Incoloy 825 срещу 316L: Никелова сплав срещу неръждаема стомана за работа в кисела среда и киселинна среда

Incoloy 825 (UNS N08825)и неръждаема стомана 316L (UNS S31603) често се сравняват, защото и двете са устойчиви на корозия и изглеждат като „блестящата сплав“ за не-специалист. В действителност те са в различни групи материали. 316L е аустенитна неръждаема стомана с около 10-14% никел; Incoloy 825 е сплав от никел-желязо-хром с 38-46% никел плюс целенасочени добавки на мед, молибден и титан. Тази разлика в съдържанието на никел не е детайл - тя решава дали металът оцелява при кисел газ, сярна киселина и горещи хлориди, или тихо се напуква.

Изводът: когато услугата включва киселинен газ (H2S), сярна или фосфорна киселина или хлориди над около 60 градуса, Incoloy 825 е правилният инженерен избор, а 316L не е квалифициран. 316L остава икономичният работен кон за чиста вода, мек воден режим и атмосферно излагане. Изберете според средата, а не според цената: 316L, където корозията е лека, 825, където е агресивна или кисела.

Какво прави двете сплави фундаментално различни?

[Източник] ASTM B424 / B423 (Incoloy 825) и A240 / A312 (316L); PREN=%Cr + 3.3×%Mo (+16×%N). Стойности от фамилия-специални метали и таблици с данни на доставчици (Globo, Womic, jnalloy, SuperStainlessAlloys).

Мислете за 316L като за добре-изградена стомана, която ръждясва бавно; мислете за Incoloy 825 като за богата на никел-сплав, която активно се съпротивлява на киселина и няма да се напука при хлориден стрес. Медта в 825 действа като вътрешен катализатор, който избутва повърхността в "пасивно" (защитено) състояние в сярна киселина; високото съдържание на никел предпазва хлорида от задействане на катастрофалния крекинг, който разрушава 316L в горещи, солени или кисели условия.

Как се сравняват механичните им свойства?

[Източник] ASTM B424/B423 и A240/A312 минимални механични свойства; сервиз-температурни данни за технически данни на доставчика на сплав (Globo, Sasa, SuperStainlessAlloys).

Кисела услуга (NACE MR0175 / ISO 15156): Един е квалифициран, друг не

Да - това е най-ясната разделителна линия. Incoloy 825 е одобрен материал съгласно NACE MR0175 / ISO 15156 за H2S-съдържаща (кисела) услуга, доставен в разтвор-закалено състояние при максимална твърдост от 35 HRC. Високото му съдържание на никел го прави практически имунизиран срещу сулфидно напукване под напрежение (SSC) и устойчив на -предизвикано от водород напукване. 316L неръждаемата стомана НЕ е одобрена за работа в кисели условия и е изрично уязвима на хлоридно напукване под напрежение-корозия, така че определянето на 316L, където H2S и хлоридите съществуват едновременно, е документиран път на повреда.

Какво означава квалификацията на практика:

• 825 трябва да бъде доставен разтвор-закален (не студен-обработен) за работа в кисела среда; твърдостта е проверена По-малка или равна на 35 HRC.
• Студено{0}}обработеният 825 без повторно-отгряване НЕ е разрешен за работа в кисело състояние - студеното обработване повишава твърдостта и риска от SCC.
• Докладите от изпитванията на мелницата трябва да се позовават на NACE MR0175 / ISO 15156 с пълна възможност за проследяване на топлина-до-продукт.
• 316L няма такава квалификация и трябва да бъде изключен от кисели и високо-хлоридни среди.

Внимание на спецификатора: няколко източника цитират ограничение от 22 HRC за 825 в кисела услуга. Управляващата стойност на ISO 15156-3 за UNS N08825 е 35 HRC (загрята в разтвор). Винаги потвърждавайте точните граници на околната среда (H2S парциално налягане, хлорид, температура, елементарна сяра) спрямо текущата стандартна таблица за вашия сервизен пакет.

Киселинни среди: сярна, фосфорна и солна

Решително. Incoloy 825 е разработен специално за сярна и фосфорна киселина. Неговата добавка на мед пасивира повърхността при редуцираща киселина, давайки скорости на корозия приблизително 50 пъти по-ниски от 316L в 50% сярна киселина при 60 градуса . 316L претърпява бърза обща корозия над около 40-50 градуса при междинни киселинни концентрации - точно дебитът, където е посочен 825.

[Източник] Сравнения на-скорост на корозия за техническите данни на HT PIPE, Hangbo и SuperStainlessAlloys: 50% H2SO4@60C 825 0.05 спрямо 316L 2,5 mm/годишно; кипящ MgCl2 SCC 825 устойчив срещу 316L пукнатини; CPT 825 ~50C срещу 316L ~25C.

Защо 825 е устойчив на киселина (механизмът)

Медта в 825 насърчава катодното отделяне на водород на повърхността, което измества корозионния потенциал на сплавта в пасивния диапазон, където се образува стабилен филм от хром-оксид. Накратко казано, медта "принуждава" метала да се защитава в сярна и фосфорна киселина. Хромът се справя с всеки окисляващ компонент; молибденът се бори с питинг от замърсяване с хлорид или флуор (често срещано при мокър-процес на фосфорна киселина). 316L няма мед, така че не може да се само-пасивира при редуциране на киселина и корозира бързо.

