Ποιο είναι καλύτερο, το Inconel ή το Hastelloy;

Κανένα δεν είναι καλύτερο, και η φράση και τα δύο είναι εξαιρετικά είναι ο λόγος που η ερώτηση συνεχίζει να τίθεται. Οι δύο οικογένειες είναι ισχυρές σε αντίθετες κατευθύνσεις, και μια υπηρεσία που ταιριάζει σε μία συνήθως θα βλάψει την άλλη. Η απάντηση δεν είναι κατάταξη. Είναι μια ανάγνωση του μέσου.

Η ανάγνωση καταλήγει σε μία ιδιότητα του περιβάλλοντος. Ένα οξειδωτικό μέσο, ​​που μπορεί να παρέχει οξυγόνο ή να πάρει ηλεκτρόνια από το μέταλλο, ανταμείβει το χρώμιο. Ένα αναγωγικό μέσο, ​​που δεν μπορεί, ανταμείβει το μολυβδένιο. Η οικογένεια Inconel φέρει περισσότερο χρώμιο και λιγότερο μολυβδένιο. Η οικογένεια Hastelloy C φέρει περισσότερο μολυβδένιο και λιγότερο χρώμιο. Αυτή η μία διαφορά προβλέπει τις περισσότερες από τις απαντήσεις σε αυτό το άρθρο.

Δύο διορθώσεις πρέπει να γίνουν στην αρχή. Η πρώτη είναι ότι κανένα όνομα δεν είναι υλικό. Και τα δύο είναι εμπορικά χαρτοφυλάκια που περιέχουν πολλά συστήματα σύνθεσης, και μια σύγκριση στο επίπεδο του ονόματος περιγράφει δύο καταλόγους. Η δεύτερη είναι ότι ο απλός κανόνας έχει πραγματικές εξαιρέσεις, και αυτές βρίσκονται στις ποιότητες που σχεδιάστηκαν για να τον παραβιάσουν. Αυτό το άρθρο λειτουργεί από την πλευρά της αποτυχίας, επειδή ένα υλικό επιλέγεται από αυτό που αρνείται να κάνει.

Δύο στοιχεία κράματος καθορίζουν την κατεύθυνση, και η διαφορά μεταξύ των οικογενειών είναι αρκετά μεγάλη για να φανεί στον πίνακα σύνθεσης και όχι σε ένα διάγραμμα διάβρωσης.

Διαβάστε τη στήλη του χρωμίου σε σχέση με τη στήλη του μολυβδενίου και το μοτίβο είναι ορατό. Το 625 έχει το υψηλότερο χρώμιο της ομάδας και περίπου το μισό μολυβδένιο του C276. Το C276 έχει το χαμηλότερο χρώμιο και το υψηλότερο μολυβδένιο. Το 686 και το C-22 βρίσκονται στη μέση κατά σχεδιασμό, και είναι οι δύο ποιότητες που καθιστούν τον απλό κανόνα αναξιόπιστο με καλό τρόπο.

Η συνέπεια στο κόστος ακολουθεί την ίδια στήλη. Το μολυβδένιο είναι η πιο ακριβή προσθήκη από τα δύο, και το βολφράμιο σε ένα κράμα τύπου C προσθέτει σε αυτό. Μια ποιότητα με 16% μολυβδένιο και 4% βολφράμιο έχει υψηλότερο κόστος κράματος από μία με 9% μολυβδένιο και καθόλου βολφράμιο, και αυτή η διαφορά είναι το πρώτο πράγμα που παρατηρεί ένας αγοραστής όταν φτάνουν οι δύο προσφορές.

Οι τρόποι αποτυχίας είναι καθρεφτοειδείς εικόνες, και η γνώση και των δύο είναι πιο χρήσιμη από τη γνώση της μιας δύναμης.

Οι πρώτες και τρίτες σειρές εξηγούν τις περισσότερες από τις συγχύσεις στην αγορά. Ένα φύλλο δεδομένων που λέει εξαιρετική αντοχή στη διάβρωση περιγράφει μια κατεύθυνση και όχι ένα εύρος, και οι δύο οικογένειες δείχνουν σε αντίθετες κατευθύνσεις. Το υδροχλωρικό οξύ και το νιτρικό οξύ είναι και τα δύο ισχυρά οξέα και απαιτούν αντίθετα κράματα, επειδή το ένα είναι αναγωγικό και το άλλο οξειδωτικό.

