Hastelloy C276 לעומת C22: השוואת עמידות בפני קורוזיה בחמצון והפחתת חומצות

Hastelloy C276 ו-Hastelloy C22 הם שני החברים המפורטים ביותר במשפחת סגסוגת ניקל-chromium-(Ni-Cr-Mo), והם מתבלבלים זה בזה באופן שגרתי מכיוון שהם חולקים מוצא משותף, תכונות מכניות דומות ומפרטים חופפים ASTM. בפועל, שתי הסגסוגות עוצבו כדי לפתור בעיות קורוזיה שונות, ובחירה באחת הלא נכונה עבור סביבה חומצית נתונה יכולה לקצץ את חיי השירות מעשרות שנים לחודשים.

מדריך זה משווה את Hastelloy C276 (UNS N10276) ו-Hastelloy C22 (UNS N06022) על פני הרכב, ביצועי חומצה מחמצנים-, הפחתת-ביצועי חומצה, עמידות בפני קורוזיה מקומית, מאפיינים מכניים ותקנים שולטים, ולאחר מכן נסגר עם רשימת בדיקות בחירה ודרישות נפוצות, כך שצוות הרכישה יכול לתקן את המפרט.

אילו הבדלים בכימיה מפרידים בין Hastelloy C276 ל-C22?

Hastelloy C22 פותחה כהתפתחות ישירה של C276, וסחרת חלק מהטונגסטן והברזל של C276 תמורת כרום ומוליבדן נוספים -, איזון מחדש שסוגר את החולשה המשמעותית האחת של C276: ביצועים בחומצות מחמצנות חזקות.

שתי הסגסוגות חולקות את אותו עמוד השדרה של ניקל-כרום-מוליבדן ונשלטות על ידי אותה משפחה של מפרטי ASTM/ASME (B574, B575, B564, B619, B622, B626, B366), אבל פילוסופיות הסגסוג שלהן מגוונות בכיוון אחד: המעצבים של C2 מתחלקים ביניהם: התקרה מכ-16% עד ל-22.5% וקיצצה את תכולת הטונגסטן והברזל בהתאם. תזוזה בודדת זו היא הסיבה העיקרית לכל הבדל ביצועים שנדון במאמר זה.

מקור: ASTM B575 / ASME SB575 מגבלות הרכב נומינליות עבור UNS N10276 ו-UNS N06022, כפי שנקבעו על ידי Corrosion Materials Inc. וגיליונות נתונים מרובים של ASTM-.

מדוע Hastelloy C22 מתעלה על C276 בחומצות מחמצנות?

C22 מנצח בחומצות מחמצנות מכיוון שכרום - לא מוליבדן - הוא היסוד שבונה ושומר על הסרט הפסיבי הדק של כרום-תחמוצת שמינים מחמצנים צריכים כדי להישאר מגן ולא אגרסיבי.

בחומצה מחמצנת כגון חומצה חנקתית, החומצה עצמה מספקת את עוצמת החמצון השומרת על שלם של סרט תחמוצת כרום-; תכולת כרום גבוהה יותר פשוט מעניקה לסגסוגת יותר חומר גלם לבנייה ולתיקון הסרט הזה. תכולת הכרום של C276 נמצאת מתחת ל-C22 בערך בשש נקודות אחוז, וזה מספיק כדי להותיר אותו בבירור בכימיה מחמצנת חזק, למרות ששתי הסגסוגות הונדסו במקור סביב אותה אסטרטגיה מונעת- של מוליבדן להפחתת חומצות.

מקור: השוואות התנהגות קורוזיה- שנאספו מנתונים טכניים של סגסוגת Haynes/Hastelloy (גליונות נתונים Alloy C276 ו- Alloy 22), NeoNickel, MWalloys והנחיות טכניות של Western Forge & Flange על בחירת סגסוגת Ni-Cr-Mo.

מדוע Hastelloy C276 נשאר המדד בהפחתת חומצות?

C276 נותרה סגסוגת הייחוס הסטנדרטית להפחתת חומצות - מעל כל חומצה הידרוכלורית - מכיוון שהתוכן המשולב הגבוה יותר של מוליבדן-פלוס-טונגסטן מגן על פני המתכת לאחר שהסרט הפסיבי כבר התפרק, וזה בדיוק מה שקורה בחומצה מפחיתה מאוד.

