В чем разница между Hastelloy C-22 и C276?

Эти два сплава относятся к одному семейству, имеют один и тот же базовый химический состав и имеют одинаковое назначение, и опубликованные данные определяют выбор по двум вопросам, а не по общим предпочтениям. Первый – является ли среда окислительной или восстановительной, второй – будет ли деталь свариваться. Все остальное в этой паре — либо небольшая разница, либо широко распространенное недоразумение.

Оба представляют собой сплавы никель-хром-молибден с добавкой вольфрама. C-22 — это UNS N06022 и W.Nr. 2.4602. C-276 — это UNS N10276 и W.Nr. 2.4819. Разница в составе — это компромисс между двумя элементами, и в этом вся техническая разница: один сплав содержит больше хрома и меньше молибдена, другой — наоборот.

Разница в составе, сформулированная правильно

Опубликованные номинальные значения указаны рядом друг с другом ниже, а направление торговли является точкой. Хром обеспечивает стойкость в окислительных условиях, молибден — в восстановительных условиях и против точечной коррозии. Сплав с более высоким содержанием хрома предназначен для окислительной службы, поэтому сравнение вообще имеет смысл.

В двух предложениях, находящихся в обращении, это перевернуто, и оба заслуживают исправления, поскольку они инвертируют выбор. Описание, которое дает C-22 более высокое содержание молибдена, а затем приводит от 12,5 до 14,5 % для C-22 против 15–17 % для C-276, противоречит само себе в одном предложении, потому что 12,5–14,5 — это меньшая цифра. И разница вольфрама обычно представляется так, как если бы она была решающей, когда диапазоны технических характеристик перекрываются, а хром и молибден разделяют марки.

Критические температуры в одном и том же решении

Наиболее полезными измерениями, опубликованными для этой пары, являются испытания на критическую питтинговую коррозию и критическую температуру щелей, проведенные на обоих сплавах в одном растворе, поэтому сравнение аналогично. Раствор является окислительным: 4 % хлорида натрия с 0,1 % сульфата железа и соляной кислоты при pH 2, что дает около 24300 ppm хлорида. Питтинговую коррозию оценивали через 24 часа, а щелевую коррозию - через 100 часов при повышении температуры с шагом 5 градусов.

Считайте колонку щелей решающей фигурой, потому что именно она имеет более узкий край и соответствует реальному сосуду с уплотнительными поверхностями и мертвыми опорами. C-22 выдерживает температуру 102 °C, тогда как C-276 останавливается при 80 °C, что составляет разницу в 22 градуса. Показатели питтинга ближе, поскольку C-22 достигает потолка теста при температуре выше 150 °C против 150 °C для C-276, и честно говоря, оба находятся на вершине шкалы, и ни один из них не далеко впереди.

Марки нержавеющей стали указаны в таблице, поскольку на них указана шкала. Три марки, обычно рассматриваемые для работы с хлоридами: AL-6XN, 254SMO и 904L, все имеют температуру в щели от 40 до 45 °C, что ниже температуры большинства технологических потоков и ниже температуры большинства возвратных охлаждающих вод.

Тест на влажный хлор: самый точный результат

Насыщенный влажный хлор — это среда, которая наиболее четко разделяет эти два понятия, и сравнение проводилось как специальное исследование, а не как одна строка общей таблицы. Среда представляла собой раствор хлорида с концентрацией 3000 частей на миллион, доведенный до pH 1,5 с помощью соляной кислоты и газообразного хлора, барботируемого через него в течение всего 30-дневного периода, при этом выходной газ вводился в воду для поддержания небольшого противодавления хлора в паровой фазе. В конце pH составлял 0,9.

Опубликованный вывод состоит в том, что C-22 значительно более устойчив к влажному хлору, чем C-276. Детали результата более полезны, чем вывод, и именно здесь C-276 потерпел неудачу. При каждой температуре, при которой он тестировался, атака на C-276 была сконцентрирована вметалл шва и зона термического влиянияа не в родительской пластине. Основной металл сварной конструкции не является слабым местом. Сварка была.

Сравнение термической стабильности, которое является опубликованной причиной различия марок

Причина, по которой C-22 существует как отдельная марка, а не как вариант C-276, заключается в термической стабильности в зоне термического влияния сварного шва, и разница публикуется как испытание сварного образца, а не как утверждение.

