Incoloy 825 대 316L: 산성 환경 및 산성 환경에 대한 니켈 합금 대 스테인레스강 - 지식

인코로이 825(UNS N08825)316L 스테인리스강(UNS S31603)과 316L 스테인리스강(UNS S31603)은 부식에 강하고 전문가가 아닌 사람에게는 둘 다 "빛나는 합금"처럼 보이기 때문에 자주 비교됩니다.- 실제로는 서로 다른 재료군에 속합니다.. 316L은 니켈이 약 10-14% 함유된 오스테나이트 스테인리스강입니다. Incoloy 825는 니켈-철-크롬 합금으로 38-46% 니켈에 구리, 몰리브덴, 티타늄이 첨가되어 있습니다. 니켈 함량의 차이는 세부적인 것이 아닙니다. 이는 금속이 산성 가스, 황산 및 뜨거운 염화물에서 살아남는지 아니면 조용히 균열이 발생하는지 여부를 결정합니다.

Incoloy 825 vs 316L

결론: 서비스에 산성 가스(H2S), 황산 또는 인산 또는 약 60도 이상의 염화물이 포함된 경우 Incoloy 825가 올바른 엔지니어링 선택이며 316L은 적합하지 않습니다.{4}}L은 깨끗한 물, 약한 수성 작업 및 대기 노출을 위한 경제적인 주력 제품으로 남아 있습니다. 가격이 아닌 환경에 따라 선택하세요. 부식이 약한 316L, 공격적이거나 신맛이 나는 825입니다.

요소	인코로이 825 (N08825)	316L (S31603)	중요한 이유
니켈(Ni)	38-46%	10-14%	825: 클로라이드 SCC 내성; 316L: 제한됨
크롬(Cr)	19.5-23.5%	16-18%	둘 다: 산화-산 + 부동태 피막
철(Fe)	22% 이상(잔액)	~65%(밸런스)	전체 Ni-베이스보다 825 저렴
몰리브덴(Mo)	2.5-3.5%	2-3%	피팅/틈새 저항
구리(Cu)	1.5-3.0%	- (없음)	825만 해당:-산 부동태화 감소
티타늄(Ti)	0.6-1.2%	- (없음)	825만 해당: 용접-안정화됨, 민감화 없음
탄소(C)	0.05% 이하	0.03% 이하	둘 다 낮음; 316L 이하
PREN(피트)	~31	~24-25	825 ~25% 내공식성 향상

[출처] ASTM B424/B423(Incoloy 825) 및 A240/A312(316L); PREN=%Cr + 3.3×%Mo (+16×%N). 특수 금속{10}}제품군 및 공급업체 데이터시트(Globo, Womic, jnalloy, SuperStainlessAlloys)의 값입니다.

316L을 천천히 녹슬어가는 잘 만들어진-강철로 생각해 보세요. Incoloy 825는 산에 적극적으로 저항하고 염화물 스트레스에도 균열이 발생하지 않는 니켈이 풍부한 합금이라고 생각하면 됩니다. 825의 구리는 황산에서 표면을 "수동"(보호) 상태로 만드는 내부 촉매처럼 작용합니다. 높은 니켈은 염화물이 뜨겁거나 짜거나 신맛이 나는 조건에서 316L을 파괴하는 치명적인 균열을 유발하는 것을 방지합니다.

속성(어닐링)	인코로이 825 (N08825)	316L (S31603)	우승자
인장강도(최소)	585MPa(85ksi) 이상	485 MPa 이상	825
항복강도 0.2%(최소)	240MPa(35ksi) 이상	170MPa 이상	825
신장(분)	30% 이상	40% 이상	316L
경도(최대)	200HB 이하 / 35HRC 이하	217HB 이하	유사한
밀도	8.14g/cm³	8.00g/cm³	316L(가벼워짐)
최대 연속 서비스	~540도	~425도	825(+115도)

[출처] ASTM B424/B423 및 A240/A312 최소 기계적 특성; 서비스-합금 공급업체 기술 데이터(Globo, Sasa, SuperStainlessAlloys)별 온도 수치입니다.

예 - 이것이 가장 명확한 구분선입니다. Incoloy 825는 H2S-함유(신맛) 서비스에 대해 NACE MR0175/ISO 15156에 따라 승인된 재료로, 최대 경도 35HRC의 용액{7}}어닐링 조건으로 공급됩니다. 니켈 함량이 높기 때문에 황화물 응력 균열(SSC)에 사실상 면역이고 수소-유도 균열. 316에 대한 저항성이 있습니다. L 스테인리스는 산성 서비스에 대해 승인되지 않았으며 염화물 응력-부식 균열에 명백히 취약하므로 H2S와 염화물이 공존하는 316L을 지정하는 것은 문서화된 실패 경로입니다.

실제로 자격이 의미하는 바는 다음과 같습니다.

