Hastelloy G-30 vs. G-35: Daten zur Korrosionsbeständigkeit von Phosphorsäure und gemischten Säuren

Inhalt

1. Was sind Hastelloy G-30 und G-35 und wie unterscheiden sich ihre Zusammensetzungen?
2. Welche Legierung widersteht nass-verarbeiteter Phosphorsäure besser?
3. Wie vergleichen sich G-30 und G-35 in Salpetersäure und gemischter oxidierender Säure?
4. Welche Legierung ist bei der Reduktion von Salz- und Schwefelsäuren besser geeignet?
5. Wie vergleichen sich G-30 und G-35 hinsichtlich Lochfraß, Spaltkorrosion und Chlorid-Spannungskorrosionsrissen?
6. Behalten G-30 und G-35 ihre Korrosionsbeständigkeit im geschweißten Zustand?
7. Wie vergleichen sich mechanische Eigenschaften und Fertigungseigenschaften?
8. Welche ASTM-, ASME- und Industriestandards regeln G-30 und G-35?
9. Welche Legierung sollten Sie angeben: - G-30 oder G-35?
10. Häufig gestellte Fragen

Was sind Hastelloy G-30 und G-35 und wie unterscheiden sich ihre Zusammensetzungen?

G-35 (UNS N06035) ist eine Weiterentwicklung von G-30 (UNS N06030) mit höherem -Chrom, höherem-Molybdängehalt und niedrigem-Eisengehalt. Es wurde speziell-von Haynes International entwickelt, um die Korrosionsbeständigkeit über die ursprüngliche Nassprozess-Phosphorsäurehülle von G-30 hinaus auf stärker oxidierende und chloridverunreinigte Bedingungen auszudehnen.

Beide Legierungen gehören zur Nickel-Chrom-Molybdän-„G“-Familie, die speziell für die nasse-Prozessproduktion von Phosphorsäure - entwickelt wurde, einer der korrosivsten industriellen Umgebungen, da die kommerzielle Säure neben der primären Phosphorsäure nicht umgesetzte Schwefelsäure, Fluoridionen und Chloridionen enthält. G-30 war die Lösung der ersten-Generation; G-35 wurde später mit einer schlankeren, höheren-Chrom-Chemie eingeführt, die den größten Teil des Eisens entfernt und die Kupfer-Wolfram-Strategie von G-30 gegen höheres Chrom und Molybdän eintauscht.

Quelle: Datenblätter zur nominellen Zusammensetzung von Haynes International für die Legierungen HASTELLOY G-30 und G-35.

Der größte metallurgische Unterschied besteht bei Eisen: G-30 enthält 15 % Eisen, während G-35 auf 2 % begrenzt ist. Eisen verdünnt den chromreichen Passivfilm und wirkt sich im Großen und Ganzen nachteilig auf die Leistung in oxidierenden Säuren aus. Dies ist der Hauptgrund dafür, dass G-35 mit seinem höheren -Cr-Gehalt und niedrigem Fe-Gehalt in Phosphor- und Salpetersäure die Nase vorn hat, obwohl die beiden Legierungen eine ähnliche Nickel-Chrom-Molybdän-Designphilosophie haben.

Welche Legierung widersteht nass-verarbeiteter Phosphorsäure besser?

G-35 zeigt wesentlich geringere Korrosionsraten als G-30 über den Großteil des kommerziell relevanten Nass--Phosphorsäurebereichs, obwohl die beiden Legierungen bei der härtesten getesteten Bedingung konvergieren – und G-30 ganz leicht vorne liegt: 85 % Säure beim Sieden.

Nass-Phosphorsäure (P₂O₅) wird durch den Aufschluss von Phosphatgestein mit Schwefelsäure hergestellt und durch eine Reihe von Verdampfern schrittweise von etwa 30 % auf 54 % P₂O₅ konzentriert; Beide Legierungen wurden speziell für diesen Einsatz entwickelt und getestet, unter anderem in echter 36/48/54 %iger Nass--Prozesssäure bei 121 Grad (250 Grad F), geliefert von einem Hersteller aus Florida. Die nachstehenden Siededaten für Reagenzien- isolieren den Effekt der Säure-stärke auf einer ähnlichen-für-Basis.

