Hastelloy G-30 vs G-35: بيانات مقاومة حمض الفوسفوريك والتآكل الحمضي المختلط

محتويات

1. ما هي Hastelloy G-30 وG-35، وكيف تختلف تركيباتها؟
2. ما هي السبائك الأفضل في مقاومة عملية معالجة حمض الفوسفوريك الرطب؟
3. كيف يمكن مقارنة G-30 وG-35 في حمض النيتريك وخدمة الأحماض المؤكسدة المختلطة؟
4. أي السبائك تعمل بشكل أفضل في تقليل الأحماض - الهيدروكلوريك والكبريت؟
5. كيف يمكن مقارنة G-30 وG-35 فيما يتعلق بالتنقر وتآكل الشقوق والتكسير الناتج عن إجهاد الكلوريد؟
6. هل يحتفظ G-30 وG-35 بمقاومة التآكل في حالة اللحام؟
7. كيف يمكن مقارنة الخواص الميكانيكية وخصائص التصنيع؟
8. ما هي معايير ASTM وASME ومعايير الصناعة التي تحكم G-30 وG-35؟
9. ما هي السبيكة التي يجب عليك تحديدها - G-30 أو G-35؟
10. الأسئلة المتداولة

ما هي Hastelloy G-30 وG-35، وكيف تختلف تركيباتها؟

G-35 (UNS N06035) عبارة عن -كروم أعلى، وموليبدينوم أعلى-، وحديد منخفض-تطور لـ G-30 (UNS N06030)، والغرض-تم إنشاؤه بواسطة Haynes International لتوسيع مقاومة التآكل إلى ما بعد غلاف حمض الفوسفوريك الأصلي للعملية الرطبة لـ G-30 إلى أكسدة أكثر شدة وملوثة بالكلوريد الظروف.

تنتمي كلا السبيكتين إلى عائلة النيكل-الكروم-الموليبدينوم "G" التي تم تطويرها خصيصًا لعملية إنتاج حمض الفوسفوريك -الرطبة - وهي واحدة من أكثر البيئات الصناعية تآكلًا، نظرًا لأن الحمض التجاري يحتوي على حمض الكبريتيك غير المتفاعل، وأيونات الفلوريد، وأيونات الكلوريد إلى جانب حمض الفوسفوريك الأساسي. كان G-30 هو الحل-الأول للجيل؛ تم تقديم G-35 لاحقًا باستخدام كيمياء الكروم الأصغر حجمًا والأعلى- التي تزيل معظم الحديد وتستبدل استراتيجية النحاس والتنغستن G-30 بأعلى نسبة من الكروم والموليبدينوم.

المصدر: أوراق بيانات التركيب الاسمي لشركة Haynes International لسبائك HASTELLOY G-30 وG-35.

أكبر فرق معدني هو الحديد: G-30 يحمل 15% حديد بينما G-35 متوج بنسبة 2%. يخفف الحديد الطبقة السلبية الغنية بالكروم- ويضر بشكل كبير بالأداء في الأحماض المؤكسدة، وهذا هو السبب الرئيسي وراء تقدم كيمياء G-35 الأعلى-من الكروم والحديد المنخفض في حمض الفوسفوريك والنيتريك على الرغم من مشاركة السبيكتين في فلسفة تصميم مماثلة للنيكل والكروم والموليبدينوم.

ما هي السبائك الأفضل في مقاومة عملية معالجة حمض الفوسفوريك الرطب؟

يُظهر G-35 معدلات تآكل أقل ماديًا من G-30 عبر معظم نطاق حمض الفوسفوريك -العملية الرطبة ذات الصلة تجاريًا، على الرغم من تقارب السبيكتين - وحواف G-30 للأمام قليلاً جدًا - في الحالة الأكثر خطورة التي تم اختبارها: 85% حمض عند الغليان المتداول.

يتم إنتاج حمض الفوسفوريك -الرطب (P₂O₅) عن طريق هضم صخور الفوسفات مع حامض الكبريتيك ويتم تركيزه تدريجيًا من حوالي 30% إلى 54% P₂O₅ من خلال سلسلة من المبخرات؛ تم تطوير كلا السبيكتين واختبارهما خصيصًا لهذا الواجب، بما في ذلك حمض المعالجة الرطب الحقيقي بنسبة 36/48/54% عند درجة حرارة 121 درجة (250 درجة فهرنهايت) المقدم من أحد منتجي فلوريدا. تعمل بيانات غليان الكاشف-الموضحة أدناه على عزل تأثير قوة الحمض-على أساس-مثل-مثل.

