Hastelloy C276 در مقابل C22: مقایسه مقاومت در برابر خوردگی در اسیدهای اکسید کننده و کاهنده

هاستلوی C22(UNS N06022) انتخاب قوی‌تری برای اسیدهای اکسیدکننده و اسیدهای اکسیدکننده-مخلوط‌های کلرید - اسید نیتریک، کلرید آهن، کلرید مس، کلر مرطوب و دی‌اکسید کلر - است زیرا محتوای کروم بالاتر آن (20-21.5% در %21.6{22.5}) بیشتر است (20-22.5% در %21.5) یک فیلم اکسید غیرفعال پایدار را تحت حمله اکسید کننده حفظ می کند.

هاستلوی C276(UNS N10276) معیار 50- ساله صنعت برای کاهش شدید اسیدها، به ویژه اسید کلریدریک و احیای اسید سولفوریک باقی می‌ماند، که در آن محتوای مولیبدن ترکیبی-به‌علاوه{5}}تنگستن بیشتر از آلیاژ پس از ناپایدار شدن فیلم منفعل محافظت می‌کند. برای جریان های فرآیندی که بین شرایط اکسید کننده و کاهشی در نوسان هستند - رایج ترین-حالت شکست جهانی واقعی- C22 عموماً پیش فرض ایمن تر است، در حالی که C276 مقرون به صرفه ترین انتخاب برای کاهش مداوم خدمات است.

Hastelloy C276 vs C22

Hastelloy C276 و Hastelloy C22 دو عضوی هستند که به طور گسترده مشخص شده اند از خانواده آلیاژ نیکل-کروم-مولیبدن (Ni-Cr-Mo) و به طور معمول با یکدیگر اشتباه گرفته می شوند زیرا دارای یک اصل و نسب مشترک، ویژگی های مکانیکی بیش از حد مشابه هستند. در عمل، این دو آلیاژ برای حل مشکلات مختلف خوردگی مهندسی شده اند و انتخاب یک آلیاژ نامناسب برای یک محیط اسیدی معین می تواند عمر مفید را از دهه ها به ماه ها کاهش دهد.

این راهنما Hastelloy C276 (UNS N10276) و Hastelloy C22 (UNS N06022) را از نظر ترکیب، عملکرد اسید اکسید کننده، عملکرد اسیدی کاهش{{5}، مقاومت در برابر خوردگی موضعی، خواص مکانیکی، و استانداردهای حاکم را مقایسه می‌کند، سپس با یک چک لیست موتور انتخاب و بررسی گرید FA بسته می‌شود. اعتماد به نفس

Hastelloy C22 به‌عنوان تکامل مستقیم C276 ایجاد شد و بخشی از تنگستن و آهن C276 را با کروم و مولیبدن اضافی - مبادله می‌کند، تعادلی که یکی از ضعف‌های مهم C276 را می‌بندد: عملکرد در اسیدهای به شدت اکسیدکننده.

هر دو آلیاژ دارای ستون فقرات نیکل-کروم-مولیبدن یکسان هستند و توسط یک خانواده از مشخصات ASTM/ASME (B574, B575, B564, B619, B622, B626, B366) اداره می‌شوند، اما فلسفه‌های آلیاژی آن‌ها از نظر طراحی متفاوت است. سقف کروم از تقریباً 16% تا 22.5% و بر این اساس محتوای تنگستن و آهن را کاهش داد. این تغییر تنها دلیل اصلی هر تفاوت عملکردی است که در این مقاله مورد بحث قرار گرفته است.