825는 신맛이 나는 작업을 위해 -어닐링된(냉간 가공되지 않은-) 용액을 공급해야 합니다. 경도는 35HRC 이하로 검증되었습니다.
재닐링 없이 냉간 가공된-825는-신맛이 나는 서비스에는 허용되지 않습니다. - 냉간 가공은 경도와 SCC 위험을 증가시킵니다.
공장 테스트 보고서는 제품 추적성을 위해 NACE MR0175 / ISO 15156을-전체적으로 참조해야 합니다.-
316L에는 그러한 자격이 없으며 산성 및 고염화물 환경에서 제외되어야 합니다.-

지정자 주의: 몇몇 출처에서는 신맛이 나는 서비스에서 825에 대해 22HRC 제한을 인용합니다. UNS N08825에 적용되는 ISO 15156-3 값은 35 HRC(용액 어닐링)입니다. 서비스 범위에 대한 현재 표준 표를 기준으로 정확한 환경 제한(H2S 부분압, 염화물, 온도, 황 원소)을 항상 확인하십시오.

결정적으로. Incoloy 825는 황산과 인산용으로 특별히 개발되었습니다. 구리 첨가는 산 환원 시 표면을 부동태화하여 60도의 50% 황산에서 316L보다 약 50배 낮은 부식 속도를 제공합니다. . 316L은 중간 산 농도에서 약 40{9}}50도 이상에서 급속한 일반 부식을 겪습니다. 이는 정확히 825가 지정된 의무입니다.

환경	인코로이 825 (mm/년)	316L(mm/년)	읽어보세요-
60도에서 50% H2SO4	~0.05	~2.5	825 ~50배 더 좋음
60도에서 10% H2SO4	<0.1	3-5	825 훨씬 우수하다
25도에서 20% HCl	~0.15	~1.5	825 ~10배 더 좋음
85도에서 85% H3PO4	~0.1	~1.2	825가 지배적이다
끓는 MgCl2 (SCC 테스트)	저항성(균열 없음)	균열	결정적인 차이
CPT(임계 피팅 온도)	~50도	~25도	825 ~2x 마진

[출처] HT PIPE, Hangbo 및 SuperStainlessAlloys 기술 데이터별 부식-비율 비교: 50% H2SO4@60C 825 0.05 대 316L 2.5mm/yr; 비등 MgCl2 SCC 825 내성 대 316L 균열; CPT 825 ~50C 대 316L ~25C.

825가 산에 저항하는 이유(메커니즘)

825의 구리는 표면의 음극 수소 발생을 촉진하여 합금의 부식 가능성을 안정적인 크롬-산화막이 형성되는 수동 범위로 이동시킵니다. 간단히 말해서, 구리는 금속이 황산과 인산에서 자신을 보호하도록 "강제"합니다. 크롬은 모든 산화 성분을 처리합니다. 몰리브덴은 염화물이나 불소 오염으로 인한 구멍을 방지합니다(습식-공정 인산에서 일반적임). 316L에는 구리가 부족하므로 산을 환원할 때 자체 부동태화할 수 없으며-빠르게 부식됩니다.

예, 그리고 이것은 825로의 업그레이드 동기를 부여하는 가장 일반적인 실제 실패입니다.{0}}오스테나이트 316L은 특히 산소 및 인장 응력이 존재하는 경우 약 60도 이상의 염화물 응력-부식 균열에 취약합니다. 끓는 염화마그네슘- 테스트에서는 몇 시간 내에 깨집니다. 38-46% 니켈을 함유한 Incoloy 825는 염화물 SCC에 사실상 면역성이 있으며 동일한 테스트에서 균열이 나타나지 않습니다. 해수 냉각식 교환기, 사워 우물 및 산세 라인의 경우 이러한 내성으로 인해 운영자는 316L 대신 825를 지정합니다.

염화물 서비스에서 316L에 비해 825의 두 가지 관련 장점:

PREN이 높을수록(~31 대 ~24-25) 825는 염화물 환경에서 약 25% 더 나은 피팅 저항성을 제공합니다.
티타늄 안정화는 825가 용접 후 민감화되지 않음을 의미하므로 저-탄소(L) 등급과 민감화를 피하기 위해 주의 깊은 용접이 필요한 316L과 달리 열-영향부-에서 내식성이 보존됩니다.

Incoloy 825는 약 540도(1000도 F)까지 지속적인 부식 서비스 등급을 받은 반면, 316L의 경우 약 425도(800도 F) - 115도 이점이 있습니다. 316L 한계를 초과하면 결정립계에 탄화물이 석출되어 민감화 및 입계 부식이 발생합니다. 825의 티타늄은 탄소를 안정적인 TiC로 묶어 이를 방지합니다. 플랜트 수명 동안 온도가 점점 올라가는 화학 및 정유 서비스에서 이 마진은 장비 수명 5년과 20년의 차이를 의미할 수 있습니다.

