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 mod traditionelle legeringer: Præstationsdata til svovlsyreapplikationer
Hastelloy B-3 mod traditionelle legeringer: Præstationsdata til svovlsyreapplikationer
Valg af det rigtige materiale til brug med svovlsyre (H₂SO₄) er en af de mest kritiske og udfordrende beslutninger i kemisk procesindustri. Et forkert valg fører til katastrofal korrosion, uforudsete nedlukninger, sikkerhedsuheld og kostbare udskiftninger.
Denne guide giver en ydelsesbaseret sammenligning mellem den avancerede nikkel-molybdæn-legering Hastelloy B-3 og traditionelle materialer og giver dig de nødvendige data til at træffe et velinformeret, økonomisk og sikkert valg.
Hvorfor svovlsyre er en mareridtsmæssig kilde til korrosion
Svovlsyrens korrosivitet er stærkt afhængig af koncentration og temperatur materialer, der er modstandsdygtige over for fortyndet syre, kan blive ødelagt af koncentreret syre, og omvendt. Tilstedeværelsen af urenheder (f.eks. chlorider, oxidationsmidler) gør materialevalget yderligere kompliceret. Nøglen er at tilpasse legeringens styrker til de specifikke procesforhold.
De fremtrædende: Oversigt over legeringer
| Legering | Familie | Vigtigste sammensætning | Primære styrke | Primære svaghed |
|---|---|---|---|---|
| Hastelloy B-3 | Nikkel-Molybdæn | Ni (~65 %), Mo (~28,5 %), Cr (~1,5 %) | Udmærket modstandsdygtighed over for alle koncentrationer af H₂SO₄, især under reducerende forhold. Overlegen B-2 mht. formbarhed og termisk stabilitet. | Meget ringe modstandsdygtighed over for oxidationsmiljøer (f.eks. Fe³⁺, Cu²⁺, HNO₃, O₂). Sårbare over for pitting i klorider. |
| Legering 20 (Carpenter 20) | Austenitisk rustfrit stål | Fe (~40 %), Cr (~20 %), Ni (~35 %), Mo (~2,5 %), Cu (~3,5 %) | God modstandsdygtighed over for fortyndet svovlsyre og fremragende modstandsdygtighed mod spændingsrevnedannelse (SCC) i klorider. | Begrænset af alvorlig grafitisering og korrosion i varm, koncentreret H₂SO₄. |
| 316L rustfrit stål | Austenitisk rustfrit stål | Fe (rest), Cr (~17 %), Ni (~13 %), Mo (~2,2 %) | Billig løsning til meget kolde, meget tynde (<20 %) syreanvendelser uden forureninger. | Meget sårbare over for pitting, krydsningskorrosion og SCC i klorider. Ubegavet til koncentreret syre. |
| Hastelloy C-276 | Nikkel-Krom-Molybdæn | Ni (balance), Cr (~16 %), Mo (~16 %), W (~4 %) | Den "universelle" legering. Fremragende til oxidationsmidler og blandede syrer. Modstår pitting/SCC. | Dyrere end B-3. Ikke lige så optimeret til ren, varm svovlsyre. |
Ydelsesdata sammenligning: Korrosionshastigheder
Korrosionshastigheder måles typisk i mil per år (mpy). <1 mpy er fremragende, 1-20 mpy er ofte acceptabelt til generel korrosion (med korrosionstillæg), og >20 mpy er typisk uacceptabelt.
Følgende data, samlet fra branchekilder og producentlitteratur, illustrerer ydelsesforskellen.
Scenarie 1: Koncentreret svovlsyre (90-98 %) ved 50 °C (122 °F)
Dette er en almindelig betingelse for håndtering, overførsel og lagring af syre.
| Materiale | Typisk korrosionshastighed (mpy) | Vurdering og kommentarer |
|---|---|---|
| Hastelloy B-3 | <1 - 5 | Fremragende. Det høje molybdænindhold giver fremragende modstandsdygtighed. Standardvalg til anvendelse med koncentrerede syrer. |
| 316L rustfrit stål | >100 | Katastrofal. Hurtig generel korrosion og grafitisering. Helt uegnet. |
| Legering 20 | 20 - 50 | Dårlig til alvorlig. Der forventes høje korrosionshastigheder. Kan anvendes med store korrosionstillæg, men risikerer forurening. |
| Hastelloy C-276 | 5 - 15 | God til acceptabel. Yder acceptabelt, men er ikke optimeret til denne tjeneste. B-3 er typisk bedre. |
Scenarie 2: 50 % svovlsyre ved 80 °C (176 °F)
En almindelig mellemliggende koncentration i procesindustrien.
