Hastelloy C2000 vs C276: Yr Cyrydiad Cyffredinol-Alloy Gwrthiannol ar gyfer Amgylcheddau Asid Cymysg

Hastelloy C2000(UNS N10200, 23Cr-16Mo-1.6Cu) wedi'i ddatblygu'n benodol i oresgyn cyfyngiad C276 (UNS N10276, 15Cr-16Mo-4W) mewn amgylcheddau asid sy'n lleihau ocsideiddio cymysg. Mae C2000 yn cynnig ymwrthedd uwch mewn asid sylffwrig (yn enwedig 10-60 y cant ar 50-100 gradd C), asid nitrig, clorin gwlyb, a ffrydiau asid cymysg, tra bod C276 yn parhau i fod y dewis a ffefrir mewn asidau lleihau pur (HCl unrhyw grynodiad, gwanedig H2SO4 o dan 10 y cant) oherwydd ei gynnwys Mo a W uwch. Mae C2000 yn cario tua 15-25 y cant o gost premiwm dros C276 ond yn dileu'r angen am uwchraddio aloi mewn gwasanaeth asid cymysg, gan leihau cyfanswm cost y prosiect 20-40 y cant yn y ceisiadau hynny.

Beth Sy'n Gwneud C2000 yn Wahanol i C276?

Cafodd C2000 ei beiriannu fel yr aloi nicel 'cyffredinol' trwy ychwanegu 1.0- 1.6 y cant o gopr i sylfaen Cr-Mo (23Cr-16Mo) sy'n darparu ymwrthedd ar yr un pryd i amgylcheddau ocsideiddio a lleihau, tra bod cynnwys Cr is C276 (15 y cant) a diffyg Cu yn ei gwneud yn rhagori mewn amgylcheddau lleihau asid neu asid cymysg yn unig.

Datblygodd Haynes International C2000 yn y 1990au yn benodol i fynd i'r afael â chyfyngiad critigol o C276: ei berfformiad gwael mewn amgylcheddau asid ocsideiddiol. Ni all C276 gyda 14.5-16.5 y cant Cr ffurfio ffilm goddefol sefydlog mewn cyfryngau ocsideiddio cryf fel asid nitrig (HNO3) neu mewn ffrydiau asid cymysg lle mae ocsideiddio a lleihau rhywogaethau yn cydfodoli.

Yr ateb oedd cynyddu Cr i 22-24 y cant (yn debyg i lefel 625) ac ychwanegu 1.0-1.6 y cant Cu, sy'n gwella'n ddramatig ymwrthedd i asid sylffwrig a chyfryngau cymysg sy'n lleihau ocsideiddio. Nid oes gan C2000 hefyd unrhyw twngsten (yn wahanol i C276's 3-4.5 y cant W), sy'n lleihau ei gost ac yn symleiddio ei ficrostrwythur ond hefyd yn gostwng ychydig ar ei berfformiad mewn eithafion asid lleihau pur. Mae'r ychwanegiad copr yn C2000 yn gweithio trwy ddau fecanwaith: (1) mae'n codi potensial yr aloi mewn asid sylffwrig, gan ei symud i'r rhanbarth goddefol ar grynodiadau asid is; a (2) mae'n ffurfio ffilmiau sylffid copr sy'n gwrthsefyll ymosodiad mewn amgylcheddau asid cymysg. Y canlyniad yw aloi a ddisgrifir gan Haynes fel 'yr aloi nicel gyr sy'n gwrthsefyll cyrydiad mwyaf posibl', tra bod C276 yn parhau i fod y safon ar gyfer asidau rhydwythol pur a'r gwasanaeth sur mwyaf difrifol.

Ffynhonnell: Bwletin Technegol C2000 Haynes Rhyngwladol H-2014; Bwletin Technegol C276 H-2002; Papur a gyflwynwyd yn CORROSION 2000, NACE.

Beth Yw'r Gwahaniaethau Cemeg Rhwng C2000 a C276?

Mae gan C2000 gromiwm sylweddol uwch (22-24 y cant o'i gymharu â 14.5-16.5 y cant) a molybdenwm ychydig yn uwch (15-17 y cant o'i gymharu â 15-17 y cant) na C276, ynghyd â'r ychwanegiad copr critigol 1.0-1.6 y cant, tra bod gan C276 3-4.5 y cant o twngsten nad yw'n gwneud y gorau o ocsidio cyfryngol a C2000 ar gyfer C2000. C276 wedi'i optimeiddio ar gyfer lleihau cyfryngau.

Mae'r gymhariaeth cemeg rhwng C2000 a C276 yn datgelu'r fasnach sylfaenol rhwng ocsideiddio a lleihau ymwrthedd asid. Cromiwm yw'r elfen oddefol gynradd: mae C2000 22-24 y cant Cr 50 y cant yn uwch na 14.5-16.5 y cant Cr C276, a'r Cr uwch hwn yw'r hyn sy'n galluogi C2000 i gynnal ffilm oddefol sefydlog mewn cyfryngau ocsideiddio fel asid nitrig a chlorid fferrig. Mae cynnwys molybdenwm yn debyg yn y ddau aloi (15-17 y cant), sy'n darparu ymwrthedd ardderchog i bylu clorid a chorydiad agennau yn y ddau achos.

