Hastelloy C276 срещу C22: Как да изберем за химическо оборудване?

За повечето агресивни смесени{0}}киселинни или окисляващи химически среди,Hastelloy C22предлага превъзходна{0}}устойчивост на корозия. За редуциращи киселинни среди - като солна киселина, мокър хлороводород и сярна киселина - и за приложения, изискващи доказана дългосрочна-полева ефективност, C-276 остава еталон за индустрията. Прочетете за пълното сравнение, базирано на данни.

Въведение

Химическите преработвателни предприятия са враждебна среда. Киселини, хлориди, окислители и високи температури атакуват обикновените метали в рамките на часове. Изборът на грешна сплав за топлообменник, реакторен съд или бъркалка означава течове,-предизвикани от корозия, замърсяване на продуктовите потоци, скъпо струващи спирания и - в най-лошия случай - катастрофални инциденти, свързани с безопасността.

Hastelloy C276и C22 са две от най-широко използваните сплави на базата на никел-в света за тежко корозивно обслужване. И двата са произведени от Haynes International и са обхванати от основните стандарти ASTM и ASME. И двете предлагат много по-добра устойчивост на корозия спрямо неръждаемите стомани. И все пак те не са взаимозаменяеми - всеки има различен химичен дизайн, който го прави по-подходящ за специфични среди.

Това ръководство сравнява C-276 и C-22 във всяко измерение, което има значение за дизайнера на химическо оборудване: състав, устойчивост на корозия, механични свойства, заваряемост, приложими стандарти и обща цена на притежание.

Hastelloy C276 срещу C22: Разлика

Таблицата по-долу предоставя незабавен преглед-едно до-на двете сплави в най-важните{2}}параметри за вземане на решения.

Забележка:PREN=Еквивалентно число на съпротивлението на питинг (по-високо=по-устойчиво). Стойностите са ориентировъчни; потвърдете с текущите спецификации на ASTM / EN.

Химичен състав

Мислете за състава на сплавта като за нейната рецепта. Всеки елемент играе определена роля. Разбирането на тази рецепта ви казва - преди единичен тест за корозия - къде всяка сплав ще се представи добре и къде ще има проблеми.

Забележка:Състав съгласно ASTM B575 (плоча/лист). Диапазоните може да се различават леко за тръба (ASTM B622), прът (ASTM B574) и фитинги (ASTM B366).

Ключова информация за състава:C-276 използва повече молибден (до 17%), за да доминира в редуциращи киселинни среди. C-22 използва повече хром (до 22,5%), за да превъзхожда в окислителни и смесени киселинни среди. Този единствен компромис е основната причина за почти всяка разлика в производителността между двете сплави.

Устойчивост на корозия: Околна среда-по-Сравнение на околната среда

Солна киселина (HCl) - Редуцираща среда

Солната киселина е една от най-агресивните среди, срещани при химическата обработка -, използвана при ецване, контрол на pH, извличане на минерали и органичен химичен синтез. Това е редуцираща киселина, което означава, че активно атакува пасивния филм на повечето метали.

Забележка:Данни за степента на корозия от Haynes International, публикувани данни за корозия. Действителните нива варират в зависимост от аерацията, скоростта и замърсителите. Скорости под 0,13 mm/год се считат за отлични; 0,13–0,51 mm/год много добро; 0,51–1,27 mm/годишно приемливо.

Присъда - HCl услуга:C-276 е предпочитаната сплав за работа със солна киселина, особено при концентрации над 5% и повишени температури. Неговото по-високо съдържание на молибден осигурява значително предимство в скоростта на корозия.

Сярна киселина (H₂SO₄) - Редуциране до смесена

Поведението на сярната киселина е сложно: разредената H₂SO₄ се редуцира; концентрираната H₂SO₄ е окисляваща. Преминаването настъпва около 60–70% концентрация. И двете сплави се представят добре в голяма част от този диапазон, но със значителни разлики в крайностите.

Забележка:В смесени киселинни потоци, съдържащи както H₂SO₄, така и HCl (често срещани при хлор-алкална и минерална обработка), C-22 обикновено превъзхожда C-276.

