä -hitsatussa tilassa - ilman jälki-hitsaushehkutusta -, tämä on usein ratkaiseva tekijä määritettäessä C-22:ta.

Mekaaniset ominaisuudet

Molemmat seokset tarjoavat erinomaisen mekaanisen suorituskyvyn paineastia- ja putkisovelluksiin. Erot ovat vaatimattomia, mutta huomioimisen arvoisia, kun suunnitellaan korkeapainekäyttöön tai korkean lämpötilan kestävyyteen.

Huomautus:Vähimmäisarvot ASTM B575:tä kohti levylle/levylle. C-22:lla on hieman korkeampi myötöraja -, joka on hyödyllinen korkeapainereaktorin suunnittelussa. Arvot korotetussa lämpötilassa ovat likimääräisiä julkaistuista tietolomakkeista.

Sovellettavat standardit ja ASME-koodin hyväksyntä

Molemmat seokset kuuluvat kattavan tuotestandardien piiriin, ja ne hyväksytään ASME:n kattila- ja paineastiakoodissa -, mikä on kriittinen vaatimus paineastioille ja lämmönvaihtimille säännellyillä teollisuudenaloilla maailmanlaajuisesti.

Huomautus:Vahvista aina kunkin standardin soveltuva versio teknisistä tiedoistasi. Paineastian suunnittelu edellyttää myös soveltuvia ASME-kooditapauksia ja sallittuja jännitysarvoja ASME Section II -osasta D.

Tyypilliset sovellukset kemiallisissa laitteissa

Missä C-276 on tyypillisesti määritelty

Kloorivetyhapon tuotanto- ja käsittelylaitteet - kolonnit, reaktorit, lämmönvaihtimet

Märkä vetykloridi (HCl-kaasu) ympäristöt - erityisesti VCM (vinyylikloridimonomeeri) -laitoksissa

Rikkihappopeittausjärjestelmät kohtalaisilla pitoisuuksilla

Savukaasujen rikinpoisto (FGD) pesurit, - kloridi-laakeri, pelkistävät olosuhteet

Hapan kaasu (H₂S + CO₂) palvelu öljyn ja kaasun käsittelyssä

Etikkahappo ja muurahaishappopalvelu (pelkistävät orgaanisia happoja)

Massa- ja paperikeittimet - kraftlipeäympäristöt

Lannoitekasvit - ammoniumsulfaatti- ja fosfaattivirrat, joissa on epäpuhtauksia

Farmaseuttiset käymisastiat, joissa HCl on prosessikemikaali

Missä C22 on tyypillisesti määritelty

Sekoitettu-happoympäristö (H2SO4 + HNO3, H3PO4 + HF, HCl + HNO₃) - yleinen puolijohde-, lääke- ja erikoiskemian tehtaissa

Typpihappo ja typpi/fluorivetyhapposeokset - metallin peittaus, ydinpolttoaineen jälleenkäsittely

Kloori- ja hypokloriittipalvelu - valkaisuaineiden tuotanto, vedenkäsittely

-hitsattuina kemikaaliastioina, joissa jälki-hitsauksen hehkutus on epäkäytännöllistä tai kustannus-estää

Torjunta- ja rikkakasvien torjunta-aineiden valmistus - monimutkaiset moni-happoprosessivirrat

Erittäin{0}}puhtaiden kemikaalien tuotanto -, jossa HAZ-korroosio voi aiheuttaa metallikontaminaation

Jätehapon talteenotto- ja neutralointijärjestelmät

Merikemikaalisäiliöalusten vuoraukset - hapettavat meriveden + kemikaalien lastin yhdistelmät

Farmaseuttiset moni{0}}käyttöreaktorit -, jotka käsittelevät vaihtuvia tuotevirtoja

Real{0}}Maailman tapaustutkimuksia

Erikoiskemikaalitehdas, joka käytti HCl-absorptiokolonnia märissä ja alentavissa olosuhteissa, koki kiihtyvää korroosiota ja usein odottamattomia seisokkeja käyttämällä 316 litran ruostumatonta terästä. Materiaalikatselmuksessa todettiin 10 % HCl 80 asteessa käyttökuntoiseksi. C-276-levy ja putki määriteltiin kolonnin vaippaa, sisäosia ja liitosputkia varten.