| Materiale | Typisk korrosionshastighed (mpy) | Vurdering og kommentarer |
|---|---|---|
| Hastelloy B-3 | <5 - 10 | Udmærket til god. Forbliver den bedste yder for dette varme, reducerende miljø. |
| 316L rustfrit stål | >500 | Katastrofal. Vil svigte på meget kort tid. |
| Legering 20 | 50 - 100 | Alvorlig. Høj og sandsynligvis uforudsigelig korrosion. Anbefales ikke. |
| Hastelloy C-276 | 10 - 20 | God til acceptabel (tilfredsstillende). Et pålideligt valg, selvom B-3 ofte viser en lavere hastighed. |
Scenarie 3: 10 % svovlsyre ved 50 °C (122 °F) - Med 1000 ppm chlorider
Dette „beskidte“ fortynede syrescenario er, hvor det bliver komplekst.
| Materiale | Typisk korrosionshastighed (mpy) | Vurdering og kommentarer |
|---|---|---|
| Hastelloy B-3 | <10 (generelt) men risiko for pitting | God generel korrosionsmodstand. B-3 har dog ikke høj modstand mod chloridinduceret pitting/krybtekorrrosion. Risiko for lokal angreb. |
| 316L rustfrit stål | >500 + alvorlig pitting/SCC | Katastrofal. Det værste mulige materiale til denne anvendelse. |
| Legering 20 | 20 - 50 + Mulig pitting | Dårlig. Generel korrosion er høj, men dens højere Cr/Ni-indhold giver bedre modstand mod pitting end B-3. Et komplekst kompromis. |
| Hastelloy C-276 | <1 - 5 | Fremragende. Her lyser C-276 rigtigt op. Dets chromindhold sikrer fremragende passivering mod chlorider og gør det til det bedre valg. |
Kritisk overvejelse: Fælden med 'oxidationsmidler'
Dette er det vigtigste koncept, når man vurderer Hastelloy B-3 .
Hastelloy B-3 er designet til reducerer miljøer. Dets mangel på chrom gør det sårbart over for enhver form for oxidationsmiddel.
Hvis din svovlsyrestrøm indeholder selv spor af:
-
Opløst ilt (luft)
-
Jernioner (Fe³⁺)
-
Kobberioner (Cu²⁺)
-
Nitrat (NO³⁻)
kan korrosionshastigheden for Hastelloy B-3 øge eksponentielt , fra <5 mpy til >100 mpy. I sådanne miljøer er en legering med chrom (som Hastelloy C-276, Alloy 20 eller 316L ) påkrævet.
Konklusion: Ydelse vs. Økonomi
-
Til ren, koncentreret svovlsyre (især >70 %) uden oxiderende urenheder, Hastelloy B-3 er den ydelelsesoptimerede vinder. Den tilbyder den bedste korrosionsbestandighed og er ofte det mest økonomiske valg, når levetidskomponenten tages i betragtning, trods den høje oprindelige pris.
-
Ved fortyndet syre eller syre forurenet med oxidationsioner eller chlorider, Er Hastelloy B-3 det forkerte valg. I disse miljøer skal du betale præmien for en legering indeholdende chrom som Hastelloy C-276 .
-
Traditionelle rustfrie stål (316L, Alloy 20) har kun en plads i meget specifikke, milde og rene svovlsyreforhold. Deres lavere startomkostninger bliver næsten altid udlignet af større risiko, kortere levetid og potentiale for katastrofal fejl.
Endelig anbefaling: Vælg aldrig en legering til svovlsyre baseret udelukkende på pris. Definér dine nøjagtige procesbetingelser (koncentration, temperatur, forureninger) og vælg derefter den legering, hvis ydelsesdata beviser, at den kan overleve. Til kritiske anvendelser er det en god investering at vælge den bedre, dokumenterede ydelse af Hastelloy B-3 (ved reducerende syre) eller C-276 (til blanding/oxidationsyre) er den mest omkostningseffektive beslutning over udstyrets hele levetid.
