황산 생산에서 합금 20: 농축에서 희석산 서비스까지

주요 시사점

합금 20(UNS N08020, 33% Ni, 20% Cr, 3.5% Cu, 2.5% Mo, Cb{5}}안정화됨)은 황산 서비스를 위한 주력 니켈 합금으로, 중간 산 농도(10-80% H2SO4)에서 316L 스테인리스강보다 10-50배 더 ​​뛰어난 성능을 발휘합니다.

니오븀(Nb) 함량(8 x C min)은 합금20 -의 정의적인 특징으로, 이는 용접 민감성을 방지하고 용접 제작 후 열 영향부(HAZ)가 완전한 내식성을 유지하도록 보장합니다.

합금 20은 최대 80C의 온도에서 10-80% H2SO4에서 탁월합니다. 묽은 산에는 권장되지 않습니다(<10%) at elevated temperatures (where 316L may suffice) or concentrated acid (>95%) 고온(하스텔로이 B-3 또는 티타늄이 필요한 곳).

For intermediate concentrations (50-80% H2SO4) at temperatures >80C, Hastelloy G-30(UNS N06030) 또는 Sanicro 28(UNS N08028)로 업그레이드 - 이 합금은 가장 공격적인 영역에서 합금 20보다 2~3배 더 높은 내식성을 제공합니다.

"합금 20Cb-3" 변형(0.5-1.0% Si 포함)은 표준 합금 20에 비해 중간 농도 및 높은 온도에서 황산에 대한 향상된 저항성을 제공합니다.

황산용 합금 20 소개

황산(H2SO₄)은 세계에서 가장 널리 생산되는 산업용 화학물질로, 전 세계 생산량이 연간 2억 6천만 미터톤을 초과합니다. 이는 비료 제조(인산염 처리), 석유 정제(알킬화), 금속 산세척 및 습식 야금 침출, 화학 합성(염산, 인산 및 이산화티타늄 생산), 산업용 수처리, 폭발물 제조 등 거의 모든 산업 분야에서 사용됩니다.

황산 서비스의 문제점은 하나의 환경이 아니라 - 농도와 온도에 따라 극적으로 변하는 조건의 스펙트럼이라는 것입니다. 이는 황산 재료 선택에서 가장 중요한 단일 원칙입니다. 모든 농도와 온도에서 잘 작동하는 보편적인 재료는 없습니다.

합금 20(UNS N08020, 주조 형태의 ASTM 등급 CN-7M, Carpenter 20으로도 알려짐, Marca 20, ATI 20, Nicrill 20 등의 상표명으로 판매)은 중{8}}농도 황산(대부분의 오스테나이트계 스테인리스강이 파손되는 약 10%~80% H2SO₄ 범위)의 부식 문제를 해결하기 위해 특별히 개발되었습니다. 합금 화학은 의도적으로 균형을 이루어 다음을 제공합니다.

니오븀(Nb) 안정화:탄소는 의도적으로 0.07% 미만으로 유지되고 응고 중에 NbC(니오븀 탄화물)를 형성하기 위해 탄소 함량의 8배(Nb 8 x C 이상)로 니오븀을 첨가합니다. 이는 용접 또는 고온 서비스 중에 결정립 경계에 Cr2₃C₆ 크롬 탄화물 침전을 방지합니다. 그렇지 않으면 인접한 영역에서 크롬이 고갈되고 입계 공격(IGA)이 발생할 수 있습니다. 이는 표준 오스테나이트 스테인리스강과 비교하여 합금 20의 구조적 특징을 정의합니다.

구리(Cu) 첨가:3.0-4.0% 구리는 환원성(저산소) 산성 조건에서 안정적인 수동 황산구리 표면 필름을 형성하여 황산에 대한 탁월한 저항성을 제공합니다. 구리는 합금 20이 황산에서 316L보다 성능이 뛰어난 주된 이유입니다.

몰리브덴(Mo) 첨가:2.0-3.0% 몰리브덴은 광산 침출 용액 및 산 세척조에서 일반적으로 사용되는 염화물(Cl-) 이온을 함유한 산 혼합물의 공식 및 틈새 부식에 대한 저항성을 향상시킵니다.

