Hastelloy C276 vs. C22: kuidas valida keemiaseadmeid?

Enamiku agressiivsete-happe- või oksüdeerivate keemiliste keskkondade jaoksHastelloy C22pakub suurepärast-korrosioonikindlust. Happeliste keskkondade - (nt vesinikkloriidhape, märg vesinikkloriid ja väävelhape -) vähendamisel ja rakendustes, mis nõuavad tõestatud pikaajalist-välist jõudlust, jääb C-276 tööstusharu etaloniks. Täieliku andmepõhise võrdluse saamiseks lugege edasi.

Sissejuhatus

Keemilise töötlemise tehased on vaenulikud keskkonnad. Happed, kloriidid, oksüdeerivad ained ja kõrge temperatuur ründavad tavalisi metalle mõne tunni jooksul. Soojusvaheti, reaktorianuma või segaja jaoks vale sulami valimine tähendab korrosioonist- tingitud lekkeid, tootevoogude saastumist, kulukaid seiskamisi ja - halvimal juhul - katastroofilisi ohutusjuhtumeid.

Hastelloy C276ja C22 on kaks kõige laialdasemalt määratletud nikli{1}}põhist sulamit maailmas, mis on mõeldud tugevaks söövitavaks kasutamiseks. Mõlemad on toodetud Haynes Internationali poolt ja kaetud peamiste ASTM-i ja ASME standarditega. Mõlemad pakuvad roostevabast terasest palju paremat korrosioonikindlust. Ometi ei ole need omavahel asendatavad -, igaühel on erinev keemiline disain, mis muudab need konkreetsetes keskkondades paremini sobivaks.

Selles juhendis võrreldakse C-276 ja C-22 kõigis keemiaseadmete projekteerija jaoks olulistes mõõtmetes: koostis, korrosioonikindlus, mehaanilised omadused, keevitatavus, kohaldatavad standardid ja kogu omamise maksumus.

Hastelloy C276 vs. C22: erinevus

Allolev tabel annab vahetu{0}}kõrvuti-ülevaate kahest sulamist kõige-kriitilisemate parameetrite järgi.

Märkus.PREN=Pitting Resistance Equivalent Number (suurem=vastupidavam). Väärtused on soovituslikud; kinnitage kehtivate ASTM / EN spetsifikatsioonidega.

Keemiline koostis

Mõelge sulami koostisele kui selle retseptile. Iga element mängib kindlat rolli. Selle retsepti mõistmine annab teile - enne ühte korrosioonikatset - teada, kus iga sulam toimib hästi ja kus on probleeme.

Märkus.Koostis vastavalt ASTM B575 (plaat/leht). Vahemikud võivad torude (ASTM B622), varda (ASTM B574) ja liitmike (ASTM B366) puhul veidi erineda.

Kompositsiooni põhiülevaade:C-276 kasutab redutseerivas happelises keskkonnas domineerimiseks rohkem molübdeeni (kuni 17%). C-22 kasutab rohkem kroomi (kuni 22,5%), et silma paista oksüdeerivates ja happelistes keskkondades. See üksainus kompromiss on peaaegu kõigi kahe sulami jõudluse erinevuste algpõhjus.

Korrosioonikindlus: keskkond-keskkonna-võrdluse alusel

Vesinikkloriidhape (HCl) - Redutseeriv keskkond

Vesinikkloriidhape on keemilises töötlemises - üks agressiivsemaid aineid, mida kasutatakse peitsimisel, pH reguleerimisel, mineraalide ekstraheerimisel ja orgaanilise keemilise sünteesi puhul. See on redutseeriv hape, mis tähendab, et see ründab aktiivselt enamiku metallide passiivset kilet.

Märkus.Haynes Internationali korrosioonikiiruse andmed avaldasid korrosiooniandmed. Tegelikud määrad sõltuvad õhutamisest, kiirusest ja saasteainetest. Alla 0,13 mm/aastas olevaid määrasid peetakse suurepäraseks; 0,13–0,51 mm/a väga hea; 0,51–1,27 mm/a vastuvõetav.

