Incoloy 825 v primerjavi z 316L: nikljeva zlitina v primerjavi z nerjavečim jeklom za kisla in kisla okolja

Incoloy 825 (UNS N08825)in nerjaveče jeklo 316L (UNS S31603) se pogosto primerjata, ker sta oba odporna proti koroziji in oba ne-strokovnjaku izgledata kot "bleščeča zlitina". V resnici so v različnih družinah materialov. 316L je avstenitno nerjavno jeklo s približno 10-14 % niklja; Incoloy 825 je zlitina niklja-železa-kroma z 38–46 % niklja ter namernimi dodatki bakra, molibdena in titana. Ta razlika v vsebnosti niklja ni podrobnost - odloča o tem, ali kovina preživi kisli plin, žveplovo kislino in vroče kloride ali tiho poči.

Zaključek: ko storitev vključuje kisli plin (H2S), žveplovo ali fosforno kislino ali kloride nad približno 60 stopinjami, je Incoloy 825 pravilna inženirska izbira, 316L pa ni kvalificiran. 316L ostaja ekonomičen delovni konj za čisto vodo, blago vodno obremenitev in izpostavljenost atmosferi. Izberite glede na okolje, ne glede na ceno: 316L, kjer je korozija blaga, 825, kjer je agresivna ali kisla.

V čem se obe zlitini bistveno razlikujeta?

[Vir] ASTM B424 / B423 (Incoloy 825) in A240 / A312 (316L); PREN=%Cr + 3.3×%Mo (+16×%N). Vrednosti iz podatkovnih listov-družine posebnih kovin in dobaviteljev (Globo, Womic, jnalloy, SuperStainlessAlloys).

Pomislite na 316L kot na dobro-zgrajeno jeklo, ki počasi rjavi; pomislite na Incoloy 825 kot z-niklja bogato zlitino, ki se aktivno upira kislini in ne bo počila pod obremenitvijo s kloridom. Baker v 825 deluje kot notranji katalizator, ki potisne površino v "pasivno" (zaščiteno) stanje v žveplovi kislini; visoka vsebnost niklja preprečuje, da bi klorid sprožil katastrofalno razpokanje, ki uniči 316L v vročih, slanih ali kislih pogojih.

Kakšne so njihove mehanske lastnosti v primerjavi?

[Vir] Minimalne mehanske lastnosti ASTM B424/B423 in A240/A312; servisne-temperaturne številke na tehnične podatke dobavitelja zlitin (Globo, Sasa, SuperStainlessAlloys).

Slaba storitev (NACE MR0175 / ISO 15156): Eden je kvalificiran, eden ne

Da - to je najjasnejša ločnica. Incoloy 825 je odobren material v skladu z NACE MR0175 / ISO 15156 za H2S-vsebujoče (kisle) storitve, dobavljeno v raztopini-žarjenega stanja pri največji trdoti 35 HRC. Zaradi visoke vsebnosti niklja je tako rekoč odporen na sulfidne stresne razpoke (SSC) in odporen na vodikove-povzročene razpoke. 316L nerjavno jeklo NI odobreno za uporabo v kislih razmerah in je izrecno občutljivo na kloridne napetostne-korozijske razpoke, zato je navedba 316L, kjer H2S in kloridi soobstajajo, dokumentirana pot napake.

Kaj kvalifikacija pomeni v praksi:

• 825 je treba dostaviti raztopino-žarjeno (ne hladno-obdelano) za kislo delovanje; trdota je preverjena Manjša ali enaka 35 HRC.
• Hladno-obdelana 825 brez ponovnega-žarjenja NI dovoljena za kislo uporabo - hladna obdelava poveča trdoto in tveganje SCC.
• Poročila o preskusih mlina se morajo sklicevati na NACE MR0175 / ISO 15156 s popolno sledljivostjo toplote-do-izdelka.
• 316L nima te kvalifikacije in ga je treba izključiti iz kislih in visoko-kloridnih okolij.

