Rintangan Kakisan Incoloy 825 dalam Asid Sulfurik: Iso-Lengkung Kakisan dan Had Kepekatan

pengenalan

Asid sulfurik adalah salah satu bahan kimia perindustrian yang paling banyak digunakan di dunia, dan ia juga merupakan salah satu asid yang lebih kompleks untuk memilih bahan, kerana sifat menghakisnya sebenarnya berubah mengikut kepekatan. Menurut pengedar aloi Langley Alloys, aloi INCOLOY 825 telah diperkenalkan ke pasaran pada tahun 1952, dibina khusus pada asas aloi 800 dengan tambahan tembaga untuk meningkatkan ketahanan terhadap asid pengurangan seperti asid sulfurik - satu tuntutan yang selaras dengan perihalan Perbadanan Logam Khas sendiri tentang peranan metalurgi tembaga dalam aloi hari ini.

Artikel ini berfungsi secara langsung daripada data kakisan berair Special Metals Corporation sendiri - carta kakisan iso-pengilang untuk aloi 825 dalam asid sulfurik, keputusan ujian kakisan lojinya yang diterbitkan dan kedudukan perbandingannya terhadap aloi nikel lain - untuk memberikan gambaran yang jelas dan terkuantif tentang tempat yang betul-betul menahan aloi 825 dan asid sulfurik'. bahan aloi-lebih tinggi hendaklah dinyatakan sebaliknya.

Apa yang Memberi Aloi 825 Rintangan Asid Sulfuriknya?

Rintangan aloi 825 terhadap asid sulfurik berasal daripada gabungan unsur pengaloian tertentu: nikel dan molibdenum menentang asid penurun yang terdapat pada kepekatan rendah-ke-sederhana, kromium menentang asid pengoksida yang terdapat pada kepekatan tinggi, dan kuprum - penambahan aloi yang mentakrifkan serangan sulfurik merah dan asid hidroflurik yang khusus menyerang - nikel dan molibdenum sahaja tidak menangani sepenuhnya.

Asid sulfurik tidak bertindak sebagai satu, menghakis seragam. Menurut buku panduan kakisan berair Logam Khas sendiri, asid sulfurik berkurangan dalam kepekatan sehingga kira-kira 25%; di atas bahawa ia mula mengambil ciri pengoksidaan; dan asid pekat melebihi 87% mengikut berat pada suhu bilik - gred komersial yang paling biasa - adalah pengoksidaan sepenuhnya. Ini bermakna aloi tunggal perlu menahan dua mekanisme kakisan berbeza bergantung pada di mana dalam julat kepekatan ia beroperasi, dan pemilihan aloi perlu mengambil kira kedua-duanya.

Panduan umum Logam Khas mengenai unsur mengaloi adalah secara langsung tentang peranan setiap unsur. Nikel meningkatkan ketahanan terhadap mengurangkan asid dan kaustik. Molibdenum mempertingkatkan rintangan kepada mengurangkan asid dan terhadap kakisan pitting dan celah dalam persekitaran yang mengandungi-klorida. Kromium meningkatkan ketahanan terhadap pengoksidaan yang menghakis. Kuprum meningkatkan ketahanan terhadap asid penurun - terutamanya bukan-asid sulfurik dan hidrofluorik - dan penambahan tembaga khusus kepada nikel-kromium-molibdenum-aloi besi diterangkan sebagai memberikan rintangan yang lebih baik kepada asid hidroklorik, fosforik dan sulfurik. Aloi 825 kira-kira 38–46% nikel, 19.5–23.5% kromium, 2.5–3.5% molibdenum dan 1.5–3.0% kuprum ditentukur untuk meliputi kedua-dua rejim pengurangan dan pengoksidaan asid sulfurik dalam aloi tunggal yang boleh dikimpal, titanium{2.1}

Apakah yang Ditunjukkan oleh Carta Kakisan-Iso untuk Aloi 825 dalam Asid Sulfurik?

