Hastelloy C2000 vs C276: univerzalna legura otporna na koroziju-za mješovita kisela okruženja

Hastelloy C2000(UNS N10200, 23Cr-16Mo-1.6Cu) je posebno razvijen za prevazilaženje ograničenja C276 (UNS N10276, 15Cr-16Mo-4W) u mešovitim oksidaciono-redukcionim kiselim sredinama. C2000 nudi vrhunsku otpornost na sumpornu kiselinu (posebno 10-60 posto na 50-100 stepeni C), azotnu kiselinu, vlažni hlor i miješane kisele struje, dok C276 ostaje poželjan izbor u čistim redukcijskim kiselinama (HCl bilo koje koncentracije, razrijeđeni H2SO4 ispod 10 posto i W) zbog svog višeg sadržaja. C2000 nosi otprilike 15-25 posto više troškova u odnosu na C276, ali eliminira potrebu za nadogradnjom legure u miješanoj kiselini, smanjujući ukupne troškove projekta za 20-40 posto u tim aplikacijama.

Po čemu se C2000 razlikuje od C276?

C2000 je konstruiran kao 'univerzalna' legura nikla dodavanjem 1,0-1,6 posto bakra na Cr-Mo bazu (23Cr-16Mo) koja pruža istovremenu otpornost i na oksidirajuću i na redukcijsku okolinu, dok je niži sadržaj Cra (15 posto) kod C276 (15 posto) i smanjuje samo oksidaciju u okruženju, ali smanjuje nedostatak Cu. mješoviti tokovi kiselina.

Haynes International je razvio C2000 1990-ih posebno kako bi riješio kritično ograničenje C276: njegove slabe performanse u oksidirajućim kiselim sredinama. C276 sa 14,5-16,5 posto Cr ne može formirati stabilan pasivni film u jako oksidirajućim medijima kao što je dušična kiselina (HNO3) ili u mješovitim kiselinskim tokovima gdje koegzistiraju oksidirajuće i redukcijske vrste.

Rješenje je bilo povećati Cr na 22-24 posto (slično nivou 625) i dodati 1,0-1,6 posto Cu, što dramatično poboljšava otpornost na sumpornu kiselinu i miješane oksidirajuće-reducirajuće medije. C2000 također nema volfram (za razliku od 3-4,5 posto W kod C276), što smanjuje njegovu cijenu i pojednostavljuje njegovu mikrostrukturu, ali i neznatno smanjuje njegove performanse u čistoj redukciji kiseline. Dodatak bakra u C2000 djeluje kroz dva mehanizma: (1) podiže potencijal legure u sumpornoj kiselini, pomjerajući je u pasivnu regiju pri nižim koncentracijama kiseline; i (2) formira filmove bakar sulfida koji su otporni na napade u mješovitim kiselim sredinama. Rezultat je legura koju Haynes opisuje kao 'najuniverzalniju dostupnu kovanu leguru nikla otpornu na koroziju', dok C276 ostaje standard za čiste redukcijske kiseline i najteže kisele usluge.

Izvor: Haynes International C2000 Technical Bulletin H-2014; C276 Tehnički bilten H-2002; Rad predstavljen na CORROSION 2000, NACE.

Koje su hemijske razlike između C2000 i C276?

C2000 ima znatno više hroma (22-24 posto naspram 14,5-16,5 posto) i nešto više molibdena (15-17 posto naspram 15-17 posto) od C276, plus kritični dodatak bakra od 1,0-1,6 posto, dok C276 ima 3-4,5 posto u odnosu na 14,5-16,5 posto, C276 ima 3-4,5 posto, a C20 ne optimizira volfram000 medija i C276 optimiziran za smanjenje medija.

Hemijsko poređenje između C2000 i C276 otkriva osnovnu zamjenu-između oksidacijske i redukcijske otpornosti na kiseline. Krom je primarni pasivizirajući element: 22-24 posto Cr C2000 je 50 posto više od 14,5-16,5 posto Cr u C276, a ovaj viši Cr je ono što omogućava C2000 da održi stabilan pasivni film u oksidirajućim medijima kao što su dušična kiselina i željezni hlorid. Sadržaj molibdena je sličan u obje legure (15-17 posto), što u oba slučaja pruža odličnu otpornost na hloridnu koroziju i pukotinsku koroziju.