Η πέμπτη σειρά είναι αυτή που κοστίζει περισσότερο στην πράξη. Ένας σωλήνας 600 σε υφάλμυρο νερό ψύξης αντέχει στη ρωγμώδη διάβρωση από χλωρίδια και εξακολουθεί να διαβρώνεται στη ρωγμή κάτω από μια πλάκα σωλήνα. Αυτό δεν είναι αντίφαση. Η αντοχή στη ρωγμώδη θραύση προέρχεται από το νικέλιο, και η αντοχή στη διάβρωση προέρχεται από το μολυβδένιο, και το 600 έχει το πρώτο χωρίς το δεύτερο.

Κάτω από περίπου 400 °C η επιλογή είναι ένα ερώτημα χημείας. Πάνω από αυτό γίνεται ένας ανταγωνισμός μεταξύ διάβρωσης και μηχανικής αντοχής, και η κατάταξη αλλάζει.

Η οικογένεια Inconel διατηρεί την αντοχή της σε θερμοκρασία λόγω των κατακρημνισμάτων που περιγράφονται αλλού: γάμμα διπλό πριμ στο 718, γάμμα πριμ στο X-750, και ενίσχυση στερεού διαλύματος στο 625. Οι τύποι Hastelloy C είναι κράματα στερεού διαλύματος με μέτρια αντοχή, και αγοράζονται για χημεία και όχι για φορτίο. Ένα εξάρτημα που πρέπει να φέρει φορτίο σε ένα καυτό οξειδωτικό αέριο είναι επομένως ένα εξάρτημα Inconel, και το επιχείρημα της διάβρωσης δεν το αλλάζει αυτό.

Υπάρχει μια εξαίρεση που πιάνει ανθρώπους που έχουν μάθει τον κανόνα πολύ καλά. Η οικογένεια Hastelloy δεν είναι μόνο μια οικογένεια διάβρωσης. Το Hastelloy X είναι ένα κράμα νικελίου-χρωμίου-σιδήρου-μολυβδενίου σχεδιασμένο για χρήση σε υψηλές θερμοκρασίες, και το Hastelloy S στοχεύει στη θερμική σταθερότητα. Ένας αγοραστής που απορρίπτει κάθε ποιότητα Hastelloy ως ακατάλληλη πάνω από 700 °C έχει απορρίψει δύο ποιότητες που κατασκευάστηκαν για αυτό το εύρος.

Η συνδυασμένη περίπτωση είναι η δυσκολότερη, και είναι εκεί που το 686 και το C-22 κερδίζουν την τιμή τους. Ένα καυτό μέσο που είναι ταυτόχρονα οξειδωτικό και περιέχει χλωρίδια, όπως μια χλωριωμένη ροή πολτού ή ένα υγρό καθαρισμού, χρειάζεται χρώμιο για την οξείδωση και μολυβδένιο για τα χλωρίδια, και καμία καθαρή οικογένεια δεν παρέχει και τα δύο.

Αναγόμενο σε έναν πίνακα εργασίας, η ερώτηση έχει μια σύντομη απάντηση για καθένα από τα μέσα που εμφανίζονται στις περισσότερες ερωτήσεις.

Ο πίνακας είναι ένα σημείο εκκίνησης και όχι μια έγκριση. Κάθε μία από αυτές τις σειρές μπορεί να αντιστραφεί μέσα σε μια στενή ζώνη συγκέντρωσης ή θερμοκρασίας, και μια δοκιμή διάβρωσης στο πραγματικό μέσο αξίζει περισσότερο από οποιονδήποτε πίνακα. Αυτό που παρέχει ο πίνακας είναι ο λόγος πίσω από κάθε απάντηση, που είναι αυτό που χρειάζεται μια συζήτηση με έναν μηχανικό υλικών για να ξεκινήσει.

Τρεις περιπτώσεις αξίζει να αναφερθούν, επειδή ένας κανόνας που εφαρμόζεται χωρίς αυτές θα δώσει λανθασμένη απάντηση με σιγουριά.