Kohtuotsus - HCl-teenus:C-276 on eelistatud sulam vesinikkloriidhappe kasutamiseks, eriti kontsentratsioonidel üle 5% ja kõrgetel temperatuuridel. Selle kõrgem molübdeenisisaldus annab märkimisväärse korrosioonikiiruse eelise.

Väävelhape (H₂SO₄) - Redutseerimine segatud

Väävelhappe käitumine on keeruline: lahjendatud H₂SO₂ redutseerib; kontsentreeritud H2SO4 oksüdeerub. Üleminek toimub umbes 60–70% kontsentratsiooniga. Mõlemad sulamid toimivad suures osas sellest vahemikust hästi, kuid äärmuslikel juhtudel on neil olulisi erinevusi.

Märkus.Segatud happevoogudes, mis sisaldavad nii H₂SO₄ kui ka HCl-i (tavaline kloor-leeliste ja mineraalide töötlemisel), ületab C-22 tavaliselt C-276.

Lämmastikhape (HNO₃) - Oksüdeeriv keskkond

Lämmastikhape on tugevalt oksüdeeriv. Oksüdeerivates hapetes on kroom kriitiline kaitseelement -, kuna kroom moodustab oksüdeerivates tingimustes väga stabiilse oksiidkile. See on koht, kus C-22 22% kroomisisaldus annab selge eelise C-276 15,5% ees.

Otsus - Lämmastikhappeteenus:C-22 on lämmastikhappe kasutamisel kõigis kontsentratsioonides oluliselt parem kui C-276. C-276 väiksem kroomisisaldus põhjustab kontsentreeritud HNO₃ palju suurema korrosioonikiiruse. Lämmastikhapet käitlevate seadmete jaoks – reaktorid, kondensaatorid, mahutid – on standardne spetsifikatsioon C-22.

Fosforhape (H3PO4)

Fosforhapet kasutatakse laialdaselt väetiste tootmisel, toiduainete töötlemisel ja pinnatöötlusel. See võib sisaldada halogeniidide lisandeid (fluoriide, kloriide), mis mõjutavad oluliselt sulami toimivust.

Punktid, praod ja lokaalne korrosioon

Kloriidi{0}}kandvates keskkondades - merevesi, soolvesi, pleegitaja ja paljud tööstuslikud protsessivood - on lokaalne korrosioon (süve- ja pragude rünnak) suurem oht ​​kui ühtlane korrosioon. Isegi väike süvend veresoone seinas võib kuude jooksul kasvada läbiva-seina defektiks.

PREN (Penting Resistance Equivalent Number) annab kloriidipunktide tekkele vastupidavuse koondmõõdu:

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

Märkus.Kuigi C-276 arvutatud PREN on veidi kõrgem, tähendab C-22 suurepärane keevisõmbluse kuumusest mõjutatud tsooni (HAZ) takistus, et see ületab tegelikke kloriididega kokkupuutuvaid keevitatud seadmeid.

Kriitiline nüanss:PREN on koostisel põhinev arvutatud indeks. Keevitatud seadmetes -, mis kirjeldavad peaaegu kõiki tegelikke-maailma keemianõusid, - C-22 kõrgem kuumusest mõjutatud tsooni korrosioonikindlus muudab selle praktilisemaks kloriidikeskkonnas, kuigi selle PREN on veidi madalam.

Keevissoojus{0}}Mõjutatud tsooni (HAZ) korrosioon - C-22 määrav eelis

Mis tahes sulami keevitamisel muudab keevitussoojus ajutiselt keevisteraga - kuumuse{1}}mõjutatud tsooni vahetus läheduses asuva metalli mikrostruktuuri. Mõnedes sulamites põhjustab see karbiidi sadenemist tera piiridel, luues kroomi -vaesestatud tsoonid, mis eelistatavalt korrodeeruvad.

C-22 loodi spetsiaalselt HAZ-i sensibiliseerimise minimeerimiseks. Laboratoorsed ja väliandmed näitavad järjekindlalt, et -keevitatud C-22 korrosioonimäär on HAZis peaaegu identne mitteväärismetalliga. Keevitatud C-276, kuigi endiselt väga hea, näitab mõõdetavalt suuremat erinevust mitteväärismetalli ja HAZ-i korrosioonimäärade vahel.

