¿Qué es mejor Inconel o Hastelloy?

Ninguno es mejor, y la frase ambos son excelentes es la razón por la que la pregunta se sigue haciendo. Las dos familias son fuertes en direcciones opuestas, y un servicio que se adapta a una generalmente dañará a la otra. La respuesta no es una clasificación. Es una lectura del medio.

La lectura se reduce a una propiedad del entorno. Un medio oxidante, que puede suministrar oxígeno o tomar electrones del metal, recompensa al cromo. Un medio reductor, que no puede, recompensa al molibdeno. La familia Inconel tiene más cromo y menos molibdeno. La familia Hastelloy C tiene más molibdeno y menos cromo. Esa única diferencia predice la mayoría de las respuestas en este artículo.

Dos correcciones pertenecen al principio. La primera es que ninguno de los nombres es un material. Ambos son portafolios de marcas registradas que contienen varios sistemas de composición, y una comparación a nivel de nombre describe dos catálogos. La segunda es que la regla simple tiene excepciones reales, y se encuentran en los grados que fueron diseñados para romperla. Este artículo funciona desde el lado del fallo, porque un material se selecciona por lo que se niega a hacer.

Dos elementos de aleación marcan la dirección, y la diferencia entre las familias es lo suficientemente grande como para verla en la tabla de composición y no en un gráfico de corrosión.

Lea la columna de cromo contra la columna de molibdeno y el patrón es visible. El 625 tiene el cromo más alto del grupo y aproximadamente la mitad del molibdeno del C276. El C276 tiene el cromo más bajo y el molibdeno más alto. El 686 y el C-22 se sitúan en el medio por diseño, y son los dos grados que hacen que la regla simple sea poco fiable de buena manera.

La consecuencia para el costo sigue la misma columna. El molibdeno es la adición más cara de las dos, y el tungsteno en una aleación tipo C aumenta el costo. Un grado con 16 % de molibdeno y 4 % de tungsteno tiene un costo de aleación mayor que uno con 9 % de molibdeno y sin tungsteno, y esa diferencia es lo primero que un comprador nota cuando llegan las dos cotizaciones.

Los modos de fallo son imágenes especulares, y conocer ambos es más útil que conocer uno solo.

Las primeras y terceras filas explican la mayor parte de la confusión en el mercado. Una hoja de datos que dice excelente resistencia a la corrosión describe una dirección y no un rango, y las dos familias apuntan en direcciones opuestas. El ácido clorhídrico y el ácido nítrico son ambos ácidos fuertes y requieren aleaciones opuestas, porque uno es reductor y el otro es oxidante.

La quinta fila es la que más cuesta en la práctica. Un tubo 600 en agua de refrigeración salobre resiste el agrietamiento por corrosión bajo tensión de cloruro y aún así se pica en la grieta debajo de una placa de tubo. Eso no es una contradicción. La resistencia al agrietamiento proviene del níquel, y la resistencia a las picaduras proviene del molibdeno, y el 600 tiene lo primero sin lo segundo.

Por debajo de unos 400 °C, la elección es una cuestión de química. Por encima de eso, se convierte en una competencia entre la corrosión y la resistencia mecánica, y la clasificación cambia.

La familia Inconel mantiene su resistencia a la temperatura debido a los precipitados descritos en otros lugares: gamma doble prima en 718, gamma prima en X-750, y fortalecimiento por solución sólida en 625. Los tipos Hastelloy C son aleaciones de solución sólida con resistencia modesta, y se compran por química y no por carga. Una pieza que tiene que soportar una carga en un gas oxidante caliente es, por lo tanto, una pieza Inconel, y el argumento de la corrosión no cambia eso.

Hay una excepción que atrapa a quienes han aprendido la regla demasiado bien. La familia Hastelloy no es solo una familia de corrosión. Hastelloy X es una aleación de níquel-cromo-hierro-molibdeno diseñada para servicio a alta temperatura, y Hastelloy S está orientada a la estabilidad térmica. Un comprador que descarta todos los grados Hastelloy como inadecuados por encima de los 700 °C ha descartado dos grados que fueron construidos para ese rango.

El caso combinado es el más difícil, y es donde el 686 y el C-22 ganan su precio. Un medio caliente que es tanto oxidante como portador de cloruros, como una corriente de pulpa blanqueada o un licor de depuración, necesita cromo para la oxidación y molibdeno para los cloruros, y ninguna familia pura proporciona ambos.

