Incoloy 825 pret 316L: niķeļa sakausējums pret nerūsējošo tēraudu skābiem pakalpojumiem un skābai videi

Incoloy 825 (UNS N08825)un 316L nerūsējošais tērauds (UNS S31603) bieži tiek salīdzināti, jo abi ir izturīgi pret koroziju un abi izskatās kā "spīdīgs sakausējums" ne-speciālistam. Patiesībā tie atrodas dažādās materiālu grupās. 316L ir austenīta nerūsējošais tērauds ar aptuveni 10-14% niķeļa; Incoloy 825 ir niķeļa-dzelzs-hroma sakausējums ar 38–46% niķeļa un tīšām vara, molibdēna un titāna piedevām. Šī niķeļa satura atšķirība nav detaļa — tā izlemj, vai metāls iztur skābu gāzi, sērskābi un karstos hlorīdus, vai arī klusi plaisās.

Būtība: ja pakalpojums ir saistīts ar skābo gāzi (H2S), sērskābi vai fosforskābi vai hlorīdiem, kuru temperatūra pārsniedz aptuveni 60 grādus, Incoloy 825 ir pareizā inženierijas izvēle, un 316L nav kvalificēts. 316L joprojām ir ekonomisks darba zirgs tīram ūdenim, vieglai ūdens iedarbībai un atmosfēras iedarbībai. Izvēlieties pēc vides, nevis pēc cenas: 316L, kur korozija ir viegla, 825, kur tā ir agresīva vai skāba.

Kas padara divus sakausējumus fundamentāli atšķirīgus?

[Avots] ASTM B424/B423 (Incoloy 825) un A240/A312 (316L); PREN=%Cr + 3.3×%Mo (+16×%N). Vērtības no Special Metals{10}}ģimenes un piegādātāju datu lapām (Globo, Womic, jnalloy, SuperStainlessAlloys).

Padomājiet par 316 L kā labi-būvētu tēraudu, kas lēni rūsē; domājiet par Incoloy 825 kā niķeļa{3}}bagātu sakausējumu, kas aktīvi iztur skābi un neplaisās hlorīda spriedzes ietekmē. 825. gadā esošais varš darbojas kā iekšējs katalizators, kas sērskābē nospiež virsmu "pasīvā" (aizsargātā) stāvoklī; augstais niķeļa saturs neļauj hlorīdam izraisīt katastrofālu plaisāšanu, kas iznīcina 316 litrus karstos, sāļos vai skābos apstākļos.

Kā salīdzina to mehāniskās īpašības?

[Avots] ASTM B424/B423 un A240/A312 minimālās mehāniskās īpašības; pakalpojumu-temperatūras rādītāji katram sakausējuma piegādātāja tehniskajiem datiem (Globo, Sasa, SuperStainlessAlloys).

Sour Service (NACE MR0175/ISO 15156): viens ir kvalificēts, viens nav

Jā - šī ir skaidrākā robežlīnija. Incoloy 825 ir apstiprināts materiāls saskaņā ar NACE MR0175/ISO 15156 H2S-saturošam (skābam) pakalpojumam, kas tiek piegādāts šķīdumā-atlaidinātā stāvoklī ar maksimālo cietību 35 HRC. Tā augstais niķeļa saturs padara to praktiski imūnu pret sulfīda spriegumu plaisāšanu (SSC) un izturīgu pret ūdeņraža{10}}izraisītu plaisāšanu. 316L nerūsējošais materiāls NAV apstiprināts lietošanai skābā režīmā, un tas ir nepārprotami neaizsargāts pret hlorīda sprieguma{12}}korozijas plaisāšanu, tāpēc, norādot 316L, kurā ir H2 līdzāspastāvēšanas ceļš, ir Hlorīda atteice.

Ko kvalifikācija nozīmē praksē:

• 825 ir jāpiegādā šķīdums-atlaidināts (nav auksts-apstrādāts) skābuma vajadzībām; cietība ir pārbaudīta Mazāka vai vienāda ar 35 HRC.
• Auksti-apstrādāts 825 bez atkārtotas-atkvēlināšanas NAV atļauts rūgtajam darbam - aukstā apstrāde palielina cietību un SCC risku.
• Dzirnavu testu ziņojumos ir jāatsaucas uz NACE MR0175/ISO 15156 ar pilnu karstumu-līdz-produkta izsekojamībai.
• 316L nav šādas kvalitātes, un tas ir jāizslēdz vidē, kurā ir skāba un augsta hloru saturs.