Yr elfen wahaniaethu critigol yw copr: ychwanegiad C2000 1.0- 1.6 y cant Cu yw'r arloesedd allweddol sy'n gwella perfformiad mewn asid sylffwrig a ffrydiau asid cymysg. Mae twngsten C276 (3-4.5 y cant) yn darparu ymwrthedd tyllu ychwanegol mewn amgylcheddau lleihäwr pur ond nid yw'n bresennol yn C2000. Mae carbon yn isel iawn-yn y ddau aloi (0.010 ar y mwyaf ar gyfer C276, 0.015 ar y mwyaf ar gyfer C2000), sy'n atal sensiteiddio yn ystod weldio. Nid oes gan y ddau aloi unrhyw ychwanegiadau niobium na thitaniwm, gan gadw'r microstrwythur yn llawn austenitig ac un cyfnod wedi'i anelio.

Tabl 1. Cymhariaeth Cyfansoddiad Cemegol (ASTM B575 / Manylebau Haynes)

Ffynhonnell: ASTM B575-24; Haynes International H-2002 (C276) a H-2014 (C2000); Cofrestrfa UNS N10200 a N10276.

Sut Mae Priodweddau Mecanyddol a Therfynau Tymheredd yn Cymharu?

Mae gan C2000 a C276 briodweddau mecanyddol tymheredd ystafell tebyg iawn (cynnyrch 283 - 310 MPa, tynnol 690-760 MPa, ehangiad 40-45 y cant), ond mae gan C2000 gynnwys cromiwm ychydig yn uwch sy'n ei gwneud yn fwy agored i rannu sylffwr-atmosffwr 400 gradd, tra'n cynnwys gwasgedd uwch na 400 gradd sylffwr. tymereddau gwasanaeth uchaf tebyg mewn aer glân.

Mae C2000 a C276 ill dau yn aloion nicel austenitig wedi'u hanelio â thoddiant gyda phriodweddau mecanyddol tebyg ar dymheredd ystafell. Mae cryfder cnwd (gwrthbwyso 0.2 y cant) ar gyfer y ddau aloi yn yr ystod 283-310 MPa ar gyfer plât a dalen yn yr hydoddiant-cyflwr anelio. Cryfder tynnol yw 690-760 MPa ar gyfer y ddau. Mae elongation yn ardderchog ar 40-45 y cant ar gyfer y ddau aloi, gan adlewyrchu eu microstrwythur un cam austenitig.

Mae caledwch yn debyg ar 85-95 HRB ar gyfer y ddau. Mae'r gwahaniaeth allweddol yn ymddangos ar dymheredd uchel: mae C2000 gyda'i gynnwys Cr uwch (22-24 y cant) yn fwy agored i ymosodiad sylffwr tymheredd uchel wrth leihau atmosfferau sy'n cynnwys sylffwr, gydag uchafswm a argymhellir o 400 gradd C mewn gwasanaeth sy'n cynnwys H2S o gymharu â 450 gradd C ar gyfer C276.

Mewn aer glân, mae gan y ddau aloi dymheredd gwasanaeth uchaf tebyg o tua 1040 gradd C. Mae ymwrthedd blinder yn debyg ar gyfer y ddau aloi, ac mae gan y ddau wydnwch effaith ardderchog ar dymheredd cryogenig i lawr i -196 gradd C. Nid yw'r naill aloi na'r llall yn galedadwy, felly ni ellir cynyddu cryfder trwy driniaeth wres y tu hwnt i'r cyflwr anelio toddiant.

Tabl 2. Cymhariaeth Priodweddau Mecanyddol (Anelio Ateb, Tymheredd Ystafell)

Ffynhonnell: ASTM B575-24; taflenni data Haynes International H-2002 a H-2014; ASME BPVC Adran II Rhan D (2023).

Sut Mae C2000 a C276 yn Perfformio mewn Asid Sylffwrig?

Mae C2000 yn perfformio'n sylweddol well na C276 mewn asid sylffwrig ar draws yr ystod crynodiad gyfan o 10 i 96 y cant, gyda chyfraddau cyrydiad yn nodweddiadol 3-10 gwaith yn is yn yr ystod 10-60 y cant hanfodol lle mae'r rhan fwyaf o offer proses H2SO4 yn gweithredu.

Asid sylffwrig yw'r asid diwydiannol mwyaf cyffredin a'r cymhwysiad pwysicaf ar gyfer C2000 dros C276. Mae'r rheswm yn gorwedd yn ymddygiad polareiddio anodig pob aloi yn H2SO4. Ar grynodiadau isel i gymedrol (10-60 y cant H2SO4) a thymheredd o 50-100 gradd C, mae C276 gyda'i gynnwys Mo uchel ac absenoldeb Cu yn parhau i fod yn y rhanbarth cyrydiad gweithredol ar gyfradd cyrydu cymharol uchel. Mae C2000 gyda'i ychwanegiad Cu yn symud i'r rhanbarth goddefol ar yr amodau hyn, gan leihau'r gyfradd cyrydiad yn ddramatig.