두 가지 모두 용접이 잘 되지만 825에는 중요한 장점이 있습니다. 즉, 티타늄 안정화로 민감화를 방지하므로 용접 후 열처리 없이 대부분의 산성 서비스에 대해 -용접 상태에서 사용할 수 있습니다.- 적합한 용가재는 ERNiFeCr-1(AWS A5.14, INCOLOY 65)입니다. ERNiCrMo-3 또는 ERNiCr-3은 허용되는 대안입니다. 825는 스테인리스보다 열 전도성이 낮고 팽창이 높기 때문에 열 입력을 제어하고(~1.0-1.5 kJ/mm 미만) 패스 간 온도를 낮게 유지하여 왜곡을 최소화합니다.

부식 성능을 보호하는 제조 참고사항:

철저하게 탈지하십시오. 황/철 오염을 방지하기 위해 탄소/스테인리스에 사용되는 연삭 휠을 피하십시오.
내부 표면을 보호하려면 루트 패스에 아르곤 백{0}}퍼지를 사용하세요.
심한 산 또는 산성 작업의 경우 용접 후 용액 어닐링(930-980도)을 통해 최대 내식성을 회복합니다.

Q: 신맛 서비스에는 Incoloy 825가 316L보다 낫습니까?

답: 그렇습니다. Incoloy 825(UNS N08825)는 경도에서 용액-어닐링 조건의 신맛(H2S{6}}함유) 서비스에 대해 NACE MR0175/ISO 15156에 따라 승인되었습니다.<=35 HRC, because its 38-46% nickel content makes it virtually immune to sulfide stress cracking. 316L stainless is NOT approved for sour service and is vulnerable to chloride stress-corrosion cracking above about 60 C, so it is the wrong choice wherever H2S and chlorides coexist.

Q: Incoloy 825와 316L 중 어느 것이 황산에 더 잘 견딥니까?

A: Incoloy 825가 훨씬 우수합니다. 60C의 50% 황산에서 측정된 부식 속도는 825의 경우 약 0.05mm/년이고 316L의 경우 약 2.5mm/년입니다. - 50배의 차이. 316L은 중간 농도에서 약 40~50C 이상에서 빠른 일반 부식을 겪는 반면, 825의 구리 첨가물은 표면을 부동태화하고 넓은 범위 및 온도 범위에 걸쳐 황산 및 인산에 저항합니다.

Q: Incoloy 825는 316L이 실패하는 염화물 응력 부식 균열에 저항합니까?

A: 예{0}}L은 약 60C 이상에서 염화물 스트레스-부식 균열에 취약하고 끓는 염화마그네슘-테스트에서 몇 시간 내에 실패합니다. 38-46% 니켈을 함유한 Incoloy 825는 염화물 SCC에 사실상 면역성이 있으며 동일한 테스트에서 균열이 나타나지 않습니다. 이것이 석유{9}}및 가스 운영업체가 산성수 및 해수 서비스에 대해 825(316L 아님)를 지정하는 가장 중요한 이유입니다.

Q: Incoloy 825와 316L의 온도 제한은 무엇입니까?

A: Incoloy 825는 약 540C(1000F)까지 연속 사용 시 내식성을 유지합니다. 반면 316L의 경우 약 425C(800F)에서 115C의 장점이 있습니다. 316L 한계를 초과하면 탄화물 석출로 인해 민감화 및 입계 부식이 발생합니다. 825의 티타늄 안정화는 이를 방지하고{10}} 극저온 및 고온에서도 유용한 강도를 유지합니다.

Q: Incoloy 825는 316L보다 더 높은 비용을 지불할 가치가 있습니까?

A: 첫 번째 비용에서 825는 316L보다 킬로그램당 약 2.5~3.5배 더 비쌉니다. 그러나 공격적인 산 또는 염화물 서비스에서 316L의 경우 3~5년인 것에 비해 825는 15-20+년 동안 지속되어 2~3회의 교체와 계획되지 않은 가동 중지 시간을 방지합니다. 20년 수명 주기 동안 825는 높은 구매 가격에도 불구하고 일반적으로 총 소유 비용이 60~75% 저렴합니다.

Q: Incoloy 825 및 316L에 적용되는 ASTM 표준은 무엇입니까?

A: Incoloy 825: 플레이트/시트 ASTM B424, 이음매 없는 파이프/튜브 B423(및 콘덴서 튜브 B163), 바 B425, 용접 파이프 B705, 단조 B564, 피팅 B366. 316L 스테인레스: 플레이트 A240, 파이프 A312, 튜브 A269/A213, 바 A276. 불량 서비스를 받으려면 UNS(N08825 대 S31603), 해당하는 경우 NACE MR0175 참조 자료 및 EN 10204 3.1 재료 테스트 보고서가 필요합니다.