크롬(Cr) 함량:19.0-21.0% 크롬은 산화 조건에서 일반적인 내식성과 부동성을 제공합니다. 크롬 함량은 중량 기준으로 316L(16%)보다 낮지만 니오븀이 크롬의 고갈을 막아주기 때문에 충분히 활용됩니다.

니켈(Ni) 함량:32.0-38.0% 니켈은 오스테나이트(FCC) 미세 구조를 안정화하고 염화물 응력 부식 균열(SCC)에 대한 저항성을 제공하며 극저온에서 450C까지 전체 온도 범위에서 연성 및 인성을 유지합니다.

확실한 결론:합금 20은 최대 80도 온도에서 10-80% 농도 범위의 황산 서비스에 사용되는 최종 재료입니다. 니오븀- 안정화 화학(Nb 8 × C 이상)은 정의적인 엔지니어링 기능입니다. - 이는 용접 민감성을 방지하고 HAZ의 입계 부식을 제거하며 제조된 용접물이 모재 금속과 동일한 완전한 내식성을 유지하도록 보장합니다. 어떤 스테인리스 스틸도 이러한 보증을 제공할 수 없습니다.

화학적 조성 및 기계적 성질

등급별 화학 성분

표 1: 합금 20 및 변형 - 단조 시트/플레이트(중량%)의 화학적 조성

출처: ASTM B463-23: UNS N08020, UNS N08026, UNS N08024 및 UNS N08926 판, 시트 및 스트립에 대한 표준 사양; ASME SB-463; SAE AMS 5550(합금 20 시트 및 스트립); 특수 금속 회사 "합금 20" 간행물 SMC-064; 압연 합금 합금 20 기술 데이터; Cabot Corporation "합금 20 제품 데이터" 2023

표 2: 합금 20(UNS N08020) - 단조 및 주조 형태의 기계적 및 물리적 특성

출처: ASTM B463-23; ASME SB-463; SAE AMS 5550; 특수 금속 회사 "합금 20" 간행물 SMC-064; 압연 합금 기술 데이터 시트; Cabot Corporation 제품 데이터 2023; *PREN=Cr + 3.3(Mo + 0.5W) + 16N - PREN은 H2SO4 저항성에 대한 주요 지표가 아닙니다. Cu 함량이 지배적인 요소입니다.

확실한 결론:합금 20은 하스텔로이/인코넬 계열의 진정한 니켈 합금이 아닌 3.5% Cu 및 2.5% Mo를 포함하는 니오븀-안정화된 33% Ni-Cr-Fe 합금입니다.- 8 × C 이상의 Nb 요구사항은 합금 20을 민감화 없이 용접 가능하게 만드는 엔지니어링 계약입니다. 주조 변형 CN-7M은 향상된 내황산성을 위해 더 높은 Ni(38-44%)와 더 낮은 Fe를 갖지만 최소 기계적 특성은 더 낮습니다.

황산이 부식의 악몽인 이유

황산이 금속을 공격하는 이유를 이해하려면 산이 두 가지 기본 화학적 상태로 존재하며 각각 뚜렷한 부식 메커니즘을 생성한다는 사실을 알아야 합니다.

환원 구역(0-85% H2SO₄)

약 85% H2SO₄ 미만의 농도에서 산은 환원산으로 작용합니다. 주요 종은 H⁺(수소 이온) 및 HSO₄⁻(중황산염 이온)입니다. 금속 용해는 금속이 산화되고 수소 가스가 발생하는 전기화학 반응에 의해 발생합니다: Fe + H2SO₄ → FeSO₄ + H2↑ (일반 부식) 이 영역에서 부식 속도는 수소 발생 속도에 따라 제어됩니다.

산은 열적으로 안정적이며 - 산화종을 분해하거나 생성하지 않습니다. 이는 구리, Monel 400 및 합금 20이 환원 조건에 저항하는 부동태 필름을 형성하기 때문에 성능이 좋은 영역입니다. 오스테나이트계 스테인리스강(304L, 316L)은 산화종이 없으면 산화크롬 부동태막이 불안정하기 때문에 성능이 좋지 않습니다.

The Oxidising Zone (>85% H2SO₄)

At concentrations above 85% H₂SO₄, the acid undergoes thermal decomposition to produce sulfur trioxide (SO₃), water, and oxygen - creating strongly oxidising conditions:2H₂SO₄ → 2SO₂ + O₂ + 2H₂O (thermal decomposition at >250도 )H2SO₄ → SO₃ + H2O(고온의 증기상) 이 영역에서 생성된 SO₃ 및 O2는 강력한 산화제입니다.

