Incoloy 825 vs 316L: legura nikla naspram nehrđajućeg čelika za kisela i kisela okruženja

Incoloy 825 (UNS N08825)i nerđajući čelik 316L (UNS S31603) se često porede jer su oba otporna na koroziju i oba izgledaju kao "sjajna legura" za ne-specijaliste. U stvarnosti se nalaze u različitim porodicama materijala. 316L je austenitni nerđajući čelik sa oko 10-14% nikla; Incoloy 825 je legura nikla-gvožđa-hroma sa 38-46% nikla plus namjerno dodaci bakra, molibdena i titana. Ta razlika u sadržaju nikla nije detalj - ona odlučuje da li će metal preživjeti kiseli plin, sumpornu kiselinu i vruće kloride ili će tiho pucati.

Zaključak: kada usluga uključuje kiseli gas (H2S), sumpornu ili fosfornu kiselinu, ili kloride iznad oko 60 stepeni, Incoloy 825 je ispravan inženjerski izbor, a 316L nije kvalifikovan. 316L ostaje ekonomičan radni konj za čistu vodu, blage vodene i vodene ekspozicije. Birajte po okolini, a ne po cijeni: 316L gdje je korozija blaga, 825 gdje je agresivna ili kisela.

Šta ove dvije legure čini fundamentalno različitim?

[Izvor] ASTM B424 / B423 (Incoloy 825) i A240 / A312 (316L); PREN=%Cr + 3.3×%Mo (+16×%N). Vrijednosti iz listova sa podacima porodice Special Metals-i dobavljača (Globo, Womic, jnalloy, SuperStainlessAlloys).

Zamislite 316L kao dobro-izgrađen čelik koji sporo rđa; Zamislite Incoloy 825 kao leguru bogatu niklom- koja je aktivno otporna na kiselinu i koja neće pucati pod stresom klorida. Bakar u 825 djeluje kao unutrašnji katalizator koji gura površinu u "pasivno" (zaštićeno) stanje u sumpornoj kiselini; visok nivo nikla sprečava hlorid da izazove katastrofalno pucanje koje uništava 316L u vrućim, slanim ili kiselim uslovima.

Kako se upoređuju njihova mehanička svojstva?

[Izvor] ASTM B424/B423 i A240/A312 minimalne mehaničke osobine; servis-cifre temperature po tehničkim podacima dobavljača legure (Globo, Sasa, SuperStainlessAlloys).

Kisela usluga (NACE MR0175 / ISO 15156): jedan je kvalifikovan, jedan nije

Da - ovo je najjasnija linija razdvajanja. Incoloy 825 je odobren materijal prema NACE MR0175 / ISO 15156 za H2S-sadrže (kisele) usluge, isporučuje se u otopini-žarenom stanju pri maksimalnoj tvrdoći od 35 HRC. Njegov visok sadržaj nikla čini ga praktički imunim na pucanje pod naprezanjem sulfida (SSC) i otpornim na pucanje izazvano vodikom-L nerđajući NIJE odobren za upotrebu u kiselom stanju i eksplicitno je osjetljiv na hloridno naprezanje-korozijsko pucanje, pa je navedeno gdje je H233S6 dokument kvar na koroziji put.

Šta kvalifikacija znači u praksi:

• 825 se mora isporučiti otopina-žarena (ne hladno-obrađena) za kiselu upotrebu; Tvrdoća je potvrđena manja ili jednaka 35 HRC.
• Hladno-obrađen 825 bez ponovnog-žarenja NIJE dozvoljen za kiselu uslugu - hladni rad povećava tvrdoću i rizik od SCC.
• Izvještaji o ispitivanju mlina moraju se pozivati ​​na NACE MR0175 / ISO 15156 sa potpunom sljedivosti -to- proizvoda.
• 316L nema takvu kvalifikaciju i treba ga isključiti iz okruženja s kiselim i visokim{1}}kloridima.

