¿Cuál es la diferencia entre Hastelloy C-22 y C276?

Las dos aleaciones son de la misma familia, la misma química base y el mismo servicio previsto, y los datos publicados establecen la elección en dos cuestiones y no en una preferencia general. La primera es si el medio es oxidante o reductor, y la segunda es si la pieza se soldará. Todo lo demás sobre la pareja es una pequeña diferencia o un malentendido que circula ampliamente.

Ambas son aleaciones de níquel-cromo-molibdeno con una adición de tungsteno. C-22 es UNS N06022 y W.Nr. 2.4602. C-276 es UNS N10276 y W.Nr. 2.4819. La diferencia de composición es un intercambio entre dos elementos, y es toda la diferencia técnica: una aleación lleva más cromo y menos molibdeno, la otra al revés.

La diferencia de composición, expresada de la manera correcta

Las cifras nominales publicadas se muestran una al lado de la otra a continuación, y el punto es la dirección del comercio. El cromo proporciona resistencia en condiciones oxidantes, el molibdeno proporciona resistencia en condiciones reductoras y contra las picaduras. La aleación con mayor contenido de cromo es la que se utiliza para servicio oxidante, por lo que la comparación tiene sentido.

Dos oraciones en circulación interpretan esto al revés y vale la pena corregir ambas porque invierten la selección. Una descripción que da al C-22 el molibdeno más alto y luego cita entre el 12,5 y el 14,5 % para el C-22 frente al 15 y el 17 % para el C-276 se contradice en una frase, porque entre el 12,5 y el 14,5 es la cifra más baja. Y la diferencia del tungsteno suele presentarse como decisiva, cuando los rangos de especificaciones se superponen y son el cromo y el molibdeno los que separan los grados.

Las Temperaturas Críticas, en la Misma Solución

La medición más útil publicada para este par es una prueba de picaduras críticas y temperatura crítica de grietas realizada en ambas aleaciones en una solución, por lo que la comparación es similar. La solución es la oxidante: 4 % de cloruro de sodio con 0,1 % de sulfato férrico y ácido clorhídrico a pH 2, dando unas 24.300 ppm de cloruro. Las picaduras se evaluaron después de 24 horas y la corrosión en grietas después de 100 horas, con la temperatura aumentada en pasos de 5 grados.

Lea la columna de grietas como la figura decisiva, porque es la que tiene el margen más estrecho y la que gobierna un recipiente real con caras de junta y patas muertas. El C-22 tolera 102 °C mientras que el C-276 se detiene en 80 °C, que es una diferencia de 22 grados. Las cifras de comparación están más cerca, ya que el C-22 alcanza el techo de la prueba por encima de los 150 °C frente a los 150 °C del C-276, y la lectura honesta es que ambos están en la cima de la escala y ninguno está muy por delante.

Los grados de inoxidable se llevan en la tabla porque muestran la escala. Los tres grados generalmente considerados para servicio de cloruro, AL-6XN, 254SMO y 904L, se encuentran entre 40 y 45 °C en grietas, que está por debajo de la temperatura de la mayoría de las corrientes de proceso y por debajo de la temperatura de la mayoría de los retornos de agua de refrigeración.

La prueba de cloro húmedo, que es el resultado más nítido

El cloro húmedo saturado es el ambiente que separa estos dos más claramente, y la comparación se realizó como un estudio específico y no como una fila de una tabla general. El ambiente era una solución de cloruro de 3000 ppm ajustada a pH 1,5 con ácido clorhídrico y cloro gaseoso burbujeando a través de él durante todo el período de 30 días, con el gas de salida conducido al agua para mantener una ligera contrapresión de cloro en la fase de vapor. El pH al final fue 0,9.

La conclusión publicada es que el C-22 es significativamente más resistente al cloro húmedo que el C-276. El detalle dentro del resultado es más útil que la conclusión, y es ahí donde falló el C-276. En todas las temperaturas donde se probó, el ataque al C-276 se concentró en elMetal de soldadura y la zona afectada por el calor.y no en la placa madre. El metal base de una fabricación soldada no era el punto débil. La soldadura fue.

La comparación de estabilidad térmica, que es la razón publicada por la que difieren los grados

La razón por la que el C-22 existe como un grado separado y no como una variación del C-276 es la estabilidad térmica en la zona afectada por el calor de una soldadura, y la diferencia se publica como una prueba de cupón soldado y no como una afirmación.