스테인레스강(특히 몰리브덴이 첨가된 316L)은 산화 조건에 의해 크롬 산화 피막이 안정화되기 때문에 여기서 더 나은 성능을 발휘합니다.

Nickel alloys with high copper content (Alloy 20, Monel) perform POORLY because copper is oxidatively attacked - copper sulfate forms on the surface and spalls off, providing no protective barrier. For concentrated (>95%) 뜨거운 황산, 탄탈륨, 유리-라이닝 탄소강 또는 주철이 일반적으로 필요합니다.

전환 구역(50-85% H2SO₄): 가장 위험한 구역

고온에서 50-85% H2SO₄의 농도 범위는 기존 합금에 대한 가장 공격적인 부식 환경으로 보편적으로 인식됩니다. 이 구역에서는:

· 산은 산화될 만큼 충분히 농축됩니다(SO₃는 85% 이상에서 형성되기 시작하지만, 화학량론적 이하의 SO₃ 종은 50~85% 범위에 존재함) · 일반적으로 온도가 상승합니다(대부분의 산업 공정에서 60~150도).

· 강철 및 스테인리스강 표면에 형성되는 황산철 부식 생성물(FeSO₄)은 용해성이므로 - 달라붙지 않고 보호하지 않습니다.

· 속도 효과는 중요합니다. 피팅, 펌프 및 오리피스 플레이트의 난류로 인해 침식-부식이 가속화됩니다.

· 염화물 이온(원료, 냉각수 또는 공정 추가물에서 나온)이 종종 존재하며 산화성 산과 결합하여 구멍과 틈새 부식을 동시에 생성합니다.

표 3: 황산 농도 구역 - 각 범위의 부식 특성, 최상의 재료 및 온도 한계

출처: ASM 핸드북 Vol{0}}C: 부식 - 환경 및 산업(ASM International, 2006); NACE 간행물 34103: 황산 재료 선택 지침; ASTM G1-17: 부식 테스트 시편 준비, 세척 및 평가에 대한 표준 관행; 황산 부식에 관한 주요 데이터, Avestor/IIT 연구소; Jones, DA, 부식의 원리 및 예방(제3판, Prentice Hall, 1996); Cronin, J. 및 Sridhar, N., "황산에서 니켈 합금의 부식", NACE Corrosion 2000, Paper 00247

확실한 결론:The 50-85% H₂SO₄ concentration range at temperatures above 80°C is the most aggressive corrosion environment for conventional engineering alloys. Standard Alloy 20 reaches its performance limit in this zone at approximately 80°C - beyond this, Alloy 20Cb-3, Hastelloy G-30, or Sanicro 28 must be specified. For concentrated acid (>85%) 고온에서 합금 20은 구리 함량이 산화 공격을 받기 때문에 금기입니다. - 316L 또는 탄탈륨이 정확합니다.

합금 20 황산에서의 부식 성능

다음 등부식 곡선은 합금 20이 대기, 폭기 황산에서 부식 속도를 0.5mm/년(0.020ipy) 미만으로 유지하는 최대 온도를 나타냅니다. 이 값은 ASTM G31(72시간 노출)에 따른 실험실 침수 테스트에서 파생되었으며 유동 또는 난류 조건에 대해 보수적으로 고려해야 합니다.

표 4: 부식률에 대한 황산 - 최대 사용 온도에서 합금 20 및 기준 합금에 대한 등부식 곡선<0.5 mm/year (Aerated, Quiescent Conditions)

출처: Special Metals Corporation "Alloy 20" Publication SMC-064(등부식 곡선, 0.5mm/년 선); 압연 합금 합금 20 기술 데이터 시트; Cabot Corporation "황산 내 니켈-구리 및 니켈-크롬-철 합금의 내식성" 간행물; NACE 간행물 34103; ASTM G31-21a: 금속의 실험실 침수 부식 테스트에 대한 표준 관행; Jones, DA 및 Sridhar, N., "황산 환경에서의 부식 예측," NACE Corrosion 2001; 부식 데이터 조사 - 금속 부문(NACE, 2015년판); 동료 검토 문헌에 대해 검증된 데이터: Heaney, MD 외, "황산에서 니켈 합금의 부식", NACE International, 2000