Carta kakisan iso-Logam Khas untuk aloi 825 dalam asid sulfurik membahagikan medan kepekatan-berbanding-suhu kepada tiga jalur kadar-kakisan - di bawah 5 mpy, 5 hingga 20 mpy dan lebih 20 mpy -' dan rintangan yang paling baik digunakan oleh aloi rendah-hingga-kepekatan sederhana pada suhu sederhana, mengecil secara mendadak apabila kedua-dua kepekatan dan suhu menghampiri-lengkung titik didih.

Carta kakisan iso-memplotkan kadar kakisan sebagai fungsi dua pembolehubah serentak - kepekatan asid (paksi mendatar, 0–100% mengikut berat) dan suhu (paksi menegak, dari ambien sehingga takat didih asid pada setiap kepekatan). Garisan pada carta menyambungkan titik dengan kadar kakisan yang sama, itulah sebabnya ia dipanggil garisan pengaratan iso (-karat yang sama). Membaca satu adalah mudah: cari suhu proses anda pada paksi menegak dan kepekatan asid anda pada paksi mendatar; zon tempat anda berada memberitahu anda jalur kadar kakisan yang dijangkakan untuk aloi anil 825 dalam asid yang agak tulen dan tidak-tercemar.

Sumber: Special Metals Corporation,-Aloi Berprestasi Tinggi untuk Rintangan Kepada Kakisan Berair (Buku Panduan Kakisan Berair), Rajah 2 - Iso-carta kakisan untuk aloi INCOLOY 825 dalam asid sulfurik.

Logam Khas menyatakan sampul operasi praktikal aloi secara langsung dan bukannya memerlukan pembaca untuk menginterpolasi carta dengan mata. Berdasarkan keputusan ujian dan pengalaman perkhidmatan, aloi 825 sepatutnya mempunyai rintangan yang sangat baik (di bawah 5 mpy) dalam larutan asid sulfurik antara 40% dan 80% kepekatan mengikut berat pada 120 darjah F (50 darjah ). Penerbitan yang sama mencatatkan rintangan aloi menjangkau julat kepekatan penuh pada suhu sehingga 150 darjah F (65 darjah ), dan kepekatan sehingga 78% pada 176 darjah F (80 darjah ).

Pengilang berhati-hati untuk menambah kaveat penting secara langsung di sebelah data ini: sisihan teruk daripada tingkah laku ini boleh berlaku dengan kehadiran bahan cemar, yang biasa berlaku dalam-asid kekuatan pertengahan dalam proses kimia sebenar - peringatan bahawa iso-carta kakisan menggambarkan asid makmal tulen atau hampir-tulen, tidak semestinya keadaan tumbuhan.

Sumber: Special Metals Corporation, Buku Panduan Kakisan Berair, teks bahagian Asid Sulfurik yang disertakan dengan Rajah 2.

Bagaimanakah Kadar Hakisan Tumbuhan Sebenar Berbanding dengan Carta Kakisan-Iso?

Kadar kakisan medan sebenar untuk aloi 825 dalam perkhidmatan asid sulfurik industri dan-asid campuran, dalam kebanyakan kes yang didokumenkan, jauh di bawah carta ambang 5 mpy - konservatif - selalunya dengan satu atau dua urutan magnitud - kerana kebanyakan proses sebenar dijalankan pada - keterukan makmal berkesan yang lebih rendah daripada keadaan makmal berkesan yang lebih rendah. iso-carta kakisan.

Special Metals menerbitkan jadual besar hasil ujian kakisan medan-untuk aloi 825 merentas pelbagai jenis asid sulfurik sebenar dan-persekitaran tumbuhan asid campuran, beberapa daripadanya dihasilkan semula di bawah. Coraknya adalah konsisten: walaupun asid dalam julat kepekatan 40–90%+, pada suhu yang jauh melebihi ambien, kerap mengembalikan kadar kakisan di bawah 1 mpy dalam perkhidmatan - peringatan yang berguna bahawa carta kakisan iso- ialah alat penyaringan konservatif untuk pemilihan bahan, bukan peramal yang tepat bagi kadar kakisan mana-mana tumbuhan tertentu.

