Hastelloy C276 срещу C22: Сравнение на устойчивостта на корозия при окислителни и редуциращи киселини

Hastelloy C276 и Hastelloy C22 са двата най-широко уточнявани члена на фамилията сплави никел-хром-молибден (Ni-Cr-Mo) и те рутинно се бъркат един с друг, защото споделят общ произход, подобни механични свойства и припокриващи се спецификации на ASTM. На практика двете сплави са проектирани да решават различни проблеми с корозията и изборът на грешната за дадена киселинна среда може да намали експлоатационния живот от десетилетия до месеци.

Това ръководство сравнява Hastelloy C276 (UNS N10276) и Hastelloy C22 (UNS N06022) по отношение на състава, ефективността на окислителната -киселина, ефективността на намаляване на-киселина, устойчивостта на локализирана корозия, механичните свойства и управляващите стандарти, след което се затваря с контролен списък за избор и ЧЗВ, така че екипите за доставка и инженеринг могат да определят правилния клас с увереност.

Какви химически разлики отделят Hastelloy C276 и C22?

Hastelloy C22 е разработен като директна еволюция на C276, разменяйки част от волфрама и желязото на C276 за допълнителен хром и молибден - ребалансиране, което премахва една съществена слабост на C276: производителност в силно окисляващи киселини.

И двете сплави споделят една и съща основа от никел-хром-молибден и се ръководят от едно и също семейство спецификации на ASTM/ASME (B574, B575, B564, B619, B622, B626, B366), но техните философии за легиране се различават по един умишлен начин: дизайнерите на C22 повдигнаха таванът на хром от приблизително 16% до 22,5% и съответно намали съдържанието на волфрам и желязо. Тази единствена смяна е основната причина за всяка разлика в производителността, обсъждана в тази статия.

Източник: Граници на номиналния състав на ASTM B575 / ASME SB575 за UNS N10276 и UNS N06022, както е посочено в таблица от Corrosion Materials Inc. и множество ASTM-референтни листове с данни за завода.

Защо Hastelloy C22 превъзхожда C276 в окислителните киселини?

C22 печели при окислителните киселини, тъй като хромът -, а не молибденът - е елементът, който изгражда и поддържа тънкия пасивен филм от хром-оксид, от който се нуждаят окисляващите видове, за да останат защитни, а не агресивни.

В окислителна киселина, като азотна киселина, самата киселина доставя окислителната сила, която поддържа непокътнат хром-оксидния филм; по-високото съдържание на хром просто дава на сплавта повече суров материал за изграждане и ремонт на този филм. Съдържанието на хром в C276 е под това на C22 с приблизително шест процентни пункта, което е достатъчно, за да го остави явно надминат в силно окислителните химикали, въпреки че и двете сплави първоначално са били проектирани около една и съща стратегия, управлявана от молибден-за редуциране на киселини.

Източник: Сравнения на корозионно-поведение, съставени от технически данни за сплав Haynes/Hastelloy (листове с данни за сплав C276 и сплав 22), технически указания на NeoNickel, MWalloys и Western Forge & Flange относно избора на сплав Ni-Cr-Mo.

Защо Hastelloy C276 остава еталон в редуцирането на киселини?

C276 остава стандартната референтна сплав за редуциращи киселини - преди всичко солна киселина -, тъй като нейното по-високо комбинирано съдържание на молибден-плюс-волфрам предпазва металната повърхност, след като пасивният филм вече се е разпаднал, което е точно това, което се случва при силно редуцираща киселина.

Редуциращите киселини като солната киселина не осигуряват окислителната сила, необходима за поддържане на хром-оксидния филм, така че хромът допринася сравнително малко в този режим. Устойчивостта на корозия вместо това зависи от молибдена и волфрама, които устояват на активното разтваряне на голата метална повърхност. Тъй като C276 е формулиран с най-високото съдържание на Mo+W от всички сплави в C-семейството, той е натрупал повече от петдесет години полеви данни за солна киселина, редуцираща сярна киселина и обслужване с фосфорна киселина и често е по-икономичният избор, когато химията на процеса непрекъснато намалява.

Източник: Намаляване на-диапазоните на скоростта на киселинна корозия, съставени от техническите данни на Haynes International Alloy C276 и указанията за химическа-съвместимост на Globo Alloy Hastelloy C276; поведението на органичната-киселина и фосфорната-киселина, потвърдено в множество листове с технически данни на мелницата.

Как се сравняват двете сплави в смесени-киселинни и променливи среди?

