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 versus traditionele legeringen: prestatiegegevens voor toepassingen met zwavelzuur
Hastelloy B-3 versus traditionele legeringen: prestatiegegevens voor toepassingen met zwavelzuur
Het kiezen van het juiste materiaal voor toepassing in zwavelzuur (H₂SO₄) is een van de meest cruciale en uitdagende beslissingen in chemische verwerking. De verkeerde keuze leidt tot catastrofale corrosie, ongeplande stilstanden, veiligheidsincidenten en dure vervangingen.
Deze gids biedt een prestatiegebaseerde vergelijking tussen de geavanceerde nikkel-molybdeenlegering Hastelloy B-3 en traditionele materialen, zodat u over de benodigde gegevens beschikt om een weloverwogen, economische en veilige keuze te maken.
Waarom zwavelzuur een nachtmerrie is voor corrosie
De bijtende werking van zwavelzuur is sterk afhankelijk van concentratie en temperatuur materialen die bestand zijn tegen verdunde zuren, kunnen worden vernietigd door geconcentreerde zuren, en omgekeerd. De aanwezigheid van onzuiverheden (bijvoorbeeld chloriden, oxidatiemiddelen) maakt de materiaalkeuze nog complexer. Het is belangrijk om de sterkte van de legering af te stemmen op de specifieke procesomstandigheden.
De kandidaten: overzicht van legeringen
| Legering | Familie | Belangrijkste samenstelling | Belangrijkste sterkte | Belangrijkste zwakte |
|---|---|---|---|---|
| Hastelloy B-3 | Nikkel-Molybdeen | Ni (~65%), Mo (~28,5%), Cr (~1,5%) | Uitstekende weerstand tegen alle concentraties H₂SO₄, met name onder reducerende omstandigheden. Superieur aan B-2 qua verwerkbaarheid en thermische stabiliteit. | Zeer slechte weerstand tegen oxiderende omgevingen (bijv. Fe³⁺, Cu²⁺, HNO₃, O₂). Kwetsbaar voor putcorrosie in chloorverbindingen. |
| Legering 20 (Carpenter 20) | Austenitisch roestvrij staal | Fe (~40%), Cr (~20%), Ni (~35%), Mo (~2,5%), Cu (~3,5%) | Goede weerstand tegen verdunde zwavelzuur en uitstekende weerstand tegen spanningscorrosiebarsten (SCC) door chloride. | Beperkt door ernstige grafitisatie en corrosie in heet, geconcentreerd H₂SO₄. |
| van roestvrij staal | Austenitisch roestvrij staal | Fe (rest), Cr (~17%), Ni (~13%), Mo (~2,2%) | Kosteneffectieve optie voor zeer koude, zeer verdunde (<20%) zure toepassingen zonder verontreinigingen. | Zeer gevoelig voor putcorrosie, spleetcorrosie en SCC in chloorverbindingen. Onbruikbaar voor geconcentreerd zuur. |
| Hastelloy C-276 | Nikkel-Chroom-Molybdeen | Ni (rest), Cr (~16%), Mo (~16%), W (~4%) | De "universele" legering. Uitstekend voor oxiderende en gemengde zuren. Weerstaat putvorming/SCC. | Duurder dan B-3. Minder geoptimaliseerd voor zuivere, hete zwavelzuurbestendigheid. |
Prestatiegegevens Vergelijking: Corrosiesnelheden
Corrosiesnelheden worden meestal uitgedrukt in mils per jaar (mpy). <1 mpy is uitstekend, 1-20 mpy is vaak aanvaardbaar voor algemene corrosie (met corrosietoeslag), en >20 mpy is meestal onaanvaardbaar.
De volgende gegevens, samengesteld uit branchebronnen en fabrikantenliteratuur, illustreren de prestatieverschillen.
Scenario 1: Geconcentreerd zwavelzuur (90-98%) bij 50°C (122°F)
Dit is een veelvoorkomende omstandigheid bij het hanteren, overbrengen en opslaan van zuren.
| Materiaal | Typische corrosiesnelheid (mpy) | Beoordeling en opmerkingen |
|---|---|---|
| Hastelloy B-3 | <1 - 5 | Uitstekend. Het hoge molybdeen gehalte zorgt voor uitstekende weerstand. De standaardkeuze voor gebruik bij geconcentreerde zuren. |
| van roestvrij staal | >100 | Catastrofaal. Snelle algemene corrosie en grafitisatie. Volledig ongeschikt. |
| Legering 20 | 20 - 50 | Slecht tot ernstig. Er worden hoge corrosiesnelheden verwacht. Kan worden gebruikt met grote corrosietoeslagen, maar loopt het risico van verontreiniging. |
| Hastelloy C-276 | 5 - 15 | Goed tot redelijk. Functioneert aanvaardbaar, maar is niet geoptimaliseerd voor deze toepassing. B-3 is meestal beter. |
Situatie 2: 50% zwavelzuur bij 80°C (176°F)
Een gangbare tussenconcentratie in verwerking.