Азотна киселина (HNO₃) - Окислителна среда

Азотната киселина е силно окисляваща. В окислителните киселини хромът е критичният защитен елемент -, тъй като хромът образува силно стабилен оксиден филм при окислителни условия. Това е мястото, където 22% съдържание на хром в C-22 осигурява ясно предимство пред 15,5% в C-276.

Присъда - Услуга за азотна киселина:C-22 значително превъзхожда C-276 по отношение на азотната киселина при всички концентрации. По-ниското съдържание на хром в C-276 води до много по-високи нива на корозия в концентрираната HNO3. За оборудване, работещо с азотна киселина - реактори, кондензатори, резервоари за съхранение - C-22 е стандартната спецификация.

Фосфорна киселина (H₃PO₄)

Фосфорната киселина се използва широко в производството на торове, преработката на храни и повърхностната обработка. Може да съдържа халидни примеси (флуориди, хлориди), които драстично влияят на характеристиките на сплавта.

Питинг, пукнатини и локализирана корозия

В среди-съдържащи хлорид - морска вода, солен разтвор, белина и много потоци от промишлени процеси - локализираната корозия (нападение от ями и пукнатини) е по-голям риск от равномерната корозия. Дори малка вдлъбнатина в стената на съда може да прерасне в -дефект на стената за месеци.

Еквивалентното число на съпротивлението на питинг (PREN) осигурява комбинирана мярка за устойчивост на питинг на хлорид:

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

Забележка:Въпреки че C-276 има незначително по-висока изчислена PREN, превъзходната устойчивост на зоната, засегната от топлината на заваръчния шев (HAZ) на C-22 означава, че той превъзхожда в реално заварено оборудване, изложено на хлориди.

Критичен нюанс:PREN е изчислен индекс въз основа на състава. В заварено оборудване -, което описва почти всички реални-химически съдове - C-22 на превъзходната устойчивост на корозия в зоната, засегната от топлина, го прави по-добър практически в хлоридни среди, въпреки че PREN е малко по-нисък.

Корозия в-засегната зона (HAZ) - Определящо предимство на C-22

Когато се заварява каквато и да е сплав, топлината от заваряването временно променя микроструктурата на метала в непосредствена близост до заваръчния шев - засегнатата от топлина-зона. В някои сплави това причинява утаяване на карбид по границите на зърната, създавайки зони с-обеднено съдържание на хром, които корозират предимно.

C-22 е специално разработен, за да сведе до минимум сенсибилизацията към HAZ. Лабораторни и полеви данни последователно показват, че като -заварен C-22 проявява скорости на корозия в HAZ, които са почти идентични с тези на основния метал. Заварен C-276, макар и все още много добър, показва измеримо по-голяма разлика между нивата на корозия на основния метал и HAZ.

За химическо оборудване, което трябва да се използва в-заварено състояние - без-отгряване с разтвор след заваряване - това често е решаващият фактор при определяне на C-22.

Механични свойства

И двете сплави осигуряват отлични механични характеристики за приложения под налягане и тръбопроводи. Разликите са скромни, но си струва да се отбележат, когато се проектира за обслужване под високо-налягане или устойчивост при повишена температура.

Забележка:Минимални стойности по ASTM B575 за плоча/лист. C-22 има малко по-висока минимална граница на провлачване -, което е полезно при проектирането на реактори с високо налягане. Стойностите при повишена температура са приблизителни от публикуваните информационни листове.

Приложими стандарти и ASME код за приемане

И двете сплави са обхванати от изчерпателен набор от продуктови стандарти и са приети от Кодекса на ASME за котли и съдове под налягане - критично изискване за съдове под налягане и топлообменници в регулирани индустрии по целия свят.

Забележка:Винаги потвърждавайте приложимото издание на всеки стандарт с вашата инженерна спецификация. Конструкцията на съд под налягане също изисква приложими случаи на ASME Code и допустими стойности на напрежение от ASME Раздел II Част D.

