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 kontra tradycyjne stopy: dane wydajnościowe do zastosowań kwasu siarkowego
Hastelloy B-3 kontra tradycyjne stopy: dane wydajnościowe do zastosowań kwasu siarkowego
Wybór odpowiedniego materiału do pracy z kwasem siarkowym (H₂SO₄) to jedna z najważniejszych i najtrudniejszych decyzji w przetwórstwie chemicznym. Nieodpowiedni wybór prowadzi do katastrofalnej korozji, nieplanowanych przestojów, incydentów bezpieczeństwa oraz kosztownych wymian.
Niniejszy przewodnik zawiera porównanie oparte na wydajności pomiędzy zaawansowaną stopową niklu i molibdenu Hastelloy B-3 a materiałami tradycyjnymi, dostarczając Ci danych niezbędnym do podjęcia świadomej, ekonomicznej i bezpiecznej decyzji.
Dlaczego kwas siarkowy to koszmar pod względem korozji
Korozja spowodowana przez kwas siarkowy zależy w dużym stopniu od koncentracja i temperatura materiały odpornościowe na rozcieńczone kwasy mogą być niszczone przez kwas stężony i odwrotnie. Obecność zanieczyszczeń (np. chlorków, środków utleniających) dodatkowo komplikuje dobór materiału. Kluczem jest dopasowanie zalet stopu do konkretnych warunków procesowych.
Kandydaci: przegląd stopów
| Stop | Rodzina | Główny skład | Główna zaleta | Główna wada |
|---|---|---|---|---|
| Hastelloy B-3 | Niklowo-molibdenowy | Ni (~65%), Mo (~28,5%), Cr (~1,5%) | Doskonała odporność na wszystkie stężenia H₂SO₄, szczególnie w warunkach redukujących. Lepszy niż B-2 pod względem obrabialności i stabilności termicznej. | Bardzo słaba odporność na środowiska utleniające (np. Fe³⁺, Cu²⁺, HNO₃, O₂). Wrażliwy na korozję naprężeniową w obecności chlorków. |
| Stop 20 (Carpenter 20) | Stal austenityczna | Fe (~40%), Cr (~20%), Ni (~35%), Mo (~2,5%), Cu (~3,5%) | Dobra odporność na rozcieńczony kwas siarkowy oraz doskonała odporność na pęknięcia spowodowane korozją naprężeniową w obecności chlorków (SCC). | Ograniczony ze względu na silną grafityzację i korozję w gorącym, stężonym H₂SO₄. |
| stal nierdzewna 316L | Stal austenityczna | Fe (reszta), Cr (~17%), Ni (~13%), Mo (~2,2%) | Tania opcja dla bardzo zimnych, bardzo rozcieńczonych (<20%) kwasów bez zanieczyszczeń. | Bardzo podatny na korozję punktową, szczelinową i SCC w chlorkach. Bezużyteczny dla stężonych kwasów. |
| Hastelloy C-276 | Niklowo-chromowo-molibdenowy | Ni (reszta), Cr (~16%), Mo (~16%), W (~4%) | Stop "uniwersalny". Doskonały do kwasów utleniających i mieszanin kwasowych. Odporny na korozję szczelinową/SCC. | Bardziej drogi niż B-3. Mniej optymalny do czystego, gorącego środowiska siarkowego. |
Pojedynki danych wydajnościowych: szybkości korozji
Szybkości korozji są zazwyczaj mierzone w milach na rok (mpy). <1 mpy jest znakomite, 1-20 mpy jest często akceptowalne dla ogólnej korozji (z zapasem na korozję), a >20 mpy jest zwykle niedopuszczalne.
Poniższe dane, zebrane z źródeł branżowych i literatury producentów, ilustrują różnicę w wydajności.
Scenariusz 1: stężony kwas siarkowy (90-98%) w temperaturze 50°C (122°F)
To typowe warunki obsługi, przesyłania i magazynowania kwasu.
| Materiał | Typowa szybkość korozji (mpy) | Ocena i komentarze |
|---|---|---|
| Hastelloy B-3 | <1 - 5 | Jest doskonała. Wysoka zawartość molibdenu zapewnia doskonałą odporność. Standardowy wybór do pracy z kwasami stężonymi. |
| stal nierdzewna 316L | >100 | Katastrofalny. Szybka korozja ogólna i grafityzacja. Całkowicie nieodpowiedni. |
| Stop 20 | 20 - 50 | Słaby do poważnego. Oczekuje się wysokich szybkości korozji. Można stosować z dużymi dopuszczalnymi wartościami korozji, ale istnieje ryzyko zanieczyszczenia. |
| Hastelloy C-276 | 5 - 15 | Dobry do średniego. Działa akceptowalnie, ale nie jest zoptymalizowany pod kątem tej usługi. B-3 jest zazwyczaj lepszy. |
Scenariusz 2: 50% kwas siarkowy w temperaturze 80°C (176°F)
Powszechna stężenie pośrednie w procesie.
