Hastelloy C-276 versus UNS32205 pro výměníky tepla

Materiály Hastelloy C-276 i UNS S32205 lze použít v tepelných výměnících, řeší však odlišné problémy s korozí. Při většině rozhodnutí o srovnání slitin je duplexní nerezová ocel UNS S32205 praktickou volbou pro chladicí vodu obsahující chloridy, brakickou vodu a konstrukce kladoucí důraz na pevnost, zatímco Hastelloy C-276 je vyhrazen pro agresivnější chemické aplikace zahrnující silné kyseliny, směsi kyselin, halogenidy, vysoké riziko štěrbinové koroze nebo u vysoce hodnotných zařízení, u nichž by selhání v důsledku koroze bylo nepřijatelné. Správná volba závisí méně na typu výměníku tepla a více na procesní kapalině, chladicím médiu, provozní teplotě, detailech svarů, čisticích chemikáliích a důsledcích odstávky.

Která slitina je vhodnější pro výměník tepla?

U typického výměníku tepla, který jako chladicí médium využívá vodu obsahující chloridy nebo brakickou vodu, je UNS S32205 často vyváženější volbou, protože kombinuje dobrou odolnost vůči chloridům, vysokou mechanickou pevnost, dobrou svařitelnost a potenciálně nižší náklady na životní cyklus ve srovnání s vyššími niklové slitiny. V případě výměníku tepla vystaveného působení kyseliny chlorovodíkové, kyseliny sírové za náročných podmínek, oxidačních i neoxidačních kyselin, smíšených chemických proudů, chloridů spojených s rizikem tvorby mezer nebo jiným agresivním halogenidovým prostředím, Hastelloy C-276 je obvykle bezpečnější volbou z hlediska odolnosti proti korozi. Haynes popisuje slitinu HASTELLOY® C-276 (UNS N10276) jako slitinu niklu, chromu a molybdenu používanou v zařízeních pro chemické procesy, včetně výměníků tepla, zatímco Alleima popisuje slitinu SAF® 2205 (UNS S32205) jako obzvláště vhodnou pro výměníky tepla, kde se jako chladicí médium používá voda obsahující chloridy nebo brakická voda.

Stručné shrnutí rozhodnutí:

• Vyberte Hastelloy C-276 když hlavní hrozbou je agresivní chemická koroze, působení kyselin, důlková koroze nebo štěrbinová koroze způsobená chloridy v náročných podmínkách, případně korozní praskání pod napětím v drsných prostředích obsahujících chloridy.
• Vyberte UNS S32205 když je hlavním požadavkem odolný a úsporný duplex nerezový výměník tepla materiál pro vodu obsahující chloridy, brakickou chladicí vodu, řadu rafinérských a technologických roztoků kontaminovaných chloridy nebo konstrukční řešení, u nichž vyšší pevnost v tahu pomáhá snížit tloušťku.
• Nevybírejte ani jeden z nich pouze podle názvu třídy. Před finálním stanovením specifikace ověřte skutečné chemické složení roztoku, teplotu, hodnotu pH, obsah chloridů, oxidační potenciál, průtokovou rychlost, náchylnost k zanášení, postup čištění, konstrukci trubek a trubkové desky a příslušné požadavky norem.
  

  Srovnávací schéma pro výběr slitin pro výměníky tepla

Stručný přehled pro rychlé srovnání

Toto srovnání slitin Hastelloy je srozumitelnější, pokud se obě slitiny posuzují podle stejných praktických kritérií.

