Hastelloy C276 proti C22: Kako izbrati za kemično opremo?

Za najbolj agresivna mešana-kisla ali oksidacijska kemična okolja,Hastelloy C22nudi vrhunsko-odpornost proti koroziji. Za zmanjšana kisla okolja -, kot so klorovodikova kislina, mokri vodikov klorid in žveplova kislina -, in za aplikacije, ki zahtevajo dokazano dolgoročno-učinkovitost na terenu, C-276 ostaja merilo v industriji. Preberite za celotno primerjavo na podlagi podatkov.

Uvod

Kemični predelovalni obrati so sovražno okolje. Kisline, kloridi, oksidanti in visoke temperature napadejo običajne kovine v nekaj urah. Izbira napačne zlitine za izmenjevalnik toplote, reaktorsko posodo ali mešalo pomeni puščanje-povzročeno s korozijo, kontaminacijo tokov izdelkov, drage zaustavitve in - v najslabšem primeru - katastrofalne varnostne incidente.

Hastelloy C276in C22 sta dve izmed najbolj razširjenih zlitin-na osnovi niklja na svetu za močno jedko uporabo. Oba proizvaja Haynes International in sta zajeta v glavnih standardih ASTM in ASME. Oba nudita veliko boljšo korozijsko odpornost na nerjavna jekla. Vendar pa nista zamenljivi - vsaka ima posebno kemično zasnovo, zaradi katere je primernejša za določena okolja.

Ta priročnik primerja C-276 in C-22 v vseh dimenzijah, ki so pomembne za načrtovalca kemične opreme: sestava, odpornost proti koroziji, mehanske lastnosti, varivost, veljavni standardi in skupni stroški lastništva.

Hastelloy C276 proti C22: razlika

Spodnja tabela nudi takoj-vzporeden-pregled obeh zlitin v najbolj-odločevalsko kritičnih parametrih.

Opomba:PREN=Ekvivalentno število odpornosti proti luknjanju (višje=bolj odporno). Vrednosti so okvirne; potrdite s trenutnimi specifikacijami ASTM / EN.

Kemična sestava

Predstavljajte si sestavo zlitine kot njen recept. Vsak element igra določeno vlogo. Razumevanje tega recepta vam - pred enim korozijskim preskusom - pove, kje bo vsaka zlitina delovala dobro in kje bo imela težave.

Opomba:Sestava po ASTM B575 (plošča/list). Razponi se lahko nekoliko razlikujejo za cev (ASTM B622), palico (ASTM B574) in priključke (ASTM B366).

Ključni vpogled v sestavo:C-276 uporablja več molibdena (do 17 %), da prevladuje v reducirno kislih okoljih. C-22 uporablja več kroma (do 22,5 %), da se odlično obnese v oksidativnih okoljih in okoljih z mešano kislino. Ta edini kompromis je temeljni vzrok za skoraj vse razlike v zmogljivosti med obema zlitinama.

Odpornost proti koroziji: Primerjava-okolja-okolja

Klorovodikova kislina (HCl) - okolje, ki zmanjšuje

Klorovodikova kislina je eden najbolj agresivnih medijev pri kemični obdelavi -, ki se uporablja pri luženju, nadzoru pH, ekstrakciji mineralov in organski kemični sintezi. Je redukcijska kislina, kar pomeni, da aktivno napada pasivni film na večini kovin.

Opomba:Podatki o stopnji korozije, ki jih je objavil Haynes International, so objavili podatke o koroziji. Dejanske stopnje se razlikujejo glede na prezračevanje, hitrost in onesnaževalce. Stopnje pod 0,13 mm/leto veljajo za odlične; 0,13–0,51 mm/leto zelo dobro; Sprejemljivo 0,51–1,27 mm/leto.

Razsodba - Storitev HCl:C-276 je prednostna zlitina za klorovodikovo kislino, zlasti pri koncentracijah nad 5 % in povišanih temperaturah. Njegova višja vsebnost molibdena zagotavlja pomembno prednost pri stopnji korozije.

Žveplova kislina (H₂SO₄) - Redukcija v mešanico

Obnašanje žveplove kisline je kompleksno: razredčena H₂SO₄ reducira; koncentrirana H₂SO₄ oksidira. Do križanja pride pri 60–70 % koncentraciji. Obe zlitini se dobro obneseta v večjem delu tega območja, vendar s pomembnimi razlikami v ekstremih.

Opomba:V mešanih kislih tokovih, ki vsebujejo tako H₂SO₄ kot HCl (običajno pri obdelavi klor-alkalij in mineralov), C-22 običajno prekaša C-276.