Īpaša piesardzība: daži avoti min 22 HRC ierobežojumu 825 skābā pakalpojumam. Noteicošā ISO 15156-3 vērtība UNS N08825 ir 35 HRC (atkvēlināta ar šķīdumu). Vienmēr apstipriniet precīzus vides ierobežojumus (H2S daļējais spiediens, hlorīds, temperatūra, elementārais sērs) saskaņā ar pašreizējo standarta tabulu jūsu pakalpojumu aploksnei.

Skāba vide: sērskābe, fosforskābe un sālsskābe

Izlēmīgi. Incoloy 825 tika izstrādāts īpaši sērskābei un fosforskābei. Tā vara pievienošana pasivē virsmu reducējošā skābē, nodrošinot korozijas ātrumu aptuveni 50 reizes mazāku par 316 l 50% sērskābē pie 60 grādiem . 316L, cieš no straujas vispārējās korozijas virs aptuveni 40-50 grādiem pie vidējās skābes koncentrācijas — tieši tas ir, kur norādīts 825.

[Avots] Korozijas{0}}intensitātes salīdzinājumi pēc HT PIPE, Hangbo un SuperStainlessAlloys tehniskajiem datiem: 50% H2SO4@60C 825 0.05 pret 316L 2,5 mm/gadā; viršanas MgCl2 SCC 825 izturīgs pret 316L plaisām; CPT 825 ~50C pret 316L ~25C.

Kāpēc 825 iztur skābi (mehānisms)

Varš sastāvā 825 veicina katoda ūdeņraža izdalīšanos uz virsmas, kas novirza sakausējuma korozijas potenciālu pasīvajā diapazonā, kur veidojas stabila hroma -oksīda plēve. Vienkārši sakot, varš "piespiež" metālu aizsargāties no sērskābes un fosforskābes. Hroms tiek galā ar jebkuru oksidējošu komponentu; molibdēns cīnās ar bedrēm, ko izraisa piesārņojums ar hlorīdu vai fluoru (bieži sastopams slapjā-procesa fosforskābē). 316L trūkst vara, tāpēc tas nevar paš-pasivēties, reducējot skābi, un ātri korozējas.

Hlorīda stresa korozijas plaisāšana

Jā, un šī ir visizplatītākā reālā kļūme, kas motivē jaunināšanu uz 825. Austenīta 316L ir bēdīgi jutīgs pret hlorīda spriedzes-korozijas plaisāšanu virs aptuveni 60 grādiem, īpaši ar skābekli un stiepes spriegumu; verdošā magnija{5}hlorīda testā tas saplaisā dažu stundu laikā. Incoloy 825 ar 38-46% niķeļa ir praktiski imūna pret hlorīda SCC un tajā pašā testā neuzrāda plaisas. Šī imunitāte ir iemesls, kāpēc operatori norāda 825, nevis 316L, ar jūras ūdeni dzesējamiem siltummaiņiem, skābuma urbumiem un kodināšanas līnijām.

Divas saistītas priekšrocības 825 salīdzinājumā ar 316L hlorīda servisā:

• Augstāks PREN (~31 pret ~24-25) nodrošina par 825 aptuveni par 25% labāku pretestību punktos hlorīdu vidē.
• Titāna stabilizācijas līdzeklis 825 pēc metināšanas neizraisa sensibilizāciju, tāpēc tā izturība pret koroziju tiek saglabāta karstuma -ietekmētajā zonā - atšķirībā no 316L, kam nepieciešama zema-oglekļa (L) pakāpe un rūpīga metināšana, lai izvairītos no sensibilizācijas.

Temperatūras ierobežojumi: kur katrs sakausējums vairs nav drošs

Metināšana un izgatavošana

Abi metinātas labi, taču 825 ir būtiska priekšrocība: tā titāna stabilizācija novērš sensibilizāciju, tāpēc to var izmantot kā-metinātā stāvoklī lielākajai daļai skābes pakalpojumu bez pēc-metināšanas termiskās apstrādes. Atbilstošs pildviela ir ERNiFeCr-1 (AWS A5.14, INCOLOY 65); ERNiCrMo-3 vai ERNiCr-3 ir pieņemamas alternatīvas. Tā kā 825 ir zemāka siltumvadītspēja un lielāka izplešanās nekā nerūsējošajam tēraudam, kontrolējiet siltuma padevi (zem ~1,0–1,5 kJ/mm) un saglabājiet zemu starpplūsmas temperatūru, lai samazinātu kropļojumus.

