Incoloy 825 vs 316L: Zliatina niklu verzus nehrdzavejúca oceľ pre kyslé a kyslé prostredie

Incoloy 825 (UNS N08825)a nehrdzavejúca oceľ 316L (UNS S31603) sa často porovnávajú, pretože obe odolávajú korózii a obe vyzerajú ako „lesklá zliatina“ pre laika-. V skutočnosti sú v rôznych materiálových skupinách. 316L je austenitická nehrdzavejúca oceľ s približne 10-14 % niklu; Incoloy 825 je zliatina niklu-železa-chrómu s 38 – 46 % niklu a zámernými prísadami medi, molybdénu a titánu. Ten rozdiel v obsahu niklu nie je detail – rozhoduje o tom, či kov prežije kyslý plyn, kyselinu sírovú a horúce chloridy, alebo pokojne praskne.

Zrátané a podčiarknuté: ak služba zahŕňa kyslý plyn (H2S), kyselinu sírovú alebo fosforečnú alebo chloridy nad približne 60 stupňov , Incoloy 825 je správnou inžinierskou voľbou a 316L nie je kvalifikovaný. 316L zostáva ekonomickým ťahúňom pre čistú vodu, mierne vodné zaťaženie a vystavenie atmosfére. Vyberajte podľa prostredia, nie podľa ceny: 316L kde je korózia mierna, 825 kde je agresívna alebo kyslá.

Čím sa tieto dve zliatiny zásadne líšia?

[Zdroj] ASTM B424 / B423 (Incoloy 825) a A240 / A312 (316L); PREN=%Cr + 3.3×%Mo (+16×%N). Hodnoty zo špeciálnych kovov{10}}rodinných listov a údajových listov dodávateľov (Globo, Womic, jnalloy, SuperStainlessAlloys).

Predstavte si 316L ako dobre-postavenú oceľ, ktorá pomaly hrdzavie; predstavte si Incoloy 825 ako zliatinu bohatú na nikel,-ktorá aktívne odoláva kyselinám a nepraská pri pôsobení chloridov. Meď v 825 pôsobí ako vnútorný katalyzátor, ktorý tlačí povrch do „pasívneho“ (chráneného) stavu v kyseline sírovej; vysoký obsah niklu zabraňuje chloridom spustiť katastrofické praskanie, ktoré zničí 316L v horúcich, slaných alebo kyslých podmienkach.

Ako sa porovnávajú ich mechanické vlastnosti?

[Zdroj] ASTM B424/B423 a A240/A312 minimálne mechanické vlastnosti; údaje o teplote služby-podľa technických údajov dodávateľa zliatiny (Globo, Sasa, SuperStainlessAlloys).

Sour Service (NACE MR0175 / ISO 15156): Jeden je kvalifikovaný, jeden nie

Áno - toto je najjasnejšia deliaca čiara. Incoloy 825 je materiál schválený podľa NACE MR0175 / ISO 15156 pre H2S-obsahujúci (kyslé) ​​služby, dodávaný v stave žíhanom v roztoku- pri maximálnej tvrdosti 35 HRC. Vďaka vysokému obsahu niklu je prakticky imúnny voči trhlinám spôsobeným sulfidovým namáhaním (SSC) a odolný voči vodíkovým-praskaniu. 316nehrdzavejúcim materiálom L NIE JE schválený na použitie v kyslom prostredí a je výslovne náchylný na praskanie spôsobené koróziou v dôsledku chloridového namáhania, takže špecifikácia 316L, kde koexistuje H2S a chloridy, je zdokumentovaný spôsob zlyhania.

Čo znamená kvalifikácia v praxi:

• 825 musí byť dodaný v roztoku-žíhaný (nie za studena-spracovaný) na kyslé účely; tvrdosť je overená Menšia alebo rovná 35 HRC.
• Za studena-opracované 825 bez opätovného{2}}žíhania NIE JE povolené pre kyslé služby - práca za studena zvyšuje tvrdosť a riziko SCC.
• Správy o skúške mlyna musia odkazovať na NACE MR0175 / ISO 15156 s úplným zahriatím-aby-sledovateľnosť produktu.
• 316L nemá takúto kvalifikáciu a mal by byť vylúčený z kyslého prostredia a prostredia s vysokým{1}}chloridom.

