Легура 20 против легуре 28: Одабир правог супераустенита за киселину

Легура 20је оптимизован за употребу сумпорне киселине (посебно<50°C concentrated H₂SO₄) and mixed-acid environments; Alloy 28 excels in phosphoric acid, sour gas (H₂S/CO₂/Cl⁻), and high-chloride environments. The choice depends on the dominant corrosive medium and operating temperature.

И легура 20 (УНС Н08020) и легура 28 (УНС Н08028) су легуре супераустенитног нерђајућег челика -никл-гвожђа- легуре хрома са побољшаним додацима хрома, молибдена и бакра који надмашују стандардну киселину у окружењу са високим перформансама. Њихова кључна разлика лежи у нагласку на саставу: легура 20 даје предност бакру (3–4%) и стабилизацији ниобијума за отпорност на сумпорну киселину, док легура 28 максимизира хром (26–28%) и молибден (3–4%) за супериорну отпорност на точење и фосфор/кисели гас.

Разумевање супераустенитних нерђајућих челика

Супераустенитни нерђајући челици заузимају ниво изнад стандардних аустенитних разреда (304, 316) и по садржају легуре и по отпорности на корозију. Они су дефинисани вредностима ПРЕН (Еквивалентни број отпорности на питтинг) које прелазе 40, што је знатно више од ~25 за нерђајући челик 316. И легура 20 и легура 28 припадају овој класи, нудећи отпорност на агресивне киселине, хлориде и пуцање од корозије под стресом које конвенционални нерђајући челици не могу да обезбеде.

Легура 20: Специјалиста за сумпорну киселину

Легура 20 (УНС Н08020, такође позната као Царпентер 20Цб-3, НС143, 0Цр20Ни35Мо3Цу4Нб) је развијена 1963. године посебно да се одупре корозији сумпорне киселине у хемијској обради. Његове карактеристике су додатак бакра (3–4%) за отпорност на сумпорну киселину и ниобијума (Нб већи или једнак 8×Ц) за отпорност на сензибилизацију. Остаје референтни материјал за окружења сумпорне киселине.

Легура 28: Шампион фосфорне киселине и киселог гаса

Легура 28 (УНС Н08028, такође позната као Саницро 28, 1.4563, 00Цр27Ни31Мо3Цу) је развијена посебно за измењиваче топлоте фосфорне киселине у мокрим{8}}процесу. Његов већи садржај хрома (26–28%) и молибдена (3–4%) пружа изузетну отпорност на фосфорну киселину, средине са киселим гасом (Х₂С/ЦО₂/Цл⁻) и медијуме који садрже халид{14}}. Његов садржај угљеника је ограничен на мање од или једнако 0,03% за инхерентну интергрануларну отпорност на корозију.

Хемијски састав

Легура 20 садржи већу стабилизацију бакра (3–4%) и ниобијума (Нб већи или једнак 8×Ц), оптимизован за сумпорну киселину. Легура 28 садржи више хрома (26–28% наспрам 19–21%) и молибдена (3,5% наспрам 2,5%), обезбеђујући супериорни ПРЕН (~36 вс ~28) и бољу отпорност на корозију на удубљење/пукотину.

ПРЕН Цалцулатион

ПРЕН=%Цр + 3.3 × %Мо + 16 × %Н (азот ~0,15% у оба разреда):

Аллои 20 ПРЕН:20 + 3.3 × 2.5 + 16 × 0.15 = ~28.5

Аллои 28 ПРЕН:27 + 3.3 × 3.5 + 16 × 0.15 = ~36.5

• Предност легуре 28 ПРЕН: ~8 поена виша=знатно боља отпорност на корозију на удубљење и пукотине.
• Индустријски праг: ПРЕН > 40 за услуге морске воде; Аллои 28 се приближава овоме са својом оценом 36,5.
• Легура 20 ПРЕН 28.5 је знатно боља од 316 (ПРЕН ~25), али знатно испод легуре 28.

Зашто су разлике у саставу важне

• Бакар (Цу): Формира заштитне комплексе са сумпорном киселином, успоравајући брзину корозије. Неопходан за услугу Х₂СО₄.
• Ниобијум (Нб): Спречава преосетљивост хром-карбида током заваривања и рада на високим{0}температурама.
• Хром (Цр): Примарни покретач стабилности пасивног филма; већа=боља општа отпорност на корозију и оксидацију.
• Молибден (Мо): критичан за отпорност на точење; значајно побољшава отпорност на хлорид и фосфорну киселину.