Η πρώτη είναι το 686. Φέρει το μολυβδένιο και το βολφράμιο ενός κράματος τύπου C με το χρώμιο ενός Inconel, και είναι εμπορικό σήμα ως Inconel. Ένας αγοραστής που έχει μάθει ότι το Hastelloy είναι για αναγωγικά οξέα και το Inconel για οξείδωση θα το ταξινομήσει λανθασμένα και προς τις δύο κατευθύνσεις.

Η δεύτερη είναι το 625 σε υπηρεσία χλωριδίων. Το μολυβδένιο του είναι περίπου 9%, το οποίο είναι αρκετό για θαλασσινό νερό σε πολλές διαμορφώσεις και όχι αρκετό για μια στενή ρωγμή σε καυτή άλμη. Η ποιότητα περιγράφεται συχνά ως ανθεκτική στο θαλασσινό νερό, και η περιγραφή είναι αληθής για έναν σωλήνα και ψευδής για μια φλάντζα με φλάντζα.

Η τρίτη είναι η επίδραση της θερμοκρασίας σε ένα μέσο που φαίνεται αβλαβές σε θερμοκρασία δωματίου. Το οξικό οξύ, το φωσφορικό οξύ και το αραιό θειικό οξύ αλλάζουν χαρακτήρα καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται, και ένα κράμα που επιλέγεται από ένα διάγραμμα θερμοκρασίας δωματίου μπορεί να αποτύχει στους 80 °C στην ίδια λύση. Ο κανόνας για το χρώμιο και το μολυβδένιο δεν αλλάζει, και η ταξινόμηση του μέσου αλλάζει.

Πριν από κάθε όνομα ποιότητας, τρεις ερωτήσεις περιορίζουν την απάντηση σε μια χούφτα υποψηφίων, και καθεμία μπορεί να αποκλείσει μια οικογένεια.

Η πρώτη ερώτηση είναι αυτή που απαντάται λανθασμένα τις περισσότερες φορές, επειδή ένα μέσο ταξινομείται με τη χημεία του και όχι με τη χρήση του. Μια ροή θειικού οξέος που αερίζεται με αέρα είναι οξειδωτική και συμπεριφέρεται πολύ διαφορετικά από το ίδιο οξύ σε σφραγισμένο δοχείο, και τα δύο μπορεί να χρειαστούν διαφορετικά κράματα. Ένας καθαρισμός υδροχλωρικού οξέος που φέρει διαλυμένο οξυγόνο από μια κατάντη αντίδραση δεν είναι πλέον καθαρά αναγωγικό καθήκον.

Η δεύτερη ερώτηση είναι αυτή που απαντάται από ένα σχέδιο και όχι από ένα φύλλο δεδομένων. Ένας ομοιόμορφος ρυθμός διάβρωσης που μετράται σε ένα δείγμα δεν λέει τίποτα για μια επιφάνεια φλάντζας, και η φλάντζα είναι εκεί που εμφανίζεται η αποτυχία.

Τρεις δηλώσεις εμφανίζονται σχεδόν σε κάθε σύγκριση και και οι τρεις είναι παραπλανητικές.

Η τρίτη δήλωση είναι αυτή που παράγει ακριβά λάθη, επειδή ένα διάγραμμα είναι ένα νόμιμο έγγραφο και είναι εύκολο να αντιμετωπιστεί ως απάντηση. Μια δοκιμή δείγματος στο πραγματικό υγρό, με ένα δείγμα ρωγμής στην πραγματική θερμοκρασία, κοστίζει ένα κλάσμα ενός δοχείου και επιλύει το ερώτημα που το διάγραμμα δεν μπορεί.

Η DLX προμηθεύει και τις δύο οικογένειες από την Changzhou, Jiangsu, σε ράβδο, σύρμα, σωλήνα, φύλλο, και σε σφυρηλατημένες και μηχανουργημένες μορφές, με την ποιότητα, τον αριθμό UNS και την κατάσταση να αναγράφονται στο πιστοποιητικό. Η διατήρηση και των δύο οικογενειών σε ένα εργοστάσιο επιτρέπει στην απάντηση να είναι μια σύγκριση και όχι μια σύσταση ό,τι τυχαίνει να είναι σε απόθεμα.