Dušikova kislina (HNO₃) - oksidativno okolje

Dušikova kislina močno oksidira. V oksidirajočih kislinah je krom ključni zaščitni element -, ker krom v oksidacijskih pogojih tvori zelo stabilen oksidni film. Tu je 22 % vsebnost kroma v C-22 očitna prednost pred 15,5 % v C-276.

Razsodba - Storitev dušikove kisline:C-22 je znatno boljši od C-276 pri uporabi dušikove kisline pri vseh koncentracijah. Nižja vsebnost kroma v C-276 povzroči veliko višje stopnje korozije v koncentrirani HNO3. Za opremo za ravnanje z dušikovo kislino - reaktorji, kondenzatorji, rezervoarji za shranjevanje - je C-22 standardna specifikacija.

Fosforjeva kislina (H₃PO₄)

Fosforjeva kislina se pogosto uporablja pri proizvodnji gnojil, predelavi hrane in površinski obdelavi. Vsebuje lahko halogenidne nečistoče (fluoride, kloride), ki dramatično vplivajo na zmogljivost zlitine.

Jamičasta, razpokana in lokalizirana korozija

V okoljih, ki vsebujejo klorid - - morska voda, slanica, belilo in številni tokovi industrijskih procesov - je lokalizirana korozija (napad luknjic in razpok) večje tveganje kot enotna korozija. Celo majhna jamica v steni posode lahko v mesecih zraste do-skoznje okvare stene.

Ekvivalentno število odpornosti proti luknjičastim luknjam (PREN) zagotavlja sestavljeno merilo odpornosti proti luknjičastim kloridom:

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

Opomba:Čeprav ima C-276 rahlo višjo izračunano PREN, C-22 boljša odpornost na toplotno prizadeto območje varjenja (HAZ) pomeni, da je boljši od prave varjene opreme, izpostavljene kloridom.

Kritični odtenek:PREN je izračunan indeks na podlagi sestave. V varjeni opremi -, ki opisuje tako rekoč vse -kemične posode v resničnem svetu, - C-22 je zaradi vrhunske odpornosti proti koroziji na toplotno prizadetem območju boljša praktična zmogljivost v kloridnih okoljih, čeprav je njegov PREN nekoliko nižji.

Korozija na -prizadetem območju zvarne toplote (HAZ) - Definirajoča prednost C-22

Pri varjenju katere koli zlitine toplota pri varjenju začasno spremeni mikrostrukturo kovine neposredno ob zvaru - toplotno-območje. V nekaterih zlitinah to povzroči izločanje karbida na mejah zrn, kar ustvarja območja z-osiromašenim kromom, ki prednostno korodirajo.

C-22 je bil posebej zasnovan za zmanjšanje preobčutljivosti na HAZ. Laboratorijski in terenski podatki dosledno kažejo, da ima -zvarjen C-22 stopnje korozije v HAZ, ki so skoraj enake kot pri osnovni kovini. Kot zvarjen C-276, čeprav je še vedno zelo dober, kaže merljivo večjo razliko med osnovno kovino in stopnjo korozije HAZ.

Za kemično opremo, ki jo je treba uporabljati v -zvarjenem stanju - brez post-žarjenja raztopine za varjenje - je to pogosto odločilni dejavnik pri določanju C-22.

Mehanske lastnosti

Obe zlitini zagotavljata odlično mehansko zmogljivost za uporabo v tlačnih posodah in cevovodih. Razlike so skromne, vendar jih je vredno upoštevati pri načrtovanju za visoko{1}}tlačno delovanje ali visoko temperaturno trdnost.

Opomba:Najmanjše vrednosti po ASTM B575 za ploščo/list. C-22 ima nekoliko višjo minimalno mejo tečenja -, kar je koristno pri zasnovi visokotlačnega reaktorja. Vrednosti pri povišani temperaturi so približne iz objavljenih podatkovnih listov.

Veljavni standardi in sprejemljivost kode ASME

Obe zlitini sta zajeti v obsežnem naboru standardov za izdelke in ju sprejema Kodeks ASME za kotle in tlačne posode -, kar je kritična zahteva za tlačne posode in izmenjevalnike toplote v reguliranih industrijah po vsem svetu.

Opomba:Vedno potrdite veljavno izdajo vsakega standarda s svojo inženirsko specifikacijo. Zasnova tlačne posode zahteva tudi veljavne primere kodeksa ASME in dovoljene vrednosti napetosti iz dela D oddelka II ASME.