المصدر: جداول كاشف Haynes International-لدرجات تآكل حمض الفوسفوريك، وصحائف بيانات سبائك HASTELLOY G-30 وG-35 (وظائف مختبر التآكل 5-03، 30-04، 449-82).

عند حمض 60-80%، يكون معدل تآكل G-35 أقل بنسبة 30-75% من G-30 - وهو فرق كبير بالنسبة لعمر أنبوب المبخر. يعد الانعكاس عند 85% من الغليان بمثابة تذكير مفيد بأن تصنيف السبائك في الخدمة الحمضية يكون خاصًا بالحالة: بالنسبة لنقاط عمل حمض الفوسفوريك الأكثر تركيزًا وسخونة، يجب أن تؤكد بيانات الخدمة أو اختبار القسيمة في حالة المصنع الفعلية الاختيار بدلاً من افتراض أن الاتجاه العام يظل عند الطرف الأقصى للنطاق.

كيف يمكن مقارنة G-30 وG-35 في حمض النيتريك وخدمة الأحماض المؤكسدة المختلطة؟

إن محتوى الكروم العالي لـ G-35 يمنحه معدل تآكل أقل بمعدل 2-3 مرات تقريبًا من G-30 عبر كل تركيز مطابق لحمض النيتريك المغلي، مما يجعله المرشح الأقوى لحمامات تخليل حمض النيتريك، وخدمة التخليل المختلطة من النيتريك/الهيدروفلوريك غير القابل للصدأ، وغيرها من التيارات المؤكسدة بقوة أو الأحماض المختلطة التي تحتوي على حمض النيتريك.

المصدر: جداول Haynes International لتآكل حمض النيتريك، وصحائف بيانات سبائك HASTELLOY G-30 وG-35 (وظيفة مختبر التآكل 6-03).

يعد محتوى الكروم هو المحرك الرئيسي للسلبية في الأحماض المؤكسدة، وتضع المخططات الخطية المقارنة الخاصة بـ Haynes International البالغة 0.1 مم/سنة أداء G-35 قريبًا من السبائك 625 في حمض الهيدروكلوريك والكبريتيك - وهو شريط أعلى ماديًا من G-30، الذي يقع خطه 0.1 مم/سنة في حامض الكبريتيك أعلى بقليل من 625. بالنسبة لأي تيار حمض-مختلط حيث يهيمن المكون المؤكسد (نوع النيتريك) على آلية التآكل، فإن G-35 هي المواصفات الأكثر تحفظًا وعادةً ما تكون أكثر اقتصادية على المدى الطويل، نظرًا لأن بدل التآكل المنخفض يمكن أن يترجم إلى أقسام أرق من الجدار وفترات خدمة أطول.

أي السبائك تعمل بشكل أفضل في تقليل الأحماض - الهيدروكلوريك والكبريت؟

يُظهر G-35 معدلات تآكل أقل من G-30 في الغليان، وحمض الهيدروكلوريك المخفف وحمض الكبريتيك، ولكن G-30 أفضل بشكل قابل للقياس - في بعض الحالات بشكل كبير - من G-35 في نطاق التركيز المتوسط (30-70%) من حمض الكبريتيك عند 66-93 درجة (150-200 درجة فهرنهايت)، حيث لا تزال إضافة النحاس G-30 توفر حقيقيًا، فائدة قابلة للقياس. لا تعتبر أي من السبائك هي الخيار الأول لتقليل واجب الحمض المركّز. تعتبر سبائك Hastelloy مثل C-276 أو B-3 أكثر ملاءمة بشكل عام هناك.

الغليان، الحمض المخفف: G-35 للأمام

المصدر: جداول تآكل حمض الهيدروكلوريك والكبريتيك من Haynes International، وصحائف بيانات سبائك HASTELLOY G-30 وG-35.