Quelle: Korrosionstabellen für Reagenz-Phosphorsäure von Haynes International, Datenblätter zu den Legierungen HASTELLOY G-30 und G-35 (Corrosion Laboratory Jobs 5-03, 30-04, 449-82).

Bei 60-80 % Säure ist die Korrosionsrate von G-35 um 30–75 % niedriger als die von G-30 – ein bedeutender Unterschied für die Lebensdauer der Verdampferrohre. Die Umkehrung bei einem Siedepunkt von 85 % ist ein nützlicher Hinweis darauf, dass die Rangfolge der Legierungen im Säurebetrieb zustandsspezifisch ist: Für die konzentriertesten und heißesten Betriebspunkte der Phosphorsäure sollten Betriebsdaten oder Probentests im tatsächlichen Anlagenzustand die Auswahl bestätigen und nicht davon ausgehen, dass der allgemeine Trend am äußersten Ende des Bereichs anhält.

Wie vergleichen sich G-30 und G-35 in Salpetersäure und gemischter oxidierender Säure?

Der höhere Chromgehalt von G-35 sorgt für eine konsistente, etwa 2-3-mal geringere Korrosionsrate als G-30 bei allen entsprechenden Konzentrationen siedender Salpetersäure. Dies macht es zum besseren Kandidaten für Salpetersäure-Beizbäder, gemischte Salpeter-/Flusssäure-Beizbäder für rostfreien Stahl und andere stark oxidierende oder gemischt saure Ströme, die Salpetersäure enthalten.

Quelle: Salpetersäure-Korrosionstabellen von Haynes International, Datenblätter zu den Legierungen HASTELLOY G-30 und G-35 (Corrosion Laboratory Job 6-03).

Der Chromgehalt ist der Hauptfaktor für die Passivität in oxidierenden Säuren, und Haynes Internationals eigene vergleichende 0,1-mm/Jahr-Liniendiagramme platzieren die Leistung von G-35 nahe an der von Legierung 625 in Salz- und Schwefelsäure -, ein wesentlich höherer Balken als G-30, dessen 0,1-mm/Jahr-Linie in Schwefelsäure leicht über 625 liegt. Für jeden gemischten Säurestrom, bei dem die oxidierende Komponente (Salpetersäure) den Korrosionsmechanismus dominiert, ist G-35 die konservativere und typischerweise die wirtschaftlichere Langzeitspezifikation, da ein geringerer Korrosionszuschlag zu dünneren Wandabschnitten und längeren Wartungsintervallen führen kann.

Welche Legierung ist bei der Reduktion von Salz- und Schwefelsäuren besser geeignet?

G-35 zeigt geringere Korrosionsraten als G-30 in kochender, verdünnter Salz- und Schwefelsäure, aber G-30 ist messbar – in einigen Fällen dramatisch – besser als G-35 im mittleren Konzentrationsbereich (30–70 %) Schwefelsäure bei 66–93 Grad (150–200 Grad F), wo der Kupferzusatz von G-30 immer noch einen echten, quantifizierbaren Wert liefert Vorteil. Keine der beiden Legierungen ist die erste Wahl für den Einsatz konzentrierter reduzierender Säuren. Generell sind hier Hastelloy-Legierungen wie C-276 oder B-3 besser geeignet.

Kochen, verdünnte Säure: G-35 voraus

Quelle: Salz- und Schwefelsäure-Korrosionstabellen von Haynes International, Datenblätter zu den Legierungen HASTELLOY G-30 und G-35.

Das Ergebnis mit 2 % siedendem HCl ist der herausragende Datenpunkt: Die Korrosionsrate von G-30 springt auf 9,47 mm/Jahr -, eine im Wesentlichen unbrauchbare Rate für eine Druckgrenze -, während G-35 bei 0,05 mm/Jahr bleibt, fast 200x niedriger. Allein diese Lücke schließt G-30 für jeden Betriebspunkt mit siedendem, verdünntem HCl aus, den G-35 problemlos bewältigen kann.