Ključni diferencirajući element je bakar: dodatak Cu od 1,0-1,6 posto u C2000 je ključna inovacija koja poboljšava performanse u tokovima sumporne kiseline i miješanih kiselina. Volfram C276 (3-4,5 posto) pruža dodatnu otpornost na piting u čistim redukcijskim okruženjima, ali nije prisutan u C2000. Ugljik je ultra{13}}nizak u obje legure (0,010 max za C276, 0,015 max za C2000), što sprječava senzibilizaciju tokom zavarivanja. Obje legure nemaju dodatke niobija ili titana, što mikrostrukturu održava potpuno austenitnom i žarenom u jednofaznom rastvoru.

Tabela 1. Poređenje hemijskog sastava (ASTM B575 / Haynes specifikacije)

Izvor: ASTM B575-24; Haynes International H-2002 (C276) i H-2014 (C2000); UNS N10200 i N10276 registar.

Kako se uspoređuju mehanička svojstva i temperaturne granice?

C2000 i C276 imaju vrlo slična mehanička svojstva na sobnoj{2}temperaturi (prinos 283-310 MPa, vlačna 690-760 MPa, izduženje 40-45 procenata), ali C2000 ima nešto veći sadržaj hroma što ga čini podložnijim na krhkost u atmosferi iznad 400°C. obje legure imaju slične maksimalne radne temperature na čistom zraku.

C2000 i C276 su oba rastvora-žarene austenitne legure nikla sa sličnim mehaničkim svojstvima na sobnoj temperaturi. Granica tečenja (0,2 posto offset) za obje legure je u rasponu od 283-310 MPa za ploču i lim u stanju-žarenog rastvora. Zatezna čvrstoća je 690-760 MPa za oba. Izduženje je odlično na 40-45 posto za obje legure, što odražava njihovu austenitnu jednofaznu mikrostrukturu.

Tvrdoća je slična na 85-95 HRB za oba. Ključna razlika se pojavljuje na povišenim temperaturama: C2000 sa većim sadržajem Cr (22-24 posto) je podložniji visoko-napadu sumpora pri visokim temperaturama u smanjenoj atmosferi koja sadrži sumpor, sa preporučenim maksimumom od 400 stepeni C u službi koja sadrži H2S u poređenju sa 450 stepeni C za C.

Na čistom zraku, obje legure imaju slične maksimalne radne temperature od približno 1040 stepeni C. Otpornost na zamor je slična za obje legure, i obje imaju odličnu udarnu žilavost na kriogenim temperaturama do -196 stepeni C. Nijedna legura nije otvrdljiva na taloženje-, tako da se čvrstoća ne može povećati termičkom obradom izvan stanja otopine.

Tabela 2. Poređenje mehaničkih svojstava (otopljena otopina, sobna temperatura)

Izvor: ASTM B575-24; Haynes International H-2002 i H-2014 listovi sa podacima; ASME BPVC Odjeljak II Dio D (2023).

Kako se C2000 i C276 ponašaju u sumpornoj kiselini?

C2000 značajno nadmašuje C276 u sumpornoj kiselini u cijelom rasponu koncentracija od 10 do 96 posto, sa stopama korozije tipično 3-10 puta nižim u kritičnom rasponu od 10-60 posto u kojem radi većina procesne opreme H2SO4.

Sumporna kiselina je najčešća industrijska kiselina i najvažnija primjena za C2000 u odnosu na C276. Razlog leži u ponašanju anodne polarizacije svake legure u H2SO4. Pri niskim do umjerenim koncentracijama (10-60 posto H2SO4) i temperaturama od 50-100 stepeni C, C276 sa visokim sadržajem Mo i odsustvom Cu ostaje u aktivnom području korozije uz relativno visoku stopu korozije. C2000 sa svojim dodatkom Cu prelazi u pasivni region u ovim uslovima, dramatično smanjujući stopu korozije.