Tipične uporabe v kemični opremi

Kjer je C-276 običajno določen

Oprema za proizvodnjo in ravnanje s klorovodikovo kislino - stolpci, reaktorji, izmenjevalniki toplote

Okolja mokrega klorovodika (plina HCl) - zlasti v obratih VCM (monomer vinil klorida)

Lužilni sistemi z žveplovo kislino pri zmernih koncentracijah

Pralniki za razžveplanje dimnih plinov (FGD), ki vsebujejo - klorid-, redukcijski pogoji

Storitve kislega plina (H₂S + CO₂) pri predelavi nafte in plina

Storitev ocetne kisline in mravljinčne kisline (redukcija organskih kislin)

Digesterji celuloze in papirja - okolja za nafto

Gnojilnice - tokovi amonijevega sulfata in fosfata z onesnaževalci

Farmacevtske fermentacijske posode, kjer je HCl procesna kemikalija

Kjer je tipično naveden C22

Mešana{0}}kisla okolja (H₂SO₄ + HNO3, H3PO₄ + HF, HCl + HNO3) - pogosta v polprevodniških, farmacevtskih in posebnih kemičnih obratih

Dušikova kislina in mešanice dušikove/fluorovodikove kisline - luženje kovin, predelava jedrskega goriva

Storitve klora in hipoklorita - proizvodnja belila, priprava vode

Kot -varjene kemične posode, kjer je žarjenje po-varju nepraktično ali stroškovno-previsoko

Proizvodnja pesticidov in herbicidov - kompleksni več-kislinski procesni tokovi

-kemična proizvodnja visoke čistosti -, kjer bi lahko korozija HAZ povzročila kovinsko onesnaženje

Sistemi za predelavo in nevtralizacijo odpadne kisline

Obloge za pomorske tankerje s kemikalijami - kombinacije oksidacije morske vode + kemičnega tovora

Farmacevtski večnamenski-reaktorji -, ki ravnajo s spreminjajočimi se tokovi izdelkov

Študije-primerov iz resničnega sveta

Posebna kemična tovarna, ki uporablja absorpcijsko kolono HCl v mokrih, redukcijskih pogojih, je doživela pospešeno korozijo in pogoste nenačrtovane zaustavitve z uporabo nerjavečega jekla 316L. Pregled materialov je kot pogoj za uporabo opredelil 10 % HCl pri 80 stopinjah. Plošča in cev C-276 sta bili določeni za lupino stebra, notranjost in povezovalne cevi.

Rezultat: Po petih letih neprekinjenega delovanja je inšpekcija pokazala stopnje korozije pod 0,1 mm/leto v vseh komponentah C-276, brez luknjičastih ali razpokanih napadov. Predvidena preostala življenjska doba je presegla 20 let - bistveno izboljšanje v primerjavi s prejšnjim 18-mesečnim ciklom zamenjave z 316L.

Lekcija:Pri namenski redukcijski kislini - zlasti HCl - C-276 z višjo vsebnostjo molibdena zagotavlja stopnje korozije, ki jih C-22 ne more doseči z enakovredno ceno. Ne navedite preveč C-22, ko ga bo C-276 prekašal.

Proizvajalec farmacevtskih vmesnih produktov je potreboval 10.000-litrski reaktor z plaščem, ki je bil zmožen obdelati: razredčeno H₂SO₄ za uravnavanje pH; vodikov peroksid (oksidira); natrijev hipoklorit za čiščenje na mestu (CIP); in vrsto organskih kislin.

Reaktor je bil izdelan z orbitalnim varjenjem TIG brez žarjenja raztopine po-varu. C-22 je bil izbran na podlagi njegove vrhunske odpornosti proti koroziji HAZ v vseh štirih procesnih tokovih in njegove učinkovitosti v oksidacijskih okoljih (H₂O₂, NaOCl).

Rezultat: deset-letni inšpekcijski pregled ni pokazal nobene zaznavne korozije v zvarih, navadni kovini ali šobah. Farmacevtska stranka je dosegla validacijo postopka s strani FDA brez zapletov, povezanih z-bistvenimi spremembami.

Lekcija:Za več-uporabne reaktorje, ki so izpostavljeni redukcijskim in oksidacijskim tokovom, zlasti za-varjene izdelke, je C-22 pogosto manjša{4}}tvegana in nižja-življenjska-stroškovna izbira - tudi ob nekoliko višjih začetnih stroških materiala.

Podjetje za oskrbo z električno energijo je istočasno namestilo dva enaka pralnika za razžveplanje dimnih plinov (FGD): enega iz plošče C-276, drugega iz C-22.