חומצות מפחיתות כגון חומצה הידרוכלורית אינן מספקות את כוח החמצון הדרוש לשמירה על סרט תחמוצת כרום-, כך שכרום תורם מעט יחסית במשטר זה. עמידות בפני קורוזיה תלויה במקום זאת במוליבדן ובטונגסטן, המתנגדים לפירוק פעיל של משטח המתכת החשוף. מכיוון ש-C276 נוסחה עם תכולת Mo+W הגבוהה ביותר מכל סגסוגת כלשהי במשפחת C-, הוא צבר יותר מחמישים שנה של נתוני שדה בחומצה הידרוכלורית, הפחתת חומצה גופרתית וחומצה זרחתית, ולעתים קרובות הוא הבחירה החסכונית יותר כאשר כימיית התהליך מצטמצמת בעקביות.

מקור: הפחתת-טווחי קצב קורוזיה חומצה שנאספו מהנתונים הטכניים של Haynes International Alloy C276 והנחיות התאימות הכימיות של Globo Alloy Hastelloy C276-; התנהגות-אורגנית וחומצה זרחתית- מאומתת על פני מספר דפי נתונים טכניים של טחנות.

כיצד משתווים שתי הסגסוגות בסביבות מעורבות-חומצות וסביבות תנודות?

C22 הוא ברירת המחדל הבטוחה יותר בשירות כימיה-מעורבת ומשתנה- מכיוון שתכולת הכרום הגבוהה שלו מרחיבה את השוליים שלו בצד המחמצן מבלי להקריב מהותית את הביצועים בצד המפחית.

רוב כשלי הקורוזיה האמיתיים-לא מתרחשים בסביבה חומצית אחת- של ספר לימוד; הם מתרחשים בזרמי חומצה מעורבים, תנאים מופרעים או תהליכים שבהם ריכוז המחמצן נסחף לאורך זמן - ליקר גז פליטה (FGD), תסנין הלבנה של עיסת- ואמבטיות כבישה הן דוגמאות נפוצות. בשירותים אלה, הסיכון המעשי הוא שזרם שהניח כי הוא מצטמצם הופך לזמן קצר מתחמצן (או להיפך) במהלך הטרדה, והסגסוגת צריכה מרווח יציבות משני הצדדים. הכימיה המאוזנת אך -הקדמית של כרום של C22 נותנת לו את המרווח הדו-צדדי הזה, וזו הסיבה שהוא מצויין לעתים קרובות עבור רכיבים פנימיים של בולמי FGD וסביבות אחרות מרובות-חומצות, למרות ש-C276 יהיה מתאים - וזול יותר - עבור הכימיה{13} הנומינלית, הקבועה.

המחשה- ידועה היא תמיסת הבדיקה של "מוות ירוק" (תערובת של כלורי גופרית, הידרוכלורי, ברזל וכופרי המשמשת כדי לדמות את תנאי ה-Scrubber האגרסיביים ביותר של FGD): שתי הסגסוגות מתנגדות לו הרבה יותר מפלדות אל-חלד אוסטניטיות כגון סוג 316, אך תכולת ה-C22 נותנת יציבות גבוהה יותר, בדרך כלל, כאשר תכולת ה-C22 גבוהה יותר. תכולת המחמצן במשקאות הסורגים אינה ניתנת לחיזוי.

איזו סגסוגת מציעה עמידות טובה יותר בפני חריצים ועמידות בפני קורוזיה?

Hastelloy C22 מספק בדרך כלל עמידות שווה או טובה יותר בפני קורוזיה וחריצים בסביבות כלוריד מחמצנות, המונעת על ידי תכולת כרום, מוליבדן וטונגסטן המשולבת הגבוהה יותר.