Upozornenie špecifikátora: niekoľko zdrojov uvádza limit 22 HRC pre 825 v kyslej prevádzke. Riadiaca hodnota ISO 15156-3 pre UNS N08825 je 35 HRC (žíhanie v roztoku). Vždy si overte presné limity prostredia (parciálny tlak H2S, chlorid, teplota, elementárna síra) podľa aktuálnej tabuľky štandardov pre váš servis.

Kyslé prostredie: sírové, fosforečné a chlorovodíkové

Rozhodne. Incoloy 825 bol vyvinutý špeciálne pre kyselinu sírovú a fosforečnú. Jeho prísada medi pasivuje povrch v redukčnej kyseline, čím poskytuje rýchlosť korózie približne 50x nižšiu ako 316L v 50% kyseline sírovej pri 60 stupňoch . 316L, pri stredných koncentráciách kyselín trpí rýchlou všeobecnou koróziou nad asi 40-50 stupňov – presne tak, ako je špecifikované 825.

[Zdroj] Porovnanie rýchlosti{0}}korózie podľa technických údajov HT PIPE, Hangbo a SuperStainlessAlloys: 50 % H2SO4@60C 825 0.05 oproti 316L 2,5 mm/rok; vriaci MgCl2 SCC 825 odolný vs 316L trhliny; CPT 825 ~50C oproti 316L ~25C.

Prečo 825 odoláva kyseline (mechanizmus)

Meď v 825 podporuje vývoj katódového vodíka na povrchu, čo posúva korózny potenciál zliatiny do pasívnej oblasti, kde sa vytvára stabilný film oxidu chrómu-. Jednoducho povedané, meď „núti“ kov, aby sa chránil v kyseline sírovej a fosforečnej. Chróm si poradí s akoukoľvek oxidačnou zložkou; molybdén bojuje proti tvorbe jamiek v dôsledku kontaminácie chloridmi alebo fluoridmi (bežné pri mokrom-procese kyseliny fosforečnej). 316L nemá meď, takže sa nemôže samo-pasivovať pri redukcii kyseliny a rýchlo koroduje.

Chloridové stresové korózie praskanie

Áno, a toto je najčastejšia skutočná-porucha, ktorá motivuje upgrade na 825. Austenitic 316L je notoricky náchylný na chloridové-korózne praskanie nad približne 60 stupňov, najmä ak je prítomný kyslík a ťahové napätie; pri skúške s vriacim chloridom horečnatým praskne v priebehu niekoľkých hodín. Incoloy 825 s 38-46 % niklu je prakticky imúnny voči chloridovému SCC a v rovnakom teste nevykazuje žiadne praskanie. Pre výmenníky chladené morskou vodou, kyslé studne a morenie je táto odolnosť dôvodom, prečo operátori špecifikujú 825 namiesto 316L.

Dve súvisiace výhody 825 oproti 316L v chloridovej prevádzke:

• Vyššie PREN (~31 vs ~24-25) dáva 825 zhruba o 25% lepšiu odolnosť proti jamkovej korózii v chloridovom prostredí.
• Prostriedok na stabilizáciu titánu 825 po zváraní nespôsobuje senzibilizáciu, takže jeho odolnosť proti korózii je zachovaná v tepelne-ovplyvnenej zóne - na rozdiel od 316L, ktorý potrebuje nízko{4}}uhlíkový (L) stupeň a starostlivé zváranie, aby sa predišlo senzibilizácii.

Teplotné limity: Kde každá zliatina prestáva byť bezpečná

Zváranie a výroba

Oba sa dobre zvárajú, ale 825 má kritickú výhodu: jeho titánová stabilizácia zabraňuje senzibilizácii, takže ho možno použiť v -zvarenom stave pre väčšinu kyslých prác bez tepelného spracovania po-zváraní. Zodpovedajúci prídavný kov je ERNiFeCr-1 (AWS A5.14, INCOLOY 65); ERNiCrMo-3 alebo ERNiCr-3 sú prijateľné alternatívy. Pretože 825 má nižšiu tepelnú vodivosť a vyššiu rozťažnosť ako nehrdzavejúca, regulujte tepelný príkon (pod ~1,0-1,5 kJ/mm) a udržujte medziprechodovú teplotu nízku, aby sa minimalizovalo skreslenie.