نتيجة غليان حمض الهيدروكلوريك بنسبة 2% هي نقطة البيانات البارزة: يقفز معدل تآكل G-30 إلى 9.47 مم/سنة - وهو معدل غير قابل للاستخدام بشكل أساسي لحدود الضغط - بينما يظل G-35 عند 0.05 مم/سنة، أي أقل بحوالي 200 مرة. هذه الفجوة وحدها تمنع مجموعة الثلاثين من الوصول إلى أي نقطة غليان ومخففة من حمض الهيدروكلوريك التي يمكن لمجموعة الثلاثين التعامل معها بشكل مريح.

منتصف-تركيز حمض الكبريتيك عند درجة 66-93 : G-30 للأمام

المصدر: جداول Haynes International للتآكل بحامض الكبريتيك، وصحائف بيانات سبائك HASTELLOY G-30 وG-35 (وظائف مختبر التآكل 449-82 و45-02).

هنا ينقلب الترتيب تمامًا: عند 40% حمض الكبريتيك و93 درجة، يعمل G-30 أبطأ بعشر مرات تقريبًا من G-35 (0.54 مقابل . 5.41 مم/ سنة). هذا هو المردود العملي لإضافات النحاس والتنغستن G-30، وهذا يعني أن G-35 الأحدث والأكثر كثافة ليس ترقية عالمية - بالنسبة لمصنع يعمل بتيارات حامض الكبريتيك متوسطة القوة في نافذة درجة الحرارة هذه، من المرجح جدًا أن يكون G-30 هو الخيار الأفضل من الناحية الفنية والأكثر اقتصادا.

كيف يمكن مقارنة G-30 وG-35 فيما يتعلق بالتنقر وتآكل الشقوق والتكسير الناتج عن إجهاد الكلوريد؟

يوفر G-35 هامشًا أوسع بكثير ضد هجوم الكلوريد الموضعي من G-30 - درجة حرارة تأليب حرجة أعلى بمقدار 40 درجة ودرجة حرارة شق حرجة أعلى بمقدار 20 درجة في كلوريد الحديديك المحمض - ويقاوم تكسير إجهاد الكلوريد إلى أجل غير مسمى في غليان كلوريد المغنيسيوم بنسبة 45%، بينما يتشقق G-30 في النهاية.

تتركز الكلوريدات تحت الحجم والرواسب داخل مبخرات حمض الفوسفوريك، لذا فإن مقاومة التآكل الموضعية - - وليس فقط مقاومة الأحماض السائبة - هي التي تحكم غالبًا- الحياة الحقيقية للأنبوب. هذا هو وضع الفشل المحدد الذي تم تصميم G-35 لصده.

المصدر: بيانات درجة حرارة التنقر/درجة حرارة الشقوق الحرجة من Haynes International (المحمض 6% FeCl3، ASTM G48) وبيانات تكسير الإجهاد - (الغليان 45% MgCl2، ASTM G36)، أوراق بيانات سبائك HASTELLOY G-30 وG-35.

درجة حرارة التنقر الحرجة البالغة 95 درجة لـ G-35 تضعه في نفس فئة السبائك 625، ومقاومته غير المحددة للتشقق في اختبار كلوريد المغنسيوم لمدة 1,008- ساعة - نفس النتيجة التي حققها 625 - هي ميزة حاسمة للمبخرات، أو المبادلات الحرارية، أو أي معدات بها شقوق، أو حشوات، أو ظروف نقص الترسيب في تيارات الفوسفوريك أو الأحماض المختلطة الحاملة للكلوريد.

هل يحتفظ G-30 وG-35 بمقاومة التآكل في حالة اللحام؟

نعم. لا تتطلب أي من السبيكتين معالجة حرارية بعد اللحام - لأداء التآكل - حيث يحتفظ كلاهما بمقاومة قريبة من المعدن الأساسي المطاوع باعتباره -ملحومًا، ويتفوق معدن اللحام G-35 فعليًا على المعدن الأساسي المطاوع في حمض الكبريتيك المركز (90%).

المصدر: Haynes International جميع-اللحام-المعادن (متعددة-الممرات الصليبية GMAW) مقابل بيانات التآكل المعدني ذات القاعدة المطاوع-، وصحائف بيانات سبائك HASTELLOY G-30 وG-35.