Keemiliste seadmete puhul, mida tuleb kasutada -keevitatud olekus - ilma järel-keevituslahusega lõõmutamiseta -, on see sageli C-22 määramisel määrav tegur.

Mehaanilised omadused

Mõlemad sulamid tagavad suurepärase mehaanilise jõudluse surveanumate ja torustike jaoks. Erinevused on tagasihoidlikud, kuid väärivad märkimist, kui projekteeritakse kõrgrõhu--või kõrgendatud temperatuuriga tugevuse jaoks.

Märkus.Plaadi/lehe miinimumväärtused ASTM B575 kohta. C-22 minimaalne voolavuspiir - on veidi kõrgem, mis on kasulik kõrgsurvereaktori projekteerimisel. Väärtused kõrgendatud temperatuuril on ligikaudsed avaldatud andmelehtedelt.

Kohaldatavad standardid ja ASME koodi aktsepteerimine

Mõlemad sulamid on hõlmatud laiaulatusliku tootestandardite komplektiga ja ASME katelde ja surveanumate koodeksiga (-), mis on kriitiline nõue surveanumatele ja soojusvahetitele reguleeritud tööstusharudes üle maailma.

Märkus.Kinnitage oma tehniliste spetsifikatsioonidega alati iga standardi kohaldatav väljaanne. Surveanuma konstruktsioon nõuab ka ASME II jaotise D osa kohaldatavaid ASME koodijuhtumeid ja lubatud pingeväärtusi.

Tüüpilised rakendused keemiaseadmetes

Kus on C-276 tavaliselt määratud

Vesinikkloriidhappe tootmis- ja käitlemisseadmed - kolonnid, reaktorid, soojusvahetid

Märg vesinikkloriidi (gaasi HCl) keskkond -, eriti VCM (vinüülkloriidi monomeeri) tehastes

Väävelhappega peitsimise süsteemid mõõdukates kontsentratsioonides

Suitsugaaside väävlitustamise (FGD) pesurite - kloriid-laager, redutseerivad tingimused

Hapugaasi (H₂S + CO₂) teenus nafta ja gaasi töötlemisel

Äädikhappe ja sipelghappe teenus (redutseerivad orgaanilised happed)

Tselluloosi- ja paberikeedutid - kraftvedeliku keskkonnad

Väetistetaimed - ammooniumsulfaadi ja fosfaadi vood koos saasteainetega

Farmatseutilised kääritusanumad, kus HCl on protsessikemikaal

Kus on tavaliselt märgitud C22

Sega{0}}happekeskkond (H₂SO₄ + HNO3, H3PO₄ + HF, HCl + HNO₃) - levinud pooljuhtide, farmaatsia- ja erikeemiatehastes

Lämmastikhappe ja lämmastik/vesinikfluoriidhappe segud - metalli peitmine, tuumkütuse ümbertöötlemine

Kloori ja hüpokloriti teenus - valgendi tootmine, veetöötlus

Keevitatud keemianõudena, kus keevitusjärgne lõõmutamine-on ebapraktiline või kulukas-

Pestitsiidide ja herbitsiidide tootmise - komplekssed mitme-happeprotsessi vood

Kõrge -puhtusastmega kemikaalide tootmine -, kus HAZ-i korrosioon võib põhjustada metallist saastumist

Jäätmete happe taaskasutamise ja neutraliseerimise süsteemid

Merekeemiatankerite vooderdised - oksüdeerivad merevett + kemikaalide lasti kombinatsioonid

Farmaatsia mitmeotstarbelised reaktorid -, mis käitlevad muutuvaid tootevooge

Reaalse{0}}maailma juhtumiuuringud

Spetsiaalne keemiatehas, mis kasutas HCl-absorptsioonikolonni märgades ja vähendavates tingimustes, koges kiirenenud korrosiooni ja sagedasi planeerimata seiskamisi, kasutades 316-liitrist roostevaba terast. Materjalide läbivaatamine tuvastas kasutustingimustena 10% HCl 80 kraadi juures. C-276 plaat ja toru määrati kolonni kesta, siseosade ja ühendustorustiku jaoks.