Физичка и механичка својства

Обе легуре показују потпуно аустенитну микроструктуру са одличном дуктилношћу на собној{0}температури. Легура 20 има нешто већу затезну чврстоћу (већу или једнаку 550 МПа наспрам 500 МПа) због ојачања ниобијума, док легура 28 нуди супериорну криогену жилавост и обрадивост у врућем стању. Ни једно ни друго није погодно за континуирану употребу изнад 450 степени без пажљиве процене.

Хладно{0}}радно стање

• Легура 28 хладно-обрађена: затезна чврстоћа до 896 МПа, граница течења до 758 МПа, издужење смањено на ~15%.
• Легура 20: Такође реагује на хладну обраду; чврстоћа се значајно повећава са умереном деформацијом.
• Напомена о примени: За цевоводе високог{0}}притиска који захтевају велику чврстоћу, може се навести хладно{1}}легура 28 или легура 20 обрађена.

Ограничења повишене температуре

Отпорност на корозију

Легура 20 је пожељан избор за окружења сумпорне киселине, посебно концентрована Х2СО4 на умереним температурама. Легура 28 је супериорнија у срединама богатим фосфорном киселином, киселим гасом (Х₂С/ЦО₂/Цл⁻) и хлоридима{3}}. Ни једно ни друго се не препоручује за услуге хлороводоничне киселине (ХЦл).

сумпорна киселина (Х₂СО₄)

• Механизам: Бакар у легури 20 формира заштитне пасивне филмове типа Цу₂С- који се ефикасније одупиру нападима сумпорне киселине него само филмови од хрома-молибдена.
• Температурна граница: Обе легуре су генерално ограничене на<50–60°C in sulfuric acid. Above this, expensive nickel alloys (Alloy 625, Alloy 825) are required.
• Аллои 20 Кључна предност: Додатак бакра (3–4%) посебно побољшава отпорност на смањење киселости као што је сумпорна киселина.

Фосфорна киселина (Х₃ПО₄)

• Легура 28 је посебно развијена за мокри{1}}процес производње фосфорне киселине, где нечистоће флуорида и хлорида чине да конвенционални нерђајући челици брзо пропадају.
• Истраживање (Спрингер, 2024): Легура 28 у 52% П₂О₅ фосфорној киселини са оксидационим агенсима показала је негативне стопе корозије (повећање на тежини услед формирања пасивног филма), потврђујући одличну пасивност.
• Садржај Мо (3,5%): Критичан за отпорност на фосфорну киселину са Ф⁻/Цл⁻ нечистоћама које агресивно нападају пасивне филмове.

Окружење киселог гаса и нафтних поља (Х₂С/ЦО₂/Цл⁻)

Легура 28 је значајно супериорнија за употребу киселог гаса због већег садржаја Цр и Мо који даје ПРЕН ~36,5 у односу на легуру 20 ~28,5. У Х₂С/ЦО₂/Цл⁻ окружењима, легура 28 је стандардни избор за ОЦТГ (цеваста роба за нафту) и измењиваче топлоте.

• Примена легуре 28: Производне цеви (ОЦТГ) и измењивачи топлоте у пољима киселе нафте и гаса са високим садржајем Х₂С/ЦО₂/Цл⁻.
• Механизам легуре 28: Високи Цр формира стабилан пасивни Цр₂О₃ филм; висок Мо формира заштитни слој МоО₂ отпоран на напад хлорида под Х₂С.
• НАЦЕ МР0175/ИСО 15156: Обе легуре могу бити наведене за киселу употребу, али шира прихваћеност легуре 28 потиче од супериорног ПРЕН-а.

Корозија удубљења и пукотина

Оно што ниједна легура не подноси добро

• Хлороводонична киселина (ХЦл): Ни легура 20 ни легура 28 се не препоручују за употребу са ХЦл. Користите легуру Б (Н10001) или легуру 400.
• High-Temperature (>450 степени) Оксидирајуће средине: обе легуре губе отпорност на корозију; размислите о легури 625 или легури 800Х.
• Акуа Региа (ХНО₃ + ХЦл): Ниједан степен не пружа адекватну отпорност.