Δύο ερωτήσεις επιλύουν τις περισσότερες ερωτήσεις. Η πρώτη είναι το μέσο και αν είναι οξειδωτικό, επειδή αυτή η μία απάντηση μετακινεί την επιλογή από τη μία οικογένεια στην άλλη. Η δεύτερη είναι η μορφή και το πρότυπο, επειδή μια πλάκα και ένας συγκολλημένος σωλήνας στο ίδιο κράμα φέρουν διαφορετικές δοκιμές και ένα διαφορετικό πιστοποιητικό.

Κανένα, γενικά. Οι τύποι Hastelloy C είναι πιο ανθεκτικοί σε αναγωγικά οξέα και σε ρωγμές χλωριδίων, και οι ποιότητες Inconel είναι πιο ανθεκτικές σε οξειδωτικά οξέα και σε αέρα υψηλής θερμοκρασίας. Μια σύγκριση χωρίς ονομαστικό μέσο δεν έχει απάντηση, και ένας προμηθευτής που δίνει μία χωρίς να ζητήσει το μέσο δεν έχει κατανοήσει την ερώτηση.

Σε υδροχλωρικό οξύ και σε ρωγμή χλωριδίων, ναι, επειδή φέρει περίπου 16% μολυβδένιο έναντι 9% και προσθέτει βολφράμιο. Σε καυτό νιτρικό οξύ, σε οξειδωτικές συνθήκες, και οπουδήποτε το εξάρτημα φέρει φορτίο σε θερμοκρασία, το 625 είναι η καλύτερη επιλογή. Δεν είναι δύο ποιότητες ενός υλικού. Είναι δύο απαντήσεις σε δύο διαφορετικά μέσα.

Επειδή το προστατευτικό φιλμ σε ένα κράμα νικελίου είναι οξείδιο του χρωμίου, και σχηματίζεται μόνο όταν το περιβάλλον μπορεί να παρέχει οξυγόνο ή να δεχτεί ηλεκτρόνια. Το νιτρικό οξύ είναι ισχυρά οξειδωτικό και διατηρεί το φιλμ στη θέση του, οπότε το χρώμιο είναι το χρήσιμο στοιχείο. Το υδροχλωρικό οξύ είναι αναγωγικό και διαλύει το φιλμ, οπότε το κράμα πρέπει να βασίζεται στο μολυβδένιο, το οποίο αντιστέκεται στην ίδια την αναγωγική προσβολή.

Εν μέρει. Το 686 και το C-22 έχουν σχεδιαστεί για να το κάνουν αυτό, φέρνοντας υψηλό χρώμιο και υψηλό μολυβδένιο ταυτόχρονα, και είναι οι ποιότητες που πρέπει να εξεταστούν για ένα μικτό ρεύμα. Κανένα δεν είναι μια καθολική απάντηση, και τα δύο κοστίζουν περισσότερο από τις μονοκατευθυντικές ποιότητες, και και τα δύο εξακολουθούν να χρειάζονται δοκιμή διάβρωσης στο πραγματικό μέσο πριν απελευθερωθεί ένα δοχείο για κατασκευή.

Ναι. Πάνω από αυτή τη θερμοκρασία, η μηχανική αντοχή του κράματος αρχίζει να καθορίζει τον σχεδιασμό, και οι τύποι Hastelloy C είναι κράματα στερεού διαλύματος με μέτρια αντοχή σε θερμοκρασία. Οι ποιότητες Inconel κατασκευάστηκαν για αυτό το εύρος, και το Hastelloy X είναι η εξαίρεση εντός της οικογένειας Hastelloy που κατασκευάστηκε επίσης γι' αυτό.

Αυτός είναι ο δυσκολότερος συνδυασμός, και είναι ο λόγος ύπαρξης του 686 και του C-22. Το χρώμιο χρειάζεται για το οξειδωτικό μέρος και το μολυβδένιο για τα χλωρίδια, και μια ποιότητα που είναι ισχυρή σε ένα είναι συνήθως αδύναμη στο άλλο. Μια εργαστηριακή δοκιμή στο πραγματικό υγρό, στην πραγματική θερμοκρασία, με ένα δείγμα ρωγμής, είναι ο μόνος αξιόπιστος τρόπος για να επιλυθεί.

