20. sakausējums pret 28. sakausējumu: pareizā superaustenīta izvēle skābes lietošanai

Sakausējums 20ir optimizēts sērskābes apkalpošanai (īpaši<50°C concentrated H₂SO₄) and mixed-acid environments; Alloy 28 excels in phosphoric acid, sour gas (H₂S/CO₂/Cl⁻), and high-chloride environments. The choice depends on the dominant corrosive medium and operating temperature.

Gan 20. sakausējums (UNS N08020), gan 28. sakausējums (UNS N08028) ir superaustenīta nerūsējošais tērauds-niķelis-dzelzs-hroma sakausējumi ar pastiprinātu hroma, molibdēna un vara piedevām, kas pārspēj standarta austenitisko skābju kvalitāti. To galvenā atšķirība ir uzsvarā uz sastāvu: sakausējums 20 par prioritāti piešķir vara (3–4%) un niobija stabilizāciju, lai nodrošinātu sērskābes izturību, savukārt sakausējums 28 maksimāli palielina hroma (26–28%) un molibdēna (3–4%) izmantošanu, lai nodrošinātu izcilu pretestību punktos un fosfora/skābās gāzes servisu.

Superaustenīta nerūsējošā tērauda izpratne

Superaustenīta nerūsējošais tērauds ir augstāks par standarta austenīta kategorijām (304, 316) gan sakausējuma satura, gan izturības pret koroziju ziņā. Tos nosaka PREN (Pitting Resistance Equivalent Number) vērtības, kas pārsniedz 40, kas ir ievērojami augstākas nekā 316 nerūsējošā tērauda ~25. Gan sakausējums 20, gan sakausējums 28 pieder šai klasei, piedāvājot izturību pret agresīvām skābēm, hlorīdiem un sprieguma korozijas plaisāšanu, ko nevar nodrošināt parastie nerūsējošie tēraudi.

20. sakausējums: sērskābes speciālists

Sakausējums 20 (UNS N08020, pazīstams arī kā Carpenter 20Cb-3, NS143, 0Cr20Ni35Mo3Cu4Nb) tika izstrādāts 1963. gadā, lai ķīmiskajā apstrādē īpaši izturētu sērskābes koroziju. Tās raksturīgās iezīmes ir vara (3–4%) pievienošana sērskābes izturībai un niobija (Nb, kas ir lielāka vai vienāda ar 8 × C) pievienošana sensibilizācijas izturībai. Tas joprojām ir etalonmateriāls sērskābes vidē.

28. sakausējums: fosforskābes un skābās gāzes čempions

Sakausējums 28 (UNS N08028, zināms arī kā Sanicro 28, 1.4563, 00Cr27Ni31Mo3Cu) tika īpaši izstrādāts slapjā{8}}procesa fosforskābes siltummaiņiem. Tā augstākais hroma (26–28%) un molibdēna (3–4%) saturs nodrošina izcilu izturību pret fosforskābi, skābās gāzes vidi (H₂S/CO₂/Cl⁻) un halogenīdus{14}} saturošām vidēm. Tā oglekļa saturs ir ierobežots līdz 0,03% vai vienāds ar raksturīgo starpgranulāro izturību pret koroziju.

Ķīmiskais sastāvs

Sakausējums 20 satur augstāku vara (3–4%) un niobija stabilizāciju (Nb vairāk nekā 8 × C), optimizēts sērskābei. 28. sakausējums satur vairāk hroma (26–28% pret 19–21%) un molibdēnu (3,5% pret 2,5%), nodrošinot izcilu PREN (~36 pret ~28) un labāku punktveida/plaisu korozijas izturību.

PREN aprēķins

PREN=%Cr + 3.3 × %Mo + 16 × %N (slāpeklis ~0,15% abās pakāpēs):

Alloy 20 PREN:20 + 3.3 × 2.5 + 16 × 0.15 = ~28.5

Alloy 28 PREN:27 + 3.3 × 3.5 + 16 × 0.15 = ~36.5

• Alloy 28 PREN priekšrocība: par ~8 punktiem augstāka=ievērojami labāka punktveida un spraugas korozijas izturība.
• Nozares slieksnis: PREN > 40 jūras ūdens pakalpojumam; Alloy 28 tuvojas tam ar savu 36,5 vērtējumu.
• Sakausējums 20 PREN 28.5 ir ievērojami labāks par 316 (PREN ~ 25), bet krietni zemāks par 28. sakausējumu.

Kāpēc sastāva atšķirības ir svarīgas

• Varš (Cu): veido aizsargājošus kompleksus ar sērskābi, palēninot korozijas ātrumu. Būtiski H₂SO₄ pakalpojumam.
• Niobijs (Nb): novērš sensibilizāciju pret hroma karbīdu metināšanas un augstas{0}temperatūras apkopes laikā.
• Hroms (Cr): primārais pasīvās plēves stabilitātes virzītājspēks; augstāka=labāka vispārējā izturība pret koroziju un oksidāciju.
• Molibdēns (Mo): būtisks pretestībai pret bedrēm; ievērojami uzlabo hlorīdu un fosforskābes izturību.