Haynes International podaci o izotermnoj koroziji (H-2014) pokazuju da u 10 posto H2SO4 na 80 stepeni C, C2000 korodira pri 0,01-0,05 mm/god, dok C276 korodira pri 0,05-0,15 mm/god. U 50 posto H2SO4 na 80 stepeni C, C2000 korodira na 0,02-0,08 mm/god, dok C276 korodira na 0,20-0,50 mm/god. U 96 posto (dimeći) H2SO4 na 100 stepeni C, obje legure imaju dobre performanse (manje od 0,05 mm/god), ali C2000 zadržava blagu ivicu. Ovo čini C2000 poželjnim izborom za kalemove za hlađenje sumporne kiseline, apsorpcione tornjeve, koncentratore kiseline i linije za kiseljenje u celoj hemijskoj prerađivačkoj industriji.

Tabela 3. Stope korozije u sumpornoj kiselini (mm godišnje)

Izvor: Haynes International H-2002 i H-2014 podaci o izotermnoj koroziji; ASTM G28 Metoda A; zbirno iskustvo hemijskog postrojenja 1995-2020.

Kako se C2000 i C276 upoređuju u hlorovodoničnoj kiselini?

C276 je poželjan izbor za sve koncentracije hlorovodonične kiseline na svim temperaturama jer njegov veći sadržaj Mo i W obezbeđuje superiornu otpornost na aktivni mehanizam korozije HCl, dok C2000 deluje adekvatno u razblaženoj HCl (ispod 5 procenata), ali se ne preporučuje za koncentriranu HCl na povišenim temperaturama.

Hlorovodonična kiselina (HCl) je najagresivnija redukujuća kiselina za legure nikla jer hloridni joni agresivno napadaju pasivni film, a Mo je primarna odbrana. I C276 i C2000 imaju isti sadržaj Mo (15-17 posto), ali C276 ima dodatni odbrambeni mehanizam u obliku W (3-4,5 posto), koji doprinosi pasivizaciji u HCl. C2000 nema W i ima veći sadržaj Cr, što ne pomaže u okruženju sa jakom redukcijom HCl.

U ključanju 1 posto HCl, C2000 korodira pri 0,05-0,15 mm/god, slično kao kod C276 0,03-0,10 mm/god. U ključanju 5% HCl, C2000 korodira na 0,20-0,50 mm/god, dok je C276 0,50-1,00 mm/god (C276 je nešto lošiji u ovoj koncentraciji zbog većeg Cr u C276 ne pomaže). U 10 posto HCl na 80 stepeni C, C2000 korodira pri 0,10-0,30 mm/god, dok C276 korodira na 0,20-0,50 mm/god (C2000 je ovdje zapravo bolji zbog dodatka Cu).

Međutim, u koncentrovanoj HCl (20-37 procenata) na povišenim temperaturama, C276 sa dodatkom W i većom efektivnošću Mo je standardni izbor, a C2000 se ne preporučuje. Za HCl servis, standardne industrijske smjernice su: razrijediti hladni HCl (manje od 5 posto, ispod 50 stepeni C) bilo koja legura je prihvatljiva; umereni HCl (5-15 procenata, 50-80 stepeni C) C276 je poželjniji; koncentrovani HCl (veći od 20 posto, bilo koja temperatura iznad sobne) C276 je potreban.

Tabela 4. Stope korozije u hlorovodoničnoj kiselini (mm godišnje)

Izvor: Haynes International H-2002 i H-2014; ASM Handbook Vol. 13A Corrosion (2003); podaci o hemijskom postrojenju.

Kako se oni porede u okruženju sa azotnom kiselinom i mešovitim kiselim okruženjima?

C2000 sa svojih 22-24 posto Cr značajno nadmašuje C276 u dušičnoj kiselini i jasan je izbor za mješovite kisele sredine u kojima koegzistiraju oksidirajuće i redukcijske vrste, dok C276 ima slab učinak u HNO3 i ne treba ga specificirati za miješane kisele tokove.

Dušična kiselina (HNO3) je jako oksidirajuća kiselina, a hrom je primarni pasivirajući element. C2000 sa 22-24 posto Cr formira mnogo stabilniji pasivni film u HNO3 od C276 sa samo 14,5-16,5 posto Cr. U ključanju 65 posto HNO3, C2000 korodira pri 0,10-0,30 mm/god, dok C276 korodira pri 0,50-1,00 mm/god. Ova razlika je kritična za procese koji uključuju miješane tokove kiselina, koji su među najizazovnijim korozivnim sredinama u kemijskoj industriji. Mješovita kisela sredina (kao što su mješavine HF-HNO3 koje se koriste u dekiseljenju nehrđajućeg čelika ili mješavine H2SO4-HNO3 u proizvodnji gnojiva) sadrže i oksidirajuće i redukcijske vrste istovremeno.

