Incoloy 825 versus 316L: nikkellegering versus roestvrij staal voor zure omstandigheden en zure omgevingen

Incoloy 825 (UNS N08825)en 316L roestvrij staal (UNS S31603) worden vaak vergeleken omdat beide corrosiebestendig zijn en er voor een niet-specialist allebei uitzien als "de glanzende legering". In werkelijkheid bevinden ze zich in verschillende materiaalfamilies. 316L is een austenitisch roestvrij staal met ongeveer 10-14% nikkel; Incoloy 825 is een nikkel-ijzer-chroomlegering met 38-46% nikkel plus opzettelijke toevoegingen van koper, molybdeen en titanium. Dat verschil in nikkelgehalte is geen detail; het bepaalt of het metaal zuur gas, zwavelzuur en hete chloriden overleeft, of stilletjes barst.

Het komt erop neer: wanneer de dienst zuur gas (H2S), zwavel- of fosforzuur of chloriden boven ongeveer 60 graden betreft, is Incoloy 825 de juiste technische keuze en is 316L niet gekwalificeerd.. 316L blijft het economische werkpaard voor schoon water, milde waterbelasting en atmosferische blootstelling. Kies op basis van omgeving, niet op prijs: 316L waar de corrosie mild is, 825 waar deze agressief of zuur is.

Wat maakt de twee legeringen fundamenteel verschillend?

[Bron] ASTM B424 / B423 (Incoloy 825) en A240 / A312 (316L); PREN=%Cr + 3.3×%Mo (+16×%N). Waarden uit de gegevensbladen van de Special Metals-familie en leveranciers (Globo, Womic, jnalloy, SuperStainlessAlloys).

Beschouw 316L als een goed-staal dat langzaam roest; Beschouw Incoloy 825 als een nikkel-rijke legering die actief bestand is tegen zuur en niet zal barsten onder chloridebelasting. Het koper in 825 werkt als een interne katalysator die het oppervlak in een "passieve" (beschermde) toestand in zwavelzuur duwt; het hoge nikkelgehalte weerhoudt chloride ervan het catastrofale kraken te veroorzaken dat 316L vernietigt in hete, zoute of zure omstandigheden.

Hoe vergelijken hun mechanische eigenschappen?

[Bron] ASTM B424/B423 en A240/A312 minimale mechanische eigenschappen; service-temperatuurcijfers per technische gegevens van de legeringsleverancier (Globo, Sasa, SuperStainlessAlloys).

Zure service (NACE MR0175 / ISO 15156): de ene is gekwalificeerd, de andere niet

Ja - dit is de duidelijkste scheidslijn. Incoloy 825 is een goedgekeurd materiaal onder NACE MR0175 / ISO 15156 voor H2S-houdende (zure) dienst, geleverd in oplossing-gegloeide toestand met een maximale hardheid van 35 HRC. Door het hoge nikkelgehalte is het vrijwel immuun voor sulfidespanningsscheuren (SSC) en bestand tegen waterstof-geïnduceerd scheuren. 316L roestvrij staal is NIET goedgekeurd voor zure toepassingen en is expliciet kwetsbaar voor chloridestress-corrosiescheuren. Daarom is het specificeren van 316L waar H2S en chloriden naast elkaar voorkomen een gedocumenteerd faaltraject.

Wat de kwalificatie in de praktijk betekent:

• 825 moet oplossing-gegloeid (niet koud-bewerkt) worden geleverd voor zuur gebruik; hardheid is geverifieerd Minder dan of gelijk aan 35 HRC.
• Koud-bewerkt 825 zonder opnieuw-gloeien is NIET toegestaan ​​voor zuur gebruik - koud bewerken verhoogt de hardheid en het risico op VCA.
• Testrapporten van fabrieken moeten verwijzen naar NACE MR0175 / ISO 15156 met volledige informatie-voor-producttraceerbaarheid.
• 316L heeft een dergelijke kwalificatie niet en moet worden uitgesloten van zure omgevingen en omgevingen met een hoog- chloorgehalte.