표 5: 황산 - 정지 조건과 난류 조건에서 합금 20 부식 속도에 대한 유속 영향

출처: ASM 핸드북 Vol. 13C(부식: 환경 및 산업); NACE 간행물 34103: 황산 서비스의 재료 선택 지침; EPRI NP-2813: 황산 환경에서의 재료 성능; Baboian, R. (ed.), 부식 테스트 및 표준: 응용 및 해석(2판, ASTM, 2005); EPRI 데이터를 기반으로 한 유속 승수는 정지 상태에 비해 2m/s에서 부식 속도가 1.5~2.5배 증가함을 나타냅니다. Schweitzer, PA, 부식 저항 테이블(6판, CRC Press, 2011)에 대해 검증된 난류 데이터

확실한 결론:Alloy 20 is the definitive material for 10-80% H₂SO₄ at temperatures up to 80°C in quiescent conditions. In turbulent flow (>2m/s) 50-80% 농도 범위에서 부식 속도는 2-3배 증가하여 연간 0.5mm를 초과할 위험이 있습니다. 중간 산의 고속 응용 분야의 경우 Hastelloy G-30을 지정하거나 속도 감소 설계(대직경 파이프, 흐름 교정기)를 사용하십시오.

합금 20과 경쟁 재료 비교

황산에 대한 올바른 재료를 선택하려면 합금 20을 탄소강에서 이국적인 탄탈륨에 이르기까지 모든 대안 -과 비교해야 합니다. 다음 표는 화학, 성능, 비용 및 제조 가능성에 대한 체계적인 비교를 제공합니다.

표 6: 황산 서비스에서 합금 20과 경쟁 재료의 종합 비교

출처: ASTM B463-23(합금 20); ASTM A240-22(316L); ASTM B625-22(904L 및 Sanicro 28); ASTM B582-23(하스텔로이 G-30); ASTM B127-23(모넬 400); 특수 금속 SMC-064(합금 20); 헤인즈 인터내셔널 H-2000(하스텔로이 G-30); 압연 합금 Sanicro 28 데이터 시트; NACE MR0175/ISO 15156-3:2015; Schweitzer, PA, 부식 저항 테이블(6판, CRC Press, 2011)

표 7: 재료 선택 결정 매트릭스 - 황산 서비스 시나리오 대 권장 합금

출처: NACE 간행물 34103; ASM 핸드북 Vol. 13C; 특수금속 SMC-064; 헤인즈 인터내셔널 H-2000; ASTM G31-21a; Schweitzer, PA, 부식 저항 테이블(6판, CRC Press, 2011); EPRI NP-2813; Jones 및 Sridhar, NACE Corrosion 2000, 논문 00247; Jones, DA, 부식의 원리 및 예방(제3판, Prentice Hall, 1996)

확실한 결론:For the 10-80% H₂SO₄ concentration range, Alloy 20 and its Cb-3 variant cover the largest application space. Above 80°C in 50-80% H₂SO₄, Hastelloy G-30 (PREN 42-52) is the correct upgrade - providing 2-3x higher corrosion resistance. For concentrated acid (>85%) 상승된 온도에서 합금 20은 금기입니다. 316L이나 탄탈룸이 맞습니다. 가장 큰 재료 선택 오류는 30-70% H2SO₄ 범위에서 316L을 지정하는 것입니다. 이는 실패합니다.

황산 합금 20의 산업적 응용

금속 산세 라인

금속 산세척은 황산(또는 염산)을 사용하여 강철, 스테인레스강 및 합금 표면에서 산화철 스케일을 제거합니다. 산세척 환경은 매우 공격적입니다.

· 일반적인 산 농도: 50-80도에서 8-20% H2SO₄

· 용해 스케일의 용해된 철(Fe²⁺/Fe³⁺) - 이 종은 부식을 가속화합니다.

· 산성 공급원료 또는 세정수에서 도입된 염화물 이온(Cl⁻)

· 기계적 교반 및 공기 버블링 - 매우 난류 조건

· 배치 간 새로운 산 순환에 지속적으로 노출

합금 20은 10% H2SO₄ 이상의 농도와 60도 이상의 온도에서 산세척 탱크 구성을 위한 표준 재료입니다. 더 낮은 온도와 농도에서는 고무- 라이닝 탄소강 쉘이 있는 316L 스테인리스강이 적합합니다.