Mittlere-Schwefelsäurekonzentration bei 66–93 Grad: G-30 voraus

Quelle: Schwefelsäure-Korrosionstabellen von Haynes International, Datenblätter zu den Legierungen HASTELLOY G-30 und G-35 (Corrosion Laboratory Jobs 449-82 und 45-02).

Hier kehrt sich die Rangfolge völlig um: Bei 40 % Schwefelsäure und 93 Grad läuft G-30 etwa zehnmal langsamer als G-35 (0,54 vs. . 5.41 mm/Jahr). Dies ist der praktische Nutzen der Kupfer- und Wolframzusätze von G-30 und bedeutet, dass das neuere, stärker legierte G-35 kein universelles Upgrade ist – für eine Anlage, die Schwefelsäureströme mittlerer Stärke in diesem Temperaturfenster betreibt, ist G-30 höchstwahrscheinlich die technisch bessere und wirtschaftlichere Wahl.

Wie vergleichen sich G-30 und G-35 hinsichtlich Lochfraß, Spaltkorrosion und Chlorid-Spannungskorrosionsrissen?

G-35 bietet eine wesentlich größere Schutzspanne gegen lokalisierten Chloridangriff als G-30 -, eine um 40 Grad höhere kritische Lochfraßtemperatur und eine um 20 Grad höhere kritische Spalttemperatur in angesäuertem Eisenchlorid - und widersteht der Chlorid-Spannungskorrosionsrissbildung auf unbestimmte Zeit in siedendem 45 %igem Magnesiumchlorid, während G-30 schließlich Risse bekommt.

Chloride konzentrieren sich unter Ablagerungen und Ablagerungen in Phosphorsäureverdampfern, sodass die lokale -Korrosionsbeständigkeit - und nicht nur die Beständigkeit gegen Massensäuren - oft die reale -Lebensdauer von Rohren bestimmt. Dies ist der spezifische Fehlermodus, für dessen Zurückdrängung G-35 entwickelt wurde.

Quelle: Kritische Lochfraß-/Spalttemperaturdaten von Haynes International (angesäuert 6 % FeCl3, ASTM G48) und Spannungsrisskorrosionsdaten (siedendes 45 % MgCl2, ASTM G36), HASTELLOY G-30- und G-35-Legierungsdatenblätter.

Mit der kritischen Lochfraßtemperatur von 95 Grad liegt G-35 in der gleichen Klasse wie Alloy 625, und seine unbegrenzte Rissbeständigkeit im 1.008-stündigen Magnesiumchloridtest - (das gleiche Ergebnis, das auch mit 625 - erzielt wurde) ist ein entscheidender Vorteil für Verdampfer, Wärmetauscher oder andere Geräte mit Spalten, Dichtungen oder Unterablagerungsbedingungen in chloridhaltiger Phosphor- oder Mischsäure Ströme.

Behalten G-30 und G-35 ihre Korrosionsbeständigkeit im geschweißten Zustand?

Ja. Keine der beiden Legierungen erfordert eine Wärmebehandlung nach dem Schweißen, um die Korrosionsleistung zu gewährleisten. - Beide behalten beim Schweißen eine Beständigkeit, die der des bearbeiteten Grundmetalls nahe kommt, und das Schweißgut von G-35 übertrifft sogar sein eigenes bearbeitetes Grundmetall in konzentrierter (90 %) Schwefelsäure.

Quelle: Korrosionsdaten für alle -geschweißten{{1}Metalle (Multi-durchgangs-GMAW-Kreuzform) im Vergleich zu Knetbasis-, Datenblätter zu den Legierungen HASTELLOY G-30 und G-35.