Mae data cyrydiad isothermol Haynes International (H-2014) yn dangos, mewn 10 y cant o H2SO4 ar 80 gradd C, bod C2000 yn cyrydu ar 0.01-0.05 mm y flwyddyn tra bod C276 yn cyrydu ar 0.05-0.15 mm y flwyddyn. Mewn 50 y cant H2SO4 ar 80 gradd C, mae C2000 yn cyrydu ar 0.02-0.08 mm y flwyddyn tra bod C276 yn cyrydu ar 0.20-0.50 mm y flwyddyn. Mewn 96 y cant (mygdarth) H2SO4 ar 100 gradd C, mae'r ddau aloi yn perfformio'n dda (llai na 0.05 mm y flwyddyn) ond mae ymyl bach yn cadw C2000. Mae hyn yn golygu mai C2000 yw'r dewis a ffefrir ar gyfer coiliau oeri asid sylffwrig, tyrau amsugno, crynodyddion asid, a llinellau picl ledled y diwydiant prosesu cemegol.

Tabl 3. Cyfraddau Cyrydiad mewn Asid Sylffwrig (mm y flwyddyn)

Ffynhonnell: data cyrydiad isothermol Haynes International H-2002 a H-2014; ASTM G28 Dull A; profiad gwaith cemegol cyfanredol 1995-2020.

Sut Mae C2000 a C276 yn Cymharu mewn Asid Hydroclorig?

C276 yw'r dewis a ffefrir ar gyfer pob crynodiad o asid hydroclorig ar bob tymheredd oherwydd bod ei gynnwys Mo a W uwch yn darparu ymwrthedd uwch i fecanwaith cyrydiad gweithredol HCl, tra bod C2000 yn perfformio'n ddigonol mewn HCl gwanedig (islaw 5 y cant) ond ni chaiff ei argymell ar gyfer HCl crynodedig ar dymheredd uchel.

Asid hydroclorig (HCl) yw'r asid lleihau mwyaf ymosodol ar gyfer aloion nicel oherwydd bod ïonau clorid yn ymosod yn ymosodol ar y ffilm goddefol, a Mo yw'r amddiffyniad sylfaenol. Mae gan C276 a C2000 yr un cynnwys Mo (15-17 y cant), ond mae gan C276 fecanwaith amddiffyn ychwanegol ar ffurf W (3-4.5 y cant), sy'n cyfrannu at passivation yn HCl. Nid oes gan C2000 gynnwys W a Cr uwch, nad yw'n helpu yn amgylchedd HCl sy'n lleihau'n gryf.

Mewn berwi 1 y cant HCl, mae C2000 yn cyrydu ar 0.05-0.15 mm y flwyddyn, yn debyg i C276's 0.03-0.10 mm y flwyddyn. Mewn berwi 5 y cant HCl, mae C2000 yn cyrydu ar 0.20-0.50 mm y flwyddyn tra bod C276 yn 0.50-1.00 mm y flwyddyn (mae C276 ychydig yn waeth yn y crynodiad hwn oherwydd nad yw'r Cr uwch yn C276 yn helpu). Mewn HCl 10 y cant ar 80 gradd C, mae C2000 yn cyrydu ar 0.10-0.30 mm y flwyddyn tra bod C276 yn cyrydu ar 0.20-0.50 mm y flwyddyn (mae C2000 mewn gwirionedd yn well yma oherwydd ei ychwanegiad Cu).

Fodd bynnag, mewn HCl crynodedig (20-37 y cant) ar dymheredd uchel, C276 gyda'i ychwanegiad W ac effeithiolrwydd Mo uwch yw'r dewis safonol, ac ni argymhellir C2000. Ar gyfer gwasanaeth HCl, canllawiau safonol y diwydiant yw: HCl gwanedig oer (llai na 5 y cant, o dan 50 gradd C) mae'r naill aloi neu'r llall yn dderbyniol; HCl cymedrol (5-15 y cant, 50-80 gradd C) C276 yn cael ei ffafrio; Mae angen HCl crynodedig (mwy nag 20 y cant, unrhyw dymheredd uwchlaw'r ystafell) C276.

Tabl 4. Cyfraddau Cyrydiad mewn Asid Hydroclorig (mm y flwyddyn)

Ffynhonnell: Haynes International H-2002 a H-2014; Llawlyfr ASM Cyf. 13A Corrosion (2003); data maes planhigion cemegol.

Sut Maen nhw'n Cymharu mewn Amgylcheddau Asid Nitrig ac Asid Cymysg?

Mae C2000 gyda'i 22-24 y cant Cr yn perfformio'n sylweddol well na C276 mewn asid nitrig a dyma'r dewis clir ar gyfer amgylcheddau asid cymysg lle mae rhywogaethau ocsideiddio a lleihau yn cydfodoli, tra bod C276 yn perfformio'n wael yn HNO3 ac ni ddylid ei nodi ar gyfer ffrydiau asid cymysg.

Mae asid nitrig (HNO3) yn asid sy'n ocsideiddio'n gryf, a chromiwm yw'r brif elfen goddefol. Mae C2000 gyda 22-24 y cant Cr yn ffurfio ffilm oddefol llawer mwy sefydlog yn HNO3 na C276 gyda dim ond 14.5-16.5 y cant Cr. Wrth ferwi 65 y cant HNO3, mae C2000 yn cyrydu ar 0.10-0.30 mm y flwyddyn tra bod C276 yn cyrydu ar 0.50-1.00 mm y flwyddyn. Mae'r gwahaniaeth hwn yn hanfodol ar gyfer prosesau sy'n cynnwys ffrydiau asid cymysg, sydd ymhlith yr amgylcheddau cyrydiad mwyaf heriol yn y diwydiant cemegol. Mae amgylcheddau asid cymysg (fel cymysgeddau HF-HNO3 a ddefnyddir mewn piclo dur di-staen, neu gymysgeddau H2SO4-HNO3 wrth gynhyrchu gwrtaith) yn cynnwys rhywogaethau ocsideiddio a lleihau ar yr un pryd.