Reducida a una tabla de trabajo, la pregunta tiene una respuesta corta para cada uno de los medios que aparecen en la mayoría de las consultas.

La tabla es un punto de partida y no una aprobación. Cada una de esas filas puede invertirse dentro de una banda estrecha de concentración o temperatura, y una prueba de corrosión en el medio real vale más que cualquier tabla. Lo que la tabla proporciona es la razón detrás de cada respuesta, que es lo que una discusión con un ingeniero de materiales necesita para comenzar.

Tres casos merecen ser nombrados, porque una regla que se aplica sin ellos producirá una respuesta incorrecta con confianza.

El primero es el 686. Tiene el molibdeno y el tungsteno de una aleación tipo C con el cromo de un Inconel, y está comercializado como un Inconel. Un comprador que ha aprendido que Hastelloy es para ácidos reductores e Inconel es para oxidación lo clasificará erróneamente en ambas direcciones.

El segundo es el 625 en servicio con cloruros. Su molibdeno es de aproximadamente el 9 %, lo cual es suficiente para el agua de mar en muchas configuraciones y no suficiente para una grieta estrecha en salmuera caliente. El grado a menudo se describe como resistente al agua de mar, y la descripción es cierta para un tubo y falsa para una cara de brida con una junta.

El tercero es el efecto de la temperatura en un medio que parece inofensivo a temperatura ambiente. El ácido acético, el ácido fosfórico y el ácido sulfúrico diluido cambian de carácter a medida que aumenta la temperatura, y una aleación seleccionada de un gráfico a temperatura ambiente puede fallar a 80 °C en la misma solución. La regla sobre el cromo y el molibdeno no cambia, y la clasificación del medio sí.

Antes de cualquier nombre de grado, tres preguntas reducen la respuesta a un puñado de candidatos, y cada una puede eliminar una familia.

La primera pregunta es la que se responde incorrectamente con más frecuencia, porque un medio se clasifica por su química y no por su servicio. Una corriente de ácido sulfúrico que se burbujea con aire es oxidante y se comporta de manera muy diferente a la misma ácido en un tanque sellado, y los dos pueden necesitar aleaciones diferentes. Un decapado de ácido clorhídrico que transporta oxígeno disuelto de una reacción aguas abajo ya no es un deber puramente reductor.

La segunda pregunta es la que se responde a partir de un dibujo y no de una hoja de datos. Una tasa de corrosión uniforme medida en un cupón no dice nada sobre una cara de junta, y la brida es donde aparece el fallo.

Tres afirmaciones aparecen en casi todas las comparaciones y las tres son engañosas.

La tercera afirmación es la que produce errores costosos, porque un gráfico es un documento legítimo y es fácil tratarlo como una respuesta. Una prueba de cupón en el licor real, con una muestra de grieta a la temperatura real, cuesta una fracción de un recipiente y resuelve la pregunta que el gráfico no puede.

DLX suministra ambas familias desde Changzhou, Jiangsu, en barra, alambre, tubo, chapa y formas forjadas y mecanizadas, con el grado, el número UNS y la condición indicados en el certificado. Tener ambas familias en una sola planta permite que la respuesta sea una comparación y no una recomendación de lo que esté en stock.

Dos preguntas resuelven la mayoría de las consultas. La primera es el medio y si es oxidante, porque esa única respuesta cambia la elección de una familia a otra. La segunda es la forma y el estándar, porque una placa y un tubo soldado de la misma aleación tienen pruebas diferentes y un certificado diferente.

Ninguno, en general. Los tipos Hastelloy C son más resistentes en ácidos reductores y en grietas de cloruro, y los grados Inconel son más resistentes en ácidos oxidantes y en aire a alta temperatura. Una comparación sin un medio nombrado no tiene respuesta, y un proveedor que da una sin pedir el medio no ha entendido la pregunta.

En ácido clorhídrico y en una grieta de cloruro, sí, porque tiene aproximadamente un 16 % de molibdeno frente a un 9 % y añade tungsteno. En ácido nítrico caliente, en condiciones oxidantes, y en cualquier lugar donde la pieza soporte una carga a temperatura, el 625 es la mejor opción. No son dos grados de un material. Son dos respuestas a dos medios diferentes.