C276 koji se ističe u redukcijskim okruženjima zapravo je agresivno napadnut u oksidirajućim uvjetima jer je njegov sadržaj Cr nedovoljan za održavanje pasivnog filma. C2000 sa svojim višim dodacima Cr i Cu graciozno upravlja ovim mešovitim okruženjima. U aqua regia (3HCl-1HNO3), C2000 korodira na 0,10-0,30 mm/god na sobnoj temperaturi, dok C276 korodira na 0,50-1,50 mm/god. U mešovitim rastvorima za kiseljenje HF-HNO3 na 60 stepeni C, C2000 korodira pri 0,05-0,15 mm/god, dok C276 korodira pri 0,50-1,00 mm/god. Ove razlike čine C2000 standardnim izborom za opremu za kiseljenje, reaktore s miješanom kiselinom i procesne jedinice postrojenja za đubrivo.

Tabela 5. Stope korozije u azotnoj kiselini i mješovitim kiselim sredinama

Izvor: Haynes H-2002 i H-2014; ASTM G28 Metoda A; Priručnik za kiseljenje i površinsku obradu; Priručnik o materijalima industrije gnojiva.

Kako se oni porede u kiseloj službi (H2S + hlorid) prema NACE MR0175?

I C276 i C2000 su odobreni prema NACE MR0175/ISO 15156 za kiselu upotrebu, i oba se odlično ponašaju u teškim kiselim okruženjima, ali C276 je konzervativniji izbor za najteže uslove (prisustvo HCl, vrlo visok parcijalni pritisak H2S iznad 1 MPa), dok je C2000 okruženje odlično za sour HCl.

Kisela usluga odnosi se na naftna i plinska okruženja koja sadrže H2S otopljen u proizvedenoj vodi, što može uzrokovati pucanje pod naponom sulfida (SSC), pucanje izazvano vodonikom- (HIC) i naprezanje- orijentirano HIC (SOHIC) u osjetljivim legurama. I C276 i C2000 su navedeni u NACE MR0175/ISO 15156 kao prihvatljivi za kiselu upotrebu u -otopljenom stanju. C276 je poznatiji izbor u najtežim kiselim okruženjima, posebno tamo gdje je HCl prisutan u proizvedenoj vodi ili gdje parcijalni tlak H2S prelazi 1 MPa.

Sadržaj volframa u C276 pruža dodatnu marginu sigurnosti u ovim ekstremnim uslovima. C2000 je odobren za kiselu upotrebu, ali se obično navodi kada primarna briga nije samo H2S već i kisele komponente (kao što je CO2 s organskim kiselinama) koje stvaraju miješane kisele uslove. U praksi, C2000 se uspješno koristi u opremi za preradu kiselog plina gdje plin sadrži i H2S i CO2 sa organskim kiselinama, što je mješovita kisela sredina u kojoj dodatak Cu C2000 pruža vrhunsku otpornost.

Obje legure zahtijevaju -užareno stanje i tvrdoću ispod 35 HRC da bi ispunile NACE zahtjeve. Za najagresivnije kisele sredine sa prisutnim HCl (kao što su jedinice za uklanjanje kiselog gasa ili operacije stimulacije kiseline), C276 ostaje standardni izbor industrije.

Tabela 6. Poređenje kiselih usluga (NACE MR0175/ISO 15156)

Izvor: NACE MR0175/ISO 15156 dio 3 (2020); Haynes International C2000 i C276 Sour Service Bulletins.

Kako treba zavariti C2000 i C276?

I C2000 i C276 zahtijevaju GTAW sa odgovarajućim ERNiCrMo- metalima za punjenje (ERNiCrMo-10 za C276, ERNiCrMo-14 za C2000) i striktnu kontrolu unosa toplote, ali C2000 je malo popustljiviji zbog većeg sadržaja Cr, dok je senzibilni međufaza više u odnosu na C27. the HAZ.