Esa tabla es la razón técnica de la diferencia de cromo. El alto contenido de cromo en C-22 es lo que evita que la zona afectada por el calor forme fases intermetálicas que la dejan vulnerable, y la descripción publicada del grado establece que resiste la formación de precipitados en los límites de grano en la zona afectada por el calor de la soldadura y, por lo tanto, es adecuado para la mayoría de las aplicaciones de procesos químicos en la condición de soldadura.

Aquí cabe hacer una corrección terminológica, porque la versión publicada de esta comparación utiliza la palabra incorrecta. El mecanismo se describe en la circulación como sensibilización, que es el término para la precipitación de carburo de cromo en un acero inoxidable austenítico. La descripción publicada de esta aleación establece el mecanismo según el cual la formación de límites de grano precipita en la zona afectada por el calor, lo que para una aleación de níquel-cromo-molibdeno significa las fases intermetálicas y no un carburo de cromo. La consecuencia práctica es la misma y el mecanismo es diferente, y una especificación que solicita una prueba de sensibilización está solicitando la prueba incorrecta.

Donde cada uno gana, medio por medio

Los dos grados no están ordenados entre sí en general. Los datos de corrosión acuosa publicados, analizados en ambas aleaciones en el mismo medio a las mismas temperaturas, muestran un patrón y no una clasificación, y hay medios en los que el C-276 es la mejor opción.

El patrón de esa tabla es el que hay que llevarse.El C-22 gana siempre que haya un comburente presente, por lo que gana en ácido nítrico, en cloruro férrico y en todo ácido mixto que contenga iones férricos o cúpricos. El C-276 gana en varias tareas simples de ácido clorhídrico y sulfúrico en concentraciones más altas, donde el molibdeno superior es el elemento decisivo y el medio ataca al metal directamente y no a través de un mecanismo oxidante.

De ello se desprenden dos consecuencias prácticas. Una planta que tiene una combinación de funciones debe probar el medio específico en lugar de elegir el grado que parece más fuerte en una comparación general, porque los dos intercambian lugares en la tabla. Y una tarea que incluye un oxidante, o una tarea en la que la química puede volverse oxidante durante un trastorno, es el caso que destaca la descripción publicada del C-22, porque ofrece resistencia donde se encuentran condiciones reductoras y oxidantes en la corriente del proceso.

Las diferencias físicas y de fabricación

La fila del rango de fusión resuelve un reclamo que circula en la otra dirección. El C-22 tiene el rango de fusión más alto de los dos, 1.357 a 1.399 °C frente a 1.323 a 1.371 °C, por lo que una comparación que le da al C-276 la cifra más alta está leyendo un número de algún lugar distinto al rango de fusión. Y una temperatura operativa máxima citada cerca de 1250 °C no es una temperatura operativa en absoluto: el límite de servicio útil de ambos grados en atmósferas oxidantes está muy por debajo de su solidus, y donde el servicio es caliente y oxidar el cromo superior en C-22 es la ventaja y no la desventaja.

Vale la pena separar el punto de composición restringida del resto, porque afecta lo que llega en un certificado. El desarrollador afirma que el grado se encuentra dentro del rango de números UNS, pero se produce con una composición más restringida para mejorar el rendimiento. Por lo tanto, un certificado de fábrica que cumple con el rango UNS no necesariamente cumple con la composición más estricta para la que se desarrolló el grado, y una orden que menciona solo el número UNS no captura eso.

Preguntas que hacen los compradores

¿Cuál es más resistente a la corrosión, el C-22 o el C-276?

Depende de si el medio es oxidante, y esa es la única respuesta útil. En la misma solución de cloruro oxidante, el C-22 tiene una temperatura crítica de grieta de 102 °C contra 80 °C para el C-276, y en cloro húmedo, el C-22 no mostró ataque a 95 °C donde el C-276 falló en el metal de soldadura y la zona afectada por el calor a 65 °C. En ácido nítrico con un punto de ebullición del 65 %, el C-22 funciona a 134 mils por año contra 888 para el C-276. En cambio, el C-276 es la mejor opción en varias aplicaciones de ácido clorhídrico y sulfúrico en concentraciones más altas, donde lo que cuenta es su mayor contenido de molibdeno.

¿Por qué el C-22 tiene mejor resistencia si el C-276 tiene más molibdeno?

Porque el cromo y el molibdeno resisten cosas diferentes. El molibdeno tiene resistencia a los ácidos reductores y a las picaduras, y el cromo tiene resistencia a los medios oxidantes. El C-22 tiene aproximadamente un 22 % de cromo y un 13 % de molibdeno, y el C-276 tiene aproximadamente un 16 % y un 16 %. La descripción publicada del C-22 destaca su resistencia a medios acuosos oxidantes, incluido el cloro húmedo y mezclas que contienen ácido nítrico o ácidos oxidantes con iones cloruro, que es el cromo en acción.

