новости компании о Сравнение фланцев из никелевых сплавов: сплавы 20, 825, 625 и C276 для агрессивных сред

Нержавеющая сталь является стандартным решением для фланцевых трубопроводов, если только линия не транспортирует горячую серную кислоту, влажный хлор или богатый хлоридами рассол, который вызывает растрескивание сварных швов 316L. В этом случае разговор переходит к никелевым сплавам, а скачок цен останавливает совещание по проекту. Это оправдано только тогда, когда марка соответствует среде: фланец C276 в разбавленной азотной кислоте — это дорогостоящая ошибка, так же как фланец 304 во влажном хлоре — это дешевая ошибка, которая позже становится дорогой.

В этом руководстве сравниваются четыре марки, которые чаще всего встречаются в запросах на фланцы — сплав 20, сплав 825, сплав 625 и C276 — и сосредоточено внимание на том, что определяет, проходит ли поставленный фланец проверку: какое продуктовое спецификационное требование ASTM применяется, как марка указана в заказе и каковы требования к болтовому соединению.

Почему фланцы из никелевых сплавов стоят дороже и реже выходят из строя

Стоимость проста: никель, молибден и хром являются движущими факторами цены, а марки, устойчивые к самым агрессивным средам, содержат большое количество всех трех. Молибден в количестве 15–17% в C276 — это не косметический эффект; он противостоит питтинговой и щелевой коррозии, где пассивная пленка нержавеющей стали разрушается.

Покупатель приобретает стойкость к определенному механизму повреждения. Равномерная коррозия в восстановительных кислотах, питтинговая и щелевая коррозия под прокладками, хлоридное растрескивание под напряжением и потеря прочности при температуре — это четыре разные проблемы, и ни один сплав не решает все четыре одинаково хорошо. Концентрация, температура, аэрация и примеси имеют большее значение, чем название семейства.

Четыре марки, охватывающие большинство агрессивных сред

Сплав 20 (UNS N08020): Рабочая лошадка для серной кислоты

Аустенитный никель-железо-хромовый сплав с добавками меди и молибдена, стабилизированный ниобием. Разработанный для серной кислоты, он остается одним из самых экономичных решений при умеренной концентрации и температуре, а также используется для фосфорной кислоты, некоторых азотных смесей, удобрений и травильных линий. Типичный состав: примерно 32–38% Ni, 19–21% Cr, 3–4% Cu и 2–3% Mo. Медь улучшает стойкость в восстановительных кислотах; ниобий снижает межкристаллитную коррозию в зонах термического влияния сварки. Его предел — окислительная хлоридная среда: влажный хлор и гипохлорит — не его территория.

Сплав 825 (UNS N08825): Смешанные кислоты и хлоридное растрескивание

Никель-железо-хромовый сплав, стабилизированный титаном, с молибденом и медью, обычно 38–46% Ni, 19,5–23,5% Cr, 2,5–3,5% Mo, 1,5–3,0% Cu и 0,6–1,2% Ti. Он устойчив к восстановительным и окислительным кислотам в одной среде и хорошо работает против хлоридного растрескивания под напряжением, которое является частым режимом отказа 304 и 316 в горячих хлоридных средах. Более низкое содержание молибдена, чем в 625 или C276, ограничивает стойкость к питтинговой коррозии в концентрированных хлоридах — часто это правильный компромисс для кислых, содержащих хлориды сред, которые не являются агрессивно окислительными.

Сплав 625 (UNS N06625): Хлориды, морская вода и прочность

Никель-хром-молибденовый сплав с ниобием, обычно 58% Ni минимум, 20–23% Cr, 8–10% Mo и 3,15–4,15% Nb+Ta. Он сочетает высокую стойкость к питтинговой и щелевой коррозии в хлоридах и морской воде с необычайно высокой прочностью для аустенитного материала, поэтому он также используется в сильфонах и крепежных деталях. Одна деталь, которую обычно упускают из виду: ASTM B564 поставляет 625 как Марку 1 (отожженную, до 1100°F / 593°C) или Марку 2 (рекристаллизационно отожженную, выше этой температуры, где требуется сопротивление ползучести), и состояние должно быть указано в заказе.