C22 е по-безопасното по подразбиране при смесени-киселинни и променливи-химични услуги, тъй като по-високото му съдържание на хром разширява маржа му от окислителната страна, без да се жертва съществено производителността от редуциращата страна.

Повечето-откази от корозия в реалния свят не се случват в среда с една-киселина от учебника; те се появяват в смесени киселинни потоци, разстроени условия или процеси, при които концентрацията на окислителя се променя с течение на времето - луга от десулфуризация на димни газове (FGD), филтрат за избелване на целулоза- и вани за ецване са обичайни примери. При тези услуги практическият риск е, че поток, за който се предполага, че се редуцира за кратко, се превръща в окислител (или обратното) по време на разстройване и сплавта се нуждае от граница на стабилност от двете страни. Балансираната, но хром-напрегната химия на C22 му дава тази двустранна-страна, поради което често се уточнява за вътрешните части на абсорбера на FGD и други много-киселинни среди, въпреки че C276 би бил подходящ - и по-евтин - за номиналната химия в стабилно-състояние.

Добре известна илюстрация е тестовият разтвор „Зелена смърт“ (смес от сярни, хлороводородни, железни и медни хлориди, използвани за симулиране на най-агресивните условия на FGD скрубер): и двете сплави издържат много по-добре от аустенитни неръждаеми стомани като тип 316, но по-високото съдържание на хром и молибден в C22 като цяло му дава по-широк прозорец на стабилност, когато съдържанието на окислител в течността на скрубера е непредвидимо.

Коя сплав предлага по-добра устойчивост на корозия на питинг и пукнатини?

Hastelloy C22 обикновено осигурява еднаква или по-добра устойчивост на точкова и цепнатина корозия в оксидиращи хлоридни среди, движена от по-високото комбинирано съдържание на хром, молибден и волфрам.

Локализираната корозия - питинг и цепнатини - се оценява с тестове като ASTM G48 (потапяне в железен хлорид) и е силно повлияна от комбинираното ниво на хром, молибден и волфрам, същите елементи, които доминират общата устойчивост на окисляване-киселина. Тъй като C22 носи повече и от трите спрямо C276, той обикновено регистрира еднаква или по-висока критична температура на питинг (CPT) и критична температура на пукнатини (CCT) в железен хлорид и други агресивни хлорид-съдържащи окислителни среди. И двете сплави обаче превъзхождат дори силно легирани аустенитни и супер{9}}аустенитни неръждаеми стомани (316L, 904L, 254SMO) в този тест и двете се считат за по същество имунизирани срещу хлоридно корозионно напукване поради високото им съдържание на никел.

Различават ли се механичните свойства или заваряемостта значително?

Не - двете сплави са почти-идентични по сила, твърдост и заваряемост; цялото решение за избор се свежда до корозионната химия, а не до механичните характеристики.

И двете сплави се доставят и квалифицирани в състояние-загрято в разтвор и са напълно аустенитни, едно-фазови сплави с по същество взаимозаменяеми минимални механични свойства съгласно ASTM B575/ASME SB575. И двата издържат на образуването на зърно-граничен карбид и интерметални утайки в засегнатата от топлина-заваряване зона достатъчно добре, за да се използват в-заварено състояние без термична обработка след-заваряване (PWHT) в повечето услуги - основно предимство при производството пред по-старите Ni-Cr{-Mo сплави, които изискват отгряване с разтвор след всяко заваръчен проход.

Източник: Минимални механични свойства по ASTM B574/B575 и ASME SB574/SB575; AWS обозначения на пълнителя за AWS A5.14 (гол) и A5.11 (покрит електрод).

Какви управляващи стандарти и сертификати се прилагат и за двете сплави?

И двете сплави споделят една и съща група ASTM/ASME продуктови-спецификации на формата и едни и същи изисквания за-сертифициране, така че документацията на проекта не се променя в зависимост от това кой клас е избран - само съставът и резултатите от теста, отчетени в сертификата.

Коя сплав трябва да посочите за вашето приложение?

Посочете Hastelloy C22, когато доминиращият или най-лошият -случай химия е оксидиращ или непредвидим; посочете Hastelloy C276, когато химията постоянно намалява и цената има значение.