Beide Legierungen eignen sich für GTAW, GMAW und SMAW unter Verwendung passender Füllmetalle - ERNiCrMo-11/ENiCrMo-11 für G-30 und ERNiCrMo-22/ENiCrMo-22 für G-35 - und beide werden walzgeglüht geliefert, wobei ein erneutes Glühen erst nach der Warmumformung erforderlich ist Kaltverformung mit mehr als etwa 7 % Außenfaserdehnung, nicht als Korrosionsbeständigkeitsanforderung für Schweißnähte.

Wie vergleichen sich mechanische Eigenschaften und Fertigungseigenschaften?

G-30 und G-35 weisen im Wesentlichen identische Mindestfestigkeitsniveaus bei Raumtemperatur auf, G-35 bietet jedoch eine höhere Duktilität und Härte im walzgeglühten Zustand, und beide Legierungen erhärten schneller als austenitische rostfreie Stähle, was bei starker Kaltumformung Zwischenglühungen erfordert.

Quelle: Zug- und Härtedaten von Haynes International, Datenblätter zu den Legierungen HASTELLOY G-30 und G-35.

Welche ASTM-, ASME- und Industriestandards regeln G-30 und G-35?

Beide Legierungen unterliegen einem nahezu -parallelen Satz von ASTM/ASME-Produktspezifikationen- und haben die gleiche Servicequalifikation NACE MR0175/ISO 15156-. Sie verfügen jedoch über unterschiedliche Spezifikationsnummern für Bleche/Platten und Stangen/Stäbe sowie unterschiedliche AWS-Füllmetallbezeichnungen--Details, die beim Verfassen von Beschaffungsspezifikationen und Mühlenzertifikatsprüfungen von Bedeutung sind.

Quelle: Tabellen „Spezifikationen und Codes“ von Haynes International, Datenblätter zu den Legierungen HASTELLOY G-30 und G-35.

Welche Legierung sollten Sie angeben: - G-30 oder G-35?

Geben Sie G-35 für neue Nass-{2}Prozessausrüstungen für Phosphorsäure, Salpetersäure oder gemischte Oxidationssäure- und alle zu Chlorid-Verschmutzungen oder Spalten-anfälligen Anwendungen an; Geben Sie G-30 für bestehende Systeme an, die bereits für diese Chemie qualifiziert sind, und für Schwefelsäure mittlerer Konzentration (30–70 %) bei moderater Temperatur, wo es die stärkere und wirtschaftlichere Leistung erbringt.

• Wählen Sie G-35 für:Höhere Säurekonzentrationen und Temperaturen in Phosphorsäureverdampfern oder Neubau von Verdampferrohrbündeln.
• Wählen Sie G-35 für:Beiz- und Reinigungskreisläufe mit Salpetersäure oder gemischter Salpetersäure.
• Wählen Sie G-35 für:Geräte mit Spalten, Dichtungen, Ablagerungen oder anderen Bedingungen, die zu Chlorid-Lochfraß, Spaltangriffen oder Korrosionsrissen durch Chloridspannung neigen.
• Wählen Sie G-35 für:Geschweißte Baugruppen, bei denen eine höhere Duktilität und Zähigkeit im geschweißten Zustand geschätzt wird.
• Wählen Sie G-30 für:Mittlere-Konzentration (30-70 %) Schwefelsäure bei 66–93 Grad, wobei der Kupferzusatz einen echten, datengestützten Vorteil gegenüber G-35 bietet.
• Wählen Sie G-30 für:Bestehende Anlagen und Ersatzteilprogramme sind bereits für G-30 qualifiziert und vorrätig, wobei der Wechsel von Legierungen die Beschaffungskomplexität erhöht, ohne dass ein korrosionsbedingter Bedarf besteht.
• Wählen Sie G-30 für:Budgetbeschränkte Projekte, bei denen der geringere Nickel-, Chrom- und Molybdängehalt von G-30 einen echten Anschaffungspreisvorteil bietet und der Servicezustand innerhalb seines bewährten Rahmens liegt.