Sumber: Special Metals Corporation, Buku Panduan Aqueous Corrosion, Jadual 4 - Ujian kakisan tumbuhan aloi INCOLOY 825 dalam larutan sulfurik dan asid campuran (pemilihan singkatan).

Dua entri patut dibenderakan secara khusus kerana ia menggambarkan titik yang benar-benar berguna, tidak-jelas: dalam larutan pembersih asid 20% ditambah 4% natrium dikromat, kadar kakisan (19 mpy) terletak betul-betul di tepi jalur 'rintangan berguna' walaupun terdapat kepekatan asid yang agak cair, kerana garam dikromat adalah bahagian tukimia yang bertindak balas dengan pengoksidaan yang kuat. mengurangkan-perkhidmatan asid. Ini ialah demonstrasi dunia-sebenar dan nyata bagi kepekatan-karakter pengurangan/pengoksidaan yang dibincangkan di atas - asid cair bukan asid ringan secara automatik sebaik sahaja bahan cemar pengoksidaan ditambah.

Bagaimanakah Aloi 825 Berbanding dengan Aloi Nikel Lain dalam Asid Sulfurik?

Dalam asid sulfurik cair (di bawah kepekatan 50%), aloi 825 pada asasnya diikat untuk rintangan terbaik antara garis aloi nikel Logam Khas, bersama aloi INCONEL 686 dan aloi INCONEL G-3; dalam asid pekat (lebih 50%), aloi 825 ketinggalan di belakang-molibdenum yang lebih tinggi, aloi kromium lebih tinggi 686, C-276, 622 dan 625, dalam susunan itu.

Logam Khas secara langsung menyusun kedudukan rintangan asid sulfurik aloinya menggunakan garis kakisan iso 20 mpy (0.51 mm/a)-sebagai asas perbandingan, memandangkan satu-ambang nilai lebih mudah untuk diberi kedudukan merentas berbilang aloi daripada membandingkan carta penuh. Kedudukan berbeza secara bermakna bergantung pada bahagian mana peralihan pengurangan/pengoksidaan asid sulfurik yang digunakan pada - yang merupakan penemuan yang berguna dan jujur: tiada aloi tunggal dalam keluarga ini adalah 'terbaik' tanpa syarat merentas keseluruhan julat kepekatan.

Sumber: Special Metals Corporation, Buku Panduan Aqueous Corrosion, Rajah 4 - Tingkah laku perbandingan bagi aloi Ni-Cr-Mo dalam asid sulfurik (20 mpy iso-ringkasan kakisan).

The practical takeaway for a buyer: alloy 825 is frequently the most cost-effective adequate choice for dilute-to-intermediate sulfuric acid duty, since it matches the resistance of considerably more expensive, higher-molybdenum alloys like 686 in that range. Once a process moves into concentrated (>50%),-suhu tinggi, asid pengoksida - atau sekali terdapat pencemaran klorida yang ketara - semakin tinggi-gred kos aloi,-lebih tinggi memperoleh premiumnya.

Apa yang Berlaku Apabila Klorida Terdapat dalam Aliran Asid Sulfurik?

Aloi 825 bertolak ansur dengan pendedahan klorida yang terputus-putus atau sederhana dalam asid sulfurik dengan sangat baik - termasuk batu-tambahan garam yang digunakan dalam operasi penjerukan - tetapi untuk pendedahan berterusan, tenggelam sepenuhnya kepada klorida-asid sulfurik yang tercemar, sastera Logam Khas sendiri mengesyorkan supaya lebih tinggi{{5}6} aloi C-2,66 yang dicadangkan 622, 625, atau 686.

Logam Khas menyatakan perbezaan ini dengan jelas: dalam aplikasi yang terdapat klorida, seperti penambahan garam batu pada mandian penjerukan sulfurik, aloi INCOLOY 825 telah memberikan perkhidmatan yang cemerlang, dan kehadiran garam pengoksida selain klorida sebenarnya bermanfaat kepada rintangan aloi.