عنصر	Hastelloy C276 (UNS N10276)	Hastelloy C22 (UNS N06022)	نقش متالورژیکی
نیکل (Ni)	موجودی (≈ 57%)	موجودی (≈ 56%)	ماتریس آستنیتی؛ در برابر کلرید SCC مقاومت می کند
کروم (کروم)	14.5 – 16.5%	20.0 – 22.5%	فیلم اکسید غیرفعال را تشکیل می دهد. مقاومت اسیدی- اکسید کننده را کنترل می کند
مولیبدن (Mo)	15.0 – 17.0%	12.5 – 14.5%	فیلم غیرفعال را در محیط احیا کننده/کلرید تثبیت می کند
تنگستن (W)	3.0 – 4.5%	2.5 – 3.5%	نقش Mo را در کاهش{0}مقاومت اسیدی و حفره‌ای تقویت می‌کند
آهن (آهن)	4.0 – 7.0%	2.0 – 6.0%	پرکننده اقتصادی؛ پایین نگه داشته شود تا مقاومت در برابر خوردگی حفظ شود
کبالت (شرکت)	حداکثر 2.5٪	حداکثر 2.5٪	اتفاقی؛ برای خدمات هسته ای/رادیولوژی کنترل می شود
کربن (C)	حداکثر 0.01٪	حداکثر 0.015٪	برای جلوگیری از حساس شدن کاربید مرزی دانه-در حد بسیار پایین نگه داشته شود
Mo + W (ترکیب)	≈ 18.0 – 21.5%	≈ 15.0 – 18.0%	محتوای کاهش‌دهنده ترکیبی-«محرک» اسید

منبع: محدودیت‌های ترکیب اسمی ASTM B575 / ASME SB575 برای UNS N10276 و UNS N06022، همانطور که توسط Corrosion Materials Inc. و چندین برگه داده‌های آسیاب مرجع ASTM نشان داده شده است.

C22 در اسیدهای اکسید کننده برنده است زیرا کروم - نه مولیبدن - عنصری است که لایه نازک کروم-اکسید غیرفعال را می سازد و حفظ می کند که گونه های اکسید کننده برای محافظت به جای تهاجمی به آن نیاز دارند.

Why Does Hastelloy C22 Outperform C276 in Oxidizing Acids

در یک اسید اکسید کننده مانند اسید نیتریک، اسید خود نیروی اکسید کننده را تامین می کند که یک لایه کروم-اکسید را دست نخورده نگه می دارد. محتوای کروم بالاتر به سادگی به آلیاژ مواد خام بیشتری برای ساخت و تعمیر آن فیلم می دهد. محتوای کروم C276 تقریباً شش درصد کمتر از C22 است، که کافی است تا در شیمی شدیداً اکسید کننده از آن خارج شود، حتی اگر هر دو آلیاژ در ابتدا بر اساس یک استراتژی مولیبدن{4}}برای کاهش اسیدها مهندسی شده بودند.

محیط اکسید کننده	Hastelloy C276 Behavior	Hastelloy C22 Behavior
اسید نیتریک (رقیق - غلیظ، محیط - در حال جوش)	قابل قبول در غلظت/دمای کم؛ اولین انتخاب برای سرویس نیتریک قوی یا داغ نیست	درجه ترجیحی؛ کروم بالاتر، انفعال را در محدوده غلظت/دمای وسیع تری حفظ می کند
کلرید آهن / کلرید مس (نمک های کلرید اکسید کننده، ASTM G48)	مقاومت خوب؛ سابقه طولانی و مستند-	معمولاً رفتار حفره‌ای بحرانی برابر یا بهتر به دلیل Cr + Mo + W بالاتر است
گاز کلر مرطوب / هیپوکلریت / دی اکسید کلر	یکی از معدود آلیاژهایی است که اصلاً در برابر این کلاس از رسانه ها مقاوم است	همچنین مقاوم؛ اغلب در کنار C276 در خدمات کارخانه سفید کننده مشخص می شود
اسیدهای اکسید کننده مخلوط شده-جریان‌های کلرید (مثلاً الکل‌های ترشی)	قابل استفاده است اما با افزایش میزان کلرید/اکسیدکننده، حاشیه کاهش یافته است	حاشیه پایداری بیشتر؛ هنگامی که قدرت اکسید کننده متغیر یا ناشناخته است ترجیح داده می شود

منبع: مقایسه‌های رفتار خوردگی{0}} گردآوری‌شده از داده‌های فنی آلیاژ Haynes/Hastelloy (برگ‌های داده آلیاژ C276 و آلیاژ 22)، NeoNickel، MWalloys، و Western Forge & Flange در مورد انتخاب آلیاژ Ni-Cr{4}Mo.

C276 آلیاژ مرجع استاندارد برای احیای اسیدها - بالاتر از اسید کلریدریک - باقی می‌ماند، زیرا محتوای مولیبدن ترکیبی-به‌علاوه{4}}آن از سطح فلز پس از شکسته شدن لایه غیرفعال محافظت می‌کند، که دقیقاً همان چیزی است که در اسید شدیداً احیاکننده اتفاق می‌افتد.