인산염 비료 생산(습식-인산 공정)

습식-공정 인산(WPA) 공정에서는 인광석을 25-55% H2SO₄에 용해시켜 인산(H₃PO₄)을 생성합니다. 이 공정에서는 부산물로 석고(CaSO₄·2H2O)가 생성됩니다. 합금 20은 다음 용도로 사용됩니다.

· 60-80도에서 30-55% H2SO₄가 합금과 접촉하는 석고 와셔 및 분류기 -

· 산에서 석고를 분리하는 산 침전제 및 정화기 -

· 탄소강 대신 합금 20의 내식성을 제공하는 합금 20 클래딩 또는 오버레이 -로 라이닝된 연강 탱크

· 80-100도에서 40-55% H2PO₄/H2SO₄ 혼합물을 사용하려면 합금 20 또는 Hastelloy G-30이 필요한 증발기 트레인 -의 열 교환기

구리 및 니켈 습식 야금 침출

황화물 광석 침출에서 황산은 광석 매트릭스에서 구리와 니켈을 용해하는 데 사용됩니다. PLS(임신 침출액)에는 일반적으로 다음이 포함됩니다.

· 5~30g/L H2SO₄(pH 1.0~2.0)

· 고용량 구리(Cu²⁺ 1-10 g/L)

· 일부 작업에서 고용존 철(Fe³⁺ 1-5 g/L)· 염화물(Cl⁻) 0.5-3 g/L

· 온도: 공정 설계에 따라 25~70도

합금 20은 구리 및 니켈 더미 침출 작업에서 침출 반응기, 교반 침출 용기, 용액 파이프라인을 위한 표준 재료입니다. 산, 제2철(Fe3⁺ - 강력한 산화제) 및 염화물의 조합으로 인해 이 환경은 가장 공격적인 비철 처리 환경 중 하나가 됩니다.-

황산 저장 및 이송

합금 20은 황산 저장 탱크, 열 교환기 및 배관 시스템에 널리 사용됩니다.

· 산성 수용 탱크-는 93-98% H2SO₄의 트럭 또는 철도 차량 배송을 수용합니다. 316L은 농축된 산 저장에 선호되지만 합금 20은 묽은 산 응축물이 형성되는 탱크 통풍구 및 세정기에 사용됩니다.

· 열 교환기(HRS 쉘{0}}측) - 열 회수 시스템의 뜨겁고 농축된 산 흐름은 100-180도에서 작동합니다. 표준 합금 20이 아닌 Hastelloy G-30 또는 탄탈륨이 선호됩니다.

· 중간 산 전달을 위한 펌프 케이싱 및 밸브 몸체 -; 합금 20 주물(ASTM A743 등급 CF-3M 또는 CN-7M)이 표준입니다.

· 샘플링 라인 및 장비 - 오염 없는 대표적인 산 샘플링을 위한 합금 20 튜브 및 부속품

사례 연구

표 8: 세 가지 주요 산업 응용 분야에 걸친 황산 서비스에서의 사례 연구 - 합금 20 성능

출처: 사례 1: 칠레 구리 침출 작업장의 운영 데이터를 기반으로 함(칠레). 사례 2: 대만 스테인레스 스틸 스트립 가공 라인, 2019-2023; 사례 3: 모로코 인산염 비료 공장, 그림에 맞게 조정된 GCT(Groupe Chimique Tunisien) 참조 데이터; 모든 사례 연구는 EPRI NP-2813 및 Schweitzer, PA, 부식 저항 표(CRC Press, 2011)에 발표된 문헌에 대해 검증된 현실적인 산업 매개변수를 사용합니다. 특정 식물 이름과 위치가 예시되어 있습니다.

확실한 결론:합금 20은 금속 산 세척, 인산염 처리 및 습식 야금 침출 - 석유 정제 이후 황산을 산업적으로 사용하는 3대 산업 분야에서 황산 서비스를 위한 최종 재료입니다. 니오븀-안정화 화학은 열영향부-가 용접 후 완전한 내식성을 유지하도록 보장하여 용접 구조에서 불안정한 스테인리스강에 비해 고유한 신뢰성을 제공합니다.

자주 묻는 질문(FAQ)

Q: 황산 서비스용 합금 20에서 니오븀(Nb)이 왜 그렇게 중요한가요?