Mae C276 sy'n rhagori mewn amgylcheddau lleihau yn cael ei ymosod yn ymosodol mewn amodau ocsideiddio oherwydd nad yw ei gynnwys Cr yn ddigonol i gynnal ffilm goddefol. Mae C2000 gyda'i ychwanegiadau Cr a Cu uwch yn trin yr amgylcheddau cymysg hyn yn osgeiddig. Mewn aqua regia (3HCl-1HNO3), mae C2000 yn cyrydu ar 0.10-0.30 mm y flwyddyn ar dymheredd ystafell tra bod C276 yn cyrydu ar 0.50-1.50 mm y flwyddyn. Mewn hydoddiannau piclo HF-HNO3 cymysg ar 60 gradd C, mae C2000 yn cyrydu ar 0.05-0.15 mm y flwyddyn tra bod C276 yn cyrydu ar 0.50-1.00 mm y flwyddyn. Mae'r gwahaniaethau hyn yn gwneud C2000 yn ddewis safonol ar gyfer offer piclo, adweithyddion asid cymysg, ac unedau prosesau planhigion gwrtaith.

Tabl 5. Cyfraddau Cyrydiad mewn Amgylcheddau Asid Nitrig ac Asid Cymysg

Ffynhonnell: Haynes H-2002 a H-2014; ASTM G28 Dull A; Llawlyfr Triniaeth Piclo a Arwyneb; Llawlyfr Deunyddiau'r Diwydiant Gwrtaith.

Sut Maen nhw'n Cymharu mewn Gwasanaeth Sour (H2S + Clorid) fesul NACE MR0175?

Mae C276 a C2000 wedi'u cymeradwyo o dan NACE MR0175/ISO 15156 ar gyfer gwasanaeth sur, ac mae'r ddau yn perfformio'n rhagorol mewn amgylcheddau sur difrifol, ond C276 yw'r dewis mwy ceidwadol ar gyfer yr amodau mwyaf difrifol (presenoldeb HCl, pwysedd rhannol H2S uchel iawn uwchlaw 1 MPa) tra bod C2000 yn ardderchog ar gyfer amgylcheddau sur heb HCl.

Mae gwasanaeth sur yn cyfeirio at amgylcheddau olew a nwy sy'n cynnwys H2S wedi'i hydoddi mewn dŵr a gynhyrchir, a all achosi cracio straen sylffid (SSC), cracio a achosir gan hydrogen (HIC), a straen-HIC sy'n canolbwyntio ar (SOHIC) mewn aloion sy'n agored i niwed. Mae C276 a C2000 ill dau wedi'u rhestru yn NACE MR0175/ISO 15156 fel rhai derbyniol ar gyfer gwasanaeth sur yn y toddiant-cyflwr aneled. C276 yw'r dewis mwyaf sefydledig yn yr amgylcheddau sur mwyaf difrifol, yn enwedig lle mae HCl yn bresennol yn y dŵr a gynhyrchir neu lle mae pwysedd rhannol H2S yn fwy nag 1 MPa.

Mae'r cynnwys twngsten yn C276 yn darparu ymyl diogelwch ychwanegol yn yr amodau eithafol hyn. Cymeradwyir C2000 ar gyfer gwasanaeth sur ond fe'i nodir fel arfer pan mai'r prif bryder nid yn unig yw H2S ond hefyd y cydrannau asidig (fel CO2 ag asidau organig) sy'n creu amodau asid cymysg. Yn ymarferol, defnyddiwyd C2000 yn llwyddiannus mewn offer prosesu nwy sur lle mae'r nwy yn cynnwys H2S a CO2 gydag asidau organig, sef amgylchedd asid cymysg lle mae ychwanegiad Cu C2000 yn darparu ymwrthedd uwch.

Mae angen datrysiad-cyflwr anelio a chaledwch o dan 35 HRC ar y ddau aloi i fodloni gofynion NACE. Ar gyfer yr amgylcheddau sur mwyaf ymosodol gyda HCl yn bresennol (fel unedau tynnu nwy asid neu weithrediadau ysgogi asid), mae C276 yn parhau i fod yn ddewis safonol yn y diwydiant.

Tabl 6. Cymhariaeth Gwasanaeth sur (NACE MR0175/ISO 15156)

Ffynhonnell: NACE MR0175/ISO 15156 Rhan 3 (2020); Bwletinau Gwasanaeth Sour C2000 a C276 Haynes Rhyngwladol.

Sut Dylid Weldio C2000 a C276?

Mae C2000 a C276 angen GTAW gyda metelau llenwi math ERNiCrMo- cyfatebol (ERNiCrMo-10 ar gyfer C276, ERNiCrMo-14 ar gyfer C2000) a rheolaeth fewnbwn gwres llym, ond mae C2000 ychydig yn fwy maddeugar oherwydd ei gynnwys Cr uwch, tra bod C276 yn fwy sensitif i'r precipitation cyfnod intermetAZ.