Fizikālās un mehāniskās īpašības

Abiem sakausējumiem ir pilnībā austenīta mikrostruktūras ar lielisku elastību istabas temperatūrā{0}}. Sakausējumam 20 ir nedaudz augstāka stiepes izturība (lielāka vai vienāda ar 550 MPa pret 500 MPa), pateicoties niobija stiprinājumam, savukārt sakausējums 28 piedāvā izcilu kriogēno izturību un karstās apstrādes spējas. Neviens no tiem nav piemērots ilgstošai lietošanai virs 450 grādiem bez rūpīgas novērtēšanas.

Auksts-darba stāvoklis

• Sakausējums 28 auksti apstrādāts-: stiepes izturība līdz 896 MPa, tecēšanas robeža līdz 758 MPa, pagarinājums samazināts līdz ~15%.
• 20. sakausējums: reaģē arī uz aukstu apstrādi; stiprība ievērojami palielinās ar mērenu deformāciju.
• Lietošanas piezīme: Augstspiediena{0}}cauruļvadiem, kam nepieciešama liela izturība, var norādīt auksti apstrādātu 28. sakausējumu vai 20. sakausējumu.

Paaugstinātas temperatūras ierobežojumi

Izturība pret koroziju

Sakausējums 20 ir vēlamā izvēle sērskābes vidēm, īpaši koncentrētam H₂SO₄ mērenā temperatūrā. 28. sakausējums ir labāks ar fosforskābi, skābo gāzi (H₂S/CO₂/Cl⁻) un hlorīdu -bagātām vidēm. Neviens no tiem nav ieteicams sālsskābes (HCl) apkalpošanai.

Sērskābe (H₂SO4)

• Mehānisms: varš sakausējumā 20 veido aizsargājošas Cu₂S- tipa pasīvās plēves, kas pret sērskābes iedarbību ir efektīvākas nekā tikai hroma-molibdēna plēves.
• Temperatūras ierobežojums: abi sakausējumi parasti ir ierobežoti līdz<50–60°C in sulfuric acid. Above this, expensive nickel alloys (Alloy 625, Alloy 825) are required.
• 20 sakausējuma galvenā priekšrocība: vara pievienošana (3–4%) īpaši uzlabo izturību pret reducējošiem skābes apstākļiem, piemēram, sērskābi.

Fosforskābe (H3PO4)

• 28. sakausējums tika īpaši izstrādāts fosforskābes ražošanas slapjā-procesā, kur fluorīda un hlorīda piemaisījumi liek parastajiem nerūsējošajiem tēraudiem ātri sabojāt.
• Pētījums (Springer, 2024): sakausējums 28 52% P2O5 fosforskābē ar oksidētājiem uzrādīja negatīvus korozijas ātrumus (svara pieaugums no pasīvās plēves veidošanās), apstiprinot izcilu pasivitāti.
• Mo saturs (3,5%): kritisks pretestībai pret fosforskābi ar F⁻/Cl⁻ piemaisījumiem, kas agresīvi uzbrūk pasīvām plēvēm.

Skābās gāzes un naftas atradņu vide (H₂S/CO₂/Cl⁻)

28. sakausējums ir ievērojami pārāks skābās gāzes pakalpojumam, jo ​​augstāks Cr un Mo saturs nodrošina PREN ~36,5 salīdzinājumā ar 20. sakausējuma ~28,5. H₂S/CO₂/Cl⁻ vidē Alloy 28 ir standarta izvēle OCTG (naftas valsts cauruļveida precēm) un siltummaiņiem.

• Sakausējuma 28 pielietojums: Ražošanas caurules (OCTG) un siltummaiņi skābās naftas un gāzes atradnēs ar augstu H₂S/CO₂/Cl⁻ saturu.
• 28 sakausējuma mehānisms: Augsts Cr veido stabilu pasīvo Cr₂O₃ plēvi; augsts Mo veido MoO₂ aizsargslāni, kas ir izturīgs pret hlorīda iedarbību zem H₂S.
• NACE MR0175/ISO 15156: Abi sakausējumi var būt iekļauti skābo pakalpojumu sarakstā, taču 28. sakausējuma plašākā atzinība izriet no augstākās kvalitātes PREN.

Punktu un plaisu korozija

Ar ko neiztur ne viens, ne otrs sakausējums

• Sālsskābe (HCl): ne sakausējums 20, ne sakausējums 28 nav ieteicams HCl apkalpošanai. Izmantojiet Alloy B (N10001) vai Alloy 400.
• High-Temperature (>450 grādi) Oksidējoša vide: abi sakausējumi zaudē izturību pret koroziju; apsveriet Alloy 625 vai Alloy 800H.
• Aqua Regia (HNO₃ + HCl): neviena no šķirnēm nenodrošina atbilstošu pretestību.

Metināmība un izgatavošana

Abi sakausējumi ir viegli metināmi, izmantojot standarta austenīta nerūsējošā tērauda procesus. Sakausējumam 20 ir nepieciešama niobija -stabilizēta pildviela (ERNiCrMo-3), lai nodrošinātu optimālu augstas temperatūras apkalpošanu, savukārt 28. sakausējumam tiek izmantota pildviela ERNiCrMo-3 vai ER316L. Nav nepieciešama iepriekšēja uzsildīšana.