• Skupina základních slitin
  • Hastelloy C-276: Slitina niklu, chromu a molybdenu s přídavkem wolframu, na trhu známá jako vysoce výkonná korozivzdorná slitina niklu.
  • UNS S32205: Duplexní nerezová ocel se smíšenou austeniticko-ferritickou strukturou, běžně spojovaná s duplexními třídami 2205.
  • Praktický dopad: C-276 je slitina s prioritou odolnosti proti korozi; UNS S32205 je slitina s vyváženým poměrem pevnosti a odolnosti proti korozi.
• Optimální volba výměníku tepla
  • Hastelloy C-276: Výměníky tepla pro chemické procesy, chladiče nebo ohřívače kyselin, zařízení provozovaná v prostředí s vysokým obsahem chloridů a halogenidů a zařízení, u nichž převládá riziko lokální koroze.
  • UNS S32205: Výměníky chladicí vody, výměníky brakické vody, řada technologických toků kontaminovaných chloridy, aplikace v ropném a plynárenském průmyslu nebo v rafinériích v rámci stanovených mezních hodnot.
  • Praktický dopad: Pokud je proud chemicky agresivní, posune se C-276 na přední místa v užším výběru. Pokud se jedná především o chloridovou korozi na straně, která je v kontaktu s vodou, může být UNS S32205 ekonomicky výhodnějším řešením.
• Profil odolnosti proti korozi
  • Hastelloy C-276: Vysoká odolnost vůči oxidačním i neoxidačním kyselinám, důlkové korozi způsobené chloridy, korozi ve štěrbinách a koroznímu praskání pod napětím vyvolanému chloridy.
  • UNS S32205: Dobrá odolnost proti obecné korozi, důlkové korozi, štěrbinové korozi, erozivní korozi, korozní únavě a koroznímu praskání pod napětím v prostředích obsahujících chloridy.
  • Praktický dopad: Obě oceli mohou v prostředí s obsahem chloridů dosahovat lepších výsledků než běžné austenitické nerezové oceli, avšak ocel C-276 je obecně určena pro náročnější chemická prostředí.
• Pevnost a mechanická konstrukce
  • Hastelloy C-276: Je tvárný, tvarovatelný, svařitelný a vhodný pro náročná chemická zařízení.
  • UNS S32205: Vyznačuje se vysokou mechanickou pevností, kterou společnost Alleima popisuje jako přibližně dvojnásobek mezní pevnosti austenitické nerezové oceli.
  • Praktický dopad: Ocel UNS S32205 může být vhodnou volbou v případech, kdy hraje roli pevnost, tlaková odolnost a hmotnost, zatímco ocel C-276 se volí tehdy, když je rozhodujícím faktorem korozní rezerva.

Charakteristika materiálu a záměr návrhu

Hastelloy C-276 je určen pro prostředí s vysokou korozivní zátěží

Hastelloy C-276, označovaný také jako UNS N10276, není pouze “lepší ”nerezová ocel“. Jedná se o korozivzdornou slitinu na bázi niklu s nominálním obsahem niklu, chromu, molybdenu, železa a wolframu a s velmi nízkým obsahem uhlíku a křemíku. Haynes uvádí, že tato slitina byla vyvinuta jako tvářený nikl-chrom-molybdenový materiál, který omezil problémy spojené se svařováním a stal se široce přijímaným v chemickém průmyslu a souvisejících odvětvích.

V kontextu výměníků tepla to znamená, že materiál C-276 se obvykle zvažuje v případech, kdy je výměník vystaven proudům, které mohou standardní nerezové oceli značně poškodit: kyselina chlorovodíková, agresivní roztoky kyseliny sírové, prostředí s vlhkým chlorem, směsi kyselin, kyseliny obsahující chloridy nebo štěrbiny, kterým nelze zcela zabránit. Jeho hodnota nespočívá pouze v obecné odolnosti proti korozi; často je to právě odolnost proti lokálnímu působení korozivních látek, která ospravedlňuje přechod na tuto třídu. Trubka může na většině svého povrchu vypadat v pořádku, a přesto může předčasně selhat, pokud se v místě usazeniny, na okraji těsnění, v válcovaném spoji nebo ve zóně se stojatou kapalinou objeví důlková koroze, štěrbinová koroze nebo praskliny.