Tulemus: pärast viit aastat kestnud pidevat kasutust näitas ülevaatus kõigi C-276 komponentide korrosioonimäära alla 0,1 mm/aastas, ilma aukude või pragudeta. Prognoositav järelejäänud kasutusiga ületas 20 aastat – see on oluline edasiminek võrreldes eelmise 18-kuulise asendustsükliga 316L.

Õppetund:Spetsiaalses redutseeriva happe teenuses -, eriti HCl - C-276 kõrgem molübdeenisisaldus tagab korrosioonikiiruse, mida C-22 ei suuda samaväärsete kuludega võrrelda. Ärge määrake C-22 üle, kui C-276 ületab selle.

Farmaatsia vahesaaduste tootja vajas 10 000-liitrist kattega reaktorit, mis oleks võimeline käsitlema: pH reguleerimiseks lahjendatud H₂SO₂; vesinikperoksiid (oksüdeeriv); naatriumhüpoklorit kohapeal puhastamiseks (CIP); ja hulk orgaanilisi happeid.

Reaktor valmistati orbitaal-TIG-keevitusega ilma keevislahusega lõõmutamiseta-. C-22 valiti selle suurepärase HAZ-i korrosioonikindluse alusel kõigis neljas protsessivoos ja selle jõudluse põhjal oksüdeerivates (H₂O₂, NaOCl) keskkondades.

Tulemus: Kümne{0}}aastane kontroll ei näidanud tuvastatavat korrosiooni üheski keevisõmbluses, mitteväärismetallis ega düüsides. Farmaatsiaklient saavutas FDA protsessi valideerimise ilma oluliste muudatustega{2}}seotud komplikatsioonideta.

Õppetund:Mitme -teenusega reaktorite puhul, mis puutuvad kokku nii redutseerivate kui ka oksüdeerivate voogudega, ja eriti -keevitatud konstruktsioonide puhul, on C-22 sageli madalam-riski ja madalama -elutsükli-kuluga valik – isegi veidi kõrgema algse materjalikulu korral.

Elektriettevõte paigaldas korraga kaks identset suitsugaaside väävlitustamise (FGD) pesurit: üks oli valmistatud C-276 plaadist, teine ​​​​C-22.

Teeninduskeskkond sisaldas väävelhapet, kloriide (kuni 80 000 ppm Cl⁻) ja muutuvat lahustunud hapnikku.

Pärast kaheksa aastat töötamist näitas korrosiooni kaardistamine:

Skraber C-276: ühtlane korrosioonikiirus 0,04–0,08 mm/a mitteväärismetallis; 0,10–0,15 mm/a keevisõmbluse HAZ-tsoonides.

C-22 skraber: ühtlane korrosioonikiirus 0,03–0,06 mm/a mitteväärismetallis; 0,04–0,07 mm/a keevisõmbluse HAZ-tsoonides – sisuliselt ühtib mitteväärismetallide jõudlusega.

Õppetund:Tugevalt kloriididega-saastunud sega-happekeskkonnas (tavaline FGD seisund) väljendub C-22 HAZ eelis mõõdetavas-korrosioonirünnakus keevisõmbluse-külgnevates tsoonides -, mis on seina kaudu kõige haavatavamad piirkonnad.

Kuidas valida: süstemaatiline otsuste raamistik

Kasutage oma rakenduse jaoks õige sulami valimiseks järgmist samm-sammulist--loogikat. Piiripealsete või mitme -seisundi korral võtke alati ühendust korrosiooniinseneriga ja taotlege saidi-spetsiifilisi kupongi testimise andmeid.

Samm 1 - Tuvastage esmane happeline keskkond.Redutseerivad happed (HCl, lahjendatud H₂SO₂, HF) → C-276 on esimene valik. Oksüdeerivad happed (HNO3, kontsentreeritud H2SO4, H2O2, hüpoklorit) → C-22 on esimene valik. Segatud või vahelduv happekeskkond → C-22 on tavaliselt ohutum spetsifikatsioon.