Изберете Hastelloy C22, когато:

• Процесният флуид съдържа азотна киселина, железен хлорид, меден хлорид или други силни окислители
• Хлорен диоксид, хипохлорит или мокър хлорен газ присъстват заедно с киселинни условия
• Съставът на потока е променлив, слабо охарактеризиран или подложен на разстроени условия, които биха могли да го изместят към окислителна химия
• Устойчивостта на точкова и цепнатина корозия в хлорид{0}}съдържащи оксидиращи среди е определящият режим на повреда
• Спецификацията изисква възможно най-широката граница на корозия, а бюджетът позволява скромната премия за разходите

Изберете Hastelloy C276, когато:

• Процесният флуид последователно редуцира - солна киселина, редуцира сярна киселина или леки органични киселини (мравчена, оцетна, оксалова)
• Приложението е обслужване с мокър хлор, хипохлорит или хлорен диоксид без значително излагане на окислителна{0}}киселина
• Петдесет-годишна история на полето и широко познаване на мелницата/фабриката се оценяват за критичен, дълго-водещ проект
• Бюджетът предпочита члена на C-семейството с по-ниски-разходи за добре-охарактеризиран поток от процеси в стабилно-състояние

Когато се съмнявате:

Поръчайте изпитване на корозия с талон (ASTM G28/G48 или специфичен-тест с потапяне в завода) в действителния технологичен флуид преди окончателния избор на материал. Публикуваните данни за -скоростта на корозия са инструмент за проверка, а не заместител на тестването на реалния, замърсен, много-компонентен поток, който оборудването действително ще види.

Как се сравняват цената и наличността?

Hastelloy C22 обикновено носи 5–15% по-висока цена спрямо Hastelloy C276 в еквивалентни продуктови форми, което отразява по-високото му съдържание на хром и молибден и неговия по-тесен, по-строго контролиран прозорец на състава.

И двете сплави са широко налични под формата на плочи, листове, пръти, тръби и фитинги от големите сервизни центрове за-никелови сплави, така че времето за изпълнение рядко е решаващият фактор за тях. Тъй като разликата в цената е скромна в сравнение с цената на непланирано спиране или повреда,-предизвикана от корозия, цената трябва да бъде решаваща-само след като корозионната химия ясно е изключила нито една сплав -, нито основният двигател за избор.

Често задавани въпроси

В: Hastelloy C22 просто "по-добра" версия ли е на Hastelloy C276?

A: Не. C22 е по-добър при окисляване на киселини и окисляване на хлоридни соли, но C276 остава по-утвърденият и често по--рентабилен избор за последователно редуциране на киселини като солна киселина. Нито една сплав не доминира другата във всички химикали.

Въпрос: Могат ли Hastelloy C276 и C22 да бъдат заварени един към друг или смесени в една и съща система?

A: да И двете са лесно заваряеми една към друга и към повечето други Ni-Cr-Mo и аустенитни неръждаеми сплави, като се използва съответстващ или над-легиран добавъчен метал (обикновено ERNiCrMo-4 или ERNiCrMo-10). Системите със смесени сплави са често срещани, когато различните зони на даден процес виждат различни химии.

В: Всяка сплав изисква ли термична обработка след-заваряване?

A: Общо взето не. И двата издържат на-граничното утаяване в зоната,-засегната от топлина, достатъчно добре, за да се използват в-заварено състояние за повечето услуги. PWHT все още може да бъде посочена поради съображения за-облекчаване на напрежението върху дебели секции или за-специфични изисквания на кода на проекта.

Въпрос: Коя сплав е по-устойчива на флуороводородна киселина?

A: Нито една от двете сплави не е -предпочитан материал за агресивна работа с флуороводородна киселина; и двете показват само умерена устойчивост, която силно зависи от концентрацията, температурата и аерацията. Специализирани сплави или не-метални облицовки обикновено се оценяват за тежки HF натоварвания.

В: Използва ли се PREN (еквивалентно число на съпротивлението на питинг) за сравняване на C276 и C22?

A: PREN е разработен за неръждаеми и дуплексни стомани и не е стандартният показател за Ni-Cr-Mo сплави, чиято устойчивост на питинг вместо това се оценява директно чрез ASTM G48 критични температури на питинг и пукнатини. Сравненията, базирани на PREN формулите за неръждаема -стомана, могат да бъдат подвеждащи за това семейство сплави.

Въпрос: C276 и C22 действат ли еднакво в морска вода?

A: И двата се считат за инертни по същество в околната морска вода и саламура поради високото си съдържание на никел, хром, молибден и волфрам, и двата се използват широко в морската вода и морските услуги; C22 обикновено показва незначително по-висока критична температура на питинг в морска вода с хлорирана или повишена-температура.