Эта таблица является технической причиной разницы в хроме. Более высокое содержание хрома в C-22 - это то, что удерживает зону термического влияния от образования интерметаллических фаз, которые делают ее уязвимой, а в опубликованном описании марки говорится, что она противостоит образованию зернограничных выделений в зоне термического влияния сварного шва и, следовательно, подходит для большинства химических процессов в состоянии после сварки.

Здесь следует внести одно терминологическое исправление, поскольку в опубликованной версии этого сравнения используется неправильное слово. В литературе этот механизм описывается как сенсибилизация — термин, обозначающий осаждение карбида хрома в аустенитной нержавеющей стали. В опубликованном описании этого сплава механизм указывается как образование зернограничных выделений в зоне термического влияния, что для никель-хром-молибденового сплава означает интерметаллические фазы, а не карбид хрома. Практические последствия те же, а механизм другой, а спецификация, требующая проведения теста на чувствительность, требует проведения неправильного теста.

Где каждый выигрывает, среда за средой

В целом эти две степени не упорядочены друг против друга. Опубликованные данные о коррозии в воде, полученные для обоих сплавов в одних и тех же средах при одинаковых температурах, показывают закономерность, а не ранжирование, и существуют среды, в которых C-276 является лучшим выбором.

Шаблон в этой таблице — это то, что нужно унести.С-22 побеждает везде, где есть окислитель., поэтому он выигрывает в азотной кислоте, в хлориде железа и во всех смешанных кислотах, содержащих ионы железа или меди. C-276 выигрывает в некоторых случаях применения простой соляной и серной кислоты при более высоких концентрациях, где решающим элементом является высший молибден, а среда воздействует на металл напрямую, а не через окислительный механизм.

Из этого следуют два практических следствия. Заводу, выполняющему смешанные задачи, следует тестировать конкретную среду вместо того, чтобы выбирать марку, которая выглядит более сильной в общем сравнении, поскольку эти два материала меняются местами в таблице. И режим, включающий окислитель, или режим, при котором химический состав может перейти в окисление во время сбоя, - это тот случай, когда опубликованное описание C-22 выделяется, поскольку он обеспечивает стойкость там, где в технологическом потоке встречаются как восстановительные, так и окислительные условия.

Физические и производственные различия

Строка диапазона плавления урегулирует претензию, которая циркулирует в другом направлении. C-22 имеет более высокий диапазон плавления из двух: от 1357 до 1399 ° C против 1323 до 1371 ° C, поэтому сравнение, которое дает C-276 более высокий показатель, означает число, полученное откуда-то, кроме диапазона плавления. А максимальная рабочая температура, указанная где-то около 1250 °C, вообще не является рабочей температурой: полезный предел службы обеих марок в окислительной атмосфере намного ниже их солидуса, а в условиях высокой температуры окисление более высокого содержания хрома в C-22 является преимуществом, а не недостатком.

Точку ограниченной композиции стоит отделить от остальных, поскольку она влияет на то, что поступает в сертификате. Разработчик заявляет, что эта марка попадает в диапазон номеров UNS, но производится с более ограниченным составом для улучшения характеристик. Таким образом, заводской сертификат, соответствующий диапазону UNS, не обязательно соответствует более жесткому составу, для которого была разработана марка, и заказ, в котором указан только номер UNS, не отражает этого.

Вопросы, которые задают покупатели

Какой материал более устойчив к коррозии: С-22 или С-276?

Это зависит от того, является ли среда окислительной, и это единственный полезный ответ. В том же растворе окислительного хлорида C-22 имеет критическую температуру щели 102 °C против 80 °C для C-276, а во влажном хлоре C-22 не проявляет агрессивного воздействия при 95 °C, тогда как C-276 разрушается в металле сварного шва и в зоне термического влияния при 65 °C. В азотной кислоте при температуре кипения 65 % C-22 расходуется со скоростью 134 мил в год против 888 для C-276. Напротив, C-276 является лучшим выбором для некоторых видов простой соляной и серной кислоты при более высоких концентрациях, где большое значение имеет более высокий уровень молибдена.

Почему C-22 имеет лучшую стойкость, если C-276 содержит больше молибдена?