C276 (UNS N10276): Универсальное решение проблем

Никель-молибден-хромовый сплав с вольфрамом, обычно 14,5–16,5% Cr, 15–17% Mo и 3–4,5% W, углерод максимум 0,01% и низкое содержание кремния. Этот химический состав удерживает карбидные и интерметаллические осадки под контролем вблизи сварных швов, именно там, где соединение фланец-труба наиболее уязвимо. Его ценность — широта применения: влажный хлор, диоксид хлора, гипохлорит, хлориды железа и меди, загрязненные серная и фосфорная кислоты, уксусная и муравьиная кислоты, морская вода. Там, где завод работает с несколькими средами и хочет иметь один материал для запасных частей, часто выбирают C276. Компромисс — это стоимость, умеренная прочность и непригодность для азотной кислоты.

Сравнительная таблица

Таблица является вспомогательным инструментом для отбора, а не решением о выборе: получите данные изокоррозии для фактической концентрации, температуры, аэрации, скорости и примесей перед написанием заказа на покупку.

Ловушки спецификаций, приводящие к отказу в приемке поставок

Продуктовая спецификация — это не стандарт размеров

Продуктовая спецификация ASTM контролирует химический состав, механические свойства, термообработку и испытания поковки; стандарт размеров ASME контролирует размеры, зеркало фланца, центровочный круг, маркировку и номинальное давление. Заказ, в котором указано только "ASME B16.5", описывает форму, а не материал. Оба обозначения должны быть указаны, например, фланец с шейкой для приварки из кованого 625 по ASTM B564 и ASME B16.5.

Сплав 20 не охватывается ASTM B564

Область применения ASTM B564 перечисляет марки, которые он охватывает — включая N06625, N08825, N10276, N06022 и N04400 — но не UNS N08020. Фланцы из сплава 20 обычно заказываются по ASTM A182 марка F20, или по ASTM B462, где кованый фланец для коррозионных сред указан в соответствии с этим стандартом. Поставщик, который принимает заказ на "B564 Alloy 20" без комментариев, либо подменил документ, либо не прочитал область применения.

Суффиксы марки и состояния имеют значение

Номера UNS устраняют большую часть неоднозначности, создаваемой торговыми марками, но только при использовании полного обозначения. Сплав 625 должен заказываться как Марка 1 или Марка 2. C276 не следует путать с C22, C2000 или C4, у которых баланс хрома и молибдена отличается, как и диапазон применения.

Класс давления сам по себе не является рейтингом

Маркировка фланца Классом 150 не дает ему возможности фланца из углеродистой стали Класса 150. Номинальные давления назначаются группам материалов при определенных температурах, а никелевые сплавы имеют разные допустимые напряжения и поведение при повышенных температурах. Там, где марка не охватывается таблицами номинальных давлений стандарта размеров, номинальное давление должно быть установлено в соответствии с руководящим кодом трубопроводов; ASME B31.3 охватывает это в своих требованиях к расчету давления и материалов. Укажите расчетное давление, расчетную температуру и основу номинального давления в запросе, а не только класс.

Болты, прокладки и сборка соединения

Болты являются частью коррозионной системы

Фланцы из никелевых сплавов катодны по отношению к углеродистой стали, поэтому болты из углеродистой или низколегированной стали во влажной хлоридной среде будут корродировать и могут ускорить воздействие на близлежащие стальные конструкции. Обычно требуются болты со сравнимой коррозионной стойкостью. Эти аустенитные сплавы также расширяются больше, чем углеродистая сталь, поэтому предварительная затяжка изменяется по мере достижения соединением рабочей температуры, а шпильки из никелевых сплавов легко заедают.

Прокладки и сборка

Коррозионностойкий фланец с прокладкой, которая разрушается в технологической среде, просто перемещает место отказа. Расширенный ПТФЭ, спиральные прокладки с наполнителем из ПТФЭ и гибкие графитовые конструкции являются распространенными, выбираются по температуре, давлению и совместимости. Значения крутящего момента должны поступать от производителя прокладки для конкретной прокладки, марки болтов и смазки, а не из общей таблицы по размеру фланца; антипригарное покрытие, нанесенное на крепеж из никелевого сплава, должно соответствовать коэффициенту трения, предполагаемому в расчете. Перекрестная затяжка в несколько проходов, плюс повторная затяжка после первого теплового цикла, больше способствует герметичной работе, чем любой отдельный выбор материала.