¿Es el C-22 mejor para la corrosión por picaduras y grietas?

En cuanto a las cifras comparativas publicadas, sí. La figura de la grieta es la más clara de las dos. En la solución de cloruro oxidante en la que se probaron ambos, el C-22 alcanzó el techo de la prueba de picaduras por encima de 150 °C contra exactamente 150 °C para el C-276, mientras que la temperatura crítica de la grieta fue de 102 °C contra 80 °C. El desarrollador también publica el grado bajo el título de que sobresale en resistencia a las picaduras. Tenga en cuenta que ambas figuras son para esa solución de prueba y otras soluciones de prueba dan valores absolutos diferentes.

¿Cuál es mejor para una fabricación soldada?

C-22, y esta es la razón publicada por la que los dos grados difieren y no una preferencia marginal. En una prueba de cupón soldado en una solución oxidante de ácido sulfúrico a 150 °C, el C-276 sufrió un ataque severo del metal base, el metal de soldadura y la zona afectada por el calor, y solo sobrevivió un tercio del espesor del cupón en la zona afectada por el calor. C-22 mostró un ataque mínimo. El C-22 también resiste la formación de precipitados en los límites de grano en la zona afectada por el calor de la soldadura, lo que lo hace adecuado para la mayoría de las aplicaciones de procesos químicos en la condición de soldadura. Ambos grados se sueldan comúnmente con relleno C-22 por la misma razón.

¿Tiene el C-276 una temperatura máxima más alta que el C-22?

No. Los dos rangos de fusión son de 1323 a 1371 °C para el C-276 y de 1357 a 1399 °C para el C-22, por lo que el C-22 tiene el más alto. Una comparación que cita alrededor de 1.350 °C para el C-276 y alrededor de 1.250 °C para el C-22 y llama a esas temperaturas operativas máximas es comparar rangos de fusión y etiquetarlos erróneamente, y la conclusión que se extrae de ella no se sigue. Cuando el servicio es caliente y oxidante, la mayor cantidad de cromo en C-22 es una ventaja.

¿Puedo sustituir uno por otro?

No según el apellido, porque son aleaciones diferentes con diferentes cromo y molibdeno y se intercambian lugares en la tabla mediana de arriba. Se debe realizar una sustitución según el medio y la temperatura específicos, considerando la condición de soldadura por separado de la placa principal. El resultado del cupón soldado publicado muestra que una sustitución realizada únicamente con los datos del metal base puede ser errónea por un amplio margen, porque la falla en esa prueba se produjo en la zona afectada por el calor y no en la placa.

Resumen

C-22 y C-276 son aleaciones de níquel-cromo-molibdeno con tungsteno, y la diferencia entre ellos es un comercio entre cromo y molibdeno. El C-22 es UNS N06022 con aproximadamente 22 % de cromo y 13 % de molibdeno, y gana dondequiera que el medio se esté oxidando: una temperatura de grieta crítica de 102 °C contra 80 °C, ningún ataque en cloro húmedo a 95 °C donde el C-276 falló a 65 °C, y 134 mils por año contra 888 en ácido nítrico al 65 % en ebullición. C-276 es UNS N10276 con aproximadamente 16 % de cromo y 16 % de molibdeno, y gana en varias tareas simples de ácido clorhídrico y sulfúrico en concentraciones más altas. La razón por la que los dos grados existen por separado es la soldadura: en una solución oxidante de ácido sulfúrico a 150 °C, el C-276 perdió dos tercios de su espesor de la zona afectada por el calor, mientras que el C-22 apenas fue atacado, y el C-22 resiste la precipitación en el límite del grano en esa zona, por lo que se utiliza como metal de aportación para ambos.

Ambos se suministran desde Changzhou, Jiangsu, en forma de placa, lámina, tira, barra, alambre, tubería, tubo, electrodos cubiertos y revestimiento de soldadura, desde una planta que cuenta con la certificación ISO 9001 y está auditada por SGS. Envíe el medio con su concentración y temperatura, el estado de soldadura de la pieza y si puede haber un oxidante presente durante un vuelco, y la elección entre los dos grados se deriva de esos tres hechos.