Ocel UNS S32205 je vyrobena tak, aby poskytovala vyváženou pevnost a odolnost vůči chloridům

UNS S32205 je duplexní nerezová ocel chemické vlastnosti spojené s duplexem 2205. Společnost Alleima uvádí SAF® 2205 jako duplexní austeniticko-feritická nerezová ocel s vysokou odolností proti koroznímu praskání pod napětím v prostředích obsahujících chloridy, vysokou odolností proti obecné korozi, důlkové a štěrbinové korozi, vysokou mechanickou pevností a dobrou svařitelností. Jeho jmenovité složení je založeno především na chromu, niklu, molybdenu a dusíku, přičemž chemické složení je optimalizováno v rámci duplexní nerezová ocel rodina, která poskytuje ekvivalentní vysokou odolnost proti důlkové korozi.

U tepelných výměníků představuje materiál UNS S32205 často “vylepšenou variantu” oproti materiálu 316L, pokud jde o problémy s chloridy, vyšší pevností nebo únavovou korozí. Nejedná se o univerzální náhradu za niklovou slitinu C-276, ale může být vynikající volbou v případech, kdy kapalina není silně kyselá ani chemicky redukující a kdy konstrukční podmínky zůstávají v rámci stanovených limitů. V praktickém srovnání Hastelloyu a duplexní oceli vítězí UNS S32205, pokud daná aplikace nevyžaduje chemickou odolnost slitiny C-276 a projekt těží z pevnosti duplexní oceli.

Která slitina lépe odolává chloridům a štěrbinové korozi?

Hastelloy C-276 je vhodnější volbou pro prostředí s vysokým obsahem chloridů a halogenidů, zejména tam, kde se předpokládá štěrbinová koroze, usazeniny, zóny se stojatou vodou, kyselé chloridy nebo vystavení směsi různých chemikálií. UNS S32205 má také vysokou odolnost vůči chloridům ve srovnání s běžnými austenitickými nerezovými ocelemi a používá se zejména pro chladicí vodu obsahující chloridy nebo brakickou vodu, neměl by však být považován za ekvivalent C-276 v agresivním prostředí kyselých halogenidů. Společnost Haynes uvádí, že C-276 má vynikající odolnost proti důlkové a štěrbinové korozi v přítomnosti chloridů a jiných halogenidů, zatímco společnost Alleima uvádí, že SAF® 2205 lze použít při podstatně vyšších teplotách a obsahu chloridů než ASTM TP304 a TP316, aniž by docházelo k důlkové korozi za uvedených laboratorních podmínek.

Využijte toto srovnání slitin zaměřené na obsah chloridu:

• Pokud se chlorid vyskytuje převážně v chladicí vodě
  • Hastelloy C-276: Je technicky odolná, ale může obsahovat více legujících prvků, než je pro dané použití nutné, pokud se nejedná o mimořádně vysoké teploty, stojaté prostředí, kyselé prostředí nebo prostředí náchylné k tvorbě štěrbin.
  • UNS S32205: Často se velmi dobře hodí pro brakickou nebo chloridovou chladicí vodu, jsou-li vhodné konstrukční a provozní podmínky.
  • Rozhodovací bod: Začněte s materiálem UNS S32205, pokud se jedná spíše o prostředí s brakickou chladicí vodou než o prostředí s agresivními chemickými kyselinami.
• Když se chlorid spojí s nízkým pH nebo agresivními chemikáliemi
  • Hastelloy C-276: Je vhodnější, protože jeho složení na bázi niklu, molybdenu a chromu je určeno k zajištění široké odolnosti proti chemické korozi.
  • UNS S32205: Může být omezena, pokud je kyselina aktivní, znečištěná, horká nebo se nachází mimo obal z duplexní nerezové oceli.
  • Rozhodovací bod: Přejděte na C-276 v případě, že chloridy nejsou pouhými solemi ve vodě, ale součástí chemicky agresivního technologického proudu.
• Když se štěrbinám nelze vyhnout
  • Hastelloy C-276: Vhodnější v případech, kdy těsněné spoje, mezery mezi trubkami a trubkovou deskou, usazeniny nebo oblasti s nízkým průtokem zvyšují riziko lokální koroze.
  • UNS S32205: Je lepší než mnoho běžných nerezových ocelí, ale i tak vyžaduje pečlivé navrhování, výrobu, čištění a regulaci rychlosti.
  • Rozhodovací bod: Pokud jsou podmínky pro provádění kontrol nepříznivé a prostoje jsou nákladné, může být snazší zdůvodnit použití materiálu C-276 s větší rezervou proti korozi.
• Když je hlavním problémem korozní praskání pod napětím
  • Hastelloy C-276: Haynes uvádí vysokou odolnost proti koroznímu praskání pod napětím vyvolanému chloridy a konstatuje, že u materiálu C-276 nedošlo k žádnému praskání v citované zkoušce s vroucím chloridem hořečnatým trvající 1 008 hodin.
  • UNS S32205: Společnost Alleima uvádí, že materiál SAF® 2205 vykazuje dobrou odolnost proti SCC a v uvedených zkouškách s chloridem vápenatým vykazuje mnohem vyšší odolnost než standardní austenitické nerezové oceli.
  • Rozhodovací bod: Obě tyto oceli představují vylepšení oproti běžným austenitickým nerezovým ocelím, avšak C-276 zůstává nejlepší volbou pro náročnější kombinace chloridů a chemikálií.