Delovno okolje je vsebovalo žveplovo kislino, kloride (do 80.000 ppm Cl⁻) in spremenljiv raztopljeni kisik.

Po osmih letih službe je kartiranje korozije pokazalo:

Pralnik C-276: enakomerna stopnja korozije 0,04–0,08 mm/leto v navadni kovini; 0,10–0,15 mm/leto v conah HAZ zvara.

C-22 pralnik: enakomerna stopnja korozije 0,03–0,06 mm/leto v navadni kovini; 0,04–0,07 mm/leto v območjih HAZ zvara - v bistvu ustreza lastnostim navadne kovine.

Lekcija:V zelo kloridno{0}}kontaminiranih mešanih-kislih okoljih (običajno stanje FGD) se je prednost HAZ C-22 prevedla v merljivo zmanjšanje dolgotrajnega-korozijskega napada v-sosednjih območjih zvara -, ki so najbolj občutljiva na puščanje skozi steno.

Kako izbrati: sistemski okvir za odločanje

Uporabite naslednjo logiko-po-korakih, da izberete pravo zlitino za svojo aplikacijo. Za mejne primere ali primere z več-pogoji vedno vključite korozijskega inženirja in zahtevajte-podatke o testiranju kuponov za specifično mesto.

Korak 1 - Identificirajte primarno kislinsko okolje.Redukcijske kisline (HCl, razredčena H₂SO₄, HF) → C-276 je prva izbira. Oksidativne kisline (HNO₃, koncentrirana H₂SO₄, H₂O₂, hipoklorit) → C-22 je prva izbira. Mešana ali izmenična kisla okolja → C-22 je običajno varnejša specifikacija.

Korak 2 - Ocenite koncentracijo klorida in tveganje pitinga.Pod 10.000 ppm Cl⁻ pri zmerni temperaturi → primerna je katera koli zlitina. Nad 10.000 ppm Cl⁻ ali v kombinacijah morske vode + kemikalije → C-22 je boljša odpornost proti koroziji pri varjenju, zaradi česar je prednostna.

Korak 3 - Ocenite zahteve glede izdelave in varjenja.Če je možno žarjenje v raztopini po-varu (PWSA) → katera koli zlitina; izberite glede na korozijsko učinkovitost. Če je treba opremo uporabiti v -zvarjenem stanju (velike posode,-cevi izdelane na mestu, tesni urniki) → odpornost C-22 na HAZ je močan argument za njegovo izbiro.

Korak 4 - Preverite temperaturo postopka.Obe zlitini sta primerni do približno 500 stopinj v večini kemičnih storitev. Nad 500 stopinjami v oksidativni atmosferi oba ostaneta sposobna preživeti. Potrdite z ASME oddelek II del D dovoljene napetosti pri vaši projektni temperaturi.

Korak 5 - Upoštevajte stroške življenjskega cikla, ne samo stroške materiala.C-22 običajno stane 5–15 % več materiala. Vendar, če C-22 odpravi zahtevani cikel PWSA ali podaljša interval pregledov s 3 na 7 let, lahko prednost stroškov življenjskega cikla daje prednost C-22. Od svojega dobavitelja zahtevajte analizo skupnih stroškov lastništva (TCO).

Skupni stroški lastništva: presegajo ceno na kilogram

Pogosta napaka pri nabavi je ocenjevanje nikljevih zlitin samo na podlagi začetnih stroškov materiala. Za kemično opremo, ki deluje v načrtovani življenjski dobi 15–25 let, materialni stroški običajno predstavljajo le 20–35 % skupnih stroškov življenjskega cikla. Vzdrževanje, pregledi, izpadi in zamenjava povzročajo večino izdatkov.

Od svojega dobavitelja zahtevajte 20-letni model stroškov življenjskega cikla. Vključite stroške materiala, izdelavo (varjenje + PWSA), urnik pregledov in ocenjeno verjetnost zamenjave. V mnogih scenarijih z mešanimi kislinami so skupni stroški življenjskega cikla C-22 enaki ali nižji od C-276 - kljub višji začetni ceni na kilogram.

Pogosto zastavljena vprašanja

Št. C-22 je odličen v oksidacijskih, mešanih-kislih in -varjenih okoljih. C-276 je vrhunska izbira pri namenski redukcijski kislini - zlasti v okoljih s klorovodikovo kislino in kislim plinom - kjer njegova višja vsebnost molibdena neposredno pomeni nižje stopnje korozije. Nobena zlitina ni univerzalno boljša; pravilna izbira je v celoti odvisna od storitvenega okolja.

ja Različno varjenje C-276 na C-22 je tehnično izvedljivo. Uporabite ERNiCrMo-10 (polnilo C-22) ali ERNiCrMo-4 (polnilo C-276) – potrdite s svojim varilnim inženirjem glede na bolj kritično servisno okolje. Žarjenje z raztopino po varjenju je priporočljivo za kritične korozivne storitve, kjer je treba povečati odpornost proti koroziji HAZ.