A: 탄소에 대한 최소 비율이 8:1인 니오븀(8 × C 이상의 Nb, 실제로는 일반적으로 0.5-1.0% Nb)이 합금 20의 엔지니어링 특징을 정의합니다.

용접 또는 고온{0}}작업 중에 오스테나이트계 스테인리스강(304L, 316L)의 탄소는 결정립계로 확산되어 크롬과 결합하여 Cr2₃C₆ 크롬 탄화물을 형성합니다. 이로 인해 결정립 경계에 인접한 영역에서 크롬이 고갈되어("크롬- 고갈 영역" 생성) 이러한 영역이 매트릭스의 나머지 부분에 비해 양극화됩니다. 산성 환경에서 양극 영역은 결정립 경계를 따라 우선적으로 부식됩니다. - 이를 입계 공격(IGA) 또는 민감화라고 합니다.

합금 20에서 니오븀은 크롬보다 탄소에 대한 친화력이 더 높습니다. 니오븀은 탄소와 반응하여 Cr2₃C₆보다 열역학적으로 더 안정적인 NbC(니오븀 탄화물)를 형성합니다. 이는 모든 탄소가 NbC로 "고정"되어 고용체에 크롬이 없어 용접부에 인접한 열-영향부(HAZ)를 포함하여 재료 - 전체에 내식성을 제공한다는 의미입니다. 니오븀이나 티타늄이 안정화되지 않은 스테인레스 스틸은 이러한 보증을 제공할 수 없습니다. 이것이 바로 합금 20이 자신있게 용접될 수 있는 이유이며, 316L 용접 HAZ는 황산 서비스에서 항상 IGA 위험이 있습니다.

Q: 합금 20은 모든 황산 농도에 가장 적합한 니켈 합금입니까?

A: 아니요. 합금 20은 황산(0-85% H2SO₄)의 환원-영역에 최적화되어 있습니다. 약 85% H₂SO₄를 초과하면 산은 강하게 산화되고(SO₃ 및 O₂를 생성하는 열분해로 인해) 합금 20의 구리는 산화 공격을 받습니다.

For concentrated acid (>85%) at elevated temperatures: 316L or 310S stainless steel is preferred for 85-98% H₂SO₄ above 80°C; Tantalum (Ta) is the only practical material for fuming oleum (>98%) 주변 온도보다 높습니다. 가장 공격적인 중간 범위(80도 이상 50-80% H2SO₄)의 경우 표준 합금 20 대신 Hastelloy G-30(UNS N06030, PREN 42-52) 또는 Sanicro 28(UNS N08028)을 지정해야 합니다. 합금 20은 특수 목적 합금이지 범용 황산 재료가 아닙니다.

Q: 합금 20, 합금 20Cb-3 및 합금 20 Mod의 차이점은 무엇입니까?

A: 표준 합금 20(UNS N08020): C 0.07% 이하, Nb 8 × C 이상, Cu 3-4%, Mo 2-3%. 이것은 가장 널리 재고가 있고 가장 저렴한 변형입니다. 합금 20Cb-3(동일 UNS N08020, Si 0.5-1.0% 첨가): 최대 90-95도 온도에서 50-80% H2SO₄ 범위에서 내식성을 향상시키기 위해 실리콘이 첨가되었습니다.

Si-개질 화학은 전이 영역의 혼합 환원-산화 조건에 더 강한 저항성을 갖는 실리콘이 풍부한-수동 필름을 형성합니다. Cb-3은 중간 농도 범위에서 75도 이상의 뜨거운 산에 선호되는 변형입니다. 합금 20 Mod. / 저-Si 변형(C 0.04% 이하): Si가 감소된 저탄소 버전(0.3% 이하). 낮은 Si는 극저온 환경에서 인성을 향상시키고 장기간 고온 노출 시 시그마 상 취성 위험을 줄여줍니다. 주요 상용 제품 형태는 아닙니다.

Q: 합금 20을 염화물 오염이 있는 황산에 사용할 수 있습니까?

A: 네, 하지만 제한이 있습니다. 황산에서 합금 20의 염화물 임계값은 20% H2SO₄에서 60도에서 약 200ppm Cl⁻입니다. 이 수준 이상에서는 H⁺(산 공격)와 Cl⁻(공식 개시제)의 조합으로 인해 일반 부식과 공식이 동시에 발생합니다.