Použití kyseliny rozlišuje tyto dvě slitiny

Právě při provozu v kyselém prostředí se volba mezi materiály Hastelloy C-276 a UNS 32205 často stává jednoznačnější. Materiál C-276 se široce používá v zařízeních chemického průmyslu, protože odolává široké škále korozivních chemikálií, včetně oxidačních i neoxidačních kyselin. Společnost Haynes ve svých srovnávacích grafech konkrétně uvádí, že materiál C-276 si vede lépe než nerezové oceli v prostředí kyseliny chlorovodíkové a kyseliny sírové, a vykazuje ve srovnání s nerezovými ocelemi výrazné zlepšení vlastností při koncentracích kyseliny chlorovodíkové nad přibližně 5 procent. (haynesintl.com)

UNS S32205 vykazuje dobré vlastnosti ve vybraných procesních roztocích a v prostředí zředěné kyseliny sírové, avšak duplexní nerezové oceli nejsou vhodné pro každé použití s kyselinami. Společnost Alleima upozorňuje, že nečistoty mohou zvyšovat korozivitu v procesních kyselých roztocích, a v případě rizika aktivní koroze doporučuje použít materiály s vyšším obsahem legujících prvků. Toto je zásadní varování pro výměníky tepla, protože skutečné kapaliny se málokdy chovají jako čisté laboratorní kyseliny; mohou obsahovat chloridy, fluoridy, oxidační činidla, kovové ionty, nerozpuštěné látky, zbytky čisticích prostředků nebo dochází ke změnám koncentrace na horkých površích. (alleima.com)

Praktické srovnání při použití v kyselém prostředí:

• Kyselina chlorovodíková nebo směsi obsahující kyselinu chlorovodíkovou: Upřednostňujte Hastelloy C-276, pokud výsledky zkoušek a zkušenosti jednoznačně nehovoří ve prospěch duplexní nerezové oceli.
• Zředěná, regulovaná kyselina při mírné teplotě: O použití UNS S32205 lze uvažovat, pokud chemické složení v kyselém prostředí, nečistoty a teplota splňují osvědčené limity.
• Proměnlivé chemické složení rostlin: Upřednostněte metodu C-276 nebo vyžadujte zkoušky s kupóny, protože poruchy a výkyvy koncentrace mohou mít rozhodující vliv na způsob selhání.
• Kyselina a usazeniny nebo koroze pod usazeninami: Při čištění upřednostňujte přípravek C-276, pokud nelze spolehlivě zabránit usazování nečistot ve štěrbinách.
• Čištění výměníku kyselinou: Zkontrolujte, zda jsou čisticí prostředky agresivnější než při běžném provozu; k mnoha poruchám materiálů dochází právě při čištění, nikoli během běžné výroby.