Oprez specificatora: nekoliko izvora navodi ograničenje od 22 HRC za 825 u kiseloj službi. Vodeća vrijednost ISO 15156-3 za UNS N08825 je 35 HRC (otopljeno žareno). Uvijek potvrdite tačna ograničenja okoliša (parcijalni tlak H2S, hlorid, temperatura, elementarni sumpor) u odnosu na trenutnu standardnu ​​tabelu za vaš servisni omotač.

Kisela okruženja: sumporna, fosforna i hlorovodonična

Odlučno. Incoloy 825 je razvijen posebno za sumpornu i fosfornu kiselinu. Njegov dodatak bakra pasivizira površinu u reduciranju kiseline, dajući stope korozije otprilike 50x niže od 316L u 50% sumpornoj kiselini na 60 stepeni . 316L trpi brzu opštu koroziju iznad oko 40-50 stepeni pri srednjim koncentracijama kiseline - tačno na dužnosti gdje je specificirano 825.

[Izvor] Poređenje{0}}stope korozije prema tehničkim podacima HT PIPE, Hangbo i SuperStainlessAlloys: 50% H2SO4@60C 825 0.05 naspram 316L 2,5 mm/god; ključanje MgCl2 SCC 825 otporan na pukotine 316L; CPT 825 ~50C vs 316L ~25C.

Zašto 825 odolijeva kiselini (mehanizam)

Bakar u 825 potiče katodnu evoluciju vodonika na površini, što pomjera potencijal korozije legure u pasivni opseg gdje se formira stabilan film hrom{1}}oksida. Jasno rečeno, bakar "prisiljava" metal da se zaštiti u sumpornoj i fosfornoj kiselini. Krom se nosi sa bilo kojom oksidirajućom komponentom; molibden se bori protiv udubljenja zbog kontaminacije hloridom ili fluoridom (često u mokrom-fosfornoj kiselini). 316L nema bakra, tako da ne može samostalno-pasivirati u reduciranju kiseline i brzo korodira.

Kloridna napregnuta korozija pucanja

Da, i ovo je najčešći kvar u stvarnom-svijetu koji motivira nadogradnju na 825. Austenitni 316L je notorno podložan hloridnom stresu-korozijskom pucanju iznad oko 60 stepeni, posebno sa prisutnim kisikom i vlačnim naprezanjem; u testu sa ključanjem magnezijum-klorida puca u roku od nekoliko sati. Incoloy 825, sa 38-46% nikla, je praktično imun na hlorid SCC i ne pokazuje pucanje u istom testu. Za izmjenjivače hlađene morskom vodom, kisele bunare i vodove za kiseljenje, ovaj imunitet je razlog zašto operateri navode 825 umjesto 316L.

Dvije povezane prednosti 825 nad 316L u servisu klorida:

• Veći PREN (~31 naspram ~24-25) daje 825 otprilike 25% bolju otpornost na pitting u hloridnim sredinama.
• Stabilizacija titanijuma znači da 825 ne postaje senzibiliziran nakon zavarivanja, tako da je njegova otpornost na koroziju očuvana u zoni -zahvaćenoj toplinom - za razliku od 316L, kojem je potreban niski-ugljični (L) stepen i pažljivo zavarivanje kako bi se izbjegla senzibilizacija.

Temperaturne granice: gdje svaka legura prestaje biti sigurna

Zavarivanje i izrada

Oba dobro zavaruju, ali 825 ima kritičnu prednost: njegova titanijumska stabilizacija sprečava senzibilizaciju, tako da se može koristiti u -zavarenom stanju za većinu kiselih usluga bez termičke obrade nakon-zavarivanja. Odgovarajući dodatni metal je ERNiFeCr-1 (AWS A5.14, INCOLOY 65); ERNiCrMo-3 ili ERNiCr-3 su prihvatljive alternative. Budući da 825 ima nižu toplotnu provodljivost i veće širenje od nerđajućeg čelika, kontrolišite unos toplote (ispod ~1,0-1,5 kJ/mm) i održavajte međuprolaznu temperaturu niskom da biste minimizirali izobličenje.