اسیدهای احیا کننده مانند اسید کلریدریک قدرت اکسید کننده مورد نیاز برای حفظ یک لایه اکسید کروم را تامین نمی کنند، بنابراین کروم در این رژیم سهم نسبتا کمی دارد. مقاومت در برابر خوردگی در عوض به مولیبدن و تنگستن بستگی دارد که در برابر انحلال فعال سطح فلز لخت مقاومت می کنند. از آنجایی که C276 با بالاترین مقدار Mo+W در بین هر آلیاژی در خانواده C{5}} فرموله شده است، بیش از پنجاه سال داده میدانی در اسید کلریدریک، اسید سولفوریک احیاء کننده و خدمات اسید فسفریک جمع آوری کرده است و اغلب زمانی که شیمی فرآیند به طور مداوم در حال کاهش است، انتخاب اقتصادی تر است.

کاهش محیط زیست	Hastelloy C276 Behavior	Hastelloy C22 Behavior
اسید کلریدریک (تمام غلظت ها، محیط - دمای بالا)	معیار صنعت؛ آلیاژ مرجع پیش فرض برای سرویس HCl	خوب است، اما به طور کلی در سخت ترین شرایط HCl کمی عقب تر از C276 در نظر گرفته می شود
اسید سولفوریک، رقیق/کاهنده (کمتر یا مساوی 10 درصد جوش)	به خوبی مستند شده: در مرتبه 0.1-0.2 میلی متر در سال در جوشاندن 10% H2SO4	عملکرد قابل مقایسه در همان محدوده رقیق
اسید سولفوریک، غلظت متوسط (~50٪، 65-80 درجه)	تقریباً 0.5-0.7 میلی متر در سال؛ قابل استفاده با حاشیه	ترتیب قدر مشابه؛ انتخاب آلیاژ در اینجا اغلب ناشی از آلاینده ها است تا قدرت اسیدی به تنهایی
اسید فرمیک، اسید استیک، اسید اگزالیک (اسیدهای کاهنده آلی ملایم)	عالی - اساساً قابل تعویض با C22	عالی - اساساً با C276 قابل تعویض است
اسید فسفریک، آلوده به کلرید/فلوراید	استفاده طولانی مدت-در خدمات کود-اسید فسفریک درجه	همچنین مناسب؛ محتوای کلرید/اکسیدکننده جریان خاص را انتخاب کنید

منبع: کاهش دامنه‌های نرخ خوردگی اسیدی- گردآوری شده از اطلاعات فنی Haynes International Alloy C276 و Globo Alloy Hastelloy C276-راهنمای سازگاری شیمیایی. رفتار اسید آلی-اسید و فسفریک{5}}در برگه‌های داده فنی آسیاب‌های متعدد تأیید شده است.

C22 پیش‌فرض امن‌تر در سرویس‌های ترکیبی-اسیدی و نوسانی-شیمی است زیرا محتوای کروم بالاتر آن، حاشیه آن را در سمت اکسیدکننده بدون کاهش مادی عملکرد در سمت کاهنده افزایش می‌دهد.

How Do the Two Alloys Compare in Mixed-Acid and Fluctuating Environments

اکثر خرابی‌های واقعی-خوردگی جهانی در یک محیط اسیدی تک-کتاب درسی رخ نمی‌دهد. آنها در جریان های اسیدی مخلوط، شرایط ناراحت کننده، یا فرآیندهایی که غلظت اکسید کننده در طول زمان تغییر می کند، رخ می دهد. در این سرویس‌ها، ریسک عملی این است که جریانی که فرض می‌شود در حال کاهش است، برای مدت کوتاهی اکسیده می‌شود (یا برعکس) در طول یک آشفتگی، و آلیاژ به یک حاشیه پایداری در هر دو طرف نیاز دارد. شیمی متوازن اما کروم-C22 به آن حاشیه دو طرفه می‌دهد، به همین دلیل است که اغلب برای جاذب‌های داخلی FGD و سایر محیط‌های چند اسیدی مشخص می‌شود، حتی اگر C276 برای - کافی و ارزان‌تر باشد{{12} شیمی

یک مثال معروف-محلول آزمایشی «مرگ سبز» است (مخلوطی از کلریدهای سولفوریک، کلریدریک، آهن و مس که برای شبیه‌سازی تهاجمی‌ترین شرایط اسکرابر FGD استفاده می‌شود): هر دو آلیاژ به مراتب بهتر از فولادهای زنگ نزن آستنیتی مانند فولادهای زنگ نزن آستنیتی مانند نوع 316 و محتوای کلرید 316، بیشتر مقاومت می‌کنند. هنگامی که محتوای اکسید کننده در مشروب اسکرابر غیر قابل پیش بینی باشد، پنجره پایداری گسترده تر است.