Přenos tepla a teplotní chování jsou sice důležité, ale koroze je stále hlavním problémem

Tepelná vodivost je někdy uváděna jako důvod pro volbu duplexní nerezové oceli namísto niklové slitiny. Při výpočtech pro čisté prostředí může tepelná vodivost ovlivnit odpor stěny, avšak u mnoha průmyslových výměníků tepla není rozhodujícím odporem pouze kovová stěna; často se jedná o znečištění, koeficienty filmového proudění, uspořádání proudění, vodní kámen, tvorbu usazenin nebo rezervu proti korozi. Proto by výběr materiálu měl začínat posouzením korozní kompatibility a teprve poté by se mělo ověřit, zda zvolená tloušťka stěny trubky a geometrie výměníku splňují požadavky na tepelný výkon.

Podle údajů z dostupných technických listů mají materiály C-276 a SAF® 2205 v běžných teplotních rozsazích výměníků tepla zhruba srovnatelné hodnoty tepelné vodivosti, přičemž Haynes uvádí pro materiál C-276 hodnotu 11,2 W/m·°C při 100 °C a 12,9 W/m·°C při 200 °C, zatímco Alleima uvádí pro SAF® 2205 hodnotu 16 W/m·°C při 100 °C a 17 W/m·°C při 200 °C. Tyto hodnoty automaticky neznamenají, že UNS S32205 zajistí lepší výměník, protože vyšší přípustná odolnost proti korozi může umožnit odlišnou konstrukci, interval čištění nebo očekávanou životnost. (haynesintl.com)

Teplota ovlivňuje výběr slitiny i jiným způsobem: metalurgickými limity a normami. Společnost Alleima upozorňuje, že dlouhodobé vystavení slitiny SAF® 2205 teplotám nad 280 °C může změnit její mikrostrukturu a snížit rázovou pevnost, přičemž zároveň poznamenává, že trubky výměníku tepla v některých případech lze použít při vyšších teplotách a pro další informace se doporučuje obrátit se na dodavatele. Pro použití v tlakových nádobách uvádí společnost Alleima jako maximální teplotu 280 °C za určitých uvedených podmínek, proto by konstruktéři měli ověřit příslušnou normu a typ produktu, místo aby předpokládali, že všechny komponenty z materiálu 2205 mají stejnou teplotní odolnost.

Která varianta je z hlediska nákladů snáze ospravedlnitelná?

Použití materiálu UNS S32205 se z hlediska počátečních nákladů na materiál a nákladů během životního cyklu obvykle snáze ospravedlní, pokud provozní podmínky spadají do rozsahu, pro který je duplexní nerezová ocel vhodná, zatímco použití Hastelloy C-276 se snáze ospravedlní v případě, že náklady spojené s poruchami způsobenými korozí, úniky, kontaminací, neplánovanými odstávkami nebo výměnou jsou vyšší než příplatek za tuto slitinu. Toto je nejčastější praktická odpověď při výběru mezi Hastalloyem a duplexní nerezovou ocelí: duplexní nerezová ocel je cenově výhodnou volbou pro provoz s mírným působením chloridů a C-276 je volbou snižující riziko v případě silné chemické koroze.