Zavarivanje je kritičan korak u proizvodnji opreme C2000 i C276 jer su obje legure podložne napadu -zone zahvaćene toplinom (HAZ) ako se unos topline ne kontrolira. C276 je osjetljiviji od ove dvije legure zbog većeg sadržaja Mo i W, koji podstiče taloženje mu faze i P faze u rasponu od 600-1100 stepeni C. Preporučeni unos toplote za C276 je 0,5-1,5 kJ/mm, međuprolazna temperatura ispod 93 stepena C i bez prethodnog zagrevanja. C2000 sa većim dodacima Cr i Cu je nešto tolerantniji na toplotu zavarivanja, ali se preporučuje ista stroga kontrola: 0,5-1,5 kJ/mm unos toplote, međuprolaz ispod 120 stepeni C.

Za C276, dodatni metal je ERNiCrMo-10 (AWS A5.14, UNS N06059) ili ERNiCrMo-4 (UNS N10276). ERNiCrMo-10 ima niži Cr od ERNiCrMo-4, ali je bolji za otpornost na koroziju C276. Za C2000, dodatni metal je ERNiCrMo-14 (AWS A5.14, UNS N06200), koji je posebno razvijen za C2000 i ima odgovarajući sastav 23Cr-16Mo-1.5Cu. ERNiCrMo-14 je poželjno punilo za C2000 i pruža najbolju otpornost na koroziju u metalu šava. Termička obrada nakon zavarivanja nije potrebna ni za jednu od legura u tankim profilima; za debele preseke, žarenje rastvorom na 1120-1175 stepeni C (C276) ili 1121-1177 stepeni C (C2000) praćeno brzim gašenjem vodom vraća optimalna svojstva.

Tabela 7. Parametri zavarivanja za C276 i C2000

Izvor: Haynes International C276 i C2000 Vodiči za zavarivanje; AWS D1.6 Kodeks strukturalnog zavarivanja; ASME Odjeljak IX; AWS A5.14/A5.14M.

C2000 vs C276: Kada odabrati koju leguru?

Odaberite C276 za čiste redukcijske kiseline (HCl bilo koje koncentracije, razrijeđen H2SO4 ispod 10 posto) i jaku kiselost uz prisustvo HCl; izaberite C2000 za sumpornu kiselinu (10-96 posto), azotnu kiselinu, mješovite kisele sredine, carsku vodu i kiselu uslugu s CO2 plus organske kiseline; kada sumnjate između ova dva, C2000 je univerzalniji izbor.

Izbor između C2000 i C276 trebao bi biti vođen specifičnim korozivnim okruženjem, a ne troškovima ili navikama. Okvir za odlučivanje u nastavku je zasnovan na dominantnom mehanizmu korozije u svakoj primeni: ako je okruženje samo redukciono (bez oksidirajućih vrsta), C276 sa većim W i dokazanim iskustvom je standard; ako je okolina oksidirajuća ili miješana, C2000 sa višim Cr i Cu je jedini pouzdan izbor. Za mješovita kisela okruženja, izbor je jasan: C2000 je jedina održiva opcija među ove dvije legure.

Za kiselu upotrebu sa HCl u proizvedenoj vodi, C276 je poželjniji; za kiselu uslugu bez HCl, ali sa CO2 i organskim kiselinama, C2000 je često bolji izbor. Kada su obje legure tehnički prihvatljive (npr. razrijeđene kiseline na niskoj temperaturi), niža cijena C276 i duži rekord čine ga standardnim izborom. Premija troškova od 15-25 posto C2000 u odnosu na C276 je opravdana samo kada su potrebne specifične prednosti C2000 (otpornost na oksidaciju/miješanu kiselinu).

Tabela 8. Matrica odluke: C2000 vs C276

Izvor: Haynes International H-2002 i H-2014; ASM priručnik Vol. 13A; zbirno iskustvo u hemijskoj prerađivačkoj industriji 1995-2025.

Studija slučaja: Nadogradnja koncentratora fosforne kiseline sa C276 na C2000

Fabrika đubriva na Bliskom istoku je 2018. nadogradila svoje unutrašnje komponente koncentratora fosforne kiseline sa C276 na C2000, smanjujući godišnje troškove održavanja-koroziju za 55 posto i produžujući intervale obrta sa 2 godine na 4 godine, opravdavajući premiju za materijalne troškove od 18 posto u roku od 14 mjeseci.

