EN
AR
BG
HR
CS
DA
NL
FI
FR
DE
EL
HI
IT
JA
KO
NO
PL
PT
RO
RU
ES
SV
TL
VI
TH
TR
GA
CY
BE
IS
Hastelloy B-3 vs. Tradiční slitiny: Výkonnostní údaje pro aplikace v kyselině sírové
Hastelloy B-3 vs. Tradiční slitiny: Výkonnostní údaje pro aplikace v kyselině sírové
Výběr vhodného materiálu pro provoz s kyselinou sírovou (H₂SO₄) je jedním z nejdůležitějších a nejnáročnějších rozhodnutí v chemickém průmyslu. Špatná volba může vést ke katastrofálnímu koroznímu poškození, neplánovaným výpadkům, bezpečnostním incidentům a nákladným výměnám.
Tato příručka poskytuje srovnání výkonu pokročilé niklovomolybdenové slitiny Hastelloy B-3 a tradičních materiálů a poskytuje vám data potřebná k provedení informovaného, ekonomického a bezpečného výběru.
Proč je kyselina sírová noční můrou z hlediska koróze
Korozivita kyseliny sírové silně závisí na koncentrace a teplota materiály odolné vůči zředěným kyselinám mohou být ničeny koncentrovanými kyselinami a naopak. Přítomnost nečistot (např. chloridy, oxidační činidla) dále komplikuje výběr materiálu. Klíčové je sladit vlastnosti slitiny s konkrétními provozními podmínkami.
Kandidáti: Přehled slitin
| Slitina | Rodina | Hlavní složení | Hlavní výhoda | Hlavní nevýhoda |
|---|---|---|---|---|
| Hastelloy B-3 | Nikl-molybden | Ni (~65 %), Mo (~28,5 %), Cr (~1,5 %) | Vynikající odolnost vůči všem koncentracím H₂SO₄, zejména v redukčních podmínkách. Lepší zpracovatelnost a tepelná stabilita ve srovnání s B-2. | Velmi nízká odolnost vůči oxidačním prostředím (např. Fe³⁺, Cu²⁺, HNO₃, O₂). Náchylný k bodové korozí v chloridech. |
| Slitina 20 (Carpenter 20) | Austenitická nerezová ocel | Fe (~40 %), Cr (~20 %), Ni (~35 %), Mo (~2,5 %), Cu (~3,5 %) | Dobrá odolnost vůči ředěné sírové kyselině a vynikající odolnost proti napěťové korozní trhlině (SCC) způsobené chlorky. | Omezeno vážnou grafitizací a koroze v horké, koncentrované H₂SO₄. |
| z nerezové oceli 316L | Austenitická nerezová ocel | Fe (základ), Cr (~17 %), Ni (~13 %), Mo (~2,2 %) | Nízkonákladová varianta pro velmi studené, velmi ředěné (<20 %) kyselinové prostředí bez nečistot. | Velmi náchylný k bodové korozí, štěrbinové korozi a SCC v chlorečných látkách. Nepoužitelné pro koncentrované kyseliny. |
| Hastelloy C-276 | Nikl-chrom-molybden | Ni (zbytek), Cr (~16 %), Mo (~16 %), W (~4 %) | „Univerzální“ slitina. Vynikající pro oxidační a smíšené kyseliny. Odolná vůči bodové korozí a SCC. | Dražší než B-3. Není tak optimalizovaná pro čistou horkou sírovou kyselinu. |
Shrnutí výkonu: Rychlosti koróze
Rychlosti koróze jsou obvykle měřeny v tisícinách palce za rok (mpy). <1 mpy je vynikající, 1–20 mpy je často přijatelné pro obecnou korozí (s přihlédnutím k rezervě na korozí), a >20 mpy je obvykle nepřijatelné.
Následující údaje, sestavené z průmyslových zdrojů a výrobcových dokumentů, ilustrují rozdíl ve výkonu.
Scénář 1: Koncentrovaná kyselina sírová (90–98 %) při 50 °C (122 °F)
Toto je běžný stav při manipulaci, přečerpávání a skladování kyseliny.
| Materiál | Typická rychlost koróze (mpy) | Hodnocení a komentáře |
|---|---|---|
| Hastelloy B-3 | <1 - 5 | Skvělé. Vysoký obsah molybdenu zajišťuje vynikající odolnost. Standardní volba pro provoz s koncentrovanými kyselinami. |
| z nerezové oceli 316L | >100 | Katastrofální. Rychlá celková koróze a grafitizace. Zcela nevhodné. |
| Slitina 20 | 20 - 50 | Špatná až vážná. Lze očekávat vysoké rychlosti koróze. Může být použito s velkou přídavkou na korozivzdornost, ale hrozí nečistoty. |
| Hastelloy C-276 | 5 - 15 | Dobrý až uspokojivý. Splňuje přijatelný výkon, ale není optimalizován pro tuto službu. B-3 je obvykle lepší. |
Scénář 2: 50% sírová kyselina při 80 °C (176 °F)
Běžná střední koncentrace používaná při zpracování.