| Materiaal | Typische corrosiesnelheid (mpy) | Beoordeling en opmerkingen |
|---|---|---|
| Hastelloy B-3 | <5 - 10 | Uitstekend tot goed. Blijft de best presterende in deze hete, reducerende omgeving. |
| van roestvrij staal | >500 | Catastrofaal. Zou zeer snel uitvallen. |
| Legering 20 | 50 - 100 | Ernstig. Hoge en waarschijnlijk onvoorspelbare corrosie. Niet aanbevolen. |
| Hastelloy C-276 | 10 - 20 | Goed tot redelijk (aanvaardbaar). Een betrouwbare keuze, hoewel B-3 vaak een lagere snelheid laat zien. |
Scenario 3: 10% zwavelzuur bij 50°C (122°F) - Met 1000 ppm chloorzouten
Dit "vervuilde" verdunde zure scenario is waar het complex wordt.
| Materiaal | Typische corrosiesnelheid (mpy) | Beoordeling en opmerkingen |
|---|---|---|
| Hastelloy B-3 | <10 (algemeen) maar risico op putcorrosie | Goede algemene corrosieweerstand. B-3 is echter niet sterk bestand tegen chloride-geïnduceerde putcorrosie/kloofcorrosie. Risico op gelokaliseerde aanvallen. |
| van roestvrij staal | >500 + ernstige putcorrosie/SCC | Catastrofaal. Het slechtst mogelijke materiaal voor deze toepassing. |
| Legering 20 | 20 - 50 + Mogelijke putvorming | Slecht. Algemene corrosie is hoog, maar het hogere Cr/Ni-gehalte geeft het betere weerstand tegen putcorrosie dan B-3. Een complexe afweging. |
| Hastelloy C-276 | <1 - 5 | Uitstekend. Hier blinkt C-276 uit. Het chroomgehalte zorgt voor uitstekende passivatie tegen chloriden, waardoor het de superieure keuze is. |
Kritische overweging: De 'Oxiderend Agent' val
Dit is het belangrijkste concept bij het overwegen van Hastelloy B-3 .
Hastelloy B-3 is ontworpen voor verminderen omgevingen. Het gebrek aan chroom maakt het gevoelig voor elk oxiderend middel.
Als uw zwavelzuurstroom zelfs sporen bevat van:
-
Oplosdissolved zuurstof (lucht)
-
Ferri-ionen (Fe³⁺)
-
Koperoxiden (Cu²⁺)
-
Nitraten (NO³⁻)
kan de corrosiesnelheid van Hastelloy B-3 toenemen exponentieel , van <5 mpy naar >100 mpy. In dergelijke omgevingen is een legering met chroom (zoals Hastelloy C-276, Alloy 20 of 316L ) verplicht.
Conclusie: Prestatie versus economie
-
Voor zuivere, geconcentreerde zwavelzuurtoepassingen (met name >70%) zonder oxiderende verontreinigingen, Is Hastelloy B-3 de prestatie-geoptimaliseerde keuze. Het biedt de beste corrosieweerstand en is vaak de meest economische keuze als je kijkt naar de totale levensduurkosten, ondanks de hoge initiële prijs.
-
Voor verdund zuur of zuur dat is verontreinigd met oxiderende ionen of chloorzouten, Is Hastelloy B-3 de verkeerde keuze. In deze omgevingen moet u extra betalen voor een chroomhoudingslegering zoals Hastelloy C-276 .
-
Traditionele roestvrijstalen (316L, Alloy 20) hebben alleen plaats in zeer specifieke, milde en schone zwavelzuurcondities. Hun lagere initiële kosten worden bijna altijd tenietgedaan door hogere risico's, kortere levensduur en het risico op catastrofale uitval.
Conclusie: Selecteer nooit een legering voor zwavelzuur op basis van prijs alleen. Definieer uw exacte procesomstandigheden (concentratie, temperatuur, verontreinigingen) en kies vervolgens de legering waarvan de prestatiegegevens aantonen dat deze stand kan houden. Hastelloy B-3 (voor reducerend zuur) of C-276 (voor gemengd/oxiderend zuur) is gedurende de totale levensduur van uw installatie de meest kosteneffectieve keuze.