Let op: een paar bronnen citeren een limiet van 22 HRC voor 825 in zure service. De geldende ISO 15156-3-waarde voor UNS N08825 is 35 HRC (oplossing-gegloeid). Bevestig altijd de exacte omgevingslimieten (H2S partiële druk, chloride, temperatuur, elementaire zwavel) aan de hand van de huidige standaardtabel voor uw serviceenvelop.

Zure omgevingen: zwavelzuur, fosforzuur en zoutzuur

Beslissend. Incoloy 825 is speciaal ontwikkeld voor zwavel- en fosforzuur. De kopertoevoeging passiveert het oppervlak bij het reduceren van zuur, waardoor corrosiesnelheden ontstaan ​​die ruwweg 50x lager zijn dan 316L in 50% zwavelzuur bij 60 graden. . 316L lijdt aan snelle algemene corrosie boven ongeveer 40-50 graden bij gemiddelde zuurconcentraties - precies de belasting waarbij 825 is gespecificeerd.

[Bron] Corrosie-vergelijkingen per technische gegevens van HT PIPE, Hangbo en SuperStainlessAlloys: 50% H2SO4@60C 825 0.05 versus 316L 2,5 mm/jr; kokend MgCl2 SCC 825 bestendig versus 316L scheuren; CPT 825 ~50C versus 316L ~25C.

Waarom 825 bestand is tegen zuur (het mechanisme)

Koper in 825 bevordert de kathodische waterstofontwikkeling op het oppervlak, waardoor het corrosiepotentieel van de legering naar het passieve bereik verschuift, waar zich een stabiele chroomoxidefilm vormt. In duidelijke bewoordingen 'dwingt' het koper het metaal om zichzelf te beschermen in zwavel- en fosforzuur. Chroom kan alle oxiderende componenten aan; molybdeen bestrijdt putjes door chloride- of fluorideverontreiniging (gebruikelijk in fosforzuur uit het natte-proces). 316L heeft geen koper, dus het kan zichzelf- niet zelfpassiveren bij het reduceren van zuur en corrodeert snel.

Chloride spanningscorrosiescheuren

Ja, en dit is de meest voorkomende mislukking in de echte{0}}wereld die de upgrade naar 825 motiveert. Austenitisch 316L is notoir gevoelig voor chloridestress-corrosiescheuren boven ongeveer 60 graden, vooral als er zuurstof en trekspanning aanwezig is; in een test met kokend magnesium-chloride barst het binnen enkele uren. Incoloy 825, met 38-46% nikkel, is vrijwel immuun voor chloride-SCC en vertoont in dezelfde test geen scheuren. Voor zeewatergekoelde wisselaars, zure bronnen en beitslijnen is deze immuniteit de reden waarom operators 825 specificeren in plaats van 316L.

Twee gerelateerde voordelen van 825 ten opzichte van 316L bij chloridegebruik:

• Hogere PREN (~31 versus ~24-25) geeft 825 ongeveer 25% betere putweerstand in chloride-omgevingen.
• Titaniumstabilisatie betekent dat 825 niet gevoelig wordt na het lassen, zodat de corrosieweerstand behouden blijft in de hitte-beïnvloede zone - in tegenstelling tot 316L, waarvoor een laag-koolstofgehalte (L) en zorgvuldig lassen vereist zijn om sensibilisatie te voorkomen.

Temperatuurgrenzen: waar elke legering niet langer veilig is

Lassen en fabricage

Beide lassen goed, maar 825 heeft een cruciaal voordeel: de titaniumstabilisatie voorkomt sensibilisatie, zodat het kan worden gebruikt in de-gelaste toestand voor de meeste zure toepassingen zonder warmtebehandeling na- het lassen. Bijpassend vulmetaal is ERNiFeCr-1 (AWS A5.14, INCOLOY 65); ERNiCrMo-3 of ERNiCr-3 zijn acceptabele alternatieven. Omdat 825 een lagere thermische geleidbaarheid en een hogere uitzetting heeft dan roestvrij staal, moet u de warmte-inbreng controleren (onder ~1,0-1,5 kJ/mm) en de interpass-temperatuur laag houden om vervorming te minimaliseren.

