Alliage de nickel 625 contre Hastelloy C276 : une comparaison directe pour les systèmes de désulfuration des gaz de fumée

Alliage de nickel 625 contre Hastelloy C276 : une comparaison directe pour les systèmes de désulfuration des gaz de fumée

Lors du choix des matériaux pour les systèmes de désulfuration des gaz (FGD), les ingénieurs doivent faire un choix critique entre deux alliages de nickel haute performance : Alliage 625 et Le produit est soumis à une surveillance de la part de la Commission. les deux offrent une résistance à la corrosion supérieure par rapport aux aciers inoxydables, mais la compréhension de leurs différences subtiles détermine le choix optimal pour des environnements FGD spécifiques.

Composition chimique : différences fondamentales

Les caractéristiques de performance distinctes de ces alliages proviennent de leurs compositions élémentaires :

Hastelloy C276 (UNS N10276)

• Nickel : 54-58 % (élément de base)

• Molybdène : 15-17 % (résistance à la piqûre)

• Chrome : 14,5-16,5 % (résistance à l'oxydation)

• Tungstène : 3-4,5 % (améliore les effets du molybdène)

• Fer : 4-7 % (équilibre)

• Carbone : ≤ 0,01 % (empêche la sensibilisation)

Alliage 625 (UNS N06625)

• Nickel : ≥ 58 % (teneur plus élevée en nickel)

• Chrome : 20-23 % (nettement plus élevé pour une meilleure résistance à l'oxydation)

• Molybdène : 8-10 % (sensiblement inférieur à C276)

• Niobium : 3,15-4,15 % (forme des carbures renforçants)

• Fer : ≤ 5 % (plus restrictif)

• Carbone : ≤ 0,01 % (contrôlé pour assurer l'intégrité de la soudure)

Les différences de composition révèlent la philosophie de conception de chaque alliage : le C276 privilégie la résistance aux acides réducteurs assurée par le molybdène, tandis que le 625 met l'accent sur la résistance à l'oxydation assurée par le chrome, avec stabilisation au niobium.

Résistance à la corrosion dans les environnements de désulfuration des gaz (FGD)

Corrosion localisée et corrosion sous crévice induites par les chlorures

Les systèmes FGD sont fréquemment exposés à des concentrations de chlorures comprises entre 10 000 et 60 000 ppm, ce qui rend la résistance à la piqûration primordiale.

Avantages du C276 :

• PREN plus élevé (Nombre équivalent de résistance à la piqûration) : ~76 contre ~48 pour le 625

• Teneur supérieure en molybdène (15-17 % contre 8-10 %) offrant une résistance exceptionnelle à la piqûration induite par les chlorures

• Des performances prouvées dans des conditions de chlorures stagnants, courantes dans les bassins de tour d'absorption

limites du 625 :

• Une teneur modérée en molybdène offre une résistance à la piqûration adéquate mais non exceptionnelle

• Plus sensible à la corrosion sous crique en présence de dépôts riches en chlorures

• Température maximale d'utilisation en présence de chlorures environ 40 °C inférieure à celle du C276

Scénarios de condensation acide

Les systèmes de désulfuration des fumées (FGD) sont soumis à des conditions de pH variables, allant de la suspension calcaire alcaline aux condensats acides :

Résistance à l'acide sulfurique :

• Le C276 résiste à l'acide sulfurique bouillant jusqu'à une concentration de 70 %

• l'alliage 625 présente des taux de corrosion nettement plus élevés au-dessus de 20 % de concentration et à température élevée

Résistance à l'acide chlorhydrique :

• Les deux alliages résistent à l'acide chlorhydrique dilué, mais le C276 conserve son intégrité à des concentrations et températures plus élevées

Conditions d'acides oxydants :

• le 625 excelle dans l'acide nitrique et d'autres environnements oxydants en raison de sa teneur plus élevée en chrome

• Démontre des performances supérieures dans les solutions acides aérées

Corrosion intergranulaire et corrosion après soudage

Les deux alliages sont stabilisés contre la sensibilisation, mais selon des mécanismes différents :

C276 : Présente une faible teneur en carbone (≤ 0,01 % C) afin de minimiser la formation de carbures
625:Utilise un ajout de niobium pour former préférentiellement des carbures stables

En pratique, les deux alliages présentent une excellente résistance à la corrosion après soudage lorsqu'on suit les procédures appropriées.

Comparaison des propriétés mécaniques

Caractéristiques de résistance

Résistance à la traction à température ambiante :

• 625 : 930 MPa (minimum typique)

• C276 : 690 MPa (minimum typique)

Avantage de limite d'élasticité :

• le 625 présente une limite d'élasticité d'environ 40 % supérieure à celle du C276

• Cela permet des sections plus minces et une réduction du poids dans les composants structurels

Résistance à haute température :

• le 625 conserve une résistance supérieure au-dessus de 600 °C grâce au durcissement par carbure de niobium

• Le C276 présente de meilleures propriétés de rupture en contrainte dans certains intervalles de température

Fabrication et mise en forme mécanique

Formabilité et ductilité :

• Le C276 offre généralement une meilleure formabilité à froid avec un allongement typiquement ≥40 %

• la résistance plus élevée du 625 rend le formage plus difficile, mais permet des conceptions plus légères

Dureté et résistance à l'usure :