Tulos: Viiden vuoden jatkuvan käytön jälkeen tarkastus osoitti korroosionopeuden alle 0,1 mm/vuosi kaikissa C-276-osissa ilman piste- tai rakohyökkäystä. Arvioitu jäljellä oleva käyttöikä ylitti 20 vuotta - olennainen parannus edelliseen 18 kuukauden vaihtojaksoon verrattuna 316 litralla.

Oppitunti:Erityisessä pelkistävässä happopalvelussa - erityisesti HCl - C-276:n korkeampi molybdeenipitoisuus tuottaa korroosionopeudet, joita C-22 ei pysty vastaamaan vastaavilla kustannuksilla. Älä määritä C-22:ta liikaa, kun C-276 toimii paremmin.

Farmaseuttisten välituotteiden valmistaja tarvitsi 10 000 litran vaipallisen reaktorin, joka pystyy käsittelemään: laimennettua H2SO4:ää pH:n säätöön; vetyperoksidi (hapettava); natriumhypokloriitti paikallaan puhdistamiseen (CIP); ja joukko orgaanisia happoja.

Reaktori valmistettiin orbitaali-TIG-hitsauksella ilman jälki{0}}hitsausliuoshehkutusta. C-22 valittiin sen ylivoimaisen HAZ-korroosionkestävyyden perusteella kaikissa neljässä prosessivirrassa ja sen suorituskyvyn perusteella hapettavassa ympäristössä (H₂O2, NaOCl).

Tulos: Kymmenen vuoden tarkastuksessa ei havaittu havaittavaa korroosiota missään hitsausvyöhykkeessä, epäjalometallissa tai suuttimissa. Lääkeasiakas saavutti FDA:n prosessin validoinnin ilman olennaisia ​​muutoksia{2}}ongelmia.

Oppitunti:Monitoimireaktoreissa, jotka ovat alttiina sekä pelkistävälle että hapettavalle virralle, ja erityisesti -hitsauksina, C-22 on usein alhaisempi-riski ja alhaisempi-elinkaari-kustannus - jopa hieman korkeammilla materiaalikustannuksilla.

Sähkölaitos asensi kaksi identtistä savukaasujen rikinpoistoa (FGD) samanaikaisesti: toinen C-276-levystä ja toinen C-22-levystä.

Palveluympäristö sisälsi rikkihappoa, klorideja (jopa 80 000 ppm Cl⁻) ja vaihtelevaa liuennutta happea.

Kahdeksan vuoden käytön jälkeen korroosiokartoitus osoitti:

C-276 pesuri: tasainen korroosionopeus 0,04–0,08 mm/vuosi epäjaloisessa metallissa; 0,10–0,15 mm/v hitsaus HAZ-vyöhykkeissä.

C-22 pesuri: tasainen korroosionopeus 0,03–0,06 mm/v perusmetallissa; 0,04–0,07 mm/v hitsin HAZ-vyöhykkeissä - vastaa olennaisesti perusmetallin suorituskykyä.

Oppitunti:Erittäin kloridi-kontaminoituneissa sek{1}}happoympäristöissä (yleinen FGD-tila) C-22:n HAZ-etu merkitsi mitattavissa olevaa-pitkäaikaisen korroosiohyökkäyksen vähenemistä hitsin-viereisillä vyöhykkeillä -, jotka ovat alttiimpia seinän läpivuotoille.

Kuinka valita: Systemaattinen päätöskehys

Käytä seuraavaa vaiheittaista--logiikkaa valitaksesi oikean metalliseoksen sovelluksellesi. Raja- tai moni{3}}kuntotapauksissa ota aina yhteyttä korroosioinsinööriin ja pyydä sivustokohtaisia ​​kuponkitestaustietoja.

Vaihe 1 - Tunnista ensisijainen happoympäristö.Pelkistävät hapot (HCl, laimennettu H2SO4, HF) → C-276 on ensimmäinen valinta. Hapettavat hapot (HNO3, väkevä H2SO4, H2O2, hypokloriitti) → C-22 on ensimmäinen valinta. Sekalaiset tai vuorottelevat happoympäristöt → C-22 on tyypillisesti turvallisempi määritys.