| Materiál | Typická rychlost koróze (mpy) | Hodnocení a komentáře |
|---|---|---|
| Hastelloy B-3 | <5 - 10 | Vynikající až dobrý. Zůstává nejlepším v tomto horkém, redukujícím prostředí. |
| z nerezové oceli 316L | >500 | Katastrofální. Při velmi krátké době by selhal. |
| Slitina 20 | 50 - 100 | Vážný. Vysoká a pravděpodobně nepředvídatelná koroze. Nedoporučuje se. |
| Hastelloy C-276 | 10 - 20 | Dobrý až uspokojivý (přijatelný). Spolehlivá volba, i když B-3 často vykazuje nižší rychlost. |
Scénář 3: 10% sírová kyselina při 50 °C (122 °F) - S 1000 ppm chloridů
Tento „špinavý“ zředěný kyselý scénář je místo, kde se situace komplikuje.
| Materiál | Typická rychlost koróze (mpy) | Hodnocení a komentáře |
|---|---|---|
| Hastelloy B-3 | <10 (obecné), ale riziko bodové korozního poškození | Dobrá odolnost proti obecné korozi. B-3 však není vysoce odolná vůči chloridem vyvolané bodové nebo štěrbinové korozi. Riziko lokálního poškození. |
| z nerezové oceli 316L | >500 + Vážné bodové koroze/SCC | Katastrofální. Nejhorší možný materiál pro tento provoz. |
| Slitina 20 | 20 - 50 + Možná bodová koroze | Špatný. Celková koroze je vysoká, ale vyšší obsah Cr/Ni poskytuje lepší odolnost proti bodové korozi než u B-3. Složitý kompromis. |
| Hastelloy C-276 | <1 - 5 | Skvělé. Zde zazáří C-276. Jeho obsah chromu poskytuje vynikající pasivaci proti chloridům, což ho činí nadřazenou volbou. |
Kritické zvážení: Past „Oxidačního činidla“
Toto je nejdůležitější koncept při uvažování Hastelloy B-3 .
Hastelloy B-3 je navržen pro zkracující prostředích. Jeho nízký obsah chromu ho činí náchylným na jakékoli oxidační činidlo.
Pokud váš proud kyseliny sírové obsahuje i stopová množství:
-
Rozpuštěný kyslík (vzduch)
-
Ionty železa (Fe³⁺)
-
Ionty mědi (Cu²⁺)
-
Dusičnany (NO³⁻)
...rychlost koroze Hastelloy B-3 se může zvýšit exponenciálně , z <5 mpy na >100 mpy. V takovém prostředí je nutné použít slitinu obsahující chrom (např. Hastelloy C-276, Alloy 20 nebo 316L ).
Závěr: Výkon versus ekonomika
-
Pro čistou, koncentrovanou sírovou kyselinu (zejména >70 %) bez oxidačních příměsí Je Hastelloy B-3 výkonnostně optimalizovaným šampiónem. Nabízí nejlepší odolnost proti korozi a často je nejekonomičtější volbou při zohlednění celoživotních nákladů, navzdory vysoké počáteční ceně.
-
Pro ředěnou kyselinu nebo kyselinu kontaminovanou oxidačními ionty či chloridy Je Hastelloy B-3 špatnou volbou. V těchto prostředích musíte zaplatit prémii za slitinu obsahující chrom, například Hastelloy C-276 .
-
Tradiční nerezové oceli (316L, Alloy 20) mají uplatnění pouze za velmi specifických, mírných a čistých podmínek se sírovou kyselinou. Jejich nižší počáteční cena je téměř vždy vyvážena vyšším rizikem, kratší životností a možností katastrofálního selhání.
Závěrečné doporučení: Nikdy nevybírejte slitinu pro kyselinu sírovou pouze na základě ceny. Definujte přesné podmínky procesu (koncentrace, teplota, kontaminanty) a poté vyberte slitinu, jejíž výkonnostní údaje prokazují, že vydrží. Pro kritické aplikace je investice do lepšího, důkazy podloženého výkonu Hastelloy B-3 (pro redukční kyselinu) nebo C-276 (pro smíšenou/okysličovací kyselinu) nejekonomičtějším rozhodnutím během celkové životnosti vašeho zařízení.