Napomene o proizvodnji koje štite performanse od korozije:

• Temeljno odmastiti; izbjegavajte brusne ploče koje se koriste na ugljiku/nehrđajućem materijalu kako biste spriječili kontaminaciju sumporom/željezom.
• Koristite povratno{0}}pročišćavanje argonom na korijenskim prolazima da zaštitite unutrašnju površinu.
• Za teške kisele ili kisele uvjete, žarenje otopinom (930-980 stupnjeva) nakon zavarivanja vraća maksimalnu otpornost na koroziju.

Često postavljana pitanja

P: Da li je Incoloy 825 bolji od 316L za kiselu uslugu?

O: Da. Incoloy 825 (UNS N08825) je odobren prema NACE MR0175 / ISO 15156 za kiselu (sadrži H2S-) uslugu u otopini-žarenom stanju pri tvrdoći<=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.

P: Što je bolje otporno na sumpornu kiselinu, Incoloy 825 ili 316L?

O: Incoloy 825 je daleko superiorniji. U 50% sumpornoj kiselini na 60 C, izmjerene stope korozije su oko 0,05 mm/godišnje za 825 naspram otprilike 2,5 mm/godišnje za 316L - razlika od 50x. 316L trpi brzu opštu koroziju iznad oko 40-50 C, dok površinska koncentracija82 prolazi zajedno sa koncentracijom adicija i resava sumporna i fosforna kiselina u širokom rasponu i temperaturnom omotaču.

P: Da li Incoloy 825 otporan na hloridnu korozionu koroziju kada 316L otkaže?

O: Da. 316L je poznato da je podložan hloridnom stresu-korozijskom pucanju iznad oko 60 C, ne uspijeva u roku od nekoliko sati u testovima ključanja magnezijum-klorida. Incoloy 825, sa 38-46% nikla, je praktično imun na hlorid SCC i ne pokazuje pucanje u istom testu. Ovo je jedini najvažniji razlog zašto operateri za naftu{9}}i navode 825 (ne 316L) za kiselu i morsku vodu.

P: Koja je temperaturna granica Incoloy 825 u odnosu na 316L?

O: Incoloy 825 održava otpornost na koroziju u kontinuiranom radu do oko 540 C (1000 F), u odnosu na oko 425 C (800 F) za 316L, prednost od 115 C. Iznad granice od 316L, taloženje karbida uzrokuje senzibilizaciju i intergranularnu koroziju; Stabilizacija titanijuma 825 sprečava da ovo. 825 takođe zadrži korisnu snagu na kriogenim i povišenim temperaturama.

P: Da li Incoloy 825 vrijedi više cijene u odnosu na 316L?

O: Po prvoj cijeni, 825 košta otprilike 2,5-3,5 puta više po kilogramu od 316L. Ali u agresivnom radu sa kiselinom ili hloridom, 825 traje 15-20+ godina u odnosu na 3-5 godina za 316L, izbjegavajući 2-3 zamjene i neplanirane zastoje. Tokom 20-godišnjeg životnog ciklusa, 825 je tipično 60-75% jeftiniji u ukupnim troškovima vlasništva uprkos višoj nabavnoj cijeni.

P: Koji ASTM standardi pokrivaju Incoloy 825 i 316L?

A: Incoloy 825: ploča/lim ASTM B424, bešavna cijev/cijev B423 (i cijev kondenzatora B163), šipka B425, zavarena cijev B705, otkovci B564, fitinzi B366. 316L nehrđajući: ploča A240, cijev A312, cijev A2713. Za kiselu uslugu zahtijevaju UNS (N08825 protiv S31603), NACE MR0175 referencu gdje je primjenjivo i EN 10204 3.1 izvještaj o ispitivanju materijala.