Postrojenje koristi koncentrator fosforne kiseline (H3PO4) koji povećava koncentraciju kiseline sa 30 posto na 54-58 posto na temperaturama od 90-110 stepeni C. Proces uključuje istovremenu koncentraciju, isparavanje i cirkulaciju visoko korozivne kiseline koja sadrži fluoridne nečistoće (5}0{mpp20) sirovina fosforne kiseline za mokri proces. Originalna specifikacija je bila C276 za tijelo koncentratora, cijevi za grijanje i unutrašnje dijelove razdjelnika kiseline. Nakon 6 godina rada (2012-2018), inspekcija je otkrila da komponente C276 u parnoj sekciji pate od umjerene opće korozije (0,10-0,20 mm/god) i povremenog udubljenja na granici para-tečnost.

Brzina korozije se značajno povećala kada je koncentracija kiseline premašila 45 posto. Analiza neuspjeha je utvrdila da su nečistoće fluora u vlažnoj-procesnoj kiselini u kombinaciji sa oksidirajućom prirodom vruće koncentrirane kiseline stvorile mješovitu oksidirajuću-redukcionu sredinu koja je bila marginalna za C276. U preokretu 2018. godine, postrojenje je zamijenilo unutrašnje dijelove parnog dijela sa C2000 (UNS N10200) cijevnim pločama, razdjelnim pločama i potpornim hardverom. Nakon 4 godine rada (2018-2022), inspekcija je pokazala opću stopu korozije od samo 0,01-0,03 mm/god bez rupica, što predstavlja 6x poboljšanje u odnosu na C276 u istom servisu. Godišnji troškovi održavanja pali su sa 340.000 dolara na 153.000 dolara. Materijalna premija od 18 posto (otprilike 45.000 dolara dodatnih troškova za 3 tone) nadoknađena je za 14 mjeseci samo kroz smanjeno održavanje.

Izvor: terenski slučaj dao kupac JN Alloy (anonimno); Haynes C2000 Napomena o primjeni fosforne kiseline; inženjerski podaci postrojenja za đubrivo.

Studija slučaja: Primjena miješane kiseline u postrojenju za preradu kiselog plina

Postrojenje za preradu kiselog plina u centralnoj Aziji odabralo je C2000 umjesto C276 za svoje unutrašnje dijelove apsorbera jedinice za uklanjanje kiselog plina (AGRU) kako bi se nosio sa kombinacijom kontaminacije H2S, CO2 i mravljom kiselinom u gornjem dijelu regeneratora siromašnih amina, eliminirajući trogodišnje gašenje izazvano korozijom- koje je mučilo C2 prethodno oštećenu jedinicu.

Postrojenje za preradu kiselog plina prerađuje plin sa 8 posto H2S i 12 posto CO2, proizvodeći siromašnu otopinu amina koja regenerira gornji dio koji sadrži H2S, CO2, vodenu paru i tragove mravlje kiseline (HCOOH) od termičke degradacije aminskih rastvarača. Unutrašnji dijelovi gornjeg kondenzatora i odmagljivača regeneratora su originalno proizvedeni od C276.

Nakon samo 18 mjeseci rada, sita od žičane mreže za odmagljivanje C276 počela su pokazivati ​​znakove pucanja korozije pod naponom na zavarenim spojevima, a cijevi kondenzatora su pokazivale pod-udubljenje naslaga sa stopama korozije od 0,30-0,50 mm/god. Mravlja kiselina u gornjoj struji identificirana je kao osnovni uzrok: mravlja kiselina je organska redukujuća kiselina koja napada pasivni film C276, dok istovremeno prisutni H2S i CO2 stvaraju složeno miješano kiselo okruženje.

Inženjerski pregled korozije preporučuje zamjenu C276 sa C2000 za unutrašnje dijelove AGRU-a. Očekivalo se da će veći Cr (23 posto) podnijeti H2S-CO2 kiselu uslugu, dok se očekivalo da će dodatak Cu (1,6 posto) suzbiti napad mravlje kiseline. C2000 (UNS N10200) elementi za odmagljivanje, potporni hardver i kondenzatorske cijevi ugrađeni su 2019. godine. Nakon 5 godina rada (2019-2024), inspekcija pokazuje da nema pukotina, nema udubljenja i opće stope korozije ispod 0,02 mm/god. Fabrika je imala nula neplaniranih zaustavljanja vezanih za AGRU koroziju u periodu od 5 godina, u poređenju sa prosjekom od 1,2 neplanirana zaustavljanja godišnje sa opremom C276.