Ražošanas piezīmes, kas aizsargā pret koroziju:

• Rūpīgi attaukojiet; izvairieties no slīpripas izmantošanas uz oglekļa/nerūsējošā tērauda, ​​lai novērstu sēra/dzelzs piesārņojumu.
• Izmantojiet argona attīrīšanu{0}}sakņu ejās, lai aizsargātu iekšējo virsmu.
• Spēcīgam skābuma vai skābuma darbam pēc metināšanas šķīduma atkvēlināšana (930–980 grādi) atjauno maksimālu izturību pret koroziju.

Bieži uzdotie jautājumi

J: Vai Incoloy 825 ir labāks par 316L skābam pakalpojumam?

A: Jā. Incoloy 825 (UNS N08825) ir apstiprināts saskaņā ar NACE MR0175/ISO 15156 skābu (H2S-saturošu) lietošanai šķīdumā-atlaidinātā stāvoklī pie cietības.<=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.

J: Kurš labāk iztur sērskābi, Incoloy 825 vai 316L?

A: Incoloy 825 ir daudz pārāks. 50% sērskābē 60 C temperatūrā izmērītie korozijas ātrumi ir aptuveni 0,05 mm/gadā 825, salīdzinot ar aptuveni 2,5 mm/gadā 316L - 50x starpība. 316L cieš no straujas vispārējās korozijas virs aptuveni 40-50 C, kamēr koppera virsmas2 koncentrācijās tiek resivētas5. sērskābe un fosforskābe plašā diapazonā un temperatūras diapazonā.

J: Vai Incoloy 825 iztur hlorīda sprieguma korozijas plaisāšanu, ja 316L sabojājas?

A: Jā. 316L ir bēdīgi jutīgs pret hlorīda spriedzes-korozijas plaisāšanu temperatūrā virs aptuveni 60 C, un tas dažu stundu laikā neiztur magnija-hlorīda viršanas testus. Incoloy 825 ar 38-46% niķeļa ir praktiski imūna pret hlorīda SCC un tajā pašā testā neuzrāda plaisas. Tas ir vienīgais vissvarīgākais iemesls, kāpēc naftas un gāzes operatori skābā un jūras ūdens pakalpojumiem nosaka 825 (nevis 316 l).

J: Kāds ir Incoloy 825 temperatūras ierobežojums pret 316L?

A: Incoloy 825 saglabā izturību pret koroziju nepārtrauktā ekspluatācijā līdz aptuveni 540 C (1000 F), salīdzinot ar aptuveni 425 C (800 F) 316 L, kas ir 115 C priekšrocība. Virs 316L robežas karbīda nokrišņi izraisa sensibilizāciju un starpkristālu koroziju; 825 titāna stabilizācija to novērš,{10}} arī saglabā noderīgu izturību kriogēnās un paaugstinātās temperatūrās.

J: Vai Incoloy 825 ir vērts augstāku cenu nekā 316L?

A: Pirmajā maksājumā 825 maksā aptuveni 2,5–3,5 reizes vairāk par kilogramu nekā 316 litri. Bet agresīvā skābes vai hlorīda servisā 825 darbojas 15-20+ gadus, salīdzinot ar 3-5 gadiem 316L, izvairoties no 2-3 nomaiņām un neplānotas dīkstāves. 20 gadu dzīves cikla laikā 825 kopējās īpašumtiesību izmaksas parasti ir par 60–75% lētākas, neskatoties uz augstāko pirkuma cenu.

J: Kādi ASTM standarti attiecas uz Incoloy 825 un 316L?

A: Incoloy 825: plāksne/loksne ASTM B424, bezšuvju caurule/caurule B423 (un kondensatora caurule B163), stienis B425, metināta caurule B705, kalumi B564, veidgabali B366. 316L nerūsējošā tērauda: plāksne A240, caurule A3912, caurule A227. Sliktiem pakalpojumiem ir nepieciešama UNS (N08825 pret S31603), NACE MR0175 atsauce, ja piemērojama, un EN 10204 3.1 materiāla pārbaudes ziņojums.