Mae weldio yn gam hanfodol wrth ffugio offer C2000 a C276 oherwydd bod y ddau aloi yn agored i ymosodiad gwres- parth yr effeithir arno (HAZ) os na reolir mewnbwn gwres. C276 yw'r mwyaf sensitif o'r ddau aloi oherwydd ei gynnwys Mo a W uwch, sy'n hyrwyddo dyddodiad cyfnod mu a chyfnod P yn yr ystod 600-1100 gradd C. Y mewnbwn gwres a argymhellir ar gyfer C276 yw 0.5-1.5 kJ/mm, tymheredd rhyngffordd o dan 93 gradd C, a dim rhagboethi. Mae C2000 gyda'i ychwanegiadau Cr a Cu uwch ychydig yn fwy goddefgar o wres weldio, ond argymhellir yr un rheolaeth lem: mewnbwn gwres 0.5-1.5 kJ/mm, rhyngffordd o dan 120 gradd C.

Ar gyfer C276, metel llenwi yw ERNiCrMo-10 (AWS A5.14, UNS N06059) neu ERNiCrMo-4 (UNS N10276). Mae gan ERNiCrMo-10 Cr is nag ERNiCrMo-4 ond mae'n cyfateb yn well i ymwrthedd cyrydiad C276. Ar gyfer C2000, metel llenwi yw ERNiCrMo-14 (AWS A5.14, UNS N06200), a ddatblygwyd yn benodol ar gyfer C2000 ac mae ganddo gyfansoddiad cyfatebol 23Cr-16Mo-1.5Cu. ERNiCrMo-14 yw'r llenwad a ffefrir ar gyfer C2000 ac mae'n darparu'r cydweddiad gorau ar gyfer ymwrthedd cyrydiad yn y metel weldio. Nid oes angen triniaeth wres ôl-weldio ar gyfer y naill aloi neu'r llall mewn adrannau tenau; ar gyfer rhannau trwchus, mae anelio hydoddiant ar 1120-1175 gradd C (C276) neu 1121-1177 gradd C (C2000) ac yna diffodd dŵr cyflym yn adfer y priodweddau gorau posibl.

Tabl 7. Paramedrau Weldio ar gyfer C276 a C2000

Ffynhonnell: Canllawiau Weldio C276 a C2000 Haynes International; AWS D1.6 Cod Weldio Strwythurol; Adran IX ASME; AWS A5.14/A5.14M.

C2000 vs C276: Pryd i Ddewis Pa Aloi?

Dewiswch C276 ar gyfer asidau lleihau pur (HCl unrhyw grynodiad, gwanhau H2SO4 o dan 10 y cant) a gwasanaeth sur difrifol gyda phresenoldeb HCl; dewiswch C2000 ar gyfer asid sylffwrig (10-96 y cant), asid nitrig, amgylcheddau asid cymysg, aqua regia, a gwasanaeth sur gyda CO2 ynghyd ag asidau organig; pan fo amheuaeth rhwng y ddau, C2000 yw'r dewis mwyaf cyffredinol.

Dylai'r dewis rhwng C2000 a C276 gael ei yrru gan yr amgylchedd cyrydol penodol yn hytrach na chost neu arferiad. Mae'r fframwaith penderfynu isod yn seiliedig ar y mecanwaith cyrydiad amlycaf ym mhob cais: os yw'r amgylchedd yn lleihau'n llwyr (dim rhywogaethau ocsideiddio), C276 gyda'i W uwch a hanes profedig yw'r safon; os yw'r amgylchedd yn ocsideiddio neu'n gymysg, C2000 gyda'i Cr a Cu uwch yw'r unig ddewis dibynadwy. Ar gyfer amgylcheddau asid cymysg, mae'r dewis yn glir: C2000 yw'r unig opsiwn ymarferol ymhlith y ddau aloi hyn.

Ar gyfer gwasanaeth sur gyda HCl yn y dŵr a gynhyrchir, mae'n well C276; ar gyfer gwasanaeth sur heb HCl ond gyda CO2 ac asidau organig, C2000 yn aml yw'r dewis gorau. Pan fo'r ddau aloi yn dechnegol dderbyniol (ee, asidau gwanedig ar dymheredd isel), mae cost is C276 a hanes hirach yn ei gwneud yn ddewis rhagosodedig. Dim ond pan fydd angen manteision penodol C2000 (gwrthsefyll asid ocsideiddio/cymysg) y gellir cyfiawnhau'r premiwm cost o 15-25 y cant o C2000 dros C276.

Tabl 8. Matrics Penderfyniad: C2000 yn erbyn C276

Ffynhonnell: Haynes International H-2002 a H-2014; Llawlyfr ASM Cyf. 13A; profiad diwydiant prosesu cemegol cyfanredol 1995-2025.

Astudiaeth Achos: Crynodydd Asid Ffosfforig Uwchraddio o C276 i C2000

Uwchraddiodd ffatri gwrtaith yn y Dwyrain Canol ei fewnolion crynhowyr asid ffosfforig o C276 i C2000 yn 2018, gan leihau costau cynnal a chadw cysylltiedig â chorydiad blynyddol o 55 y cant ac ymestyn cyfnodau troi o 2 flynedd i 4 blynedd, gan gyfiawnhau'r premiwm cost deunydd o 18 y cant o fewn 14 mis.