קורוזיה מקומית - התקפה והתקפת חריצים - מוערכת באמצעות בדיקות כגון ASTM G48 (טבילת כלור ברזל) ומושפעת מאוד מהרמה המשולבת של כרום, מוליבדן וטונגסטן, אותם אלמנטים השולטים בעמידות החומצה הכללית-. מכיוון ש-C22 נושא יותר מכל השלושה ביחס ל-C276, הוא רושם בדרך כלל טמפרטורת חריצים קריטית שווה או גבוהה יותר (CPT) וטמפרטורת חריצים קריטית (CCT) בכלוריד ברזל וכלוריד אגרסיבי אחר -נושא חומרים מחמצנים. עם זאת, שתי הסגסוגות עולות בנוחות אפילו פלדות אל-חלד אוסטניטיות וסופר-אוסטניטיות (316L, 904L, 254SMO) בעלות סגסוגת גבוהה בבדיקה זו, ושתיהן נחשבות למעשה חסינות מפני פיצוח קורוזיה של כלוריד בשל תכולת הניקל הגבוהה שלהן.

האם מאפיינים מכניים או יכולת ריתוך שונים באופן משמעותי?

לא - שתי הסגסוגות כמעט זהות- בחוזק, קשיות ויכולת ריתוך; כל החלטת הבחירה מסתכמת בכימיה של קורוזיה, לא בביצועים מכניים.

שתי הסגסוגות מסופקות ומוסמכות במצב של-חישול פתרון והן סגסוגות אוסטניטיות לחלוטין-חד-פאזיות עם תכונות מכניות מינימליות הניתנות להחלפה לפי ASTM B575/ASME SB575. שניהם מתנגדים להיווצרות של קרביד-גבול גרגרים ומשקעים בין-מתכתיים באזור החום הריתוך-המושפע מספיק טוב כדי לשמש במצב -מרותך ללא טיפול בחום לאחר-לריתוך (PWHT) ברוב השירותים - יתרון ייצור גדול על פני Ni- ישן יותר שנדרש פתרון ישן יותר- מעבר ריתוך.

מקור: מאפיינים מכניים מינימליים לפי ASTM B574/B575 ו-ASME SB574/SB575; ייעודי מילוי AWS לפי AWS A5.14 (חשוף) ו-A5.11 (אלקטרודה מכוסה).

אילו תקנים ואישורים תקפים חלים על שתי הסגסוגות?

שתי הסגסוגות חולקות את אותה משפחה של מפרטי טפסי-מוצרי ASTM/ASME ואותן דרישות הסמכה של-מפעל, כך שהניירת של הפרויקט אינה משתנה בהתאם לאיזה ציון נבחר - רק ההרכב ותוצאות הבדיקה המדווחות בתעודה.

איזו סגסוגת עליך לציין עבור היישום שלך?

ציין Hastelloy C22 כאשר הכימיה הדומיננטית או הגרועה ביותר-מקרה חמצון או בלתי צפויה; ציין Hastelloy C276 כאשר הכימיה מפחיתה בעקביות והעלות משנה.

בחר Hastelloy C22 כאשר:

• נוזל התהליך מכיל חומצה חנקתית, כלוריד ברזל, כלורי קופרי או חומרי חמצון חזקים אחרים
• כלור דו חמצני, היפוכלוריט או גז כלור רטוב נמצאים לצד תנאים חומציים
• הרכב הנחל משתנה, מאופיין בצורה גרועה או נתון לתנאים מופרעים שעלולים להעביר אותו לכיוון כימיה מחמצנת
• עמידות בפני קורוזיה וחריצים בחומרי חמצון-שנושא כלוריד הוא מצב הכשל השולט
• המפרט דורש מרווח קורוזיה רחב ככל האפשר ותקציב מאפשר את פרמיית העלות הצנועה

בחר Hastelloy C276 כאשר:

• נוזל התהליך מפחית באופן עקבי חומצה הידרוכלורית -, מפחית חומצה גופרתית או חומצות אורגניות עדינות (פורמית, אצטית, אוקסלית)
• היישום הוא רטוב של כלור, היפוכלוריט או כלור דו חמצני ללא חשיפה משמעותית לחומצה-
• רקורד של חמישים-שנה בתחום והיכרות רחבה של טחנת/יצרן מוערכים עבור פרויקט מוביל קריטי וארוך-
• התקציב מעדיף את חבר-העלות הנמוכה במשפחת-C עבור זרם תהליך מאופיין-יציב-במצב טוב

כאשר יש ספק:

הזמינו בדיקת שובר קורוזיה (ASTM G28/G48, או בדיקת טבילה-למפעל ספציפי) בנוזל התהליך בפועל לפני בחירת החומר הסופית. נתוני קצב-הקורוזיה שפורסמו הם כלי סינון, לא תחליף לבדיקת הזרם האמיתי, המזוהם, מרובה-הרכיבים שהציוד יראה בפועל.