Walau bagaimanapun, dalam aplikasi di mana pendedahan terus terendam dalam keadaan tercemar-klorida, aloi molibdenum - aloi INCONEL C-276, 622, 625 atau 686 - yang lebih tinggi diperlukan. Ini selaras dengan peranan umum molibdenum dalam keluarga aloi ini: ia secara khusus meningkatkan ketahanan terhadap kakisan pitting dan celah dalam persekitaran yang mengandungi klorida-dan kandungan molibdenum 2.5–3.5% aloi 825, manakala cukup untuk pendedahan sekejap-sekejap, adalah lebih rendah daripada 9–16% yang ditemui dalam aloi super 'Molyrida's{15}}} -}} yang berterusan. perkhidmatan.

• Pendedahan klorida peringkat-rendah atau rendah dalam perkhidmatan asid sulfurik - aloi 825 secara amnya mencukupi.
• Garam batu atau penambahan klorida serupa dalam penjerukan-kimia mandian - didokumenkan sebagai perkhidmatan terbaik untuk aloi 825.
• Pendedahan berterusan dan tenggelam sepenuhnya dalam klorida-asid sulfurik tercemar - menentukan-aloi molibdenum yang lebih tinggi (C-276, 622, 625 atau 686) sebaliknya.

Apakah Komposisi Kimia Penuh Incoloy 825?

Aloi 825 (UNS N08825, W.Nr. 2.4858) ditentukan dengan 38.0–46.0% nikel, 19.5–23.5% kromium, 22.0% besi minimum, 2.5–3.5% molibdenum, 1.5–3.0% kuprum, dan 3.0% tembaga at. 0.05% untuk mengehadkan risiko pemekaan.

Sumber: Special Metals Corporation, buletin teknikal aloi INCOLOY 825 (Jadual 1 - Mengehadkan Komposisi Kimia), silang-disahkan terhadap lembaran data jalur 825 aloi INCOLOY yang diterbitkan oleh Elgiloy Specialty Metals.

Siling karbon rendah (0.05% maks.) digabungkan dengan penstabilan titanium ialah perkara yang membolehkan aloi 825 digunakan dalam-keadaan dikimpal tanpa-anil penyelesaian kimpalan wajib dalam kebanyakan perkhidmatan - titanium mengikat karbon sebagai titanium karbida secara keutamaan, melindungi{6} sempadan kromium{6} daripada{6}butiran pemekaan yang melanda-keluli tahan karat austenit yang tidak stabil. Ini merupakan fabrikasi dan kelebihan kos yang bermakna berbanding 300-siri keluli tahan karat dalam persekitaran asid, di mana rawatan haba selepas kimpalan selalunya tidak dapat dielakkan.

Bilakah Anda Harus Menentukan Aloi 825 lwn Pilihan Aloi-Lebih Tinggi untuk Perkhidmatan Asid Sulfurik?

Specify alloy 825 for dilute-to-intermediate sulfuric acid duty up to roughly 80% concentration at moderate temperatures, or for mixed-acid and pickling environments with intermittent chloride content; move up to a Ni-Cr-Mo alloy (622, 625, C-276, or 686) for concentrated, high-temperature, continuously chloride-contaminated, or otherwise aggressive sulfuric acid duty where alloy 825's iso-corrosion chart shows the 5–20 mpy or >20 mpy band.

Aloi 825 - paip dan bekas proses asid sulfurik cair dan perantaraan; mandian penjerukan asid sulfurik, termasuk yang mengandungi-garam batu atau penambahan klorida terputus-putus serupa; aliran asid sulfurik/fosforik campuran; peralatan kawalan pengeluaran asid am dan{2}}pencemaran; pemprosesan semula bahan api nuklear dan pengendalian sisa radioaktif, di mana sejarah 825 dalam proses pembubaran jenis Sulfex-didokumenkan dengan baik.

Ni-Cr-Mo alloys (622 / 625 / C-276 / 686) - concentrated (>50%), asid sulfurik panas; rendaman berterusan dalam klorida-asid sulfurik tercemar; perkhidmatan dengan carta kakisan iso-825 menunjukkan gabungan asid/suhu berada di atas garisan 5 mpy.

