Сплав от никел 625 срещу Хастелой С276: Директно сравнение за системи за десулфуризиране на флуидни газове

Сплав от никел 625 срещу Хастелой С276: Директно сравнение за системи за десулфуризиране на флуидни газове

При избора на материали за системи за десулфуризиране на флуидни газове (FGD), инженерите стоят пред критично решение между две високоефективни никелови сплави: Сплав 625 и Хастелой C276 и двете предлагат превъзходна корозионна устойчивост в сравнение с неръждаемите стомани, но разбирането на техните нюансирани различия определя оптималния избор за конкретни FGD среди.

Химичен състав: Основни различия

Различните експлоатационни характеристики на тези сплави произтичат от техния елементен състав:

Хастелой С276 (UNS N10276)

• Никел: 54-58% (основен елемент)

• Мolibден: 15-17% (устойчивост срещу пикообразуване)

• Хром: 14,5-16,5% (устойчивост срещу окисляване)

• Волфрам: 3-4,5% (усилва ефектите на мolibден)

• Желязо: 4-7% (баланс)

• Въглерод: ≤0,01% (предотвратява сенсибилизация)

Сплав 625 (UNS N06625)

• Никел: ≥58% (по-високо съдържание на никел)

• Хром: 20-23% (значително по-високо за устойчивост на окисление)

• Мolibден: 8-10% (значително по-ниско в сравнение с C276)

• Ниобий: 3,15-4,15% (образува усилващи карбиди)

• Желязо: ≤5% (по-строго ограничено)

• Въглерод: ≤0,01% (контролиран за цялостността на заварката)

Разликите в състава разкриват философията на проектиране на всеки сплав: C276 поставя акцент върху устойчивостта, осигурена от мolibден, към редуциращи киселини, докато 625 подчертава устойчивостта към окисление, осигурена от хром, със стабилизация чрез ниобий.

Устойчивост на корозия в среди с FGD

Появяване на точкови и пукнатинни корозии, причинени от хлориди

Системите FGD често се сблъскват с концентрации на хлориди от 10 000 до 60 000 ppm, което прави устойчивостта към точкова корозия от първостепенно значение.

Предимства на C276:

• По-висок PREN (Число за еквивалентна устойчивост срещу точкова корозия): ~76 спрямо ~48 за 625

• Превъзходно съдържание на мolibден (15-17% спрямо 8-10%) осигурява изключителна устойчивост към хлоридно предизвикана точкова корозия

• Доказани резултати при условия на застой на хлориди, типични за резервоарите на абсорбционните кули

ограничения на 625:

• Умереното съдържание на молибден осигурява достатъчна, но не изключителна устойчивост към точкова корозия

• По-склонен към корозия в процепи под хлоридни отлагания

• Максимална работна температура в хлориди приблизително 40°C по-ниска от тази на C276

Случаи на кондензация на киселини

Системите за десулфуризация изпитват различни условия по отношение на pH, от алкална варовикова суспензия до кисели кондензати:

Устойчивост към сярна киселина:

• C276 издържа кипяща сярна киселина до концентрация от 70%

• 625 показва значително по-високи скорости на корозия над 20% концентрация при повишени температури

Устойчивост към хлороводородна киселина:

• Двете сплави устояват на разредена хлороводородна киселина, но C276 запазва цялостта си при по-високи концентрации и температури

Условия с окисляващи киселини:

• 625 превъзхожда в азотна киселина и други окисляващи среди поради по-високо съдържание на хром

• Показва превъзходни експлоатационни характеристики в аерирали кисели разтвори

Междукристална корозия и корозия след заваряване

И двете сплави са стабилизирани срещу сенсибилизиране, но чрез различни механизми:

C276: Постига нискосъдържана въглеродна структура (≤0,01% C), за да се минимизира образуването на карбиди
625:Използва добавка на ниобий за образуване на устойчиви карбиди с предимство

На практика и двете сплави проявяват отлична корозионна устойчивост в заварено състояние, когато се спазват правилните процедури.

Сравнение на механичните свойства

Характеристики на якостта

Якост на опън при стайна температура:

• 625: 930 MPa (типичен минимум)

• C276: 690 MPa (типичен минимум)

Предимство по граница на овляване:

• 625 показва приблизително 40% по-висока граница на овляване в сравнение с C276

• Това позволява по-тънки сечения и намаляване на теглото при конструкционни елементи

Прочност при високи температури:

• 625 запазва превъзходна якост над 600°C поради усилване чрез ниобиев карбид

• C276 проявява по-добри свойства на издръжливост при напрежение в определени температурни диапазони

Изработване и механична обработка

Формуемост и дуктилност:

• C276 обикновено предлага по-добра студена формуемост с удължение типично ≥40%

• по-високата якост на 625 прави формоването по-предизвикателно, но позволява по-леки конструкции

Твърдост и устойчивост на износване:

• 625 обикновено показва по-висока твърдост (HRB 88-96 спрямо HRB 69-84 за C276)