Fabricage-aantekeningen die de corrosieprestaties beschermen:

• Grondig ontvetten; vermijd slijpschijven die worden gebruikt op koolstof/roestvrij materiaal om verontreiniging met zwavel/ijzer te voorkomen.
• Gebruik argon-terug-purge bij de grondlagen om het interne oppervlak te beschermen.
• Voor zware zuur- of zuurtoepassingen herstelt een oplossingsgloeien (930-980 graden) na het lassen de maximale corrosieweerstand.

Veelgestelde vragen

Vraag: Is Incoloy 825 beter dan 316L voor zure service?

EEN: Ja. Incoloy 825 (UNS N08825) is goedgekeurd onder NACE MR0175 / ISO 15156 voor zuur (H2S-bevattend) gebruik in de oplossing-gegloeide toestand bij hardheid<=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.

Vraag: Welke is beter bestand tegen zwavelzuur, Incoloy 825 of 316L?

A: Incoloy 825 is veel beter. In 50% zwavelzuur bij 60 C zijn de gemeten corrosiesnelheden ongeveer 0,05 mm/jaar voor 825 versus grofweg 2,5 mm/jaar voor 316L. - een verschil van 50x. 316L ondergaat snelle algemene corrosie boven ongeveer 40-50 C bij gemiddelde concentraties, terwijl de kopertoevoeging van 825 het oppervlak passiveert en bestand is tegen zwavel- en fosforzuur over een breed bereik en temperatuurbereik.

Vraag: Is Incoloy 825 bestand tegen spanningscorrosie door chloride, waar 316L faalt?

A: Ja. 316L is notoir gevoelig voor chloridestress-corrosiescheuren boven ongeveer 60 C, en faalt binnen enkele uren in tests met kokend magnesium-chloride. Incoloy 825, met 38-46% nikkel, is vrijwel immuun voor chloride-SCC en vertoont in dezelfde test geen scheuren. Dit is de belangrijkste reden waarom olie{9}}en gasexploitanten 825 (niet 316L) specificeren voor zuur- en zeewaterdiensten.

Vraag: Wat is de temperatuurlimiet van Incoloy 825 versus 316L?

A: Incoloy 825 behoudt zijn corrosieweerstand bij continu gebruik tot ongeveer 540 C (1000 F), versus ongeveer 425 C (800 F) voor 316L, een voordeel van 115 C. Boven de limiet van 316L veroorzaakt carbideprecipitatie sensibilisatie en intergranulaire corrosie; De titaniumstabilisatie van 825 voorkomt dit. 825 en behoudt ook de bruikbare sterkte bij cryogene en verhoogde temperaturen.

Vraag: Is Incoloy 825 de hogere kosten ten opzichte van 316L waard?

A: Bij de eerste prijs kost 825 ongeveer 2,5-3,5x meer per kilogram dan 316L. Maar bij agressief zuur- of chloridegebruik gaat de 825 15-20+ jaar mee, tegenover 3-5 jaar voor de 316L, waardoor 2-3 vervangingen en ongeplande stilstand worden vermeden. Over een levenscyclus van 20 jaar is de 825 doorgaans 60-75% goedkoper qua totale eigendomskosten, ondanks de hogere aankoopprijs.

Vraag: Welke ASTM-normen hebben betrekking op Incoloy 825 en 316L?

A: Incoloy 825: plaat/plaat ASTM B424, naadloze buis/buis B423 (en condensorbuis B163), staaf B425, gelaste buis B705, smeedstukken B564, fittingen B366. 316L roestvrij: plaat A240, buis A312, buis A269/A213, staaf A276. Voor zure service zijn de UNS (N08825 versus S31603), een NACE MR0175-referentie, indien van toepassing, en een EN 10204 3.1 materiaaltestrapport vereist.