Previdnost specifikacije: nekaj virov navaja omejitev 22 HRC za 825 v kisli storitvi. Veljavna vrednost ISO 15156-3 za UNS N08825 je 35 HRC (žarjeno v raztopini). Vedno potrdite natančne okoljske meje (parcialni tlak H2S, klorid, temperatura, elementarno žveplo) glede na trenutno standardno tabelo za vaš servisni ovoj.

Kisla okolja: žveplova, fosforna in klorovodikova

Odločno. Incoloy 825 je bil razvit posebej za žveplovo in fosforno kislino. Njegov dodatek bakra pasivizira površino pri redukcijski kislini, kar daje stopnje korozije približno 50-krat nižje od 316L v 50-odstotni žveplovi kislini pri 60 stopinjah . 316L utrpi hitro splošno korozijo nad približno 40-50 stopinjami pri vmesnih koncentracijah kisline – točno tisto, kar je določeno za 825.

[Vir] Primerjava-stopenj korozije za tehnične podatke HT PIPE, Hangbo in SuperStainlessAlloys: 50 % H2SO4@60C 825 0.05 proti 316L 2,5 mm/leto; vreli MgCl2 SCC 825 odporen proti razpokam 316L; CPT 825 ~50C proti 316L ~25C.

Zakaj je 825 odporen na kislino (mehanizem)

Baker v 825 spodbuja katodno razvijanje vodika na površini, kar premakne korozijski potencial zlitine v pasivno območje, kjer nastane stabilen film kromovega -oksida. Preprosto povedano, baker "prisili" kovino, da se zaščiti v žveplovi in ​​fosforni kislini. Krom obvlada vse oksidativne komponente; molibden se bori proti luknjičastim madežem zaradi onesnaženja s kloridom ali fluoridom (pogosto pri mokri-fosforni kislini). 316L nima bakra, zato ne more samo-pasivirati pri redukcijski kislini in hitro korodira.

Kloridno stresno korozijsko razpokanje

Da, in to je najpogostejša napaka v resničnem-svetu, ki motivira nadgradnjo na 825. Avstenitni material 316L je znano, da je dovzeten za kloridno obremenitev-korozijsko razpokanje nad približno 60 stopinj, zlasti ob prisotnosti kisika in natezne napetosti; v testu z vrelim magnezijevim-kloridom poči v nekaj urah. Incoloy 825 z 38-46% niklja je praktično odporen na kloridni SCC in pri istem testu ne kaže razpok. Za izmenjevalnike, hlajene z morsko vodo, kisle vrtine in linije za dekapiranje, operaterji zaradi te odpornosti določijo 825 namesto 316L.

Dve sorodni prednosti 825 pred 316L pri uporabi klorida:

• Višji PREN (~31 v primerjavi s ~24-25) daje modelu 825 približno 25 % boljšo odpornost proti luknjicam v kloridnih okoljih.
• Stabilizacija titana pomeni, da 825 po varjenju ne postane občutljiv, zato se njegova odpornost proti koroziji ohrani v toplotno{1}}območju - za razliko od 316L, ki zahteva nizko-stopnjo ogljika (L) in previdno varjenje, da se prepreči občutljivost.

Temperaturne meje: kjer vsaka zlitina ni več varna

Varjenje in izdelava

Oba se dobro varita, vendar ima 825 ključno prednost: njegova stabilizacija s titanom preprečuje preobčutljivost, zato ga je mogoče uporabiti v -zvarjenem stanju za večino kislinskih storitev brez -toplotne obdelave po varjenju. Ustrezna dodajna kovina je ERNiFeCr-1 (AWS A5.14, INCOLOY 65); ERNiCrMo-3 ali ERNiCr-3 sta sprejemljiva alternativa. Ker ima 825 nižjo toplotno prevodnost in večjo ekspanzijo kot nerjavno jeklo, nadzorujte vnos toplote (pod ~1,0–1,5 kJ/mm) in ohranjajte nizko temperaturo vmesnega prehoda, da zmanjšate popačenje.