| Materiał | Typowa szybkość korozji (mpy) | Ocena i komentarze |
|---|---|---|
| Hastelloy B-3 | <5 - 10 | Bardzo dobry do dobrego. Nadal najlepszy materiał dla tego gorącego, redukującego środowiska. |
| stal nierdzewna 316L | >500 | Katastrofalny. Uległby awarii w bardzo krótkim czasie. |
| Stop 20 | 50 - 100 | Silne. Wysokie i prawdopodobnie nieprzewidywalne korozja. Nie zalecane. |
| Hastelloy C-276 | 10 - 20 | Dobry do zadowalającego (akceptowalny). Niezawodny wybór, choć B-3 często wykazuje niższy wskaźnik. |
Scenariusz 3: 10% kwas siarkowy w temperaturze 50°C (122°F) - Z 1000 ppm chlorków
Ten «brudny» rozcieńczony kwas to sytuacja, w której wszystko staje się skomplikowane.
| Materiał | Typowa szybkość korozji (mpy) | Ocena i komentarze |
|---|---|---|
| Hastelloy B-3 | <10 (ogólnie), ale ryzyko korozji cewkowej | Dobra odporność na ogólną korozję. Jednak B-3 nie charakteryzuje się wysoką odpornością na korozję cewkową/ szczelinową indukowaną chlorkami. Istnieje ryzyko ataku lokalnego. |
| stal nierdzewna 316L | >500 + Silna korozja cewkowa/korozja naprężeniowa | Katastrofalny. Najgorszy możliwy materiał do tego zastosowania. |
| Stop 20 | 20 - 50 + Możliwość żłobienia | Słabe. Korozja ogólna jest duża, ale wyższa zawartość Cr/Ni zapewnia lepszą odporność na żłobienie niż B-3. Złożony kompromis. |
| Hastelloy C-276 | <1 - 5 | Jest doskonała. Tutaj C-276 naprawdę się wyróżnia. Zawartość chromu zapewnia doskonałą pasywację wobec chlorków, co czyni go lepszym wyborem. |
Kluczowe zagadnienie: Pułapka „czynnika utleniającego”
To najważniejsze pojęcie przy rozważaniu Hastelloy B-3 .
Hastelloy B-3 został zaprojektowany do zmniejszenie środowiska. Brak chromu czyni go wrażliwym na każdy czynnik utleniający.
Jeśli strumień kwasu siarkowego zawiera nawet śladowe ilości:
-
Rozpuszczony tlen (powietrze)
-
Jony żelazne (Fe³⁺)
-
Jony miedziowe (Cu²⁺)
-
Azotany (NO³⁻)
stopień korozji Hastelloya B-3 może wzrosnąć wykładniczo , od <5 mpy do >100 mpy. W takich środowiskach wymagany jest stop zawierający chrom (takie jak Hastelloy C-276, Alloy 20 lub 316L ) jest obowiązkowy.
Wniosek: wydajność kontra ekonomia
-
Do pracy z czystym, stężonym kwasem siarkowym (szczególnie >70%) bez zanieczyszczeń utleniających, Hastelloy B-3 to optymalizowany pod kątem wydajności lider. Oferuje najlepszą odporność na korozję i często jest najbardziej opłacalnym wyborem przy uwzględnieniu całkowitych kosztów eksploatacji, mimo wysokiej ceny początkowej.
-
W przypadku rozcieńczonych kwasów lub kwasów zanieczyszczonych jonami utleniającymi lub chlorkami, Hastelloy B-3 jest złym wyborem. W takich środowiskach należy zapłacić premię za stop zawierający chrom, taki jak Hastelloy C-276 .
-
Tradycyjne staliwo nierdzewne (316L, Alloy 20) mają zastosowanie tylko w bardzo konkretnych, łagodnych i czystych warunkach działania kwasu siarkowego. Ich niższa początkowa cena jest niemal zawsze rekompensowana większym ryzykiem, krótszym okresem użytkowania oraz możliwością katastrofalnego uszkodzenia.
Ostateczna rekomendacja: Nigdy nie wybieraj stopu do kwasu siarkowego wyłącznie na podstawie ceny. Zdefiniuj dokładne warunki procesowe (stężenie, temperatura, zanieczyszczenia), a następnie wybierz stop, którego dane wydajnościowe potwierdzają jego możliwość przetrwania. W przypadku zastosowań krytycznych warto zainwestować w lepszą, potwierdzoną danymi wydajność Hastelloy B-3 (dla kwasów redukujących) lub C-276 (do kwasów mieszanych/utleniających) to najbardziej opłacalny wybór w całym cyklu życia urządzenia.