Потому что хром и молибден сопротивляются разным вещам. Молибден обладает устойчивостью к восстанавливающим кислотам и питтингу, а хром обладает устойчивостью к окислительным средам. С-22 содержит около 22 % хрома и 13 % молибдена, а С-276 — около 16 % и 16 %. В опубликованном описании С-22 отмечается его устойчивость к окислительным водным средам, включая влажный хлор и смеси, содержащие азотную кислоту или окисляющие кислоты с ионами хлора, которыми и является хром.

Является ли C-22 более эффективным при точечной и щелевой коррозии?

Судя по опубликованным цифрам личных встреч, да. Фигура в виде щели более четкая из двух. В растворе окислительного хлорида оба были испытаны: C-22 достиг потолка питтингового теста при температуре выше 150 °C против точно 150 °C для C-276, в то время как критическая температура щели составляла 102 °C против 80 °C. Разработчик также публикует оценку под заголовком «отличная устойчивость к точечной коррозии». Обратите внимание, что оба значения относятся к этому тестовому раствору, а другие тестовые растворы дают разные абсолютные значения.

Что лучше для сварного изделия?

C-22, и это опубликованная причина, по которой эти две оценки различаются, а не незначительное предпочтение. При испытании сварного образца в окислительном растворе серной кислоты при 150 °C C-276 подвергся сильному разрушению основного металла, металла сварного шва и зоны термического влияния, и только одна треть толщины образца в зоне термического влияния выжила. С-22 показал минимальную атаку. C-22 также противостоит образованию зернограничных выделений в зоне термического влияния сварного шва, что делает его пригодным для большинства химических процессов в состоянии после сварки. Обе марки обычно сваривают с присадкой C-22 по той же причине.

Имеет ли C-276 более высокую максимальную температуру, чем C-22?

Нет. Два диапазона плавления составляют от 1323 до 1371 °C для C-276 и от 1357 до 1399 °C для C-22, поэтому C-22 имеет более высокий диапазон. Сравнение, в котором указывается около 1350 °C для C-276 и около 1250 °C для C-22 и называет эти максимальные рабочие температуры, сравнивает диапазоны плавления и неправильно маркирует их, и вывод, сделанный на его основе, не следует. Там, где работа связана с горячими и окислительными процессами, более высокое содержание хрома в C-22 является преимуществом.

Могу ли я заменить одно на другое?

Не на основании фамилии, потому что это разные сплавы с разным хромом и молибденом, и они меняются местами в средней таблице выше. Замену следует производить с учетом конкретной среды и температуры, при этом состояние сварки рассматривается отдельно от основной пластины. Опубликованные результаты сварного купона показывают, что замена, сделанная только на основе данных об основном металле, может быть в значительной степени ошибочной, поскольку разрушение в этом испытании произошло в зоне термического влияния, а не в пластине.

Краткое содержание

С-22 и С-276 представляют собой сплавы никеля, хрома и молибдена с вольфрамом, и разница между ними заключается в обмене хрома и молибдена. C-22 - это UNS N06022 с примерно 22 % хрома и 13 % молибдена, и он выигрывает там, где среда окисляется: критическая температура щели 102 °C против 80 °C, отсутствие воздействия влажного хлора до 95 °C, где C-276 не работает при 65 °C, и 134 мил в год против 888 в 65% кипящей азотной кислоте. C-276 представляет собой UNS N10276 с содержанием около 16 % хрома и 16 % молибдена, и он превосходит некоторые виды простой соляной и серной кислоты при более высоких концентрациях. Причина, по которой эти две марки существуют отдельно, - это сварной шов: в окислительном растворе серной кислоты при 150 ° C C-276 потерял две трети толщины зоны термического влияния, в то время как C-22 практически не подвергся воздействию, а C-22 сопротивляется выделению на границах зерен в этой зоне, поэтому он используется в качестве присадочного металла для обоих.

Оба продукта поставляются из Чанчжоу, Цзянсу, в виде пластин, листов, полос, прутков, проволоки, труб, трубок, покрытых электродов и наплавленных наплавок с завода, имеющего сертификат ISO 9001 и проверенного SGS. Отправьте среду с указанием ее концентрации и температуры, состояния сварки детали и возможности присутствия окислителя при осадке, а выбор между двумя марками следует из этих трех фактов.

