Legering 20 vs Monel 400 Nikkellegering valg til blandede syre og kaustiske miljøer

Procesanlæg kører sjældent med et rent kemikalie. Bejdselinjer, scrubbere, neutraliseringstanke og kemikalieoverførselssystemer ser ofte syrer den ene time og ætsende den næste, med forurenende stoffer, der kører med.Legering 20 (UNS N08020)ogMonel 400 (UNS N04400)er to af de mest almindelige nikkel-bærende svar på det problem, men de er bygget på modsat kemi: Legering 20 er en chrom-baseret legering, der modstår oxiderende syrer, mens Monel 400 er en nikkel-kobberlegering, der udmærker sig ved at reducere syrer og havvand, alkalier.

Denne vejledning besvarer de spørgsmål, der afgør valget. Hvert afsnit giver først konklusionen, derefter ræsonnementet, i almindeligt sprog.

Nøgle takeaways

Alloy 20 er det sikrere valg, når syrer kan oxidere (salpetersyre, ferri-ioner eller beluftning). Monel 400 angribes hurtigt af salpetersyre og af oxiderende forhold.

Monel 400 er det stærkeste valg til kaustisk soda (natriumhydroxid) og til flussyre, hvor det er et-langvarigt standardmateriale.

For et system, der veksler mellem syre og kaustisk, afgør den dominerende risiko: oxiderende syre peger på Alloy 20; kaustisk og reducerende syrepunkt til Monel 400.

Brug aldrig Monel 400 sammen med salpetersyre, lufttilsat ammoniak eller jern- og kobbersalte. Antag aldrig, at Alloy 20-dragter er varme, koncentreret kaustisk uden at tjekke data for din temperatur.

Hvad er Alloy 20 og Monel 400?

Alloy 20 er en jern-nikkel-chromlegering med kobber og molybdæn, designet til syrebestandighed. Monel 400 er en nikkel-kobberlegering, cirka to-tredjedele nikkel og en-kobber, designet til modstandsdygtighed over for havvand, alkalier og ikke-oxiderende syrer.

Alloy 20 (også kaldet Carpenter 20 eller 20Cb-3) blev skabt til svovlsyreservice, og dens chromindhold lader den danne en beskyttende oxidfilm, der også håndterer salpeter- og fosforsyrer. Monel 400 (også kaldet Alloy 400) har ingen signifikant krom. Den får sin korrosionsbestandighed fra nikkel-kobber-kombinationen, som er meget stabil i reducerende miljøer, såsom flussyre og afluftet svovl- eller saltsyre, og i alkaliske opløsninger.

En simpel regel fra high school kemi hjælper her: oxiderende syrer (som salpeter) stripper elektroner aggressivt og har brug for en krombaseret-beskyttelsesfilm; reducerende syrer (som flussyre) gør det ikke, og nikkel-kobberlegeringer modstår dem godt. Den ene sondring driver det meste af beslutningen.

Hvad er den vigtigste sammensætningsforskel mellem Alloy 20 og Monel 400?

Legering 20 er chrom-baseret (19-21% Cr, 32-38% Ni, ca. 35% Fe), mens Monel 400 er kobber-nikkelbaseret (63% Ni minimum, 28-34% Cu) med næsten ingen chrom. Det er derfor Alloy 20 tåler oxiderende syrer, og Monel 400 ikke.

Bemærk tabellen: Alloy 20 bærer omkring 20 % krom og Monel 400 bærer ingen. Chrom er det, der bygger den passive film, der beskytter et metal mod oxiderende syrer.

Hvilken legering håndterer blandede syrer bedre?

Alloy 20 håndterer blandede syrer bedre, når der er oxidationsmidler til stede eller muligt, såsom salpetersyre, jernsalte eller luftmættede væsker-. Monel 400 er kun at foretrække, når syreblandingen reduceres og holdes fri for luft, såsom flussyre eller afluftet svovl- og saltsyre.

Alloy 20 tilbyder god modstandsdygtighed over for svovlsyre, fosforsyre og salpetersyre og over for chloridholdige opløsninger i én legering. Den bredde er præcis, hvad en blandet-syrestrøm har brug for. Monel 400 er derimod modstandsdygtig over for svovlsyre, flussyre og mange andre syrer under reducerende forhold, men datablade advarer konsekvent om, at dens høje kobberindhold betyder, at den hurtigt angribes af salpetersyre, og at den ikke bør bruges til salpetersyreservice. Beluftning betyder også noget: ilt opløst i en syre øger Monel 400-korrosionshastigheden, så en tank, der omrøres, sprøjtes eller udluftes til luft, opfører sig anderledes end en forseglet, afluftet ledning.

Vælg Alloy 20 til: svovlsyre-salpetersyreblandinger, fosforsyre, syrestrømme med jern- eller kobber(II)ioner, beluftede syrer.

Vælg Monel 400 til: flussyre, afluftet salt- eller svovlsyre og reducerende blandinger med streng luftudelukkelse.

Hvilken legering håndterer kaustisk (natriumhydroxid) bedre?

Monel 400 er det stærkeste valg til kaustisk service. Det modstår stort set alle alkalier på tværs af koncentrationer. Alloy 20 fungerer acceptabelt i fortyndet-til-moderat kaustisk ved moderate temperaturer, men efterhånden som temperaturen og koncentrationen stiger, gør dens jernindhold den til en mindre pålidelig løsning.