Vaihe 2 - Arvioi kloridipitoisuus ja pistesyöpymisriski.Alle 10 000 ppm Cl⁻ kohtuullisessa lämpötilassa → kumpi tahansa seos on sopiva. Yli 10 000 ppm Cl⁻ tai meriveden + kemikaalien yhdistelmissä → C-22:n ylivoimainen hitsatun rakokorroosionkestävyys tekee siitä paremman.

Vaihe 3 - Arvioi valmistus- ja hitsausvaatimukset.Jos jälki-hitsaushehkutus (PWSA) on mahdollista → jompikumpi seos; valitse korroosion suorituskyky. Jos laitteita on käytettävä hitsattuina (suuret alukset, työmaalla valmistetut putket, tiukat aikataulut) → C-22:n HAZ-vastus on vahva argumentti sen valinnalle.

Vaihe 4 - Tarkista prosessin lämpötila.Molemmat seokset soveltuvat noin 500 asteeseen asti useimmissa kemianpalveluissa. Yli 500 asteen lämpötilassa hapettavassa ilmakehässä molemmat säilyvät elinkelpoisina. Vahvista ASME Section II osan D sallitut jännitykset suunnittelulämpötilassasi.

Vaihe 5 - Ota huomioon elinkaarikustannukset, ei vain materiaalikustannukset.C-22 maksaa materiaalina tyypillisesti 5–15 % enemmän. Jos C-22 kuitenkin poistaa vaaditun PWSA-syklin tai pidentää tarkastusväliä 3 vuodesta 7 vuoteen, elinkaarikustannusetu voi suosia C-22:ta. Pyydä toimittajaltasi kokonaiskustannusarvio (TCO).

Kokonaisomistuskustannukset: kilohintaa suurempi

Yleinen hankintavirhe on nikkeliseosten arvioiminen pelkästään alkuperäisten materiaalikustannusten perusteella. 15–25 vuotta kestävien kemiallisten laitteiden materiaalikustannukset ovat tyypillisesti vain 20–35 % koko elinkaaren kustannuksista. Huolto, tarkastukset, seisokit ja vaihdot aiheuttavat suurimman osan kustannuksista.

Pyydä toimittajaltasi 20-vuoden elinkaarikustannusmalli. Sisällytä materiaalikustannukset, valmistus (hitsaus + PWSA), tarkastusaikataulu ja arvioitu vaihtotodennäköisyys. Monissa sekahapposkenaarioissa C-22:n kokonaiselinkaarikustannukset ovat yhtä suuret tai pienemmät kuin C-276 - huolimatta korkeammasta kilohinnasta.

Usein kysytyt kysymykset

Nro C-22 on erinomainen hapettavassa-happo- ja hitsausympäristössä. C-276 on ylivoimainen valinta erityiseen pelkistävään happoon - erityisesti suolahappo- ja hapankaasuympäristöihin -, joissa sen korkeampi molybdeenipitoisuus johtaa suoraan alhaisempiin korroosionopeuksiin. Kumpikaan seos ei ole yleisesti parempi; oikea valinta riippuu täysin palveluympäristöstä.

Kyllä. Erilainen hitsaus C-276:sta C-22:een on teknisesti mahdollista. Käytä ERNiCrMo-10:tä (täyteaine C-22) tai ERNiCrMo-4:ää (C-276-täyteaine) – varmista hitsausinsinööriltäsi kriittisemmässä palveluympäristössä. Hitsauksen jälkeistä liuoshehkutusta suositellaan kriittiseen syövyttävään käyttöön, jossa HAZ-korroosionkestävyys on maksimoitava.

Molemmat seokset on mitoitettu kestämään jatkuvaa käyttöä noin 1 040 astetta (1 900 astetta F) asti hapettavassa ympäristössä ASME:n ohjeiden mukaan. Kemiallisen märkäkorroosion käyttölämpötilat ovat kuitenkin tyypillisesti alle 300 astetta. Paineastian suunnittelun sallitut jännitysarvot on otettava ASME Section II -osasta D tietyssä suunnittelulämpötilassa.