Vergleichen Sie in allen Fällen die Auswahl mit der tatsächlichen Pflanzenchemie -, einschließlich Chlorid, Fluorid und freier{2}}Schwefelsäure-Verunreinigungsniveaus in Nassprozess-Phosphorsäure -, da die veröffentlichten Korrosionsdaten beider Legierungen in Reagenzienqualität oder definierten Testlösungen generiert werden und Haynes International selbst eine Überprüfung vor Ort vor der industriellen Verwendung empfiehlt.

Häufig gestellte Fragen

F: Was ist der Hauptunterschied zwischen Hastelloy G-30 und G-35?

A: G-35 (UNS N06035) hat mehr Chrom (33,2 % vs. . 30 %) und Molybdän (8,1 % vs. . 5.5 %) und weit weniger Eisen (2 % max. vs. . 15 %) als G-30 (UNS N06030). Dies verleiht G-35 eine bessere Beständigkeit gegen Phosphorsäure, Salpetersäure und Chlorid-Lochfraß, während G-30 dank seines Kupferzusatzes in Schwefelsäure mittlerer Konzentration einen Vorteil behält.

F: Ist Hastelloy G-35 ein direkter Ersatz für G-30?

A: Nicht allgemein. G-35 ist die stärkere Wahl für die meisten Phosphor-, Salpeter- und Chlorid--Lochfraßanwendungen. Veröffentlichte Daten von Haynes International zeigen jedoch, dass G-30 G-35 in siedender und fast siedender 30–70 %iger Schwefelsäure übertrifft. Daher sollte die Substitution anhand der tatsächlichen Säurechemie und -temperatur überprüft werden.

F: Welche Legierung eignet sich besser für Nassprozess-Phosphorsäureverdampfer?

A: G-35 weist im größten Teil des P2O5-Bereichs von 50–80 % geringere Korrosionsraten auf als G-30, und seine kritische Lochfraßtemperatur (95 °C) und Spalttemperatur (45 °C) sind weitaus höher als die von G-30 (55 °C und 25 °C), was es zur stärkeren Wahl macht, wenn sich Chloride unter Ablagerungen konzentrieren.

F: Erfordern G-30 und G-35 eine Wärmebehandlung nach dem Schweißen?

A: Nein. Beide Legierungen sind massiv lösungsverfestigt und behalten im geschweißten Zustand unter Verwendung passender GMAW-, GTAW- oder SMAW-Füllmetalle eine Korrosionsbeständigkeit nahe an der des bearbeiteten Grundmetalls.

F: Wie schneidet G-35 im Vergleich zu Alloy 625 in Phosphor- und Mischsäuren ab?

A: Die Vergleichsdaten von Haynes International stellen G-35 in Bezug auf die Salz- und Schwefelsäurebeständigkeit und die kritische Lochfraßtemperatur nahe an Alloy 625 (95 Grad für G-35 gegenüber . 100 Grad für 625), was G-35 zu einer starken, oft kostengünstigeren Alternative für Phosphorsäure- und Mischsäureanwendungen macht.

F: Welche ASTM-Standards gelten für Rohre und Rohre aus Hastelloy G-30 und G-35?

A: Beide Legierungen teilen sich ASTM B622 für nahtlose Rohre und Röhren und ASTM B619/B626 für geschweißte Rohre und Röhren. Platte und Blech unterscheiden sich: ASTM B582 für G-30 gegenüber ASTM B575 für G-35; Stab und Stab unterscheiden sich ähnlich: ASTM B581 für G-30 gegenüber ASTM B574 für G-35.

F: Kann G-30 oder G-35 verwendet werden, wenn Chloride in der Säure vorhanden sind?

A: Ja, beide wurden mit Blick auf mit Chlorid-kontaminierte Nassverfahren-Phosphorsäure entwickelt, aber G-35 bietet einen wesentlich größeren Sicherheitsspielraum: Es widerstand der Rissbildung über 1.008 Stunden lang in siedendem 45 %igem Magnesiumchlorid, während G-30 nach 168 Stunden knackte.