Чек-лист для проверки и документации

• Идентификация материала готовой детали. Эти сплавы выглядят идентично; рентгенофлуоресцентный анализ разделяет соотношения Ni, Cr и Mo, но не может измерить углерод, поэтому низкоуглеродистые марки требуют метода, который может это сделать.
• Сертификат EN 10204 3.1 с прослеживаемостью до номера плавки и поковки, перекрестно проверенный с маркой и номером UNS в маркировке.
• Проверка твердости и состояния где применяется NACE MR0175 / ISO 15156; приемлемость зависит от марки, температуры и парциального давления, а не от семейства сплавов.
• Проверка размеров и зеркала фланца в соответствии с применимым стандартом ASME, включая чистоту зеркала фланца и выравнивание отверстий для болтов.
• Неразрушающий контроль где указано, с методом и критериями приемки, прописанными в заказе.

Часто задаваемые вопросы

Можно ли использовать фланец 316L в разбавленной серной кислоте?

Иногда, в узком диапазоне низкой концентрации и температуры с достаточной аэрацией, ожидая конечного срока службы. Вне этого диапазона скорость коррозии быстро возрастает, и сплав 20 или 825 становится практическим выбором. Определитесь на основе данных изокоррозии для точных условий.

Является ли сплав 20 таким же, как сплав 825?

Нет. Оба являются никель-железо-хромовыми сплавами с медью и молибденом, но 825 содержит больше никеля, стабилизирован титаном и лучше справляется со смешанными кислотами с лучшей стойкостью к хлоридному растрескиванию под напряжением. Сплав 20 оптимизирован для серной кислоты и обычно является более дешевым вариантом, где это является определяющей нагрузкой.

Какую марку следует указывать для морской воды?

Сплавы 625 и C276 хорошо противостоят хлоридам и используются там, где нержавеющие стали подвержены питтинговой коррозии или растрескиванию, включая стоячую и хлорированную морскую воду. 316L не является материалом для морской воды в стоячем состоянии.

Нужна ли термообработка после сварки для фланцев из никелевых сплавов?

Как правило, нет для обсуждаемых здесь аустенитных марок, что является одним из их практических преимуществ при изготовлении на месте. Состояние термообработки поковки по-прежнему определяется стандартом на продукцию, а сильно деформированный C276 может потребовать рекристаллизационного отжига. Применимый код и спецификация проекта имеют преимущественную силу.

Почему сертификат не соответствует заказанной марке?

Обычно это торговое наименование вместо номера UNS, неправильная продуктовая спецификация ASTM для данной марки или подмена между схожими сплавами, такими как C276 и C22. Для сплава 20 проверьте, ссылается ли сертификат на A182 F20 или B462 вместо B564.

Заключение: Сначала укажите среду, затем марку

Фланцы из никелевых сплавов — это не премиум-версия фланцев из нержавеющей стали; это другое решение другой проблемы коррозии. Начните со среды и ее концентрации, температуры, аэрации и примесей, затем выберите сплав 20 для серной кислоты, 825 для смешанных кислот и хлоридного растрескивания, 625 для хлоридов и морской воды с требованиями к прочности, и C276, где широкая смешанная химическая среда не оставляет ничего более узкого и надежного.

Для сопоставимого предложения запрос должен содержать марку и номер UNS, продуктовую спецификацию ASTM, стандарт размеров ASME и класс, размер и толщину стенки трубы, тип и чистоту зеркала фланца, расчетное давление и температуру, среду и концентрацию, количество, а также любые требования к проверке NACE или проекта. Диапазон фланцев из легированной стали показывает варианты размеров и зеркала фланца, репрезентативный фланец из никелевого сплава с шейкой для приварки показывает, как марка, класс и зеркало фланца сочетаются на одном изделии, а глухой фланец из никелевого сплава пример охватывает глухие изделия этих марок. Отправьте полный набор данных через страницу контактов, чтобы марка, спецификация и основа номинального давления могли быть подтверждены с учетом фактической эксплуатации.

Эта статья носит исключительно общий информационный характер. Окончательный выбор материала должен основываться на применимом кодексе, спецификации проекта и подтверждении квалифицированным инженерным персоналом.