Заварљивост и израда

Обе легуре су лако заварљиве коришћењем стандардних процеса аустенитног нерђајућег челика. Легура 20 захтева ниобијум-стабилизовано пунило (ЕРНиЦрМо-3) за оптималан рад на високим температурама, док легура 28 користи ЕРНиЦрМо-3 или ЕР316Л пунило. Ни једно ни друго не захтева претходно загревање.

Аллои 20 Специфичности заваривања

• Препоручују се АВС А5.14 ЕРНиЦрМо-3 или АВС А5.11 ЕНиЦрМо-3 електроде.
• Ниобијум у пунилу стабилизује метал шава од преосетљивости.
• Жарење раствором након заваривања: 900–1150 степени у трајању од 1–2 сата, брзо гашење ваздухом или водом.
• Састав метала шава одговара матичном металу када се користи одговарајући пунилац.

Аллои 28 Специфичности заваривања

• ЕРНиЦрМо-3: Пожељно за заварене-заваре са високим степеном корозије (Х₂С/Цл⁻ окружења).
• ЕР316Л: Прихватљиво за стандардну киселину; пружа одговарајућу отпорност на корозију.
• Жарење раствором: 1100 степени је оптимално и за механичка својства и за отпорност на корозију (истраживање-потврђено).
• Ултра{0}}низак садржај угљеника (мање или једнако 0,03%) значи да нема ризика од сензибилизације чак ни у зони{2}}захваћеној топлотом (ХАЗ).

Цена и доступност на тржишту

Легура 28 је генерално 10-25% скупља од легуре 20 због већег садржаја хрома и молибдена. Међутим, у апликацијама са фосфорном киселином и киселим гасом, врхунска отпорност на корозију легуре 28 доноси ниже укупне трошкове животног циклуса кроз продужени век трајања опреме и смањено одржавање.

Када је већа цена легуре 28 оправдана

• Фосфорна киселина са примесама флуорида/хлорида: Легура 20 ће претрпети убрзани напад; Легура 28 траје знатно дуже.
• Кисели гас са високим Х₂С/ЦО₂/Цл⁻: ОЦТГ и кварови на ушћу бушотине са легуром 20 би далеко премашили уштеде материјала.
• Услуга морске воде: Аллои 20'с ПРЕН ~28,5 је неадекватна; Легура 28 (ПРЕН ~36,5) пружа поуздан сервис.

Резиме поређења брзих референци

Закључак

Одлука Аллои 20 вс Аллои 28 је у основи вођена доминантним корозивним медијумом у апликацији. Оба су супераустенитни нерђајући челици са одличном отпорношћу на корозију, али њихов различити нагласак на композицији чини сваки од њих оптималним за различита окружења рада:

Легура 20(Н08020, 0Цр20Ни35Мо3Цу4Нб) је специјалиста за сумпорну киселину. Његов додатак од 3–4% бакра ствара јединствену пасивну отпорност филма на Х₂СО₄ коју легура 28 не може да парира. Развијен специјално за апликације хемијске обраде које укључују сумпорну киселину, мешане киселине и кисело чишћење, легура 20 остаје инжењерски стандард за Х₂СО₄ сервис испод 50 степени. Користите га када је ваш процес{14}}доминантна сумпорна киселина, а економија фаворизује супераустенитну -супераустенитну у односу на легуре на бази никла-.

Легура 28(Н08028, 00Цр27Ни31Мо3Цу) је шампион фосфорне киселине и киселог гаса. Њених 26–28% хрома и 3,5% молибдена обезбеђују ПРЕН ~36,5, нудећи драматично бољу отпорност на удубљење и корозију на пукотине од легуре 20. Првобитно развијен за решавање кварова измењивача топлоте фосфорне киселине у мокром{11}}процесу, легура 28 је од тада постала стандард за производњу соур уља и гаса (Х₂С/ЦО₂/Цл⁻), услуге морске воде и ФГД системи. Користите га када је претња халогеним{14}}контаминираним фосфорном киселином, киселим гасом или било којим окружењем где висок ПРЕН и отпорност на локализовану корозију одређују животни век опреме.

За инжењере набавке: унакрсне-референце на примарну претњу од корозије и максималну радну температуру у поређењу са табелама за поређење изнад. За инжењере процеса: потврдите да је одабрана легура тестирана у специфичној концентрацији киселине, температури и профилу нечистоћа вашег процеса. Када сте у недоумици, консултујте листове са подацима о легури и НАЦЕ/АСМЕ БПВЦ смернице за релевантне услове рада.