Хлоридно корозионно напукване

Да, и това е най-често срещаният-неизправност в реалния свят, която мотивира надграждането до 825. Аустенитът 316L е известен с податливост на хлориден стрес-корозионно напукване над около 60 градуса, особено при наличие на кислород и напрежение на опън; при тест с кипящ магнезиев-хлорид той се напуква за часове. Incoloy 825, с 38-46% никел, е практически имунизиран срещу хлорид SCC и не показва напукване при същия тест. За охладени с морска вода топлообменници, киселинни кладенци и линии за ецване, този имунитет е причината операторите да определят 825 вместо 316L.

Две свързани предимства на 825 пред 316L при обслужване с хлорид:

• По-високият PREN (~31 срещу ~24-25) дава на 825 приблизително 25% по-добра устойчивост на питинг в хлоридни среди.
• Стабилизирането на титан означава, че 825 не се сенсибилизира след заваряване, така че устойчивостта му на корозия се запазва в засегнатата от топлина-зона - за разлика от 316L, който се нуждае от ниско-въглерод (L) степен и внимателно заваряване, за да се избегне сенсибилизация.

Температурни граници: където всяка сплав престава да бъде безопасна

Заваряване и производство

И двете се заваряват добре, но 825 има критично предимство: неговата титаниева стабилизация предотвратява сенсибилизация, така че може да се използва в -заварено състояние за повечето киселинни услуги без термична обработка след-заваряване. Подходящият добавъчен метал е ERNiFeCr-1 (AWS A5.14, INCOLOY 65); ERNiCrMo-3 или ERNiCr-3 са приемливи алтернативи. Тъй като 825 има по-ниска топлопроводимост и по-голямо разширение от неръждаемата стомана, контролирайте входящата топлина (под ~1,0-1,5 kJ/mm) и поддържайте ниска температура между преминаването, за да сведете до минимум изкривяването.

Бележки за производство, които защитават ефективността на корозия:

• Обезмаслете старателно; избягвайте шлифовъчни дискове, използвани върху въглерод/неръждаема стомана, за да предотвратите замърсяване със сяра/желязо.
• Използвайте обратно{0}}продухване с аргон на кореновите проходи, за да защитите вътрешната повърхност.
• За тежки киселинни или киселинни условия, отгряването в разтвор (930-980 градуса) след заваряване възстановява максималната устойчивост на корозия.

Често задавани въпроси

Въпрос: Incoloy 825 по-добър ли е от 316L за кисело обслужване?

A: Да. Incoloy 825 (UNS N08825) е одобрен съгласно NACE MR0175 / ISO 15156 за киселинно (H2S-съдържащо) обслужване в разтвор-загрято състояние при твърдост<=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.

Въпрос: Кое издържа по-добре на сярна киселина, Incoloy 825 или 316L?

О: Incoloy 825 е много по-добър. В 50% сярна киселина при 60 C, измерените скорости на корозия са около 0,05 mm/година за 825 спрямо приблизително 2,5 mm/година за 316L - 50x разлика. 316L претърпява бърза обща корозия над около 40-50 C при междинни концентрации, докато добавката на мед на 825 пасивира повърхността и е устойчива сярна и фосфорна киселина в широк диапазон и температурна обвивка.

В: Устойчив ли е Incoloy 825 на корозионно напукване от хлориден стрес, когато 316L не успее?

О: Да. 316L е известно, че е податлив на хлориден стрес-корозионно напукване над около 60 C, като се проваля в рамките на часове при тестове с кипящ магнезиев-хлорид. Incoloy 825, с 38-46% никел, е практически имунизиран срещу хлорид SCC и не показва напукване при същия тест. Това е единствената най-важна причина операторите на нефт-и газ да определят 825 (а не 316L) за обслужване на кисела и морска вода.

Въпрос: Каква е температурната граница на Incoloy 825 спрямо 316L?

A: Incoloy 825 поддържа устойчивост на корозия при непрекъсната работа до около 540 C (1000 F), срещу около 425 C (800 F) за 316L, предимство от 115 C. Над границата 316L утаяването на карбид причинява сенсибилизация и междукристална корозия; Титановата стабилизация на 825 предотвратява това. 825 също така запазва полезна здравина при криогенни и повишени температури.

Въпрос: Incoloy 825 струва ли си по-високата цена спрямо 316L?

О: При първоначална цена 825 струва приблизително 2,5-3,5 пъти повече на килограм от 316L. Но при агресивно обслужване с киселина или хлорид, 825 издържа 15-20+ години срещу 3-5 години за 316L, избягвайки 2-3 замени и непланиран престой. За 20-годишен жизнен цикъл 825 обикновено е с 60-75% по-евтин като обща цена на притежание въпреки по-високата покупна цена.

В: Какви стандарти на ASTM покриват Incoloy 825 и 316L?

A: Incoloy 825: плоча/лист ASTM B424, безшевна тръба/тръба B423 (и кондензаторна тръба B163), прът B425, заварена тръба B705, изковки B564, фитинги B366. 316L неръждаема: плоча A240, тръба A312, тръба A269/A213, прът A276. За киселинно обслужване изисквайте UNS (N08825 срещу S31603), справка NACE MR0175, където е приложимо, и EN 10204 3.1 протокол от изпитване на материала.