Zvažujte náklady v jednotlivých složkách, nikoli pouze cenu za kilogram:

• Náklady na nákup materiálu
  • Hastelloy C-276: Vyšší obsah niklu, molybdenu a wolframu z něj obvykle činí materiál prémiové kvality.
  • UNS S32205: Obvykle jsou ekonomičtější než korozivzdorné slitiny s vysokým obsahem niklu.
  • Rozhodovací bod: Jsou-li obě slitiny z technického hlediska přijatelné, má UNS S32205 obvykle silnější argument z hlediska nákupu.
• Náklady na výrobu a svařování
  • Hastelloy C-276: Lze svařovat a tvářit, při výrobě je však třeba zohlednit zpevnění materiálu při tváření, meze tvářitelnosti, vhodnost přídavných materiálů a případně požadavky na tepelné zpracování po tváření.
  • UNS S32205: Dobrá svařitelnost, při svařování je však nutné zachovat rovnováhu duplexních fází a dodržovat předpisy týkající se přívodu tepla a teploty mezi jednotlivými vrstvami.
  • Rozhodovací bod: S žádnou z těchto slitin by se nemělo zacházet nedbale; obraťte se na výrobce, kteří mají s daným materiálem zkušenosti.
• Doba výpadku a důsledky poruchy
  • Hastelloy C-276: Je to výhodnější v případech, kdy by porucha zastavila výrobu, představovala riziko pro životní prostředí, způsobila kontaminaci výrobku nebo si vyžádala náročnou výměnu potrubí.
  • UNS S32205: Je to výhodnější v případech, kdy jsou kontrola, čištění a výměna proveditelné a riziko koroze je prokazatelně přijatelné.
  • Rozhodovací bod: Čím vyšší je sankce za odstávku, tím větší význam má rezerva proti korozi.
• Nejistota ohledně životnosti
  • Hastelloy C-276: Vhodnější v případech, kdy se chemické složení mění nebo se očekávají mimořádné podmínky.
  • UNS S32205: Je vhodnější, když jsou ovládací prvky oken řízeny a podloženy předchozími zkušenostmi z provozu nebo testováním.
  • Rozhodovací bod: Investujte do jistoty tam, kde nelze chemické procesy přesně regulovat.

Na výkon mají vliv konstrukce, svařování a detaily spojů mezi trubkami a trubkovou deskou

Materiál výměníku tepla může selhat kvůli nekvalitnímu zpracování, a to i v případě, že základní slitina je vhodná. Sváry, rozšířené konce trubek, štěrbiny u trubkových desek, styčné body s přepážkami, ucpané odtoky, rozhraní těsnění a špatně očištěné povrchy jsou běžná místa, kde koroze začíná. To je obzvláště důležité při srovnání slitin typu Hastelloy, protože vybraná slitina je pouze jednou součástí korozního systému.

U slitiny Hastelloy C-276 společnost Haynes uvádí, že je vhodná pro běžné svařovací procesy, včetně GMA/MIG, GTA/TIG a SMA/elektrodové svařování, a upozorňuje, že jsou k dispozici odpovídající přídavné materiály. Haynes rovněž uvádí, že výrobky z tvářené slitiny C-276 se dodávají v stavu žíhaném z výroby, není-li uvedeno jinak, a že po tváření za tepla a po tváření za studena nad stanovenými deformačními podmínkami je nutné provést opětovné žíhání, aby se obnovily optimální vlastnosti.

U oceli UNS S32205 se při svařování klade důraz na zachování duplexní struktury. Společnost Alleima uvádí, že ocel SAF® 2205 lze svařovat bez předehřevu a že následné tepelné zpracování obvykle není nutné, přičemž doporučuje regulovaný přísun tepla a mezivrstvovou teplotu nižší než 150 °C. Stejný zdroj uvádí, že roztažení trubek vyžaduje vyšší počáteční sílu než u austenitických nerezových ocelí kvůli vyšší mezí pevnosti a pevnosti v tahu, což má přímý význam pro výrobu výměníků tepla.