• По-добра устойчивост към ерозия-корозия в системи за транспортиране на пулпи

Препоръки, специфични за приложението, за системи за десулфуризация (FGD)

Компоненти на абсорбционна кула

Зони за подаване на газ (влажен/сух интерфейс):

• Предпочитан: Сплав 625

• Обосновка: По-високата устойчивост към окисляване понася променящите се влажни/сухи условия

• По-добра устойчивост на термична изтощване при газови регулиращи клапани

Разпръскващи колектори и дюзи:

• Предпочитано: C276

• Обосновка: Превъзходна устойчивост срещу точково корозиране в хлоридни, бедни на кислород зони

• Доказана ефективност при стагнационни условия

Вътрешни компоненти на кулата (тарели, насипи):

• Избор в зависимост от условията:

  • Окисляващи условия: 625

  • Възстановяващи условия с хлориди: C276

Вентилационни канали и байпасни системи

Изходящи тръбопроводи (наситен газ):

• Предпочитано: 625

• Обосновка: По-високото съдържание на хром устойчива на сулфитни/сулфатни соли

• По-добро представяне в аерираните кондензати

Байпасни демпери (високотемпературни превишения):

• Предпочитано: 625

• Обосновка: Превъзходна устойчивост на окисляване при температури до 1100°C

• По-голяма якост при повишени температури

Компоненти за обработка на пулпи

Тръбопровод за рециркулация:

• Предпочитано: C276

• Обосновка: Изключителна устойчивост към питинг под условията на отлагане

• Превъзходно представяне в застояли зони

Агитатори и смесители:

• Предпочитано: 625

• Обосновка: По-висока якост и устойчивост на ерозия

• По-добро представяне при кавитационна ерозия

Икономически съображения и оценка на жизнения цикъл

Начални разходи за материали

• Сплав 625 : Обикновено с 5-15% по-висока цена в сравнение с C276

• C276 : Установена верига за доставки с множество източници

Разходи за производство и монтаж

Съображения при заварката:

• И двете изискват подобни специализирани процедури

• 625 може да изисква по-прецизен контрол на топлината

• C276 предлага леко по-добра заваряемост като цяло

Фактори за разходи през жизнения цикъл:

• C276 може да осигури по-дълъг срок на служене в условия на сериозно точково корозиране

• по-високата якост на 625 може да позволи по-тънки сечения и икономия на тегло

• Разходите за поддръжка варират в зависимост от конкретните условия на експлоатация

Полеви данни за производителност и анализ на повреди

Документирани видове повреди

Ограничения на C276, наблюдавани при употреба в системи за десулфуризиране (FGD):

• Изолирани случаи на точкова корозия под тежки хлоридни депозити при ниско pH

• Корозия в термично зонираната зона при неправилно изработени системи

забелязани ограничения за 625:

• По-високи скорости на корозия в редуциращи кисели условия с хлориди

• Корозия под напрежение и пукане в определени приложения с високо съдържание на хлориди и висока температура

Очаквания за срок на служебна годност

Типичен срок на служба в добре проектирани FGD системи:

• C276: 15-25 години в повечето FGD среди

• 625: 15-20 години, с отлична производителност в окисляващи зони

Рамка за вземане на решение при избор

Кога да изберете Хастелой С276

• Концентрации на хлориди, надвишаващи 20 000 ppm

• pH условия често под 3,0

• Застойни или с нисък поток условия, предразполагащи към точково разяждане

• Възстановяващи кисели среди (сулфурна, хлороводородна)

• Доказан досег до момента в подобни условия

Кога да изберете сплав 625

• Оксидиращи условия с аериране

• Високи температурни колебания над 200°C

• Приложения, изискващи по-голяма механична якост

• Смесени окисляващи/възстановяващи среди

• Проблеми с ерозия-корозия в системи за транспортиране на суспензии

Хибриден подход

Много успешни системи за десулфуризация използват стратегически и двата сплави:

• C276 за съоръжения за събиране, тръбопроводи за рециркулация и зони с високо съдържание на хлориди

• 625 за изходни канали, регулируеми клапи и компоненти при високи температури

Заключение: Избор, зависещ от контекста

Изборът между сплав 625 и Хастелой С276 за приложения при десулфуризация изисква внимателен анализ на конкретните условия на експлоатация:

• За тежки условия на точково корозиране с високо съдържание на хлориди и редуцираща среда, Хастелой С276 остава еталон

• За окисляващи условия , по-високи температури и приложения, критични по отношение на якост, Сплав 625 предлага ясно изразени предимства

• Много системи за десулфуризация на димни газове се възползват от стратегическото приложение на двете сплави в различни секции

В крайна сметка оптималният избор зависи от задълбочен анализ на нивата на хлориди, рН профили, температурни колебания, механични изисквания и икономически съображения. И двете сплави са отличен избор за употреба в системи за десулфуризация, когато са правилно съпоставени с идеалните условия на експлоатация.