Porque la película protectora en una aleación de níquel es un óxido de cromo, y solo se forma cuando el entorno puede suministrar oxígeno o aceptar electrones. El ácido nítrico es fuertemente oxidante y mantiene la película en su lugar, por lo que el cromo es el elemento útil. El ácido clorhídrico es reductor y disuelve la película, por lo que la aleación tiene que depender del molibdeno, que resiste el ataque reductor en sí mismo.

Parcialmente. El 686 y el C-22 están diseñados para hacer eso, al tener alto cromo y alto molibdeno al mismo tiempo, y son los grados a considerar para una corriente mixta. Ninguno es una respuesta universal, ambos cuestan más que los grados de dirección única, y ambos aún necesitan una prueba de corrosión en el medio real antes de que se libere un recipiente para su fabricación.

Sí. Por encima de esa temperatura, la resistencia mecánica de la aleación comienza a decidir el diseño, y los tipos Hastelloy C son aleaciones de solución sólida con resistencia modesta a la temperatura. Los grados Inconel fueron construidos para ese rango, y Hastelloy X es la excepción dentro de la familia Hastelloy que también fue construida para él.

Esa es la combinación más difícil, y es la razón por la que existen el 686 y el C-22. Se necesita cromo para la parte oxidante y molibdeno para los cloruros, y un grado que es fuerte en uno suele ser débil en el otro. Una prueba de laboratorio en el licor real, a la temperatura real, con una muestra de grieta, es la única forma fiable de resolverlo.

La pregunta se formula mejor como cuál sobrevive en este medio. El cromo responde a la mitad oxidante y el molibdeno responde a la mitad reductora, y las dos familias están ponderadas en direcciones opuestas a propósito. El 625 y el 600 se sitúan en el lado del cromo, el C276 se sitúa en el lado del molibdeno, y el 686 y el C-22 se sitúan entre ellos a un precio más alto.

Los modos de fallo se reflejan mutuamente. Un grado rico en cromo falla en ácido clorhídrico y en una grieta de cloruro. Un grado rico en molibdeno falla en ácido nítrico caliente y en oxidación sostenida. Un comprador que sepa cuál de esos dos fallos puede producir su proceso ya ha respondido la pregunta, y el nombre del grado sigue.

Haynes International, HASTELLOY C-276 y C-22 alloy data sheets, para la composición, los datos de corrosión en medios reductores y oxidantes, y las temperaturas críticas de grieta y picadura.

Special Metals Corporation, INCONEL alloy 625 and alloy 686 technical bulletins, para la composición, la resistencia a la temperatura y el rendimiento de corrosión citado para el lado oxidante.

Special Metals Corporation, INCONEL alloy 600 bulletin, para el rendimiento en ácido nítrico y el comportamiento de agrietamiento por corrosión bajo tensión de cloruro del grado rico en níquel.

Haynes International, HASTELLOY X alloy data sheet, para la aleación de alta temperatura dentro de la familia Hastelloy.

ASTM G28, detección de susceptibilidad al ataque intergranular en aleaciones forjadas ricas en níquel con cromo, para la prueba utilizada para confirmar que un tratamiento térmico no ha dejado una estructura sensibilizada.

ASTM G48, resistencia a la corrosión por picaduras y grietas en soluciones de cloruro férrico, para la clasificación de estos grados en servicio con cloruros.

NACE MR0175 e ISO 15156, para los requisitos de servicio en ambientes ácidos donde se aplica un entorno de sulfuro de hidrógeno húmedo.

Todas las declaraciones de corrosión aquí son direccionales y describen el comportamiento de las familias en los medios nombrados, a concentraciones y temperaturas dentro de sus rangos publicados habituales. No son tasas de corrosión, y una tasa en una planta real depende de la concentración, la temperatura, la aireación, el flujo y la geometría de la grieta. Un grado nombrado para un medio es un punto de partida para una prueba de corrosión y no una aprobación para un recipiente. Los rangos de composición son límites estándar y el certificado de molino informa el análisis real. Los grados de excepción nombrados, 686, C-22 y Hastelloy X, se describen por su intención de diseño y no por una garantía en ningún servicio específico. Las normas se revisan, y la edición nombrada en el pedido rige. Nada de esto sustituye a una liberación de ingeniería o a una revisión de materiales y corrosión del proceso real.