Hastelloy C22 عموماً مقاومت برابر یا بهتری در برابر خوردگی حفره‌ای و شکافی در محیط‌های اکسیدکننده کلرید ایجاد می‌کند که ناشی از ترکیب بالای کروم، مولیبدن و تنگستن است.

خوردگی موضعی - حفره و حمله شکاف - با آزمایش‌هایی مانند ASTM G48 (غوطه‌وری کلرید آهن) ارزیابی می‌شود و به شدت تحت تأثیر سطح ترکیبی کروم، مولیبدن و تنگستن قرار می‌گیرد، همان عناصری که بر مقاومت اسیدی در برابر اکسیداسیون عمومی غالب هستند. از آنجایی که C22 بیشتر از هر سه را نسبت به C276 حمل می‌کند، معمولاً دمای بحرانی حفره‌ای (CPT) و دمای بحرانی شکاف (CCT) را در کلرید آهن و سایر رسانه‌های اکسید کننده کلرید تهاجمی- ثبت می‌کند. با این حال، هر دو آلیاژ در این آزمایش حتی از فولادهای زنگ نزن آستنیتی و فوق{9}}آستنیتی بسیار آلیاژی (316L، 904L، 254SMO) به راحتی بهتر عمل می کنند، و هر دو اساساً به دلیل محتوای نیکل بالایشان در برابر ترک خوردگی ناشی از تنش کلرید مصون هستند.

خیر - دو آلیاژ تقریباً-از نظر استحکام، سختی و جوش پذیری یکسان هستند. کل تصمیم انتخاب به شیمی خوردگی بستگی دارد، نه عملکرد مکانیکی.

Do Mechanical Properties or Weldability Differ Meaningfully

هر دو آلیاژ در شرایط بازپختی محلول عرضه شده و واجد شرایط هستند و آلیاژهای کاملا آستنیتی و تک فاز هستند و اساساً حداقل خواص مکانیکی قابل تعویض در هر ASTM B575/ASME SB575 هستند. هر دو به اندازه کافی در برابر تشکیل دانه-کاربید مرزی و رسوبات بین فلزی در گرمای جوش{5}}در ناحیه تحت تأثیر قرار می‌گیرند تا در -شرایط جوشی بدون پست{7}}عملیات حرارتی جوش (PWHT) در اکثر سرویس‌ها استفاده شود آنیل کردن بعد از هر پاس جوش

اموال	هاستلوی C276	هاستلوی C22
حداقل استحکام کششی (بازپخت)	≈ 100 ksi (690 مگاپاسکال)	≈ 100 ksi (690 مگاپاسکال)
حداقل قدرت تسلیم (0.2% افست، بازپخت)	≈ 41-45 ksi (283-310 مگاپاسکال)	≈ 45 ksi (310 مگاپاسکال)
حداقل طویل شدن	40%	45%
سختی معمولی (بازپخت)	کمتر یا مساوی 100 HRB	کمتر یا مساوی 100 HRB
به عنوان-مقاومت در برابر خوردگی HAZ جوش داده شده	عالی؛ PWHT معمولاً مورد نیاز نیست	عالی؛ PWHT معمولاً مورد نیاز نیست
پرکننده AWS فلزی	ERNiCrMo-4 / ENiCrMo-4	ERNiCrMo-10 / ENiCrMo-10

منبع: حداقل خواص مکانیکی در ASTM B574/B575 و ASME SB574/SB575. نامگذاری پرکننده AWS در AWS A5.14 (لخت) و A5.11 (الکترود سرپوشیده).

هر دو آلیاژ خانواده یکسانی از محصولات ASTM/ASME-مشخصات فرم و الزامات صدور گواهینامه واحد- یکسان دارند، بنابراین مدارک پروژه بر اساس درجه انتخاب شده تغییر نمی‌کند - فقط ترکیب و نتایج آزمایش گزارش شده در گواهی تغییر می‌کند.