Mae'r planhigyn yn gweithredu crynodiad asid ffosfforig (H3PO4) sy'n cynyddu crynodiad asid o 30 y cant i 54-58 y cant ar dymheredd o 90-110 gradd C. Mae'r broses yn ymwneud â chrynodiad, anweddiad a chylchrediad cydamserol asid cyrydol iawn sy'n cynnwys amhureddau fflworid (50{{16} pfphoric feeds) o'r porthiant asid ffosfforig - 200 p. Y fanyleb wreiddiol oedd C276 ar gyfer y corff crynhoydd, tiwbiau gwresogi, a mewnolwyr dosbarthwr asid. Ar ôl 6 mlynedd o wasanaeth (2012-2018), datgelodd archwiliad fod cydrannau C276 yn yr adran anwedd yn dioddef o gyrydiad cyffredinol cymedrol (0.10-0.20 mm y flwyddyn) ac yn pylu o bryd i'w gilydd ar y rhyngwyneb anwedd-hylif.

Cynyddodd y gyfradd cyrydu'n sylweddol pan oedd y crynodiad asid yn fwy na 45 y cant. Nododd dadansoddiad methiant fod yr amhureddau fflworid yn yr asid proses gwlyb ynghyd â natur ocsideiddio'r asid crynodedig poeth wedi creu amgylchedd lleihau ocsideiddio cymysg a oedd yn ymylol ar gyfer C276. Yn 2018, disodlodd y ffatri fewnolion yr adran anwedd gyda dalennau tiwb C2000 (UNS N10200), platiau dosbarthu, a chaledwedd cynnal. Ar ôl 4 blynedd o weithredu (2018-2022), dangosodd yr arolygiad gyfraddau cyrydiad cyffredinol o 0.01-0.03 mm y flwyddyn yn unig heb unrhyw bytiau, sy'n cynrychioli gwelliant 6x o gymharu â C276 yn yr un gwasanaeth. Gostyngodd cost cynnal a chadw blynyddol o 340,000 o ddoleri i 153,000 o ddoleri. Adennillwyd y premiwm materol o 18 y cant (tua 45,000 o ddoleri cost ychwanegol am 3 tunnell) mewn 14 mis trwy lai o waith cynnal a chadw yn unig.

Ffynhonnell: Achos maes wedi'i ddarparu gan gwsmer JN Alloy (dienw); Nodyn Cais Asid Ffosfforig Haynes C2000; data peirianneg planhigion gwrtaith.

Astudiaeth Achos: Cais Asid Cymysg ar gyfer Gwaith Prosesu Nwy Sour

Dewisodd cyfleuster prosesu nwy sur Canol Asia C2000 dros C276 ar gyfer ei fewnoliadau amsugnwr uned tynnu nwy asid (AGRU) i drin y cyfuniad o H2S, CO2, a halogiad asid fformig yn yr atgynhyrchydd amin heb lawer o fraster uwchben, gan ddileu tair blynedd o cyrydu a achoswyd gan gau i lawr a oedd wedi plagio'r uned ragflaenol â chyfarpar C276.

Mae'r gwaith prosesu nwy sur yn prosesu nwy gyda 8 y cant H2S a 12 y cant CO2, gan gynhyrchu hydoddiant amin heb lawer o fraster sy'n adfywio uwchben sy'n cynnwys H2S, CO2, anwedd dŵr, ac asid ffurfig hybrin (HCOOH) o ddiraddiad thermol toddyddion amin. Cafodd y cyddwysydd uwchben yr adfywiwr a'r mewnoliadau dadelfennu eu gwneud yn wreiddiol o C276.

Ar ôl dim ond 18 mis o wasanaeth, dechreuodd sgriniau rhwyll gwifren cymorth demister C276 ddangos arwyddion o gracio cyrydiad straen ar weldiau, ac roedd y tiwbiau cyddwysydd yn dangos o dan-byllau adneuo gyda chyfraddau cyrydiad o 0.30-0.50 mm y flwyddyn. Nodwyd yr asid ffurfig yn y llif uwchben fel yr achos sylfaenol: mae asid fformig yn asid lleihau organig sy'n ymosod ar ffilm goddefol C276, tra bod H2S a CO2 sy'n bresennol ar yr un pryd yn creu amgylchedd asid cymysg cymhleth.

Argymhellodd adolygiad peirianneg cyrydu newid C276 gyda C2000 ar gyfer mewnol AGRU. Roedd disgwyl i'r Cr uwch (23 y cant) drin y gwasanaeth sur H2S-CO2, tra bod disgwyl i ychwanegiad Cu (1.6 y cant) atal yr ymosodiad asid fformig. Gosodwyd elfennau dadelfennu C2000 (UNS N10200), caledwedd cymorth, a thiwbiau cyddwysydd yn 2019. Ar ôl 5 mlynedd o weithredu (2019-2024), nid yw'r arolygiad yn dangos unrhyw gracio, dim tyllu, a chyfraddau cyrydiad cyffredinol o dan 0.02 mm y flwyddyn. Mae'r ffatri wedi cael sero cau i lawr heb ei gynllunio yn ymwneud â chorydiad AGRU yn y cyfnod o 5 mlynedd, o'i gymharu â chyfartaledd o 1.2 cau i lawr heb eu cynllunio bob blwyddyn gyda'r offer C276.