Nikkel er det klassiske kaustisk-resistente metal, og Monel 400's høje nikkelindhold er grunden til, at legeringen beskrives som meget modstandsdygtig over for praktisk talt alle alkalier. Alloy 20 har stadig mere nikkel end almindeligt rustfrit stål, så det udkonkurrerer kvaliteter som 304 og 316L i mildt kaustisk, men det afhænger af en jern-kromfilm, som varm, stærk kaustisk kan angribe, og austenitiske legeringer kan revne under stress i varm kaustisk. For meget varmt, højt koncentreret kaustisk, er kommercielt rene nikkelkvaliteter ofte at foretrække frem for begge legeringer. Kontroller altid korrosionsdata ved din nøjagtige koncentration og temperatur.

Hvad sker der, når ét system ser både syre og kaustik?

Ingen af ​​legeringerne er ideelle til udstyr, der veksler mellem varm, stærk, oxiderende syre og varm, stærk kaustisk. Vælg den legering, der beskytter mod din mest alvorlige og mest sandsynlige fejltilstand, og design systemet til at skylle eller neutralisere mellem cyklusser.

I praksis er cyklisk service et kompromis. Hvis syresiden er oxiderende (f.eks. indeholder salpetersyre), er Monel 400 i fare, og Alloy 20 er normalt det bedste kompromis, forudsat at kaustisk koncentration og temperatur forbliver moderat. Hvis syresiden er reducerende (fluorsyre eller afluftet svovl) og kaustisk er stærk, vinder Monel 400 normalt. To ingeniørpraksis reducerer risikoen i begge tilfælde: Skyl grundigt mellem syre- og kaustiske faser og adskille kredsløb, når temperaturerne og koncentrationerne er alvorlige. Se også neutraliseringskemien: Hvis der bruges ammoniak, angriber beluftet ammoniak kobber-legeringer som Monel 400.

Hvordan kan legeringerne sammenlignes i klorid-, revne- og specielle miljøer?

Monel 400 er standarden for flussyre og strømmende havvand; Alloy 20 er bedre til at oxidere chloridholdige-syrer og modstår chloridspændingskorrosionsrevner. Hver har specifikke revneforholdsregler, som skal respekteres.

To særlige forholdsregler gælder for Monel 400. Kun udglødet materiale modstår spændingsrevnedannelse i nærvær af kviksølv eller kviksølvsalte og i fugtig, beluftet flussyredamp. Monel 400 lider også under pitting og sprækkeangreb i stillestående havvand, hvor hastigheden er det, der beskytter det. Alloy 20s egen forsigtighed er svejsning: den er afhængig af niob for at forhindre karbidudfældning ved korngrænser.

Hvordan sammenligner legeringerne sig i styrke, fremstilling og pris?

Legering 20 er stærkere i udglødet tilstand og koster normalt mindre. Monel 400 koster mere på grund af dets høje nikkel- og kobberindhold, og prisen følger disse metalmarkeder. Begge svejser godt med matchende tilsætningsmetaller.

Fordi Monel 400 er tættere og typisk prissat til en præmie, kan materialeomkostningsforskellen for et stort fartøj eller rørledning være betydelig. Købere bør sammenligne de samlede livscyklusomkostninger, ikke kun prisen pr. kilogram: en legering, der holder dobbelt så længe i den faktiske kemi, er billigere, uanset prisskiltet.

Hvilken legering skal du vælge?

Vælg Alloy 20, når oxiderende syrer, salpetersyre eller beluftede forhold er i spil. Vælg Monel 400, når flussyre, stærkt kaustisk eller havvand dominerer, og syrerne er reducerende og luft-fri.

Hvis dine forhold ligger mellem disse linjer, er det mest pålidelige næste skridt at sammenligne isokorrosionsdata for din nøjagtige kemi, koncentration og temperatur og at køre en kupontest i den rigtige strøm, hvis konsekvenserne af fejl er høje.

Ofte stillede spørgsmål

Er Monel 400 bedre end Alloy 20?

Ikke universelt. Monel 400 er bedre i flussyre, kaustisk og havvand. Legering 20 er bedre til at oxidere syrer som f.eks. salpetersyre og i beluftede eller jernholdige-ion-syrestrømme.

Kan Monel 400 bruges sammen med salpetersyre?

Nej. Datablade angiver, at Monel 400 ikke bør bruges til salpetersyreservice, fordi dets høje kobberindhold fører til hurtige angreb.

Er Alloy 20 god i natriumhydroxid?

Det er acceptabelt i fortyndet-til-moderat kaustikum ved moderate temperaturer, men nikkel-rige legeringer som Monel 400 eller ren nikkelkvalitet foretrækkes til varmt, koncentreret kaustikum.

Hvilken legering er bedst til flussyre?

Monel 400 betragtes bredt som det standard metalliske valg for flussyre på tværs af koncentrationer op til kogning, forudsat at syren er afluftet og fugtig beluftet damp undgås.

Hvad er forskellen mellem Monel 400 og Alloy 400?

De henviser til den samme nikkel-kobberlegering, UNS N04400. Monel er et handelsnavn.

Hvilken legering er billigst?

Legering 20 er typisk billigere, fordi Monel 400 indeholder omkring 63 % eller mere nikkel plus omkring 30 % kobber. Faktiske priser følger nikkel- og kobbermarkederne.

Oversigt

Alloy 20 og Monel 400 er ikke så meget konkurrenter som modsætninger. Den ene er bygget til oxiderende syrer; den anden til at reducere syrer, baser og havvand. Det rigtige valg starter med en ærlig beskrivelse af kemien, herunder forurenende stoffer, luftpåvirkning, temperatur og hvor ofte systemet skifter mellem syre og kaustisk. Som producent af rustfrit stål og nikkellegeringsplader, plader, rør og fittings leverer vi begge legeringer i standard produktformer og kan hjælpe med at matche kvalitet, produktform og certificering til dine procesforhold.