Incoloy 825 vs 316L: Nikkeliseos vs ruostumaton teräs happamiin palveluihin ja happamiin ympäristöihin

Incoloy 825 (UNS N08825)ja 316L ruostumatonta terästä (UNS S31603) verrataan usein, koska molemmat kestävät korroosiota ja molemmat näyttävät "kiiltävältä metalliseokselta" ei--asiantuntijalle. Todellisuudessa ne sijaitsevat eri materiaaliryhmissä. 316L on austeniittista ruostumatonta terästä, jossa on noin 10-14 % nikkeliä; Incoloy 825 on nikkeli-rauta-kromiseos, jossa on 38–46 % nikkeliä sekä tarkoituksellisia kuparin, molybdeenin ja titaanin lisäyksiä. Tämä ero nikkelipitoisuudessa ei ole yksityiskohta - se ratkaisee, selviääkö metalli hapan kaasusta, rikkihaposta ja kuumista klorideista vai halkeileeko se hiljaa.

Lopputulos: kun palveluun liittyy hapankaasua (H2S), rikki- tai fosforihappoa tai klorideja, joiden lämpötila on yli 60 astetta, Incoloy 825 on oikea insinöörivalinta, eikä 316L ole pätevä. 316L on edelleen taloudellinen työhevonen puhtaaseen veteen, lievään vesipitoisuuteen ja ilmakehälle. Valitse ympäristön, ei hinnan mukaan: 316L, jos korroosio on lievää, 825 missä se on aggressiivinen tai hapan.

Mikä tekee kahdesta metalliseoksesta pohjimmiltaan erilaisia?

[Lähde] ASTM B424 / B423 (Incoloy 825) ja A240 / A312 (316L); PREN=%Cr + 3.3×%Mo (+16×%N). Arvot Special Metals{10}}perheen ja toimittajien tietolomakkeista (Globo, Womic, jnalloy, SuperStainlessAlloys).

Ajattele 316L:a hyvin-rakennettuna teräksenä, joka ruostuu hitaasti. ajattele Incoloy 825:tä nikkeli-rikkaana metalliseoksena, joka vastustaa aktiivisesti happoa eikä halkeile kloridirasituksessa. 825:n kupari toimii sisäisenä katalyyttinä, joka työntää pinnan "passiiviseen" (suojattuun) tilaan rikkihapossa; korkea nikkeli estää kloridia laukaisemasta katastrofaalista halkeilua, joka tuhoaa 316 litraa kuumissa, suolaisissa tai happamissa olosuhteissa.

Miten niiden mekaaniset ominaisuudet verrataan keskenään?

[Lähde] ASTM B424/B423 ja A240/A312 mekaaniset vähimmäisominaisuudet; palvelu-lämpötilaluvut metalliseostoimittajan teknisten tietojen mukaan (Globo, Sasa, SuperStainlessAlloys).

Hapan palvelu (NACE MR0175 / ISO 15156): Yksi on hyväksytty, yksi ei

Kyllä - tämä on selkein jakoviiva. Incoloy 825 on NACE MR0175 / ISO 15156 -standardin mukaisesti hyväksytty materiaali H2S-sisältävälle (hapan) palvelulle, joka toimitetaan liuos-hehkutettuna, maksimikovuus 35 HRC. Sen korkea nikkelipitoisuus tekee siitä käytännöllisesti katsoen immuuni sulfidijännityshalkeilulle (SSC) ja kestää vedyn{10}}indusoitua halkeilua. 316L ruostumatonta EI ole hyväksytty happamaan käyttöön, ja se on erityisen alttiina kloridijännitys-korroosiohalkeilulle, joten määritetään 316L, jossa H2-coexistS- ja chlorides-coexistS.

Mitä pätevyys käytännössä tarkoittaa:

• 825 on toimitettava liuos-hehkutettuna (ei kylmä-työstetty) hapankäyttöä varten; kovuus on vahvistettu. Vähemmän tai yhtä suuri kuin 35 HRC.
• Kylmätyöstetty-825 ilman uudelleen-hehkutusta EI ole sallittua hapanhuollossa - kylmätyöstö lisää kovuutta ja SCC-riskiä.
• Tehdastestiraporteissa on viitattava NACE MR0175/ISO 15156 -standardiin ja täyden lämpö-to{3}}tuotteen jäljitettävyyteen.
• 316L:llä ei ole tällaista pätevyyttä, ja se tulisi sulkea pois happamilta ja runsaasti klorideja sisältävistä ympäristöistä.