Типични приложения в химическото оборудване

Където обикновено се посочва C-276

Оборудване за производство и обработка на солна киселина - колони, реактори, топлообменници

Мокри среди с хлороводород (HCl газ) - особено в инсталации за VCM (винилхлориден мономер)

Системи за декапиране със сярна киселина при умерени концентрации

Скрубери за десулфуризация на димни газове (FGD) - хлорид-носещи, редуциращи условия

Услуга за кисел газ (H₂S + CO₂) при обработка на нефт и газ

Услуги за оцетна киселина и мравчена киселина (редуциране на органични киселини)

Уреди за варене на целулоза и хартия - среди за крафт алкохол

Инсталации за торове - потоци от амониев сулфат и фосфат със замърсители

Фармацевтични ферментационни съдове, където HCl е технологичен химикал

Където обикновено се посочва C22

Смесени -киселинни среди (H₂SO₄ + HNO3, H3PO₄ + HF, HCl + HNO3) - често срещани в заводи за полупроводници, фармацевтични и специални химикали

Азотна киселина и смеси от азотна/флуороводородна киселина - ецване на метали, преработка на ядрено гориво

Услуги за хлор и хипохлорит - производство на белина, пречистване на вода

Като-заварени химически съдове, където-отгряването след заваряване е непрактично или-скъпо

Производство на пестициди и хербициди - комплексни много-киселинни процесни потоци

Химическо производство с висока{0}}чистота -, при което корозията в HAZ може да доведе до метално замърсяване

Системи за възстановяване и неутрализиране на отпадъчни киселини

Облицовки на морски танкери за химикали - окисляваща морска вода + комбинации от химически товари

Фармацевтични много{0}}реактори -, работещи с променящи се продуктови потоци

Казуси от-реален свят

Специализиран химически завод, работещ с колона за абсорбция на HCl във влажни, редуциращи условия, претърпя ускорена корозия и чести непланирани спирания, използвайки неръждаема стомана 316L. Преглед на материалите идентифицира 10% HCl при 80 градуса като условие за обслужване. Плочата и тръбата C-276 бяха определени за корпуса на колоната, вътрешните части и свързващите тръбопроводи.

Резултат: След пет години непрекъснато обслужване, инспекцията показа нива на корозия под 0,1 mm/годишно във всички компоненти C-276, без нараняване на цепнатини или пукнатини. Прогнозираният оставащ експлоатационен живот надхвърли 20 години - фундаментално подобрение спрямо предишния 18-месечен цикъл на подмяна с 316L.

Урок:При специално редуциращо киселинно обслужване - особено HCl - C-276 с по-високо съдържание на молибден осигурява скорости на корозия, които C-22 не може да достигне при еквивалентна цена. Не прекалявайте с C-22, когато C-276 ще го надмине.

Производител на фармацевтични междинни продукти се нуждаеше от 10 000-литров реактор с кожух, способен да обработва: разредена H₂SO₄ за регулиране на pH; водороден прекис (окисляващ); натриев хипохлорит за почистване на място (CIP); и набор от органични киселини.

Реакторът е произведен чрез орбитално ВИГ заваряване без отгряване с разтвор след -заваряване. C-22 беше избран въз основа на неговата превъзходна устойчивост на корозия в HAZ във всичките четири потока на процеса и ефективността му в окислителни (H₂O₂, NaOCl) среди.

Резултат: Десет{0}}годишна инспекция не показа забележима корозия в заваръчните зони, основния метал или дюзите. Клиентът от фармацевтичния сектор постигна валидиране на процеса от FDA без усложнения,-свързани с съществена промяна.

Урок:За многофункционални реактори, изложени както на редуциращи, така и на окисляващи потоци, и особено за-заварени изделия, C-22 често е изборът с по-нисък{4}}риск и по-ниски-жизнен цикъл-разходи - дори при малко по-високи първоначални разходи за материали.

Електрическа компания инсталира едновременно два идентични скрубера за десулфуризация на димни газове (FGD): единият изработен от плоча C-276, другият от C-22.

Работната среда съдържаше сярна киселина, хлориди (до 80 000 ppm Cl⁻) и променлив разтворен кислород.

След осем години работа картографирането на корозията показа:

Скрубер C-276: равномерна скорост на корозия 0,04–0,08 mm/годишно в неблагороден метал; 0,10–0,15 mm/год в зоните на HAZ на заваръчния шев.