Izvor: Haynes C2000 Napomena o primjeni za preradu plina; SPE-195565-MS studija slučaja (prilagođeno); terenski podaci iz centralnoazijskog postrojenja za kiseli gas.

Koji standardi regulišu C2000 i C276?

C2000 i C276 dijele iste standarde ASTM oblika proizvoda (B575 za ploču, B622 za bešavne cijevi, B619 za zavarene cijevi, B574 za šipku, B366 za fitinge), oba su prihvaćena u ASME BPVC Odjeljku VIII Divizija 1 i NACE MR0175/ISO trenutno ima nekoliko proizvoda, ali2506, ali ima nekoliko proizvoda2506 što može uticati na vrijeme isporuke.

Okvir standarda za C2000 (UNS N10200) i C276 (UNS N10276) je u velikoj mjeri zajednički jer obje legure spadaju u Hastelloy C-porodicu legura nikla-molibdena-kroma. Ključni standardi ASTM oblika proizvoda koji pokrivaju obje legure su: ASTM B575 za ploče, limove i trake; ASTM B622 za bešavne cijevi i cijevi; ASTM B619 za zavarene cijevi; ASTM B626 za zavarene cijevi; ASTM B574 za šipku i šipku; ASTM B564 za otkovke; i ASTM B366 za spojeve za sučeono{15}varenje. ASME kod za kotlove i posude pod pritiskom, odjeljak II, dio D, daje dozvoljene vrijednosti naprezanja za obje legure do 427 stepeni C (800 stepeni F) u stanju-žarenog rastvora. ASME Odjeljak VIII Divizija 1 dozvoljava obje legure za konstrukciju posuda pod pritiskom. NACE MR0175/ISO 15156 Dio 3 navodi obje legure za kiselu upotrebu u otopljenom-užarenom stanju sa tvrdoćom ispod 35 HRC.

Važna praktična razlika je dostupnost ponude: C276 se proizvodi u više mlinova širom svijeta (Haynes, VDM, Special Metals i mnogi kineski mlinovi) i ima široku zalihu u svim uobičajenim veličinama. C2000 prvenstveno proizvodi Haynes International i ograničen broj licenciranih mlinova, što ga čini manje uobičajenim zalihama i sa dužim rokom isporuke od 12-20 sedmica za nestandardne veličine. Za planove projekta, ovu razliku ponude treba uzeti u obzir u planiranju nabavke materijala.

Tabela 9. Primjenjivi standardi za C2000 i C276

Izvor: ASTM International 2024; ASME BPVC 2023 Edition; NACE MR0175/ISO 15156-3:2020; Haynes International.

Koliki je ukupni trošak vlasništva za C2000 naspram C276?

Iako C2000 nosi 15-25 posto više troškova materijala u odnosu na C276, u primjenama mješovitih kiselih i kiselih usluga C2000 donosi 40-60 posto niže ukupne troškove za 20 godina kroz smanjeno održavanje, duže intervale i eliminaciju neplaniranih zastoja.

TCO analiza mora biti{0}}specifična za aplikaciju jer se relativna vrijednost C2000 u odnosu na C276 dramatično mijenja u zavisnosti od korozivnog okruženja. U čistoj reduciranoj kiselini gdje je C276 tehnički dovoljan, odabirom C2000 bi se dodalo 15-25 posto troškova materijala bez dodavanja prednosti otpornosti na koroziju, povećavajući TCO. U mješovitom kiselom servisu gdje je C276 marginalan, odabir C2000 eliminiše rizik od preranog kvara i donosi 40-60 posto manje troškove održavanja.

Studija slučaja iz koncentratora fosforne kiseline (odjeljak 10) pokazuje ovo: 18 posto materijalne premije je vraćeno za 14 mjeseci kroz smanjeno održavanje. Tabela ispod prikazuje dva reprezentativna 20-godišnja TCO scenarija: (1) reaktor s miješanom kiselinom gdje je potreban C2000 i (2) izmjenjivač topline razrijeđenog HCl gdje je C276 dovoljan.

Tabela 10. 20-Upoređivanje TCO-a godine: C2000 naspram C276

Izvor: JN Alloy inženjerska analiza; agregirani referentni troškovi održavanja hemijskih postrojenja 2018-2024.