Tarkempi varoitus: muutamat lähteet mainitsevat 22 HRC:n rajan 825:lle hapan palvelussa. Hallitseva ISO 15156-3 -arvo UNS N08825:lle on 35 HRC (liuoshehkutettu). Tarkista aina tarkat ympäristörajat (H2S-osapaine, kloridi, lämpötila, alkuainerikki) huoltokirjeesi voimassa olevaa standarditaulukkoa vastaan.

Happamat ympäristöt: rikki-, fosfori- ja kloorivetyhappo

Päättäväisesti. Incoloy 825 on kehitetty erityisesti rikki- ja fosforihapolle. Sen kuparilisäys passivoi pinnan pelkistävässä hapossa, jolloin korroosionopeus on noin 50x pienempi kuin 316 litraa 50-prosenttisessa rikkihapossa 60 asteen lämpötilassa . 316L kärsii nopeasta yleiskorroosiosta noin 40-50 asteen yläpuolella keskimääräisillä happopitoisuuksilla - juuri siinä tehtävässä, jossa 825 on määritelty.

[Lähde] Korroosio{0}}vertailut HT PIPE:n, Hangbon ja SuperStainlessAlloysin teknisten tietojen mukaan: 50 % H2SO4@60C 825 0.05 vs 316L 2,5 mm/v; kiehuvaa MgCl2 SCC 825 kestävä vs 316L halkeamia; CPT 825 ~50C vs 316L ~25C.

Miksi 825 vastustaa happoa (mekanismi)

825:ssä oleva kupari edistää katodista vedyn kehittymistä pinnalla, mikä siirtää lejeeringin korroosiopotentiaalin passiiviselle alueelle, jossa muodostuu stabiili kromi-oksidikalvo. Yksinkertaisesti sanottuna kupari "pakottaa" metallin suojaamaan itseään rikki- ja fosforihapolla. Kromi käsittelee kaikki hapettavat komponentit; molybdeeni taistelee kloridi- tai fluoridikontaminaation aiheuttamaa kuoppia vastaan ​​(yleistä märkä-prosessifosforihapossa). 316L:stä puuttuu kupari, joten se ei voi itse-passivoida pelkistävässä hapossa ja syövyttää nopeasti.

Kloridin jännityskorroosiohalkeilu

Kyllä, ja tämä on yleisin todellisen{0}}vika, joka motivoi päivityksen 825:een. Austeniittinen 316L on tunnetusti herkkä kloridijännitys-korroosiohalkeamiselle yli noin 60 astetta, erityisesti happi- ja vetojännityksen ollessa läsnä. kiehuvassa magnesium-kloridikokeessa se halkeilee muutamassa tunnissa. Incoloy 825, jossa on 38-46 % nikkeliä, on käytännössä immuuni kloridi-SCC:lle, eikä siinä näy halkeilua samassa testissä. Merivesijäähdytteisille vaihtimille, hapankaivoille ja peittauslinjoille tämä häiriönsieto johtuu siitä, että käyttäjät määrittävät 825:n 316 litran sijaan.

Kaksi toisiinsa liittyvää 825:n etua verrattuna 316 litraan kloridipalvelussa:

• Korkeampi PREN (~31 vs. ~24-25) antaa 825:lle noin 25 % paremman pistesyöpymiskestävyyden kloridiympäristöissä.
• Titaanin stabilointiväline 825 ei herkisty hitsauksen jälkeen, joten sen korroosionkestävyys säilyy lämmön-vaikutusalueella - toisin kuin 316L, joka vaatii vähähiilisen-hiilitason (L) ja huolellisen hitsauksen herkistymisen välttämiseksi.

Lämpötilarajat: Missä jokainen metalliseos lakkaa olemasta turvallinen

Hitsaus ja valmistus

Molemmat hitsaavat hyvin, mutta 825:llä on kriittinen etu: sen titaanistabilointi estää herkistymisen, joten sitä voidaan käyttää hitsattuina useimpiin happoihin ilman jälki-hitsauksen lämpökäsittelyä. Sopiva täytemetalli on ERNiFeCr-1 (AWS A5.14, INCOLOY 65); ERNiCrMo-3 tai ERNiCr-3 ovat hyväksyttäviä vaihtoehtoja. Koska 825:llä on pienempi lämmönjohtavuus ja suurempi laajeneminen kuin ruostumattomalla teräksellä, säädä lämmöntuottoa (alle ~1,0-1,5 kJ/mm) ja pidä välilämpötila alhaisena vääristymien minimoimiseksi.