• le 625 présente généralement une dureté plus élevée (HRB 88-96 contre HRB 69-84 pour le C276)

• Meilleure résistance à la corrosion-érosion en service avec des boues

Recommandations spécifiques à l'application pour les systèmes de désulfuration des gaz de fumée (FGD)

Composants de la tour d'absorption

Zones d'entrée des gaz (interface humide/sec) :

• Préféré : alliage 625

• Justification : Une meilleure résistance à l'oxydation permet de supporter les conditions alternées humide/sec

• Meilleure résistance à la fatigue thermique aux registres d'entrée de gaz

Lignes d'aspersion et buses :

• Préféré : C276

• Justification : Résistance supérieure à la piqûre dans les zones riches en chlorures et déficientes en oxygène

• Performance éprouvée en conditions stagnantes

Éléments internes de la tour (plateaux, garnissages) :

• Sélection dépendant des conditions :

  • Conditions oxydantes : 625

  • Conditions réductrices avec chlorures : C276

Conduits et systèmes de dérivation

Conduits de sortie (gaz saturé) :

• Préféré : 625

• Justification : Un chrome plus élevé résiste aux sels de sulfite/sulfate

• Meilleure performance dans les condensats aérés

Vannes de by-pass (surchauffe à haute température) :

• Préféré : 625

• Justification : Résistance supérieure à l'oxydation à des températures allant jusqu'à 1100 °C

• Résistance plus élevée à température élevée

Composants de manipulation de la pulpe

Tuyauterie de recyclage :

• Préféré : C276

• Justification : Résistance exceptionnelle à la piqûre sous dépôt

• Performance supérieure dans les zones stagnantes

Agitateurs et mélangeurs :

• Préféré : 625

• Justification : Résistance plus élevée et meilleure résistance à l'érosion

• Meilleure performance en matière d'érosion par cavitation

Considérations économiques et coût sur tout le cycle de vie

Coûts initiaux des matériaux

• Alliage 625 : Prémium typique de 5 à 15 % par rapport au C276

• C276 : Chaîne d'approvisionnement établie avec plusieurs options d'approvisionnement

Coûts de fabrication et d'installation

Considérations relatives au soudage :

• Les deux nécessitent des procédures spécialisées similaires

• le 625 peut nécessiter un contrôle plus rigoureux de l'apport thermique

• Le C276 offre globalement une meilleure soudabilité

Facteurs de coût sur le cycle de vie :

• Le C276 peut offrir une durée de service plus longue dans des environnements sévères de piqûres

• la résistance plus élevée du 625 peut permettre des sections plus minces et une réduction du poids

• Les coûts de maintenance varient selon les conditions spécifiques d'utilisation

Données de performance sur site et analyse des défaillances

Modes de défaillance documentés

Limitations observées pour le C276 en service FGD :

• Cas isolés de piqûres sous dépôts chlorurés importants avec un pH bas

• Corrosion en zone thermiquement affectée du cordon de soudure dans des systèmes mal fabriqués

625 limitations observées :

• Taux de corrosion plus élevés en milieu acide réducteur avec chlorures

• Fissuration par corrosion sous contrainte dans certaines applications à haute teneur en chlorures et à haute température

Attentes quant à la durée de vie

Durée de vie typique dans les systèmes FGD bien conçus :

• C276 : 15 à 25 ans dans la plupart des environnements FGD

• 625 : 15 à 20 ans, avec une excellente performance dans les zones oxydantes

Cadre de décision de sélection

Quand choisir le Hastelloy C276

• Concentrations en chlorures dépassant 20 000 ppm

• conditions de pH fréquemment inférieures à 3,0

• Conditions stagnantes ou à faible débit favorisant la corrosion par piqûres

• Environnements acides réducteurs (acide sulfurique, acide chlorhydrique)

• Antécédents probants dans des services similaires

Quand choisir l'alliage 625

• Conditions oxydantes avec aération

• Dépassements de température élevée au-dessus de 200 °C

• Applications nécessitant une résistance mécanique plus élevée

• Environnements mixtes oxydants/réducteurs

• Préoccupations liées à la corrosion-érosion dans les services de transport de pulvérulents

Approche Hybride

De nombreux systèmes FGD réussis utilisent stratégiquement les deux alliages :

• C276 pour les bacs, les conduites de recyclage et les zones riches en chlorures

• 625 pour les conduits de sortie, les registres et les composants à haute température

Conclusion : sélection dépendant du contexte

Le choix entre l'alliage 625 et l'Hastelloy C276 pour les applications de désulfuration des gaz de fumée (FGD) nécessite une analyse minutieuse des conditions spécifiques d'utilisation :

• Pour les environnements sévères de piqûres avec teneur élevée en chlorures et conditions réductrices, L'Hastelloy C276 reste la référence

• Pour les conditions oxydantes , températures plus élevées et applications critiques en termes de résistance, L'alliage 625 offre des avantages distincts

• De nombreux systèmes DFG bénéficient d'une application stratégique des deux alliages dans différentes sections

En définitive, le choix optimal dépend d'une analyse complète des niveaux de chlorure, des profils de pH, des variations de température, des exigences mécaniques et des considérations économiques. Les deux alliages constituent d'excellents choix pour un service DFG lorsqu'ils sont correctement adaptés à leurs conditions de fonctionnement idéales.