Kontrolní body specifikace pro obě slitiny:

• Určete, zda Trubky jsou bezešvé nebo svařované a splňují příslušnou normu ASTM, ASME, EN nebo projektová norma.
• Trubka, trubková deska, navařovací vrstva, přídavný materiál a materiál těsnění musí být přizpůsobeny stejnému koroznímu prostředí.
• Pokud je to možné, vyhýbejte se slepým ramenům, místům se stojatou vodou a místům, kde se usazují nečistoty.
• Uveďte požadavky na čištění, moření, pasivaci nebo povrchovou úpravu odpovídající dané slitině.
• Kontrola kvalifikací svařovacích postupů, vneseného tepla, teploty mezi jednotlivými vrstvami a kontroly.
• U kritických zařízení vyžadujte protokoly o zkouškách materiálů a jednoznačnou identifikaci materiálu.
• Pokud výměník kombinuje odlišné slitiny, je třeba posoudit galvanické páry.

Doporučení na základě aplikace

Výměníky chladicí vody a brakické vody

UNS S32205 je často první slitinou, kterou se zvažuje pro použití ve výměnících tepla s chladicí vodou obsahující chloridy nebo s brakickou vodou. Díky kombinaci odolnosti proti důlkové korozi, odolnosti proti koroznímu praskání pod napětím (SCC), odolnosti proti erozi a korozi a vysoké pevnosti se tato slitina hodí pro řešení mnoha problémů na straně vody výměníku lépe než standardní nerezové oceli řady 300. Společnost Alleima výslovně uvádí, že SAF® 2205 je obzvláště vhodná pro výměníky tepla využívající chladicí média obsahující chloridy nebo brakickou vodu.

Hastelloy C-276 lze i nadále zvolit pro provoz v prostředí mořské nebo brakické vody, pokud existuje vysoké riziko koroze ve štěrbinách, jsou teploty vysoké, usazeniny jsou trvalé nebo jsou důsledky selhání extrémní. U mnoha řízených aplikací s chladicí vodou však přidaný obsah slitiny nemusí přinášet odpovídající ekonomickou hodnotu. Osvědčeným postupem je porovnat celkové náklady na instalaci, přístupnost pro kontrolu, strategii čištění a očekávané chování při znečišťování, spíše než volit pouze na základě žebříčku korozní odolnosti.

Chemické procesy a kyselé výměníky

Hastelloy C-276 je obvykle vhodnější volbou pro výměníky tepla v chemických procesech, kde na procesní straně dochází k působení agresivních kyselin, chloridů, halogenidů nebo neznámých chemických látek. Společnost Haynes uvádí typické aplikace materiálu C-276 v chemickém průmyslu, včetně reaktorů, výměníků tepla a kolony, a popisuje jeho schopnost odolávat jak oxidačním, tak neoxidačním kyselinám.

Materiál UNS S32205 může být vhodný pro méně agresivní procesní roztoky, zejména tam, kde je vyžadována odolnost proti chloridům a pevnost, ale médium není silně redukující, silně kyselé ani náchylné k aktivní korozi. Pokud proud obsahuje nečistoty, které zvyšují korozivitu, je třeba konstrukci ověřit na základě údajů o korozi nebo provozních zkoušek. U všech výměníků provozovaných v kyselém prostředí je třeba při posuzování materiálů zohlednit podmínky spouštění, odstavování, čištění, koncentrace a odpařování.

Rafinerie, ropný a plynárenský průmysl a kyselá prostředí

Ocel UNS S32205 se osvědčila v ropném a plynárenském průmyslu a v rafinérských provozech, zejména tam, kde jsou součástí projektových předpokladů chloridy, vliv sirovodíku a mechanická pevnost. Společnost Alleima uvádí schválení podle normy NACE a podmínky přijatelnosti pro materiál SAF® 2205 v kyselých prostředích, přičemž limity závisí na podmínkách, tvrdosti, parciálním tlaku sirovodíku a teplotě. Tyto podrobnosti je třeba ověřit přímo podle normy, která se na daný projekt vztahuje, a podle přesné podoby produktu.