Poznámky k výrobe, ktoré chránia výkonnosť proti korózii:

• Dôkladne odmastiť; vyhýbajte sa brúsnym kotúčom používaným na uhlík/nerez, aby ste zabránili kontaminácii sírou/železom.
• Na ochranu vnútorného povrchu použite argónový spätný-preplach na koreňové priechody.
• Pri silnom kyslom alebo kyslom zaťažení obnovuje rozpúšťacie žíhanie (930-980 stupňov) po zváraní maximálnu odolnosť proti korózii.

Často kladené otázky

Otázka: Je Incoloy 825 lepší ako 316L pre kyslú službu?

A: Áno. Incoloy 825 (UNS N08825) je schválený podľa NACE MR0175 / ISO 15156 pre kyslú prevádzku (obsahujúcu H2S-) v roztoku-žíhaných podmienkach na tvrdosť<=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.

Otázka: Čo lepšie odoláva kyseline sírovej, Incoloy 825 alebo 316L?

Odpoveď: Incoloy 825 je oveľa lepší. V 50 % kyseline sírovej pri 60 °C sú namerané rýchlosti korózie približne 0,05 mm/rok pre 825 oproti približne 2,5 mm/rok pre 316L - 50-násobný rozdiel. 316L trpí rýchlou všeobecnou koróziou nad približne 40 – 50 °C pri stredných koncentráciách, zatiaľ čo 825 je odolný voči teplote kyseline a síry v širokom rozsahu a fosforu pasivuje obálka.

Otázka: Odoláva Incoloy 825 chloridovému koróznemu praskaniu tam, kde 316L zlyhá?

Odpoveď: Áno. 316L je notoricky náchylný na chloridové namáhanie-korózne praskanie nad približne 60 C, pričom v priebehu niekoľkých hodín zlyhá v testoch s vriacim chloridom horečnatým-. Incoloy 825 s 38-46 % niklu je prakticky imúnny voči chloridovému SCC a v rovnakom teste nevykazuje žiadne praskanie. Toto je jediný najdôležitejší dôvod, prečo prevádzkovatelia ropy-a plynu špecifikujú 825 (nie 316 l) na zásobovanie kyslou a morskou vodou.

Otázka: Aký je teplotný limit Incoloy 825 oproti 316L?

Odpoveď: Incoloy 825 si zachováva odolnosť proti korózii v nepretržitej prevádzke až do približne 540 C (1 000 F), oproti približne 425 C (800 F) pre 316L, výhoda 115 C. Nad limitom 316L spôsobuje zrážanie karbidu senzibilizáciu a medzikryštalickú koróziu; Titánová stabilizácia 825 tomu bráni. 825 a tiež si zachováva užitočnú pevnosť pri kryogénnych a zvýšených teplotách.

Otázka: Stojí Incoloy 825 za vyššiu cenu ako 316 l?

Odpoveď: Pri prvom náklade stojí 825 zhruba 2,5-3,5x viac na kilogram ako 316L. Ale v agresívnej kyseline alebo chloridovej prevádzke vydrží 825 15-20+ rokov oproti 3-5 rokom pre 316L, čím sa vyhnete 2-3 výmenám a neplánovaným prestojom. Počas 20-ročného životného cyklu je 825 zvyčajne o 60 – 75 % lacnejší z hľadiska celkových nákladov na vlastníctvo napriek vyššej obstarávacej cene.

Otázka: Ktoré normy ASTM pokrývajú Incoloy 825 a 316L?

A: Incoloy 825: doska/plech ASTM B424, bezšvíková rúrka/rúrka B423 (a rúrka kondenzátora B163), tyč B425, zváraná rúrka B705, výkovky B564, tvarovky B366. 316L nerez: platňa A240, rúrka A312, rúrka A269/A2713, tyč. Pre kyslé služby vyžadujú UNS (N08825 vs S31603), referenčné číslo NACE MR0175, ak je to vhodné, a správu o skúške materiálu EN 10204 3.1.