С-22 скрубер: равномерна скорост на корозия 0,03–0,06 mm/годишно в неблагороден метал; 0,04–0,07 mm/годишно в зоните на HAZ на заваръчните шевове - по същество отговарящи на характеристиките на основния метал.

Урок:В силно замърсени с хлорид-смесени-киселинни среди (често срещано състояние на FGD), предимството на C-22 в HAZ се преобразува в измеримо намаляване на дългосрочната-корозионна атака в заваръчните-съседни зони - областите, които са най-уязвими за течове през стените.

Как да изберем: систематична рамка за вземане на решения

Използвайте следната логика-по-стъпка, за да изберете правилната сплав за вашето приложение. За случаи на гранични или много-условия винаги ангажирайте инженер по корозия и изисквайте данни от-специфични за сайта тестови купони.

Стъпка 1 - Идентифицирайте първичната киселинна среда.Редуциращи киселини (HCl, разредена H₂SO₄, HF) → C-276 е първият избор. Окислителни киселини (HNO₃, концентрирана H₂SO₄, H₂O₂, хипохлорит) → C-22 е първият избор. Смесени или редуващи се киселинни среди → C-22 обикновено е по-безопасната спецификация.

Стъпка 2 - Оценете концентрацията на хлорид и риска от питинг.Под 10 000 ppm Cl⁻ при умерена температура → всяка сплав е подходяща. Над 10 000 ppm Cl⁻ или в морска вода + химически комбинации → Превъзходната устойчивост на корозия на C-22 след заваряване го прави предпочитан.

Стъпка 3 - Оценете изискванията за производство и заваряване.Ако е възможно отгряване в разтвор след-заваряване (PWSA) → всяка сплав; изберете ефективността на корозия. Ако оборудването трябва да се използва в-заварено състояние (големи съдове,-произведени на място тръбопроводи, тесни графици) → устойчивостта на HAZ на C-22 е силен аргумент за неговия избор.

Стъпка 4 - Проверете температурата на процеса.И двете сплави са подходящи до приблизително 500 градуса в повечето химически услуги. Над 500 градуса в окислителна атмосфера и двете остават жизнеспособни. Потвърдете с ASME Раздел II Част D допустимите напрежения при вашата проектна температура.

Стъпка 5 - Вземете фактор в цената на жизнения цикъл, а не само в цената на материала.C-22 обикновено струва 5–15% повече като материал. Въпреки това, ако C-22 елиминира необходимия цикъл на PWSA или удължи интервала на проверка от 3 на 7 години, предимството на разходите за жизнения цикъл може да е в полза на C-22. Поискайте анализ на общата цена на притежание (TCO) от вашия доставчик.

Обща цена на притежание: Отвъд цената на килограм

Често срещана грешка при обществените поръчки е оценяването на никелови сплави единствено въз основа на първоначалната цена на материала. За химическо оборудване, работещо с проектен живот от 15–25 години, разходите за материали обикновено представляват само 20–35% от общите разходи за жизнения цикъл. Поддръжката, проверката, престоите и подмяната водят до по-голямата част от разходите.

Поискайте 20-годишен модел на разходите за жизнения цикъл от вашия доставчик. Включете материални разходи, производство (заваряване + PWSA), график за проверка и прогнозна вероятност за замяна. В много сценарии със смесени киселини общата цена на жизнения цикъл на C-22 е равна или по-ниска от C-276 - въпреки по-високата първоначална цена на килограм.

Често задавани въпроси

№ C-22 е отличен в оксидиращи, смесени-киселинни и като-заварени среди. C-276 е превъзходният избор в специализирана редуцираща киселинна услуга - особено среда със солна киселина и кисел газ - където по-високото съдържание на молибден директно се превръща в по-ниски нива на корозия. Нито една сплав не е универсално превъзходна; правилният избор зависи изцяло от обслужващата среда.