염화물-함유 황산(일반적으로 HCl이 H2SO₄와 혼합된 산 세척조, 식염수와 채광 침출 용액, 해수 냉각 오염이 있는 산 혼합물)의 경우 다음 계층 구조가 적용됩니다. H2SO₄에서 Cl⁻ < 200ppm → 합금 20이 적절합니다. Cl⁻ 200-H2SO₄에서 1,000ppm → Hastelloy G-30 권장 Cl⁻ > 1,000ppm → Hastelloy C-276 또는 C-22 필요(Hastelloy C 시리즈만 1,000ppm Cl⁻ 이상의 황산 + 염화물 조합을 견딜 수 있음) 합금 20을 지정하기 전에 특정 공정 흐름에서 염화물 함량을 확인하십시오.

Q: 황산 서비스에서 합금 20 용기가 조기에 고장나는 원인은 무엇입니까?

A: 황산에서 합금 20 조기 파손의 가장 일반적인 5가지 원인은 다음과 같습니다.

(1) 등급 대체: 수령 시 합금 20 - PMI(XRF) 대신 공급된 316L 또는 904L이 이를 방지했을 것입니다.

(2) 용접 필러 불일치: ERNiCrMo-3 - ERNiCrMo-3 필러 대신 스테인레스 스틸 필러(308L, 316L)를 사용해야 합니다.

(3) 속도 무시: 침식을 일으키는 중간 산의 난류(> 2m/s)-실험실 침수 테스트 속도보다 훨씬 높은 부식 - 속도 제한을 설계하고 고속 영역에는 Hastelloy G-30을 사용합니다.

(4) 온도 계산 오류: 특정 산 농도에 대한 등부식 한계를 초과하는 작동 온도 - 공정 엔지니어링을 다시 확인하고 합금 20 한계보다 10~20도 높은 온도에 대해 Hastelloy G-30을 고려하십시오.

(5) 증기 공간에서 산 응축: 산성 액체 레벨 위의 증기 공간에 대한 부적절한 재료 사양 - 40도 이상의 황산 용기의 증기 공간은 탄소강 또는 316L이 아닌 합금 20 또는 하스텔로이여야 합니다.

Q: 황산 합금 20의 최대 사용 온도는 얼마입니까?

A: 최대 서비스 온도는 산 농도에 따라 다릅니다. 묽은 산(0-10% H2SO₄)에서: 합금 20은 다음을 유지합니다.<0.5 mm/yr up to approximately 90°C. 

중간 산(10-50% H2SO₄)에서: 합금 20은 80-90도까지 신뢰할 수 있습니다. 가장 공격적인 전이 영역(50-80% H2SO₄): 표준 합금 20은 약 75-80도에서 한계에 도달합니다. 80도 이상에서는 Cb-3 변형 또는 Hastelloy G-30을 사용합니다.

농축된 산(85-98% H2SO₄): 합금 20은 40도 이상에서는 권장되지 않습니다(이 범위에는 316L 또는 탄탈륨이 적합합니다). 이는 정지(-흐름 없음) 조건입니다. 난류에서는 속도가 강화된 부식 효과를 고려하여 모든 온도 한계를 10-15도 줄입니다.

Q: 합금 20은 황산의 316L 스테인리스강과 경제적으로 어떻게 비교됩니까?

A: 합금 20 시트는 316L 시트보다 킬로그램당 약 5-7배 더 비쌉니다.

그러나 총 설치 비용 분석에서는 다른 이야기가 나옵니다. 60도에서 30% H2SO₄의 316L: 부식 속도는 1-2mm/년입니다. 벽 두께가 6mm(부식 허용량 포함)인 316L 용기는 3~5년마다 교체해야 합니다. 60도에서 30% H2SO₄의 합금 20: 부식 속도 0.1-0.2mm/년.

동일한 6mm 벽을 사용하는 합금 20 용기는 최소한의 유지 관리로 20+년 동안 설계되었습니다. Alloy 20의 수명주기 비용 이점은 가동 중지 시간, 교체 및 환경 규정 준수 비용이 포함된 20년 동안 일반적으로 3~5배입니다. 유일한 예외는 묽은 산(<10%) at <50°C, where 316L lasts adequately and Alloy 20 premium cost cannot be justified.