فرم محصول	استاندارد حاکم	یادداشت ها
بشقاب، ورق، نوار	ASTM B575 / ASME SB575	UNS N10276 و UNS N06022 را پوشش می دهد
نوار	ASTM B574 / ASME SB574	میله گرد، مسطح و شش گوش
آهنگری	ASTM B564 / ASME SB564	فلنج، اتصالات، بدنه شیر
لوله جوش داده شده	ASTM B619 / ASME SB619
لوله/لوله بدون درز	ASTM B622 / ASME SB622
لوله جوش داده شده	ASTM B626 / ASME SB626
اتصالات فرفورژه	ASTM B366 / ASME SB366	آرنج، سه راهی، کاهنده
تست حساسیت / IGA	ASTM G28 (روش A و B)	مقاومت در برابر حمله بین دانه ای را تأیید می کند
آزمایش حفره/شکاف	ASTM G48 (تمرینات A-F)	غوطه وری کلرید آهن، تعیین CPT/CCT
صلاحیت خدمات-ترش	NACE MR0175 / ISO 15156	هر دو آلیاژ به طور گسترده پذیرفته شده اند. سختی و محدودیت‌های PREN{0}}در هر پروژه را تأیید کنید
مواد مصرفی جوش	AWS A5.14 (لخت) / A5.11 (پوشیده)	ERNiCrMo-4/ENiCrMo-4 برای C276؛ ERNiCrMo-10/ENiCrMo-10 برای C22
گواهی آسیاب	EN 10204 نوع 3.1 / 3.2	3.2 برای مخازن تحت فشار، خدمات دریایی، هسته ای و دارویی توصیه می شود

زمانی که شیمی غالب یا بدترین حالت اکسید کننده یا غیرقابل پیش بینی است، Hastelloy C22 را مشخص کنید. زمانی که شیمی به طور مداوم در حال کاهش است و هزینه آن اهمیت دارد، Hastelloy C276 را مشخص کنید.

Which Alloy Should You Specify for Your Application

Hastelloy C22 را زمانی انتخاب کنید که:

سیال فرآیند حاوی اسید نیتریک، کلرید آهن، کلرید مس یا سایر عوامل اکسید کننده قوی است.
دی اکسید کلر، هیپوکلریت یا گاز کلر مرطوب در کنار شرایط اسیدی وجود دارد
ترکیب جریان متغیر است، مشخصه ضعیفی دارد، یا در معرض شرایط ناراحت کننده است که می تواند آن را به سمت شیمی اکسید کننده سوق دهد.
مقاومت در برابر خوردگی حفره‌ای و شکاف در محیط‌های اکسیدکننده کلرید{0}}حالت خرابی حاکم است
این مشخصات خواستار گسترده‌ترین حاشیه خوردگی ممکن است و بودجه، حق بیمه متوسطی را در اختیار شما قرار می‌دهد

Hastelloy C276 را زمانی انتخاب کنید که:

سیال فرآیند به طور مداوم اسید کلریدریک -، اسید سولفوریک احیاکننده، یا اسیدهای آلی ملایم (فرمیک، استیک، اگزالیک) را کاهش می‌دهد.
کاربرد کلر مرطوب، هیپوکلریت یا دی اکسید کلر بدون قرار گرفتن در معرض اسید اکسید کننده قابل توجه است.
پنجاه-سابقه میدانی و آشنایی گسترده با کارخانه/سازنده برای یک پروژه مهم و طولانی-ارزشمند است.
بودجه به نفع-عضو کم‌هزینه خانواده C-برای یک جریان فرآیند با ویژگی-وضعیت-به‌خوبی و پایدار است.

وقتی شک دارید:

قبل از انتخاب مواد نهایی، آزمایش کوپن خوردگی (ASTM G28/G48، یا آزمایش غوطه وری خاص گیاهی) را در سیال فرآیند واقعی سفارش دهید. داده‌های نرخ خوردگی منتشر شده یک ابزار غربالگری است، نه جایگزینی برای آزمایش جریان واقعی، آلوده و چند مؤلفه‌ای که تجهیزات واقعاً خواهند دید.