Često postavljana pitanja

P: Može li se C2000 koristiti kao direktna zamjena za C276 u postojećoj opremi?

O: C2000 može zamijeniti C276 u većini okruženja u kojima C276 radi adekvatno ili ne uspijeva, s jednim kritičnim izuzetkom: C2000 NE bi trebao zamijeniti C276 u koncentrovanom HCl servisu (iznad 20 posto) gdje je C276 jedini održivi izbor. U svim ostalim okruženjima, C2000 će se ponašati barem jednako dobro kao C276, au oksidirajućim i miješanim kiselim sredinama će se ponašati znatno bolje. Za odluke o zamjeni, inženjer za koroziju bi trebao pregledati specifične uvjete rada u odnosu na podatke u tablicama 3-6 i 8.

P: Zašto je C2000 manje opskrbljen od C276?

O: C2000 je uveo Haynes International 1990-ih, ali nikada nije postigao istu tržišnu penetraciju kao C276, koji je u upotrebi od 1960-ih i predstavlja standardni izbor za većinu aplikacija za smanjenje kiseline. C276 proizvodi više mlinova širom svijeta i ima široku ponudu u standardnim veličinama. C2000 prvenstveno proizvodi Haynes International sa ograničenom proizvodnjom-treće strane, što rezultira dužim vremenom isporuke (12-20 sedmica za nestandardne veličine) i većom cijenom. Za planove projekta, rana nabavka C2000 je neophodna.

P: Koja je maksimalna temperatura za C2000 i C276 u H2S servisu?

O: C276 se preporučuje do 450 stepeni C u servisu koji sadrži H2S-, dok se C2000 preporučuje do 400 stepeni C. Ova razlika je zbog većeg sadržaja Cr u C2000, što ga čini podložnijim visoko-napadu sumpora pri visokim temperaturama iznad 400 stepena C ispod 400 stepeni C ispod C (za 32 stepena C ispod C. MR0175 gornja granica), obje legure su odobrene bez ograničenja temperature u otopini{13}}žarenom stanju.

P: Da li je C2000 bolji od C276 u morskoj vodi?

O: Da, C2000 sa većim dodatkom Cr (23 posto naspram 15 posto) i Cu (1,6 posto) pruža nešto bolju otpornost u vrućoj morskoj vodi i zonama prskanja u odnosu na C276. U morskoj vodi na 80 stepeni C, C2000 obično pokazuje opću stopu korozije ispod 0,02 mm/god bez rupica, dok C276 može pokazivati ​​manje rupe. Međutim, za korištenje morske vode, legure 625, legure 254 SMO ili super austenitne klase obično su isplativije-osim ako nisu prisutni i miješani kiseli uslovi.

P: Mogu li se C2000 i C276 zavariti jedno za drugo?

O: Da, C2000 i C276 se mogu zavariti jedan za drugi korištenjem ERNiCrMo-10 (UNS N06059) dodatnog metala, koji ima srednji sastav između dva osnovna metala. ERNiCrMo-14 (UNS N06200) punilo, posebno razvijeno za C2000, takođe se može koristiti, ali ima malo drugačiji odnos Cr:Mo. Za različite zavare od C2000 do C276, ERNiCrMo-10 je standardna preporuka. Za proizvodne zavarene šavove potrebna je kvalifikacija postupka prema ASME Odjeljku IX. Rezultirajući metal šava imat će srednja svojstva između C276 i C2000.

P: Šta je PREN C2000 i kako se može porediti sa C276?

O: C2000 ima PREN (Ekvivalentni broj otpornosti na udubljenje) od približno 65-70, izračunato kao Cr posto (23) + 3.3 puta Mo posto (16) + 16 puta N posto (0), otprilike 65-70. C276 ima PREN od približno 68, izračunato kao Cr posto (15) + 3.3 puta Mo posto (16) + 3.3 puta W posto (3,75) + 16 puta N posto (0), približno 68. Obje legure imaju vrlo slične PREN vrijednosti u rasponu 65-70, što znači da imaju sličnu teorijsku otpornost na pitting klorida. Razlika u performansama između C2000 i C276 u praksi je prvenstveno uzrokovana balansom Cr:Cu za oksidirajuće medije, a ne samo PREN.