Kyllä - kuten kaikkien nikkeliseosten kanssa, vältä kosketusta rikkiä- sisältävien yhdisteiden (rasva, merkkiaineet, teippi) kanssa korkeissa lämpötiloissa, koska rikkihaurastumista voi tapahtua. Säilytä erillään hiiliteräksestä estääksesi raudan kontaminoitumisen pinnalla, mikä voi aiheuttaa korroosiota. Puhdista pinnat vain hyväksytyillä ruostumattoman -yhteensopivilla puhdistusaineilla.

Kyllä. Hastelloy C-276 vastaa EN-luokitusta 2.4819 (NiMo16Cr15W). Hastelloy C-22 vastaa standardia EN 2.4602 (NiCr21Mo14W). Molemmat ovat saatavilla standardeille EN 10028-7 (litteät tuotteet) ja EN 10216-5 (saumattomat putket) soveltuvin osin.

Vakiovarastotuotteet (levyt, putket tavallisissa koossa) toimitetaan tyypillisesti 2–6 viikon kuluessa erikoismyyjiltä. Mukautetut mitat, paksu seinäputki, takeet ja ei--standardituotteet voivat vaatia 12–20 viikkoa tehtaan tilauksesta. Varmista saatavuus ja toimitusajat toimittajaltasi projektin suunnitteluvaiheessa.

Kyllä. Ympäristöstä riippuen vaihtoehtoja ovat: Hastelloy C-2000 (parannettu hapettavan hapon kestävyys), Alloy 59 (UNS N06059, erittäin korkea Mo + Cr), Inconel 686 (erittäin pistesyöpymiskestävyys) ja Hastelloy B-3 (HCl ja pelkistävä happopalvelu ilman kromia). Ympäristöissä, joissa yhdistyvät korkea lämpötila ja sekahapot, voidaan arvioida myös erikoisseoksia, kuten 625 tai 825. Ota yhteyttä korroosioinsinööriin ympäristöissä, jotka eivät ole standardin C-276 / C-22 käyttöalueen ulkopuolella.

Johtopäätös

Hastelloy C-276 ja C-22 ovat molemmat erinomaisia ​​materiaaleja – yksi korroosionkestävimmistä kaupallisesti saatavilla olevista metalliseoksista. Kysymys ei koskaan ole siitä, kumpi on "yleensä parempi", vaan mikä on oikea sinun prosessikemiallesi.

Molempia seoksia on saatavana tuotanto- ja jakeluverkostostamme levyinä, putkina, liittiminä, tankoina ja takeina - ASTM-, ASME- ja EN-standardien mukaisesti. Tekninen tiimimme tarjoaa täyden materiaalivalintatuen, myllyjen sertifioinnit ja kolmannen osapuolen tarkastuspalvelut.

Ota yhteyttä nikkelimetalliosastoomme materiaalivalintaneuvontaa, kilpailukykyistä tarjousta tai korroosiotietokirjastoamme -, mukaan lukien prosessiympäristöäsi koskevat kuponkitestitiedot.

Haynes International: Hastelloy C-276 Alloy Data Sheet (uusin painos)

Haynes International: Hastelloy C-22 Alloy Data Sheet (uusin painos)

ASTM B575 - -standardivaatimukset vähähiiliselle-nikkelille-molybdeenille-kromiseoslevylle, -levylle ja -nauhalle

ASTM B622 - -standardi saumattomille Ni- ja Ni{1}}seosputkille ja -putkille

ASTM B574 - -standardivaatimukset vähähiiliselle nikkeli-kromi-molybdeeniseokselle

ASTM B564 - -vakiostandardi nikkeliseostakeille

ASME Section II, osa B - Ei-rautametallien tekniset tiedot

ASME Section II Osa D - Ominaisuudet (sallitut rasitukset)

ASME B31.3 - Prosessin putkistokoodi

ASM-käsikirjan osa 13B: Korroosio: materiaalit (ASM International)

NACE International / AMPP: Corrosion Data Survey - Metals Section (6. painos)

EN 10028-7: Teräksestä valmistetut litteät tuotteet painekäyttöön – ruostumattomat teräkset