Valmistusohjeet, jotka suojaavat korroosiota vastaan:

• Poista rasva huolellisesti; Vältä hiomalaikkoja, joita käytetään hiili-/ruostumattomassa teräksessä rikin/raudan saastumisen estämiseksi.
• Käytä argon-takaisinhuuhtelua{0}}juuripoluissa sisäpinnan suojaamiseksi.
• Vaikeissa happamissa tai happamissa töissä liuoshehkutus (930-980 astetta) hitsauksen jälkeen palauttaa maksimaalisen korroosionkestävyyden.

Usein kysytyt kysymykset

K: Onko Incoloy 825 parempi kuin 316L hapan palvelussa?

V: Kyllä. Incoloy 825 (UNS Nro<=35 HRC, because its 38-46% nickel content makes it virtually immune to sulfide stress cracking. 316L stainless is NOT approved for sour service and is vulnerable to chloride stress-corrosion cracking above about 60 C, so it is the wrong choice wherever H2S and chlorides coexist.

K: Kumpi kestää rikkihappoa paremmin, Incoloy 825 vai 316L?

V: Incoloy 825 on paljon parempi. 50-prosenttisessa rikkihapossa 60 C:ssa mitatut korroosionopeudet ovat noin 0,05 mm/vuosi 825:lle verrattuna noin 2,5 mm/vuosi 316L:lle - 50-kertainen ero. 316L kärsii nopeasta yleiskorroosiosta yli noin 40-50 C lämpötilassa, kun taas kopparipassivoi5 pinnan2 pitoisuuksilla. rikki- ja fosforihappoa laajalla alueella ja lämpötila-alueella.

K: Kestääkö Incoloy 825 kloridijännityskorroosiohalkeilua silloin, kun 316L rikkoutuu?

V: Kyllä. 316L on tunnetusti herkkä kloridijännitys-korroosiohalkeilulle yli noin 60 C:ssa, epäonnistuen tunneissa kiehuvassa magnesium-kloriditesteissä. Incoloy 825, jossa on 38-46 % nikkeliä, on käytännössä immuuni kloridi-SCC:lle, eikä siinä näy halkeilua samassa testissä. Tämä on tärkein yksittäinen syy-öljy- ja kaasuoperaattorit määrittävät 825 (ei 316L) hapan- ja merivesipalveluille.

K: Mikä on Incoloy 825:n lämpötilaraja verrattuna 316 litraan?

V: Incoloy 825 säilyttää korroosionkestävyyden jatkuvassa käytössä noin 540 C:een (1000 F) asti, verrattuna noin 425 C:een (800 F) 316 litralle, mikä on 115 C:n etu. Yli 316 litran rajan karbidisaostuminen aiheuttaa herkistymistä ja rakeiden välistä korroosiota; 825:n titaanistabilointi estää tämän. 825 säilyttää myös hyödyllisen lujuuden kryogeenisissä ja korkeissa lämpötiloissa.

K: Onko Incoloy 825 korkeamman hinnan arvoinen kuin 316 litraa?

V: Ensimmäisellä hinnalla 825 maksaa noin 2,5-3,5 kertaa enemmän kilolta kuin 316 litraa. Mutta aggressiivisessa happo- tai kloridihuollossa 825 kestää 15-20+ vuotta verrattuna 3-5 vuoteen 316 litralla, jolloin vältytään 2-3 vaihdolta ja suunnittelemattomilta seisokkeilta. 20 vuoden elinkaaren aikana 825 on tyypillisesti 60-75 % halvempi kokonaiskustannuksiltaan korkeammasta ostohinnasta huolimatta.

K: Mitkä ASTM-standardit kattavat Incoloy 825:n ja 316L:n?

A: Incoloy 825: levy/levy ASTM B424, saumaton putki/putki B423 (ja lauhdutinputki B163), tanko B425, hitsattu putki B705, takeet B564, liittimet B366. 316L ruostumaton: levy A240, putki A3912, putki A27. Hapan palvelu edellyttää UNS (N08825 vs S31603), NACE MR0175 -viittausta tarvittaessa ja EN 10204 3.1 materiaalitestiraporttia.