20 sakausējuma metināšanas specifika

• Ieteicami AWS A5.14 ERNiCrMo-3 vai AWS A5.11 ENiCrMo-3 elektrodi.
• Pildvielā esošais niobijs stabilizē metināto metālu pret sensibilizāciju.
• Šķīduma atkvēlināšana pēc metināšanas: 900–1150 grādi 1–2 stundas, ātra gaisa vai ūdens dzesēšana.
• Metinātā metāla sastāvs atbilst pamatmetālam, izmantojot atbilstošu pildvielu.

28. sakausējuma metināšanas specifika

• ERNiCrMo-3: vēlams metinātām šuvēm, kurām ir augsta-korozijas iedarbība (H₂S/Cl⁻ vidēs).
• ER316L: pieņemams standarta skābes pakalpojumam; nodrošina atbilstošu izturību pret koroziju.
• Šķīduma atkausēšana: 1100 grādi ir optimāls gan mehāniskajām īpašībām, gan izturībai pret koroziju (pētījums -apstiprināts).
• Īpaši zems oglekļa saturs (mazāks par vai vienāds ar 0,03%) nozīmē, ka nav sensibilizācijas riska pat karstuma -ietekmētajā zonā (HAZ).

Izmaksas un tirgus pieejamība

Sakausējums 28 parasti ir par 10–25% dārgāks nekā sakausējums 20, jo tajā ir augstāks hroma un molibdēna saturs. Tomēr fosforskābes un skābās gāzes lietojumos Alloy 28 augstākā izturība pret koroziju nodrošina zemākas kopējās dzīves cikla izmaksas, pagarinot aprīkojuma kalpošanas laiku un samazinot apkopi.

Kad sakausējuma 28 augstākās izmaksas ir pamatotas

• Fosforskābe ar fluorīda/hlorīda piemaisījumiem: 20. sakausējums cietīs paātrinātu uzbrukumu; 28. sakausējums kalpo ievērojami ilgāk.
• Skāba gāze ar augstu H₂S/CO₂/Cl⁻: OCTG un urbuma galviņas bojājumi ar 20. sakausējumu ievērojami pārsniegtu materiālu izmaksu ietaupījumu.
• Jūras ūdens serviss: Alloy 20's PREN ~28.5 ir neadekvāts; Alloy 28 (PREN ~36.5) nodrošina uzticamu servisu.

Ātrās uzziņas salīdzināšanas kopsavilkums

Secinājums

Lēmumu par sakausējumu 20 pret sakausējumu 28 pamatā nosaka lietojumā dominējošā korozīvā vide. Abi ir superaustenīta nerūsējošie tēraudi ar izcilu izturību pret koroziju, taču to dažādais sastāva uzsvars padara katru par optimālu atšķirīgām pakalpojumu vidēm:

Sakausējums 20(N08020, 0Cr20Ni35Mo3Cu4Nb) ir sērskābes speciālists. Tā 3–4% vara pievienošana rada unikālu pasīvās plēves izturību pret H₂SO₄, ko sakausējums 28 nevar līdzināties. Izstrādāts īpaši ķīmiskai apstrādei, kas ietver sērskābi, jauktās skābes un tīrīšanu ar skābi, Alloy 20 joprojām ir inženiertehniskais standarts H2SO₄ pakalpojumam zem 50 grādiem. Izmantojiet to, ja jūsu procesā dominē sērskābe{14}}un ekonomija dod priekšroku vara-superaustenīta saturam, nevis niķeļa{16}}sakausējumiem.

Sakausējums 28(N08028, 00Cr27Ni31Mo3Cu) ir fosforskābes un skābās gāzes čempions. Tā 26–28% hroma un 3,5% molibdēna nodrošina PREN ~ 36,5, piedāvājot ievērojami labāku punktveida un spraugas korozijas izturību nekā sakausējums 20. Sākotnēji tas tika izstrādāts, lai novērstu fosforskābes siltummaiņa slapjā procesa kļūmes, un kopš tā laika sakausējums 28 ir kļuvis par skābās eļļas un gāzes ražošanas standartu. (H₂S/CO₂/Cl⁻), jūras ūdens apkalpošana un FGD sistēmas. Izmantojiet to, ja draudi ir halogenīdu{14}}piesārņota fosforskābe, skāba gāze vai jebkura vide, kur augsts PREN un izturība pret lokālu koroziju nosaka iekārtas kalpošanas laiku.

Sagādes inženieriem:{0}}atsauci uz primāro korozijas draudu un maksimālo darba temperatūru, salīdzinot iepriekš redzamās salīdzināšanas tabulas. Procesu inženieriem: apstipriniet, ka izvēlētais sakausējums ir pārbaudīts jūsu procesa plūsmas specifiskajā skābes koncentrācijā, temperatūrā un piemaisījumu profilā. Šaubu gadījumā skatiet sakausējuma datu lapas un NACE/ASME BPVC vadlīnijas par attiecīgajiem pakalpojumu nosacījumiem.