Ссылки

1. Брошюра Haynes International о сплаве HASTELLOY C-22. Источник номинального химического состава, описание сплава как универсальной марки никель-хром-молибден-вольфрам с лучшей общей коррозионной стойкостью, чем у других никель-хром-молибденовых сплавов, в том числе С-276 и С-4 и сплава 625, стойкостью к окислительным водным средам, включая влажный хлор и смеси, содержащие азотную кислоту или окисляющие кислоты с хлорид-ионами, способностью противостоять образованию зернограничных выделений в зоне термического влияния сварного шва, что позволяет подходит для большинства применений в химических процессах в состоянии после сварки, заявление о том, что марка попадает в диапазон UNS N06022, но производится с более ограниченным составом, таблица физических свойств, включая плотность 8,69 г/см³, диапазон плавления от 1357 до 1399 °C и коэффициент теплового расширения, список спецификаций и использование сплава в качестве присадочной проволоки и расходных материалов для наплавки.
2. Тот же источник, сравнительные критические температуры точечной и критической щелевой коррозии. Источник испытательного раствора 4% хлорида натрия с 0,1% сульфата железа и соляной кислоты при pH 2, что дает около 24300 частей на миллион хлорида, 24-часовое воздействие на питтинги и 100-часовое воздействие на щели с шагом температуры 5 градусов, а также значения для C-22, C-276, C-4, сплава 625, G-30, AL-6XN, 254SMO, 904L и тип 316 указан в корпусе.
3. Тот же источник, раздел термостабильности. Источник для испытания сварного образца в 11 % серной кислоте с 3,9 % сульфата железа и других химикатах при 302 °F или 150 °C, под избыточным давлением кислорода, заявление о том, что C-276 подвергся необычно сильному разрушению основного металла, металла сварного шва и зоны термического воздействия, при этом только одна треть толщины образца сохранилась в зоне термического влияния, примечание о том, что C-276 редко подвергается воздействию такой степени в других средах, а также минимальное воздействие на Образец С-22.
4. Тот же источник, коррозионностойкая секция присадочного металла, воспроизводящая испытания, проведенные в Лос-Аламосской национальной лаборатории с имитацией раствора для очистки отходящих газов мусоросжигательной печи в течение 39 дней. Источник для сравнения основного металла сплава 625, сваренного с присадкой 625, с тем же основным металлом, сваренным с присадкой C-22, а также для основного металла C-22 и результатов сварки C-22 в растворе 3 М хлорида натрия с 0,1 М хлорида железа и 0,1 М фторида натрия при 167 °F или 75 °C, при pH 1.
5. Тот же источник, сравнительные таблицы данных по водной коррозии. Источник парных скоростей коррозии C-22 и C-276 в милах в год, указанных в документе, включая ряды азотной кислоты, хлорида железа, пятиокиси фосфора, серной кислоты, соляной кислоты и смеси кислот и хлоридов, с примечанием, что цифры представляют собой средние значения четырех-десяти испытаний и что милы в год преобразуются в миллиметры в год путем деления на 40.
6. Тот же источник, таблицы оценки полей. Источником для корпуса реактора является содержание серной кислоты от 10 до 15 % с твердыми частицами, глубина ямок и щелей в целлюлозно-бумажной промышленности, а также скорость сжигания химических отходов, используемая в корпусе.
7. Техническая статья Haynes International о сплавах HASTELLOY C-22 и C-276 в насыщенном влажном хлоре. Источник для испытательной среды с 3000 ppm хлорида, доведенный до pH 1,5 с помощью соляной кислоты и газообразного хлора в течение 30 дней с выходным pH 0,9, положениями и температурами купонов, обнаруженным воздействием на C-276 в металле сварного шва и зоне термического влияния, отсутствием воздействия на C-22, в том числе при 95 °C в жидкой фазе и 90 °C в паровой фазе, а также опубликованным выводом о том, что C-22 значительно более устойчив к влажному воздействию. хлорные среды.
8. Опубликованные данные для сплава HASTELLOY C-276. Источник для диапазона плавления от 1323 до 1371 °C, плотности 8,89 г/см³, коэффициента теплового расширения, удельного электрического сопротивления и критических температур питтинга и щелей в подкисленном хлориде железа, используемом в других местах на