Samm 2 - Hinnake kloriidi kontsentratsiooni ja süvendite tekke ohtu.Alla 10 000 ppm Cl⁻ mõõdukal temperatuuril → sobib kumbki sulam. Üle 10 000 ppm Cl⁻ või merevees + keemilistes kombinatsioonides → C-22 suurepärane keevitatud pragude korrosioonikindlus muudab selle eelistatavaks.

Samm 3 - Hinnake tootmis- ja keevitusnõudeid.Kui keevislahendusega lõõmutamine (PWSA) on võimalik → kas sulam; valige korrosioonikindlus. Kui seadmeid tuleb kasutada keevitatud olekus (suured anumad, kohapeal-valmistatud torustik, tihedad graafikud) → C-22 HAZ-takistus on selle valimisel tugev argument.

Samm 4 - Kontrollige protsessi temperatuuri.Mõlemad sulamid sobivad enamikus keemiateenustes kuni ligikaudu 500 kraadini. Üle 500 kraadi oksüdeerivas atmosfääris jäävad mõlemad elujõuliseks. Kinnitage ASME jaotise II osa D abil lubatud pinged oma projekteerimistemperatuuril.

Samm 5 - Arvestage elutsükli maksumust, mitte ainult materjalikulusid.C-22 maksab tavaliselt 5–15% rohkem materjali. Kui aga C-22 kõrvaldab nõutava PWSA tsükli või pikendab kontrollide intervalli 3 aastalt 7 aastale, võib elutsükli kulueelis eelistada C-22. Küsige oma tarnijalt kogu omamise kulu (TCO) analüüsi.

Omamise kogumaksumus: üle kilogrammihinna

Levinud hankeviga on niklisulamite hindamine ainult materjali esialgse maksumuse alusel. 15–25-aastase tööeaga keemiaseadmete puhul moodustavad materjalikulud tavaliselt vaid 20–35% elutsükli kogukuludest. Hooldus, ülevaatus, seisakud ja asendamine põhjustavad suurema osa kuludest.

Küsige oma tarnijalt 20-aasta elutsükli kulumudelit. Lisage materjali maksumus, valmistamine (keevitus + PWSA), kontrollimise ajakava ja hinnanguline asendamise tõenäosus. Paljude segahappe stsenaariumide korral on C-22 elutsükli kogukulu võrdne C-276 - või sellest madalam, hoolimata kõrgemast alghinnast kilogrammi kohta.

Korduma kippuvad küsimused

Nr. C-22 sobib suurepäraselt oksüdeeriva-happega ja keevitatud{6}}keskkondadega. C-276 on suurepärane valik redutseerivate hapete – eriti vesinikkloriidhappe ja hapugaasi keskkonnas – jaoks, kus selle suurem molübdeenisisaldus tähendab otseselt madalamat korrosioonikiirust. Kumbki sulam pole universaalselt parem; õige valik sõltub täielikult teeninduskeskkonnast.

Jah. C-276 kuni C-22 erinev keevitamine on tehniliselt teostatav. Kasutage ERNiCrMo-10 (täiteaine C-22) või ERNiCrMo-4 (täiteaine C-276) – kriitilisema teeninduskeskkonna alusel kinnitage oma keevitusinseneriga. Keevitusjärgne lahusega lõõmutamine on soovitatav kriitilise korrosiooniga hoolduse jaoks, kus HAZ-i korrosioonikindlus peab olema maksimaalne.

Mõlemad sulamid on ASME juhiste järgi hinnatud pidevaks tööks kuni ligikaudu 1040 kraadi (1900 kraadi F) oksüdeerivas keskkonnas. Märg-keemilise korrosiooni korral on töötemperatuur tavaliselt alla 300 kraadi. Surveanuma konstruktsiooni lubatud pingeväärtused tuleb võtta ASME II jaotisest D osast konkreetsel projekteerimistemperatuuril.