Hastelloy C-276 může být vhodný také pro kyselá nebo vysoce korozivní chemická prostředí, zejména pokud se zde současně vyskytuje korozní praskání pod napětím způsobené chloridy, korozní praskání pod napětím způsobené sulfidy a působení agresivních procesních chemikálií. Jeho použití by mělo být zváženo v případech, kdy je použití duplexní nerezové oceli z technického hlediska na hranici přijatelnosti nebo kdy výměník pracuje v extrémně náročném smíšeném prostředí. Konečné rozhodnutí by mělo být učiněno na základě posouzení z hlediska korozního inženýrství, nikoli na základě obecné náhrady za jinou třídu materiálu.

Kontrolní seznam pro výběr před stanovením složení slitiny

Než se definitivně rozhodneme mezi Hastelloy C-276 a uns32205 pro výměník tepla, shromáždit provozní údaje, které skutečně ovlivňují korozi a spolehlivost konstrukce.

• Procesní chemie: Určete všechny hlavní i vedlejší složky, včetně chloridů, kyselin, oxidačních činidel, sloučenin síry, fluoridů, kovových iontů a čisticích chemikálií.
• Provozní teplota: Zohledněte běžné, maximální, přetížovací, spouštěcí, vypínací a čisticí teploty, nikoli pouze průměrnou hodnotu stanovenou pro návrh.
• pH a koncentrace: Zkontrolujte, zda odpařování, var, tvorba vodního kamene nebo koncentrace na povrchu pro přenos tepla nemění místní chemické podmínky.
• Průtok a zanášení: Zohledněte rychlost proudění, pevné částice, biologické znečištění, usazování vodního kamene, korozi pod nánosy a oblasti se stagnujícím prouděním.
• Konstrukce výměníku: Zkontrolujte, zda u trubkových plášťových, deskových, svařovaných deskových, deskových s těsněním, dvojtrubkových nebo spirálových konstrukcí nehrozí riziko vzniku štěrbin.
• Způsob výroby: Potvrdit svařování trubek, roztažení trubek, materiál trubkové desky, navařované vrstvy, přídavné kovy, tepelné zpracování a požadavky na kontrolu.
• Požadavky na kód: Ověřte normy ASME, ASTM, NACE, EN, požadavky zákazníka a předpisy pro tlakové nádoby s ohledem na konkrétní provedení výrobku a teplotu.
• Plán údržby: Zahrňte čisticí chemikálie, četnost čištění, přístup pro kontrolu, náročnost výměny trubek a dostupnost náhradních dílů.
• Důsledek selhání: Odhadněte náklady spojené s úniky, křížovou kontaminací, expozicí životního prostředí, neplánovanými odstávkami a výměnou.
• Důkazy: V případě, že jsou provozní podmínky na hranici přípustnosti, využijte údaje dodavatele, dosavadní zkušenosti z provozu zařízení, korozní vzorky, pilotní zkoušky nebo posouzení koroze provedené třetí stranou.

Závěrečné doporučení

U tepelných výměníků je praktické doporučení jednoduché: specifikujte UNS S32205, pokud se jedná o použití s vodou obsahující chloridy, brakickou chladicí vodou nebo mírně náročným procesním provozem, kde je prokázána výkonnost duplexní nerezové oceli a kde hraje roli nákladová efektivita. Zvolte materiál Hastelloy C-276, pokud je výměník vystaven působení agresivních kyselin, směsí chemikálií, halogenidů, extrémně nepříznivým podmínkám ve štěrbinách, proměnlivému chemickému složení nebo pokud by selhání v důsledku koroze mělo závažné následky.

Nejlepší srovnání slitin nespočívá v tom, “který kov je na papíře pevnější”, ale v tom, “který materiál zajistí spolehlivost výměníku v konkrétní kapalině”. UNS S32205 je pevná, ekonomická a korozivzdorná varianta duplexní nerezové oceli. Hastelloy C-276 představuje vysoce legovanou variantu pro náročnější chemická prostředí. Pokud se vaše provozní podmínky nacházejí někde mezi těmito dvěma možnostmi, nespoléhejte se na odhady: před nákupem otestujte konkrétní médium, simulujte nejhorší provozní podmínky a zkontrolujte konstrukční detaily výměníku.