Соляная кислотаЭто самая агрессивная распространенная промышленная кислота, и она не подчиняется правилам выбора материалов, которые действуют в других местах. Нержавеющие стали выходят из строя из-за точечной коррозии в течение нескольких недель, углеродистая сталь растворяется, и даже многие никелевые сплавы быстро распадаются. Сплавов, выдерживающих воздействие соляной кислоты, немного, и каждый из них охватывает лишь часть концентрационного-температурного диапазона.
Формы продукта
Бар и Род
Плита и лист
Катушка и полоса
Трубы и трубки
Фитинг: фланец, тройник, колено, переходник и т. д.
Ковка: кольцо, вал, круг, блок и т. д.
Почему соляная кислота настолько разрушительна
Соляная кислота является восстановительной кислотой: она разрушает металл, растворяя защитную оксидную пленку, а не окисляя поверхность. В нержавеющих сталях имеется пассивная пленка оксида хрома, которую HCl удаляет, в результате чего сплав подвергается равномерной коррозии и образованию ямок. Хлорид-ион также локально разрушает пассивность, поэтому точечная и щелевая коррозия появляются так быстро.
Материалы, которые выдерживают воздействие HCl, делают это либо потому, что у них нет пассивной пленки, которую можно потерять (никель и его сплавы), либо потому, что они катодно защищены (некоторые химически активные металлы). Практический результат: хром, который делает нержавеющую сталь -стойкой к коррозии в других местах, является помехой при обслуживании HCl.
Рабочие сплавы и их ограничения
| Материал | Диапазон обслуживания HCl | Основной лимит |
| Хастеллой B-3 (N10675) | Все концентрации до точки кипения. | Не справляется с окислительными средами; нет пленки оксида хрома |
| Хастеллой C-276 (N10276) | Умеренные концентрации, разбавить до ~20% при низкой температуре. | Атака горячей концентрированной HCl |
| Цирконий (R60702) | Все концентрации, очень высокие температуры | Расходы; необходимо избегать окислительных примесей |
| Углеродистая сталь с резиновым-футеровкой | Разбавить до умеренной, низкой температуры | Температурные и механические пределы футеровки |
| Системы с покрытием из ПТФЭ-/пластика | Все концентрации при температуре окружающей среды | Пределы температуры и давления пластика |
B-3 против C-276: ключевое решение
Два никелевых сплава, которые чаще всего рассматриваются для использования с HCl, — это B-3 и C-276, и они противоположны по своей философии.
B-3представляет собой никель-молибденовый сплав, почти не содержащий хрома: он выдерживает воздействие соляной кислоты любой концентрации, но при окислительной работе быстро корродирует.
C-276 содержит хром (около 15-16%) и молибден (около 15-17%), что придает ему пассивную пленку и устойчивость к окислителям - но этот хром также делает его уязвимым для горячей концентрированной HCl.
Правило принятия решения простое: если используется чистая восстановительная кислота (HCl без окисляющих примесей), лучшим сплавом будет B-3. Если в потоке может быть окисляющий - попадание воздуха, хлоридов железа или меди, следов азотной кислоты - С-276 безопаснее, поскольку сохраняет пассивную пленку. Смешанная среда — это классическая ловушка: «линия HCl», в которой также присутствуют окисляющие примеси, может разрушить оборудование B-3 за несколько недель.
Не-металлические альтернативы
Не каждая линия HCl требует использования никелевого сплава. При температуре ниже 60-80 C системы из углеродистой стали с резиновой-футеровкой и системы с пластиковой футеровкой (ПТФЭ, ПП, ПВХ) справляются с большинством концентраций при гораздо меньших затратах, поэтому резервуары для хранения и линии разбавленной кислоты обычно имеют футеровку, а не сплошной сплав.
FRP (пластик,-армированный волокном) предназначен для работы при низком-давлении окружающей среды. Ограничения носят механический характер: футеровка выходит из строя на фланцах и сварных швах при сильном термоциклировании, а пластмассы быстро теряют прочность при температуре выше 80 C.
Экономический вопрос заключается в том, что кривая пересечения - с облицовкой выигрывает для систем большого-диаметра, низкой-температуры и низкого-давления; Твердый никелевый сплав лучше всего подходит для работы с малым-диаметром, при высоких температурах, при высоком-давлении или при циклическом использовании, когда футеровки не могут выдержать нагрузки.
Другие восстановительные среды
Та же логика выбора применима и за пределами HCl. Серная кислота при концентрации выше примерно 60 % и температуре выше примерно 60 C является восстановителем, при котором блестят сплавы типа B-, тогда как разбавленный низко-температурный режим выдерживает сплав 20 или даже нержавеющая сталь.
Фосфорная кислота (мокрый процесс) агрессивна, но содержит достаточное количество окислителей, поэтому C-276 часто предпочтительнее B-3. Уксусная кислота и другие органические кислоты гораздо менее требовательны. - 316L и сплав 20 подходят для большей части обслуживания.
Послание: назовите кислоту, ее концентрацию, температуру и вид окислителя, прежде чем кто-либо сможет порекомендовать материал. Техническое описание без этих четырех цифр — это маркетинг, а не инженерия.
Контрольный список выбора
- Определите кислоту, концентрацию, температуру и любые окисляющие вещества в потоке.
- Если используется чистая восстановительная кислота высокой степени жесткости: рассмотрите вариант Hastelloy B-3.
- Если присутствуют окислители: вместо этого рассмотрите Hastelloy C-276 или сплав семейства C.
- Для большого-отверстия, низкой-температуры и низкого-давления HCl: сравните углеродистую сталь с футеровкой, прежде чем переходить к твердому сплаву.
- Для очень горячей и очень концентрированной HCl: цирконий — единственный металл, который остается конкурентоспособным -, но подтверждает отсутствие окислительных примесей.
- Всегда указывайте четыре сервисных параметра в запросе на материал и требуйте от поставщика подтверждения выбора сплава.
В чем ошибаются покупатели
- Предполагая, что «никелевый сплав» относится к одному семейству, - B-3 и C-276 ведут себя противоположно в HCl, и замена одного на другой полностью меняет результат коррозии.
- УказаниеC-276для горячей концентрированной HCl «на всякий случай», когда B-3 фактически выживет, а C-276 будет корродировать.
- Если забыть, что попадание воздуха приводит к окислению линии HCl -, сплав, который работал в лабораторных испытаниях, терпит неудачу в полевых условиях.
- Заказ твердого сплава для большого резервуара, тогда как резервуар из углеродистой стали с резиновой-футеровкой обойдется дешевле и прослужит столько же.