كلتا السبيكتين مؤهلتان لـ GTAW، وGMAW، وSMAW باستخدام معادن حشو متطابقة - ERNiCrMo-11/ENiCrMo-11 لـ G-30 وERNiCrMo-22/ENiCrMo-22 لـ G-35 - وكلاهما مزودان بالتصلب بالطحن، مع إعادة التلدين المطلوبة فقط بعد التشكيل الساخن أو البارد العمل الذي يتجاوز تقريبًا 7% من استطالة الألياف الخارجية، وليس كشرط لمقاومة التآكل في اللحامات.

كيف يمكن مقارنة الخواص الميكانيكية وخصائص التصنيع؟

G-30 وG-35 يتشاركان بشكل أساسي في الحد الأدنى من مستويات القوة في درجة حرارة الغرفة، لكن G-35 توفر ليونة وصلابة أعلى في حالة التلدين بالمطحنة، وكلا السبيكتين تعملان بشكل أسرع من الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي، مما يتطلب تصلبًا متوسطًا أثناء التشكيل البارد الثقيل.

المصدر: بيانات الشد والصلابة الخاصة بشركة Haynes International، وأوراق بيانات سبائك HASTELLOY G-30 وG-35.

ما هي معايير ASTM وASME ومعايير الصناعة التي تحكم G-30 وG-35؟

تتم تغطية كلتا السبيكتين بمجموعة -متوازية تقريبًا من مواصفات نموذج ASTM/ASME-وتشتركان في مؤهل الخدمة NACE MR0175/ISO 15156 sour-، لكنهما تحملان أرقام مواصفات مختلفة للصفائح/الألواح والقضبان/القضبان، وتفاصيل مختلفة لحشو AWS-التسميات المعدنية - التي تهم عند كتابة مواصفات المشتريات ومراجعات شهادات المطحنة-.

المصدر: جداول "المواصفات والأكواد" الخاصة بشركة Haynes International، وصحائف بيانات سبائك HASTELLOY G-30 وG-35.

ما هي السبيكة التي يجب عليك تحديدها - G-30 أو G-35؟

حدد G-35 لمعدات حمض الفوسفوريك-الرطبة الجديدة، وحمض النيتريك أو الأكسدة المختلطة-، وأي خدمة معرضة للكلوريد-ملوثة أو شقوق-؛ حدد G-30 للأنظمة الحالية المؤهلة بالفعل لهذه الكيمياء، وللتركيز المتوسط ​​(30-70%) لحمض الكبريتيك عند درجة حرارة معتدلة، حيث يكون الأداء أقوى وأكثر اقتصادا.

• اختر G-35 من أجل:تركيزات حمض أعلى ودرجات حرارة أعلى في مبخرات حمض الفوسفوريك، أو إنشاء -حزم أنابيب مبخر جديدة.
• اختر G-35 من أجل:دوائر تخليل وتنظيف حمض النيتريك-أو حمض النيتريك المختلط.
• اختر G-35 من أجل:المعدات التي تحتوي على شقوق أو حشيات أو رواسب أو غيرها من الظروف المعرضة لتنقر الكلوريد أو هجوم الشقوق أو إجهاد الكلوريد-تشقق التآكل.
• اختر G-35 من أجل:التجميعات الملحومة حيث يتم تقييم الليونة والمتانة العالية في حالة اللحام-.
• اختر مجموعة الثلاثين من أجل:خدمة حمض الكبريتيك بتركيز متوسط-(30-70%) عند درجة 66-93، حيث توفر إضافة النحاس ميزة حقيقية مدعومة بالبيانات مقارنة بـ G-35.
• اختر مجموعة الثلاثين من أجل:المصانع الحالية وبرامج قطع الغيار مؤهلة ومخزنة بالفعل في G-30، حيث يضيف تبديل السبائك تعقيدات الشراء دون الحاجة إلى التآكل.
• اختر مجموعة الثلاثين من أجل:مشروعات محدودة الميزانية-حيث يوفر المحتوى المنخفض من النيكل والكروم والموليبدينوم G-30 ميزة حقيقية من حيث التكلفة الأولى وتقع حالة الخدمة ضمن غلافها المثبت.