да Различното заваряване на C-276 към C-22 е технически осъществимо. Използвайте ERNiCrMo-10 (пълнител C-22) или ERNiCrMo-4 (пълнител C-276) - потвърдете с вашия инженер по заваряване въз основа на по-критичната сервизна среда. Отгряването с разтвор след заваряване се препоръчва за критично корозионно обслужване, където устойчивостта на корозия в HAZ трябва да бъде максимално увеличена.

И двете сплави са оценени за непрекъсната работа до приблизително 1040 градуса (1900 градуса F) в окислителни атмосфери според ръководството на ASME. Въпреки това, за мокра химическа корозия, работните температури обикновено са под 300 градуса. Допустимите стойности на напрежението за конструкцията на съд под налягане трябва да бъдат взети от ASME, раздел II, част D при специфичната проектна температура.

Да - както при всички никелови сплави, избягвайте контакт със -съдържащи сяра съединения (грес, маркери, тиксо) при повишени температури, тъй като може да възникне крехкост на сярата. Съхранявайте далеч от въглеродна стомана, за да предотвратите замърсяване с желязо на повърхността, което може да предизвика корозия. Почиствайте повърхностите само с одобрени препарати,-съвместими с неръждаема стомана.

да Hastelloy C-276 отговаря на EN обозначение 2.4819 (NiMo16Cr15W). Hastelloy C-22 отговаря на EN 2.4602 (NiCr21Mo14W). И двете са налични за EN 10028-7 (плоски продукти) и EN 10216-5 (безшевни тръби), където е приложимо.

Стандартно заредените артикули (плочи, тръби с обичайни размери) обикновено се доставят в рамките на 2–6 седмици от специализирани дистрибутори. Персонализираните размери, тръбата с тежка стена, изковките и не-стандартните форми на продукта може да изискват 12–20 седмици от поръчката на мелница. Потвърдете наличността и сроковете за изпълнение с вашия доставчик в началото на фазата на инженеринг на проекта.

да В зависимост от конкретната среда алтернативите включват: Hastelloy C-2000 (подобрена устойчивост на окислителна киселина), Alloy 59 (UNS N06059, много високо Mo + Cr), Inconel 686 (изключителна устойчивост на питинг) и Hastelloy B-3 (HCl и редуцираща киселинна услуга без хром). За среди, съчетаващи висока температура и смесени киселини, могат също да бъдат оценени специални сплави като 625 или 825. Консултирайте се с инженер по корозия за среди извън стандартния работен диапазон C-276 / C-22.

Заключение

Hastelloy C-276 и C-22 са изключителни материали - сред най-устойчивите на корозия сплави, налични в търговската мрежа. Въпросът никога не е кой от тях е „по-добър като цяло“, а кой е подходящ за вашия специфичен химичен процес.

И двете сплави се предлагат от нашата производствена и дистрибуторска мрежа под формата на плочи, тръби, фитинги, пръти и изковки - според стандартите ASTM, ASME и EN. Нашият технически екип предоставя пълна подкрепа при избора на материали, сертифициране на мелници и услуги за инспекция от трети страни.

Свържете се с нашия отдел за никелови сплави за консултация за избор на материал, конкурентна оферта или достъп до нашата библиотека с данни за корозия -, включително данни за изпитване на купони, специфични за вашата производствена среда.

Haynes International: Информационен лист за сплав Hastelloy C-276 (последно издание)

Haynes International: Информационен лист за сплав Hastelloy C-22 (последно издание)

Стандартна спецификация ASTM B575 - за плочи, листове и ленти от сплав с ниско-въглерод никел-молибден-хром

Стандартна спецификация ASTM B622 - за безшевни тръби и тръби от Ni и Ni-сплав

Стандартна спецификация ASTM B574 - за прът от сплав с ниско-въглерод никел-хром-молибден

ASTM B564 - Стандартна спецификация за изковки от никелова сплав

ASME Раздел II Част Б - Спецификации за цветни материали

ASME Раздел II Част D - Свойства (Допустими напрежения)

ASME B31.3 - Код на тръбопровода за процес

Наръчник на ASM, том 13B: Корозия: Материали (ASM International)

NACE International / AMPP: Проучване на данните за корозията - Метален раздел (6-то издание)

EN 10028-7: Плоски продукти, изработени от стомана за работа под налягане - неръждаеми стомани