Referencias

1. Folleto de Haynes International para la aleación HASTELLOY C-22. Fuente de la composición química nominal, la descripción de la aleación como un grado versátil de níquel-cromo-molibdeno-tungsteno con mejor resistencia general a la corrosión que otras aleaciones de níquel-cromo-molibdeno, incluidas C-276 y C-4 y la aleación 625, la resistencia a medios acuosos oxidantes, incluido el cloro húmedo y las mezclas que contienen ácido nítrico o ácidos oxidantes con iones cloruro, la capacidad de resistir la formación de precipitados en el límite del grano en la zona afectada por el calor de la soldadura para que es adecuado para la mayoría de las aplicaciones de procesos químicos en la condición de soldadura, la declaración de que el grado se encuentra dentro del rango UNS N06022 pero se produce con una composición más restringida, la tabla de propiedades físicas que incluye la densidad de 8,69 g/cm³, el rango de fusión de 1357 a 1399 °C y el coeficiente de expansión térmica, la lista de especificaciones y el uso de la aleación como alambre de relleno de aleación y consumible de recubrimiento de soldadura.
2. La misma fuente, temperaturas críticas comparativas de picaduras y corrosión en grietas. Fuente para la solución de prueba de 4 % de cloruro de sodio con 0,1 % de sulfato férrico y ácido clorhídrico a pH 2, que arroja aproximadamente 24 300 ppm de cloruro, las exposiciones a picaduras de 24 horas y a 100 horas de exposición a grietas con incrementos de temperatura de 5 grados, y los valores para C-22, C-276, C-4, aleación 625, G-30, AL-6XN, 254SMO, 904L y tipo 316 citados en el cuerpo.
3. La misma fuente, sección de estabilidad térmica. Fuente de la prueba del cupón soldado en ácido sulfúrico al 11 % con sulfato férrico al 3,9 % y otros químicos a 302 °F, o 150 °C, sobrepresurizado con oxígeno, la declaración de que el C-276 sufrió un ataque inusualmente severo al metal base, al metal de soldadura y a la zona afectada por el calor, con solo un tercio del espesor del cupón sobreviviendo en la zona afectada por el calor, la nota de que el C-276 rara vez es atacado a este grado en otros medios, y la Ataque mínimo a la muestra C-22.
4. La misma fuente, sección de metal de relleno de soldadura resistente a la corrosión, reproduce las pruebas realizadas en el Laboratorio Nacional de Los Álamos en una solución simulada de depuración de gases de escape de un incinerador durante 39 días. Fuente para la comparación del metal base de aleación 625 soldado con relleno 625 con el mismo metal base soldado con relleno C-22, y para el metal base C-22 y el resultado de la soldadura C-22, en la solución de cloruro de sodio 3 M con cloruro férrico 0,1 M y fluoruro de sodio 0,1 M a 167 °F, o 75 °C, a pH 1.
5. La misma fuente, tablas comparativas de datos de corrosión acuosa. Fuente de las tasas de corrosión emparejadas de C-22 y C-276 en mil por año citadas en la carrocería, incluidas las filas de ácido nítrico, cloruro férrico, pentóxido de fósforo, ácido sulfúrico, ácido clorhídrico y ácido mixto y cloruro, con la nota de que las cifras son el promedio de cuatro a diez pruebas y que mil por año se convierten a milímetros por año dividiéndolos por 40.
6. La misma fuente, tablas de evaluación de campo. La fuente de la vasija del reactor resulta en un 10 a un 15 % de ácido sulfúrico con sólidos, la profundidad de las picaduras y grietas de la pulpa y el papel, y las tasas de los conductos de enfriamiento de incineración de desechos químicos utilizados en el cuerpo.
7. Artículo técnico de Haynes International sobre las aleaciones HASTELLOY C-22 y C-276 en cloro húmedo saturado. Fuente para el entorno de prueba de 3000 ppm de cloruro ajustado a pH 1,5 con ácido clorhídrico y cloro gaseoso durante 30 días con un pH de salida de 0,9, las posiciones y temperaturas de los cupones, el ataque encontrado en el C-276 en el metal de soldadura y la zona afectada por el calor, la ausencia de ataque en el C-22 incluso a 95 °C en la fase líquida y 90 °C en la fase de vapor, y la conclusión publicada de que el C-22 es significativamente más resistente. a ambientes húmedos con cloro.
8. Datos publicados para la aleación HASTELLOY C-276. Fuente para el rango de fusión de 1.323 a 1.371 °C, la densidad de 8,89 g/cm³, el coeficiente de expansión térmica, la resistividad eléctrica y las temperaturas críticas de picaduras y grietas en el cloruro férrico acidificado utilizado en otras partes del mundo.