في جميع الحالات، -تحقق من الاختيار مقابل كيمياء النبات الفعلية - بما في ذلك الكلوريد والفلورايد ومستويات شوائب حمض-الكبريت الحر-في حمض الفوسفوريك -الرطب - حيث يتم إنشاء بيانات التآكل المنشورة لكلا السبائك في درجة الكاشف- أو محاليل اختبار محددة، وتوصي Haynes International نفسها بالتحقق الميداني قبل الاستخدام الصناعي.

الأسئلة المتداولة

س: ما هو الفرق الرئيسي بين Hastelloy G-30 وG-35؟

A: يحتوي G-35 (UNS N06035) على كروم أعلى (33.2% مقابل . 30%) وموليبدينوم (8.1% مقابل . 5.5%)، وحديد أقل بكثير (2% كحد أقصى مقابل . 15%))، من G-30 (UNS N06030). وهذا يمنح G-35 مقاومة أفضل لحمض الفوسفوريك وحمض النيتريك وتنقر الكلوريد، بينما يحتفظ G-30 بميزة في حمض الكبريتيك متوسط ​​التركيز بفضل إضافة النحاس.

س: هل يعتبر Hastelloy G-35 بديلاً مباشرًا لـ G-30؟

A: ليس عالميا. يعتبر G-35 هو الخيار الأقوى لمعظم خدمات التنقر على الفوسفور والنيتريك والكلوريد، ولكن تظهر بيانات Haynes International المنشورة أن G-30 يتفوق على G-35 في الغليان وقرب الغليان بنسبة 30-70% من حمض الكبريتيك، لذلك يجب التحقق من الاستبدال مقابل كيمياء الحمض ودرجة الحرارة الفعلية.

س: ما هي السبائك الأفضل لمبخرات حمض الفوسفوريك -العملية الرطبة؟

A: تُظهر G-35 معدلات تآكل أقل من G-30 عبر معظم نطاق 50-80% P2O5، كما أن درجة حرارة الحفر الحرجة (95 درجة) ودرجة حرارة الشق (45 درجة) أعلى بكثير من G-30 (55 درجة و25 درجة)، مما يجعلها الخيار الأقوى حيث تتركز الكلوريدات تحت الرواسب.

س: هل يتطلب G-30 وG-35 معالجة حرارية بعد اللحام؟

A: لا، كلا السبيكتين عبارة عن محلول صلب- معزز ويحتفظان بمقاومة التآكل بالقرب من المعدن الأساسي المشغول في حالة -الملحومة باستخدام معادن حشو GMAW أو GTAW أو SMAW المتطابقة.

س: كيف يمكن مقارنة G-35 بالسبائك 625 في الأحماض الفوسفورية والمختلطة؟

A: تضع البيانات المقارنة لشركة Haynes International G-35 بالقرب من السبائك 625 في مقاومة حمض الهيدروكلوريك وحمض الكبريتيك وفي درجة حرارة التنقر الحرجة (95 درجة لـ G-35 مقابل . 100 درجة لـ 625)، مما يجعل G-35 بديلاً قويًا وغالبًا ما يكون أكثر فعالية من حيث التكلفة في حمض الفوسفوريك والأحماض المختلطة.

س: ما هي معايير ASTM التي تغطي الأنابيب والأنابيب Hastelloy G-30 وG-35؟

A: تشترك كلتا السبيكتين في ASTM B622 للأنابيب والأنابيب غير الملحومة وASTM B619/B626 للأنابيب والأنابيب الملحومة. تختلف اللوحة والصفائح: ASTM B582 لـ G-30 مقابل ASTM B575 لـ G-35؛ يختلف القضيب والقضيب بشكل مشابه: ASTM B581 لـ G-30 مقابل ASTM B574 لـ G-35.

س: هل يمكن استخدام G-30 أو G-35 في حالة وجود الكلوريدات في الحمض؟

A: نعم، تم تطوير كلاهما مع وضع حمض الفوسفوريك-الرطب الملوث بالكلوريد في الاعتبار، ولكن G-35 يوفر هامش أمان أكبر بكثير: فقد قاوم التشقق لأكثر من 1008 ساعة في غليان كلوريد المغنسيوم بنسبة 45%، بينما تشقق G-30 في 168 ساعة.