Ffynhonnell: Nodyn Cais Prosesu Nwy Haynes C2000; Astudiaeth achos SPE-195565-MS (addaswyd); data maes o gyfleuster nwy sur Canolbarth Asia.

Pa Safonau sy'n Llywodraethu C2000 a C276?

Mae C2000 a C276 yn rhannu'r un safonau ffurf cynnyrch ASTM (B575 ar gyfer plât, B622 ar gyfer pibell di-dor, B619 ar gyfer pibell wedi'i weldio, B574 ar gyfer bar, B366 ar gyfer ffitiadau), derbynnir y ddau yn ASME BPVC Adran VIII Adran 1 a NACE MR0175/ISO 15156, ond mae'n bosibl mai ychydig o amserau sy'n cael eu cynhyrchu gan felinau C2000, sy'n gallu cynhyrchu ychydig o weithiau plwm.

Mae'r fframwaith safonau ar gyfer C2000 (UNS N10200) a C276 (UNS N10276) yn cael ei rannu'n bennaf oherwydd bod y ddau aloi yn dod o fewn teulu Hastelloy C o aloion cromiwm nicel. Y safonau ffurf cynnyrch ASTM allweddol sy'n cwmpasu'r ddau aloi yw: ASTM B575 ar gyfer plât, dalen a stribed; ASTM B622 ar gyfer pibell a thiwb di-dor; ASTM B619 ar gyfer pibell weldio; ASTM B626 ar gyfer tiwb weldio; ASTM B574 ar gyfer bar a gwialen; ASTM B564 ar gyfer gofaniadau; ac ASTM B366 ar gyfer gosodiadau casgen-weldio. Mae Rhan II Rhan D Côd Boeler ASME a Llestr Pwysedd Rhan D yn darparu gwerthoedd straen caniataol ar gyfer y ddau aloi hyd at 427 gradd C (800 gradd F) yn y toddiant-cyflwr anelio. Mae Adran 1 ASME Adran VIII yn caniatáu'r ddau aloi ar gyfer adeiladu llestr pwysedd. Mae NACE MR0175/ISO 15156 Rhan 3 yn rhestru'r ddau aloi ar gyfer gwasanaeth sur yn yr hydoddiant-cyflwr anelio gyda chaledwch o dan 35 HRC.

Gwahaniaeth ymarferol pwysig yw argaeledd cyflenwad: mae C276 yn cael ei gynhyrchu gan felinau lluosog ledled y byd (Haynes, VDM, Metals Arbennig, a llawer o felinau Tsieineaidd) ac mae wedi'i stocio'n eang ym mhob maint cyffredin. Cynhyrchir C2000 yn bennaf gan Haynes International a nifer gyfyngedig o felinau trwyddedig, sy'n golygu ei fod yn cael ei stocio'n llai cyffredin a chydag amserau arweiniol hwy o 12-20 wythnos ar gyfer meintiau ansafonol. Ar gyfer amserlenni prosiectau, dylid cynnwys y gwahaniaeth cyflenwad hwn wrth gynllunio caffael deunyddiau.

Tabl 9. Safonau Perthnasol ar gyfer C2000 a C276

Ffynhonnell: ASTM International 2024; Argraffiad ASME BPVC 2023; NACE MR0175/ISO 15156-3:2020; Haynes Rhyngwladol.

Beth yw Cyfanswm Cost Perchnogaeth ar gyfer C2000 yn erbyn C276?

Er bod gan C2000 bremiwm cost deunydd o 15-25 y cant dros C276, mewn cymwysiadau gwasanaeth asid cymysg a sur mae C2000 yn darparu cyfanswm cost 40-60 y cant yn is o 20 mlynedd trwy lai o waith cynnal a chadw, cyfnodau hirach, a dileu amser segur heb ei drefnu.

Rhaid i'r dadansoddiad TCO fod yn benodol i'r cymhwysiad oherwydd bod gwerth cymharol C2000 yn erbyn C276 yn newid yn ddramatig yn dibynnu ar yr amgylchedd cyrydol. Mewn gwasanaeth lleihau asid pur lle mae C276 yn dechnegol ddigonol, byddai dewis C2000 yn ychwanegu 15-25 y cant at gost materol heb ychwanegu budd ymwrthedd cyrydiad, gan gynyddu TCO. Mewn gwasanaeth asid cymysg lle mae C276 yn ymylol, mae dewis C2000 yn dileu'r risg o fethiant cynamserol ac yn darparu costau cynnal a chadw 40-60 y cant yn is.

Mae'r astudiaeth achos o'r crynodwr asid ffosfforig (Adran 10) yn dangos hyn: adenillwyd y premiwm deunydd o 18 y cant mewn 14 mis drwy lai o waith cynnal a chadw. Mae'r tabl isod yn dangos dau senario TCO cynrychioliadol 20 mlynedd: (1) adweithydd asid cymysg lle mae angen C2000, a (2) cyfnewidydd gwres HCl gwanedig lle mae C276 yn ddigonol.

Tabl 10. 20-Cymhariaeth Blwyddyn TCO: C2000 yn erbyn C276

Ffynhonnell: dadansoddiad peirianneg JN Alloy; meincnodau costau cynnal a chadw peiriannau cemegol cyfun 2018-2024.

Cwestiynau Cyffredin

C: A ellir defnyddio C2000 yn lle C276 yn uniongyrchol mewn offer presennol?