Obe zlitini sta ocenjeni za neprekinjeno delovanje do približno 1040 stopinj (1900 stopinj F) v oksidativni atmosferi po smernicah ASME. Vendar pa so za mokro kemično korozijo delovne temperature običajno pod 300 stopinj. Dovoljene vrednosti napetosti za konstrukcijo tlačne posode je treba vzeti iz dela D oddelka II ASME pri specifični projektni temperaturi.

Da - kot pri vseh nikljevih zlitinah se pri povišanih temperaturah izogibajte stiku s spojinami,-ki vsebujejo žveplo (mast, markerji, trakovi), saj lahko pride do krhkosti žvepla. Hranite ločeno od ogljikovega jekla, da preprečite kontaminacijo površine z železom, ki lahko sproži korozijo. Površine čistite samo z odobrenimi čistili-za nerjavno jeklo.

ja Hastelloy C-276 ustreza oznaki EN 2.4819 (NiMo16Cr15W). Hastelloy C-22 ustreza EN 2.4602 (NiCr21Mo14W). Oba sta na voljo za EN 10028-7 (ploščati izdelki) in EN 10216-5 (brezšivne cevi), kjer je primerno.

Standardno založeni artikli (plošča, cev v običajnih velikostih) so specializiranim distributerjem običajno odpremljeni v 2–6 tednih. Mere po meri, cevi s težkimi stenami, odkovki in ne-standardne oblike izdelkov lahko zahtevajo 12–20 tednov od naročila. Potrdite razpoložljivost in dobavne roke s svojim dobaviteljem zgodaj v fazi projektiranja.

ja Odvisno od specifičnega okolja so alternative: Hastelloy C-2000 (izboljšana odpornost proti oksidacijskim kislinam), Alloy 59 (UNS N06059, zelo visok Mo + Cr), Inconel 686 (ekstremna odpornost proti luknjam) in Hastelloy B-3 (HCl in redukcijska kislina brez kroma). Za okolja, ki združujejo visoko temperaturo in mešane kisline, se lahko ocenijo tudi posebne zlitine, kot sta 625 ali 825. Posvetujte se z inženirjem za korozijo za okolja zunaj standardnega delovnega ovoja C-276 / C-22.

Zaključek

Hastelloy C-276 in C-22 sta izjemna materiala – med komercialno najbolj odpornimi zlitinami, ki so na voljo. Vprašanje nikoli ni, kateri je 'na splošno boljši', ampak kateri je pravi za vašo specifično procesno kemijo.

Obe zlitini sta na voljo v naši proizvodni in distribucijski mreži v obliki plošč, cevi, fitingov, palic in odkovkov - po standardih ASTM, ASME in EN. Naša tehnična ekipa zagotavlja popolno podporo pri izbiri materiala, certificiranje mlinov in inšpekcijske storitve tretje-stranke.

Obrnite se na naš oddelek za nikljeve zlitine za posvetovanje o izbiri materiala, konkurenčno ponudbo ali dostop do naše knjižnice podatkov o koroziji -, vključno s podatki o preskusu kupona, specifičnimi za vaše procesno okolje.

Haynes International: Hastelloy C-276 Alloy Data Sheet (najnovejša izdaja)

Haynes International: Hastelloy C-22 Alloy Data Sheet (najnovejša izdaja)

Standardna specifikacija ASTM B575 - za ploščo, pločevino in trak iz nizko{1}}ogljičnega niklja-molibdena-kroma

Standardna specifikacija ASTM B622 - za brezšivne cevi in ​​cevi iz Ni-zlitin

Standardna specifikacija ASTM B574 - za palico iz zlitine nizko-ogljika niklja-kroma-molibdena

Standardna specifikacija ASTM B564 - za odkovke iz nikljeve zlitine

ASME oddelek II del B - Specifikacije neželeznih materialov

ASME oddelek II del D - lastnosti (dovoljene napetosti)

ASME B31.3 - koda procesnih cevi

Priročnik ASM, zvezek 13B: Korozija: materiali (ASM International)

NACE International / AMPP: Raziskava podatkov o koroziji - Metals Section (6. izdaja)

EN 10028-7: Ploščati izdelki iz jekla za tlačne namene – nerjavna jekla