Η ερώτηση είναι καλύτερο να τίθεται ως ποιο επιβιώνει σε αυτό το μέσο. Το χρώμιο απαντά στο οξειδωτικό μισό και το μολυβδένιο απαντά στο αναγωγικό μισό, και οι δύο οικογένειες είναι σταθμισμένες σε αντίθετες κατευθύνσεις επίτηδες. Το 625 και το 600 βρίσκονται στην πλευρά του χρωμίου, το C276 βρίσκεται στην πλευρά του μολυβδενίου, και το 686 και το C-22 βρίσκονται ανάμεσά τους σε υψηλότερη τιμή.

Οι τρόποι αποτυχίας καθρεφτίζονται. Ένα κράμα πλούσιο σε χρώμιο αποτυγχάνει σε υδροχλωρικό οξύ και σε ρωγμή χλωριδίων. Ένα κράμα πλούσιο σε μολυβδένιο αποτυγχάνει σε καυτό νιτρικό οξύ και σε παρατεταμένη οξείδωση. Ένας αγοραστής που γνωρίζει ποια από αυτές τις δύο αποτυχίες μπορεί να παράγει η διαδικασία του έχει ήδη απαντήσει στην ερώτηση, και το όνομα της ποιότητας ακολουθεί.

Haynes International, HASTELLOY C-276 και C-22 φύλλα δεδομένων κράματος, για τη σύνθεση, τα δεδομένα διάβρωσης σε αναγωγικά και οξειδωτικά μέσα, και τις κρίσιμες θερμοκρασίες ρωγμώδους και διάβρωσης.

Special Metals Corporation, INCONEL alloy 625 και alloy 686 τεχνικά δελτία, για τη σύνθεση, την αντοχή σε θερμοκρασία, και την απόδοση διάβρωσης που αναφέρεται για την οξειδωτική πλευρά.

Special Metals Corporation, INCONEL alloy 600 bulletin, για την απόδοση σε νιτρικό οξύ και τη συμπεριφορά ρωγμώδους διάβρωσης από χλωρίδια της ποιότητας υψηλού νικελίου.

Haynes International, HASTELLOY X alloy data sheet, για το κράμα υψηλής θερμοκρασίας εντός της οικογένειας Hastelloy.

ASTM G28, ανίχνευση ευαισθησίας σε διακοκκώδη προσβολή σε σφυρηλατημένα κράματα πλούσια σε νικέλιο που περιέχουν χρώμιο, για τη δοκιμή που χρησιμοποιείται για την επιβεβαίωση ότι μια θερμική επεξεργασία δεν έχει αφήσει ευαισθητοποιημένη δομή.

ASTM G48, αντοχή σε διάβρωση και ρωγμώδη διάβρωση σε διαλύματα χλωριούχου σιδήρου, για την κατάταξη αυτών των ποιοτήτων σε υπηρεσία χλωριδίων.

NACE MR0175 και ISO 15156, για τις απαιτήσεις υπηρεσίας σε υγρό θειούχο υδρογόνο.

Όλες οι δηλώσεις διάβρωσης εδώ είναι κατευθυντικές και περιγράφουν τη συμπεριφορά των οικογενειών στα ονομαζόμενα μέσα, σε συγκεντρώσεις και θερμοκρασίες εντός των συνήθων δημοσιευμένων εύρων τους. Δεν είναι ρυθμοί διάβρωσης, και ένας ρυθμός σε ένα πραγματικό εργοστάσιο εξαρτάται από τη συγκέντρωση, τη θερμοκρασία, τον αερισμό, τη ροή και τη γεωμετρία της ρωγμής. Μια ποιότητα που ονομάζεται για ένα μέσο είναι ένα σημείο εκκίνησης για μια δοκιμή διάβρωσης και όχι μια έγκριση για ένα δοχείο. Τα εύρη σύνθεσης είναι τυπικά όρια και το πιστοποιητικό του μύλου αναφέρει την πραγματική ανάλυση. Οι ονομαζόμενες ποιότητες εξαίρεσης, 686, C-22 και Hastelloy X, περιγράφονται από τον σκοπό σχεδιασμού τους και όχι από εγγύηση σε οποιαδήποτε συγκεκριμένη υπηρεσία. Τα πρότυπα αναθεωρούνται, και η έκδοση που αναφέρεται στην παραγγελία διέπει. Τίποτα εδώ δεν υποκαθιστά μια μηχανική έκδοση ή μια ανασκόπηση υλικών και διάβρωσης της πραγματικής διαδικασίας.