Opombe o izdelavi, ki ščitijo protikorozijsko delovanje:

• Temeljito razmastite; izogibajte se brusilnim kolesom, ki se uporabljajo na ogljiku/nerjavečem jeklu, da preprečite kontaminacijo z žveplom/železom.
• Uporabite povratno -čiščenje argona na prehodih korenin, da zaščitite notranjo površino.
• Za močno kislo ali kislo obremenitev žarjenje v raztopini (930-980 stopinj) po varjenju obnovi največjo odpornost proti koroziji.

Pogosto zastavljena vprašanja

V: Ali je Incoloy 825 boljši od 316L za kisle storitve?

O: Da. Incoloy 825 (UNS N08825) je odobren v skladu z NACE MR0175 / ISO 15156 za kislo (vsebuje H2S-) uporabo v raztopini-žarjenem stanju pri trdoti<=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.

V: Kateri se bolje upira žveplovi kislini, Incoloy 825 ali 316L?

O: Incoloy 825 je veliko boljši. V 50-odstotni žveplovi kislini pri 60 C so izmerjene stopnje korozije približno 0,05 mm/leto za 825 v primerjavi s približno 2,5 mm/leto za 316L - 50-kratna razlika. 316L utrpi hitro splošno korozijo nad približno 40-50 C pri vmesnih koncentracijah, medtem ko dodatek bakra 825 pasivizira površino in je odporen žveplovo in fosforno kislino v širokem območju in temperaturnem ovoju.

V: Ali je Incoloy 825 odporen na pokanje zaradi kloridne napetostne korozije, kjer 316L ne uspe?

O: Da. 316L je znano dovzeten za kloridno obremenitev-korozijsko pokanje nad približno 60 C, pri čemer v nekaj urah ne uspe pri preskusih z vrelim magnezijevim{3}}kloridom. Incoloy 825 z 38-46% niklja je praktično odporen na klorid SCC in pri istem testu ne kaže razpok. To je edini najpomembnejši razlog, zakaj upravljavci nafte in plina določajo 825 (ne 316L) za storitve kisle in morske vode.

V: Kakšna je temperaturna meja Incoloy 825 v primerjavi s 316L?

O: Incoloy 825 ohranja odpornost proti koroziji pri neprekinjeni uporabi do približno 540 C (1000 F) v primerjavi s približno 425 C (800 F) za 316L, prednost za 115 C. Nad mejo 316L povzroča obarjanje karbida preobčutljivost in interkristalno korozijo; Stabilizacija s titanom 825 to preprečuje. 825 prav tako ohranja uporabno trdnost pri kriogenih in povišanih temperaturah.

V: Ali je Incoloy 825 vreden višje cene kot 316L?

O: Po prvi ceni 825 stane približno 2,5-3,5x več na kilogram kot 316L. Toda pri uporabi z agresivno kislino ali kloridom 825 zdrži 15-20+ let v primerjavi s 3-5 leti za 316L, pri čemer se izognete 2-3 zamenjavam in nenačrtovanim izpadom. V 20-letnem življenjskem ciklu je 825 običajno 60–75 % cenejši glede na skupne stroške lastništva kljub višji nabavni ceni.

V: Kateri standardi ASTM pokrivajo Incoloy 825 in 316L?

A: Incoloy 825: plošča/list ASTM B424, brezšivna cev/cev B423 (in kondenzatorska cev B163), palica B425, varjena cev B705, odkovki B564, fitingi B366. 316L iz nerjavnega jekla: plošča A240, cev A312, cev A269/A213, palica A276. Za kislo storitev zahtevajte UNS (N08825 proti S31603), referenco NACE MR0175, kjer je primerno, in poročilo o preskusu materiala EN 10204 3.1.