כיצד משתווים עלות וזמינות?

Hastelloy C22 נושאת בדרך כלל פרמיית מחיר של 5-15% על פני Hastelloy C276 בצורות מוצר מקבילות, המשקפת את תכולת הכרום והמוליבדן הגבוהה יותר שלו ואת חלון ההרכב הצר יותר והמבוקר יותר שלו.

שתי הסגסוגות מצויות במלאי נרחב בלוחות, יריעות, מוטות, צינורות ואביזרים על ידי מרכזי השירות הגדולים של סגסוגת ניקל-, כך שזמן ההובלה הוא לעתים נדירות הגורם המכריע ביניהן. מכיוון שההפרש במחיר צנוע ביחס לעלות של כיבוי לא מתוכנן או כשל מונע-קורוזיה, העלות צריכה להיות השוואה- רק לאחר שהכימיה של הקורוזיה שללה בבירור אף אחת מהסגסוגות - ולא את מנהל הבחירה העיקרי.

שאלות נפוצות

ש: האם Hastelloy C22 היא פשוט גרסה "טובה יותר" של Hastelloy C276?

A: מס' C22 עדיף בחמצון חומצות ובחמצון מלחי כלוריד, אך C276 נותר הבחירה המבוססת יותר, ולעתים קרובות יותר חסכונית, להפחתת חומצות באופן עקבי כגון חומצה הידרוכלורית. אף סגסוגת לא שולטת באחרת בכל הכימיה.

ש: האם ניתן לרתך את Hastelloy C276 ו-C22 זה לזה או לערבב באותה מערכת?

A: כֵּן. שניהם ניתנים לריתוך בקלות זה לזה ולרוב האחרים של Ni-Cr-Mo וסגסוגות אל-חלד אוסטניטיות באמצעות מתכת מילוי תואמת או יותר-מסגגת (בדרך כלל ERNiCrMo-4 או ERNiCrMo-10). מערכות סגסוגת מעורבת נפוצות כאשר אזורים שונים של תהליך רואים כימיה שונה.

ש: האם אחת הסגסוגות דורשות טיפול בחום לאחר-ריתוך?

A: בדרך כלל לא. שניהם מתנגדים למשקעים גבול-תבואה באזור-החום המושפע מספיק כדי לשמש במצב-מרותך עבור רוב השירותים. ייתכן ש-PWHT עדיין יצוין מסיבות{5}}הקלה על קטעים עבים או לכל פרויקט-דרישות קוד ספציפיות.

ש: איזו סגסוגת עמידה יותר לחומצה הידרופלואורית?

A: אף אחת הסגסוגות אינן חומר-ראשון לשירות אגרסיבי של חומצה הידרופלואורית; שניהם מראים התנגדות מתונה בלבד שתלויה מאוד בריכוז, טמפרטורה ואוורור. סגסוגות מיוחדות או בטנות לא-מתכתיות נבדקות בדרך כלל עבור חובת HF חמורה.

ש: האם נעשה שימוש ב-PREN (מספר שווה ערך להתנגדות בור) כדי להשוות בין C276 ו-C22?

A: PREN פותח עבור פלדות אל-חלד ופלדות דופלקס ואינו המדד הסטנדרטי עבור סגסוגות Ni-Cr-Mo, שעמידות החריצים שלהן מוערכת ישירות באמצעות ASTM G48 טמפרטורות חריצים וחריצים קריטיים. השוואות המבוססות על נוסחאות PREN מפלדת אל-חלד- יכולות להיות מטעות עבור משפחת סגסוגות זו.

ש: האם C276 ו-C22 מתפקדים אותו דבר במי ים?

A: שניהם נחשבים למעשה אינרטיים במי ים ובמי מלח הסביבה בשל תכולת הניקל, הכרום, המוליבדן והטונגסטן הגבוהה שלהם, ושניהם נמצאים בשימוש נרחב במי ים ובשירות ימי; C22 מראה בדרך כלל טמפרטורת בור קריטית גבוהה במעט במי ים עם כלור או טמפרטורה גבוהה-.