Hastelloy C22 معمولاً 5 تا 15% قیمت نسبت به Hastelloy C276 در اشکال محصول معادل دارد که منعکس کننده محتوای کروم و مولیبدن بالاتر و پنجره ترکیب باریک تر و کنترل شده آن است.

هر دو آلیاژ به طور گسترده ای در صفحات، ورق، میله، لوله و اتصالات توسط مراکز خدمات آلیاژ نیکل{0}} عمده ذخیره می شوند، بنابراین زمان تحویل به ندرت عامل تعیین کننده بین آنهاست. از آنجایی که تفاوت قیمت نسبت به هزینه یک خاموشی برنامه‌ریزی نشده یا یک شکست ناشی از خوردگی بسیار ناچیز است، هزینه تنها پس از اینکه شیمی خوردگی به وضوح هیچ آلیاژی را رد کرد - و نه محرک انتخاب اولیه، می‌تواند عامل شکست- باشد.

س: آیا Hastelloy C22 به سادگی یک نسخه "بهتر" از Hastelloy C276 است؟

A: شماره C22 در اکسید کننده اسیدها و اکسید کننده نمک های کلرید بهتر است، اما C276 برای کاهش مداوم اسیدهایی مانند اسید کلریدریک، انتخاب ثابت تر و اغلب مقرون به صرفه تر است. هیچ یک از آلیاژها در تمام شیمی ها بر دیگری تسلط ندارند.

س: آیا Hastelloy C276 و C22 را می توان به یکدیگر جوش داد یا در یک سیستم مخلوط کرد؟

A: بله. هر دو به راحتی به یکدیگر و به اکثر آلیاژهای ضد زنگ Ni-Cr-Mo و آستنیتی با استفاده از فلز پرکننده منطبق یا بیش از{3}}آلیاژ شده (معمولاً ERNiCrMo-4 یا ERNiCrMo-10) قابل جوش هستند. سیستم های آلیاژی مخلوط در جایی که نواحی مختلف یک فرآیند شیمی های متفاوتی را می بینند رایج هستند.

س: آیا هر یک از آلیاژها به عملیات حرارتی پس از جوش- نیاز دارند؟

A: به طور کلی خیر هر دو به اندازه کافی در برابر بارندگی مرزی دانه در گرما-منطقه تأثیرگذار مقاومت می‌کنند تا در شرایط جوش‌شده برای اکثر خدمات استفاده شوند. PWHT ممکن است همچنان به دلایل کاهش استرس در بخش‌های ضخیم یا هر پروژه{6}}به دلایل خاص کد مشخص شود.

س: کدام آلیاژ در برابر هیدروفلوئوریک اسید مقاوم تر است؟

A: هیچ یک از آلیاژها اولین-مواد انتخابی برای خدمات تهاجمی اسید هیدروفلوئوریک نیستند. هر دو فقط مقاومت متوسطی را نشان می دهند که به شدت به غلظت، دما و هوادهی بستگی دارد. آلیاژهای تخصصی یا روکش‌های غیرفلزی معمولاً برای کارکرد HF شدید ارزیابی می‌شوند.

س: آیا PREN (عدد معادل مقاومت حفره ای) برای مقایسه C276 و C22 استفاده می شود؟

A: PREN برای فولادهای ضد زنگ و دوبلکس ساخته شده است و معیار استاندارد برای آلیاژهای Ni-Cr-Mo نیست، که مقاومت حفره‌ای آن به‌جای آن مستقیماً از طریق دماهای حفره‌ای بحرانی و شکاف ASTM G48 ارزیابی می‌شود. مقایسه‌های مبتنی بر فرمول‌های{4}}PREN فولاد ضد زنگ می‌تواند برای این خانواده آلیاژی گمراه‌کننده باشد.

س: آیا C276 و C22 در آب دریا عملکرد یکسانی دارند؟

A: هر دو به دلیل محتوای بالای نیکل، کروم، مولیبدن و تنگستن، اساساً در آب دریا و آب نمک بی اثر در نظر گرفته می شوند و هر دو به طور گسترده در آب دریا و خدمات دریایی استفاده می شوند. C22 معمولاً دمای حفره‌ای بحرانی کمی بالاتر را در آب دریا با درجه حرارت{1} کلردار یا بالا نشان می‌دهد.