Jah, - nagu kõigi niklisulamite puhul, vältige kõrgel temperatuuril kokkupuudet väävlit sisaldavate ühenditega (rasv, markerid, teip), kuna see võib väävliga rabedamaks muutuda. Hoida eemal süsinikterasest, et vältida raua saastumist pinnale, mis võib põhjustada korrosiooni. Puhastage pindu ainult heakskiidetud roostevabast-ühilduvate puhastusvahenditega.

Jah. Hastelloy C-276 vastab EN tähistusele 2.4819 (NiMo16Cr15W). Hastelloy C-22 vastab standardile EN 2.4602 (NiCr21Mo14W). Mõlemad on saadaval standarditele EN 10028-7 (lamedad tooted) ja EN 10216-5 (õmblusteta torud), kui see on asjakohane.

Tavalised laos olevad kaubad (tavalistes suurustes plaadid, torud) tarnitakse spetsialiseeritud edasimüüjatelt tavaliselt 2–6 nädala jooksul. Kohandatud mõõtmed, raske seinatoru, sepised ja mitte-standardsed tootevormid võivad veski tellimisest kuluda 12–20 nädalat. Kinnitage oma tarnijaga saadavus ja teostusajad juba projekti kavandamise etapis.

Jah. Olenevalt konkreetsest keskkonnast on alternatiivide hulka kuuluvad: Hastelloy C-2000 (suurendatud oksüdeeriva happekindlus), sulam 59 (UNS N06059, väga kõrge Mo + Cr), Inconel 686 (äärmine täppide tekkekindlus) ja Hastelloy B-3 (HCl ja redutseeriv hape ilma kroomita). Keskkondades, kus on kombineeritud kõrge temperatuur ja segatud happed, võib hinnata ka spetsiaalseid sulameid, nagu 625 või 825. Konsulteerige korrosiooniinseneriga keskkondades, mis jäävad väljapoole standardset C-276 / C-22 tööpiirkonda.

Järeldus

Hastelloy C-276 ja C-22 on mõlemad silmapaistvad materjalid – ühed kaubanduslikult saadaolevatest korrosioonikindlaimatest sulamitest. Küsimus ei ole kunagi selles, milline neist on üldiselt parem, vaid milline on teie konkreetse protsessi keemia jaoks õige.

Mõlemad sulamid on saadaval meie tootmis- ja turustusvõrgust plaatide, torude, liitmike, vardade ja sepistena - vastavalt ASTM-i, ASME- ja EN-standarditele. Meie tehniline tiim pakub täielikku materjalivaliku tuge, veski sertifikaate ja kolmanda osapoole kontrolliteenuseid.

Võtke ühendust meie niklisulamite osakonnaga materjalivaliku konsultatsiooni, konkurentsivõimelise pakkumise või juurdepääsu saamiseks meie korrosiooniandmete teegile -, sealhulgas teie protsessikeskkonna spetsiifiliste kupongitestiandmete jaoks.

Haynes International: Hastelloy C-276 sulami andmeleht (uusim väljaanne)

Haynes International: Hastelloy C-22 sulami andmeleht (uusim väljaanne)

ASTM B575 - standardspetsifikatsioon madala-süsinikusisaldusega nikli-molübdeeni-kroomisulamist plaadi, lehe ja riba jaoks

ASTM B622 - õmblusteta Ni- ja Ni-sulamist torude ja torude standardspetsifikatsioon

ASTM B574 - standardspetsifikatsioon madala-süsinikusisaldusega nikli-kroom-molübdeenisulamist vardale

ASTM B564 - standardne spetsifikatsioon niklisulamist sepistele

ASME II jaotise B osa - Värviliste materjalide spetsifikatsioonid

ASME II jaotise D osa - omadused (lubatud pinged)

ASME B{0}} protsessi torustiku kood

ASM-i käsiraamat, köide 13B: korrosioon: materjalid (ASM International)

NACE International / AMPP: korrosiooniandmete uuring - metallide sektsioon (6. väljaanne)

EN 10028-7: terasest valmistatud lamedad tooted survega kasutamiseks – roostevaba teras