Aloi INCOLOY 25-6MO - alternatif tahan karat super-austenit yang bernilai dinilai khusus untuk mencairkan (<10% at boiling, up to 50% at 140°F/60°C) sulfuric acid contaminated with chlorides, where its 6% molybdenum content gives it an edge over alloy 825 under crevice conditions.

Nota perolehan yang patut dinyatakan dengan jelas: carta kakisan iso-menghuraikan tingkah laku dalam asid yang agak tulen atau campuran ringan di bawah keadaan makmal. Logam Khas sendiri memberi amaran bahawa penyimpangan teruk boleh berlaku dengan kehadiran bahan cemar yang biasa kepada proses kimia sebenar. Sebelum memuktamadkan pemilihan bahan untuk aliran proses tertentu, minta atau jalankan ujian kupon kakisan dalam cecair proses sebenar dan bukannya bergantung pada carta kakisan-iso sahaja untuk aplikasi sempadan.

Soalan Lazim

Q: Apakah aloi kepekatan asid sulfurik maksimum yang boleh dikendalikan oleh 825?

A: Ia bergantung sepenuhnya pada suhu. Pada suhu sehingga 150 darjah F (65 darjah ), aloi 825 mengekalkan rintangan yang sangat baik (<5 mpy) across the full concentration range, 0–100%. As temperature rises toward the boiling point, the safe concentration window narrows - at 176°F (80°C) it extends to about 78% concentration, and at boiling temperature it is generally limited to lower concentrations, below roughly 40%.

Q: Mengapakah kuprum secara khusus membantu dengan rintangan asid sulfurik?

A: Penambahan kuprum kepada aloi besi-kromium-molibdenum-nikel didokumenkan oleh Logam Khas untuk meningkatkan rintangan khususnya kepada asid penurun - sulfurik, fosforik dan hidroklorik - satu mekanisme yang berbeza daripada peranan kromium dalam menentang asid pengoksidaan. Oleh kerana asid sulfurik berkurangan di bawah kira-kira 25% kepekatan dan pengoksidaan melebihi kira-kira 50%, kuprum dan kromium secara berkesan membahagikan julat kepekatan antara mereka dalam komposisi aloi 825.

Q: Adakah aloi 825 memerlukan-rawatan haba pasca kimpalan sebelum digunakan dalam perkhidmatan asid sulfurik?

A: Secara amnya tidak. Aloi 825 distabilkan terhadap pemekaan oleh penambahan titaniumnya, yang membolehkannya digunakan dalam-keadaan dikimpal dalam kebanyakan perkhidmatan tanpa pos mandatori-anil penyelesaian kimpalan - kelebihan berbanding keluli tahan karat austenit yang tidak-stabil, yang biasanya memerlukan rawatan haba untuk memulihkan rintangan kakisan selepas kimpalan.

Q: Adakah aloi 825 atau aloi Ni-Cr-Mo seperti 625 merupakan pilihan ekonomi yang lebih baik untuk asid sulfurik?

A: Untuk asid sulfurik cair di bawah kira-kira 50% kepekatan, aloi 825 menawarkan rintangan yang pada asasnya sama dengan aloi yang jauh lebih mahal seperti INCONEL 686, menjadikannya pilihan yang lebih kos-berkesan dalam julat itu. Kepekatan melebihi 50%, atau dengan pencemaran klorida berterusan, aloi molibdenum-yang lebih tinggi mengatasi aloi 825 dengan cukup bermakna sehingga kos tambahan biasanya wajar.

Q: Bolehkah aloi 825 digunakan di mana kedua-duanya terdapat asid sulfurik dan klorida?

A: Ya, dalam kebanyakan kes - Special Metals mendokumenkan perkhidmatan terbaik untuk aloi 825 dalam mandian penjerukan sulfurik dengan penambahan-garam (klorida) batu. Awas terpakai secara khusus untuk pendedahan terendam sepenuhnya yang berterusan kepada klorida-asid sulfurik yang tercemar, di mana aloi molibdenum-lebih tinggi disyorkan sebaliknya.