A: Gall C2000 ddisodli C276 yn y rhan fwyaf o amgylcheddau lle mae C276 yn perfformio'n ddigonol neu'n methu, gydag un eithriad critigol: NI ddylai C2000 ddisodli C276 mewn gwasanaeth HCl dwys (uwchlaw 20 y cant) lle C276 yw'r unig ddewis ymarferol. Ym mhob amgylchedd arall, bydd C2000 yn perfformio cystal â C276 o leiaf, ac mewn amgylcheddau ocsideiddio ac asid cymysg bydd yn perfformio'n sylweddol well. Ar gyfer penderfyniadau amnewid, dylai peiriannydd cyrydiad adolygu'r amodau gwasanaeth penodol yn erbyn y data yn Nhablau 3-6 ac 8.

C: Pam mae stoc C2000 yn llai cyffredin na C276?

A: Cyflwynwyd C2000 gan Haynes International yn y 1990au ond nid yw erioed wedi cyflawni'r un treiddiad i'r farchnad â C276, sydd wedi bod mewn gwasanaeth ers y 1960au a dyma'r dewis rhagosodedig ar gyfer y rhan fwyaf o gymwysiadau asid sy'n lleihau. Mae C276 yn cael ei gynhyrchu gan felinau lluosog ledled y byd ac mae wedi'i stocio'n eang mewn meintiau safonol. Cynhyrchir C2000 yn bennaf gan Haynes International gyda chynhyrchiad trydydd parti cyfyngedig, gan arwain at amseroedd arwain hirach (12-20 wythnos ar gyfer meintiau ansafonol) a chost uwch. Ar gyfer amserlenni prosiectau, mae caffaeliad cynnar o C2000 yn hanfodol.

C: Beth yw'r tymheredd uchaf ar gyfer C2000 a C276 mewn gwasanaeth H2S?

A: Argymhellir C276 hyd at 450 gradd C mewn gwasanaeth sy'n cynnwys H2S, tra bod C2000 yn cael ei argymell hyd at 400 gradd C. Mae'r gwahaniaeth hwn oherwydd cynnwys Cr uwch C2000, sy'n ei gwneud yn fwy agored i ymosodiad tymheredd uchel sylffwr dros 400 gradd C.2 gradd N ACE (12 gradd CMR uchaf), terfyn sur CMR (12 gradd N ACE) yn is na 400 gradd C. mae'r ddau aloi yn cael eu cymeradwyo heb gyfyngiad tymheredd yn y cyflwr hydoddiant wedi'i anelio.

C: A yw C2000 yn well na C276 mewn dŵr môr?

A: Ydy, mae C2000 gyda'i Cr uwch (23 y cant vs 15 y cant) ac ychwanegiad Cu (1.6 y cant) yn darparu ymwrthedd ychydig yn well mewn parthau dŵr môr poeth a sblash o'i gymharu â C276. Mewn dŵr môr ar 80 gradd C, mae C2000 fel arfer yn dangos cyfraddau cyrydiad cyffredinol o dan 0.02 mm y flwyddyn heb unrhyw dyllu, tra gall C276 ddangos mân dyllu. Fodd bynnag, ar gyfer gwasanaeth dŵr môr, mae Alloy 625, Alloy 254 SMO, neu raddau uwch-austenitig fel arfer yn fwy cost-effeithiol oni bai bod amodau asid cymysg hefyd yn bresennol.

C: A ellir weldio C2000 a C276 i'w gilydd?

A: Oes, gellir weldio C2000 a C276 i'w gilydd gan ddefnyddio metel llenwi ERNiCrMo- 10 (UNS N06059), sydd â chyfansoddiad canolraddol rhwng y ddau fetelau sylfaen. Gellir defnyddio llenwr ERNiCrMo-14 (UNS N06200), a ddatblygwyd yn benodol ar gyfer C2000, hefyd ond mae ganddo gymhareb Cr:Mo ychydig yn wahanol. Ar gyfer welds C2000-i-C276 annhebyg, ERNiCrMo-10 yw'r argymhelliad safonol. Mae angen cymhwyster gweithdrefn fesul ASME Adran IX ar gyfer weldio cynhyrchu. Bydd gan y metel weldio canlyniadol briodweddau canolraddol rhwng C276 a C2000.

Q: Beth yw PREN o C2000 a sut mae'n cymharu â C276?

A: Mae gan C2000 PREN (Rhif Cyfwerth ag Ymwrthedd Pitting) o tua 65-70, wedi'i gyfrifo fel Cr y cant (23) + 3.3 gwaith Mo y cant (16) + 16 gwaith N y cant (0), tua 65-70. Mae gan C276 PREN o tua 68, wedi'i gyfrifo fel Cr y cant (15) + 3.3 gwaith Mo y cant (16) + 3.3 gwaith W y cant (3.75) + 16 gwaith N y cant (0), tua 68. Mae gan y ddau aloi werthoedd PREN tebyg iawn yn yr ystod 65-70, sy'n golygu bod ganddyn nhw wrthiant damcaniaethol tebyg o osod clorid. Mae'r gwahaniaeth perfformiad rhwng C2000 a C276 yn ymarferol yn cael ei yrru'n bennaf gan y cydbwysedd Cr:Cu ar gyfer cyfryngau ocsideiddio, nid gan PREN yn unig.