Czy Monel 400 jest odporny na korozję i utlenianie?

Odpowiedź na pytanie zawarte w tytule brzmi tak w niektórych mediach i nie w innych, a cała ta odpowiedź wynika z jednej właściwości stopu. Monel 400 to stały roztwór niklowo-miedziowy bez chromu. To pojedyncze pominięcie wyjaśnia obie połowy: stop nie polega na pasywnej warstwie powierzchniowej dla swojej ochrony, więc jest odporny na grupę agresywnych środowisk, które niszczą stale nierdzewne, i nie ma niczego, z czego mógłby się odbudować, gdy środowisko staje się utleniające.

Rozróżnienie, które decyduje o każdym przypadku, polega na tym, czy medium jest redukujące, czy utleniające. Redukujące oznacza, że medium jest pozbawione tlenu, co w praktyce zazwyczaj oznacza odtlenione. Utleniające oznacza, że tlen może dotrzeć do powierzchni. Chemiczny utleniacz w medium ma taki sam efekt. Opublikowany opis stopu mówi wprost: wykazuje odporność na korozję przez wiele mediów redukujących i jest generalnie bardziej odporny na działanie mediów utleniających niż stopy o wyższej zawartości miedzi, co jest porównaniem w obrębie rodziny miedzi, a nie twierdzeniem o pracy w warunkach utleniających.

Czytanie specyfikacji bez tego dyskryminatora sprawia, że część 400 trafia do niewłaściwego zastosowania. Poniższe sekcje przedstawiają, gdzie stop jest najlepszym dostępnym rozwiązaniem, gdzie jest złym rozwiązaniem i jaki jest opublikowany limit temperatury.

Dyskryminator, podany raz

Dwa z tych wierszy wymagają wyjaśnienia, ponieważ są to te, które są pomijane. Pierwszy to fakt, że natlenienie nie jest szczegółem procesu, ale zmienną decydującą o tym, czy stop działa. Obsługa kwasu solnego i fluorowodorowego jest opisana w opublikowanych danych jako wymagająca warunków odtlenionych, co oznacza, że ten sam kwas, który jest pomyślnie obsługiwany w zamkniętym odtlenionym obiegu, zaatakuje stop w otwartym zbiorniku, do którego powietrze się rozpuszcza. Zmiana z systemu zamkniętego na otwarty może zatem zamienić materiał, który działał przez lata, w materiał, który zawodzi w ciągu miesięcy.

Drugi to fakt, że silny kwas utleniający nie potrzebuje pomocy powietrza. Kwas azotowy jest kwasem utleniającym z natury swojej chemii, więc ostrzeżenie dotyczy nawet zamkniętej, całkowicie odtlenionej linii. Opublikowany opis stopu wiąże to z jego zawartością miedzi i umieszcza systemy kwasu azotowego i amoniaku razem jako środowiska, w których stop jest szybko atakowany. Tam, gdzie występuje takie zastosowanie, rozwiązaniem jest stop zawierający chrom, a stop niklowo-miedziowy nie, ponieważ ochronny tlenek, którego potrzebuje kwas azotowy, jest tym, który tworzy chrom, a miedź nie.

Gdzie stop 400 jest właściwym rozwiązaniem

Gdzie stop 400 jest złym rozwiązaniem

Każdy wiersz tutaj to medium, przez które stop jest atakowany lub nie jest w stanie się chronić. Są one pogrupowane, ponieważ mają jedną przyczynę.

Wiersz dotyczący kwasu azotowego jest wart podkreślenia, ponieważ to on kosztuje sprzęt zamiast ponownej oceny. Stop niklowo-miedziowy nie ma chromu do tworzenia bariery tlenkowej, której potrzebuje kwas azotowy, a miedź w stopie jest częścią, która jest atakowana. Opublikowana strona, która wymienia kwas azotowy wśród silnych kwasów, które ten stop obsługuje, opisuje odwrotność opublikowanego zachowania.

Połowa pytania dotycząca utleniania

Utlenianie to miejsce, gdzie ten sam brakujący element decyduje o odpowiedzi, a opublikowany limit to jedno zdanie, które łatwo zacytować i łatwo przekroczyć.

Ważnym punktem dotyczącym zachowania podczas utleniania jest to, że reputacja stopu wynika z jego odporności na korozję, a nie z odporności na utlenianie. Dobrze opiera się łuszczeniu się na powietrzu do 538 °C, co obejmuje dużą część zastosowań chemicznych i morskich, w których jest używany, i nie jest to materiał wybierany do wnętrz pieców lub części palników, ani do żadnego elementu, którego zadaniem jest siedzenie w gorącym powietrzu. Te zadania należą do stopów, które tworzą tlenek chromu lub aluminium, a temperatura, w której staje się to konieczne, jest tą, od której ta strona się zaczęła.

Woda morska, która jest zastosowaniem, dla którego stop jest najbardziej znany

Dwa opublikowane stwierdzenia dotyczące wody morskiej prowadzą w przeciwnych kierunkach i oba należą do specyfikacji. Stop 400 jest opisywany jako wykazujący bardzo niskie wskaźniki korozji w płynącej wodzie morskiej, a stojące warunki wykazały indukowanie korozji szczelinowej i wżerowej. Stop jest również opisywany jako odporny na pękanie korozyjne naprężeniowe i wżeranie w większości wód słodkich i przemysłowych.

Do czego faktycznie wybierany jest stop

Opublikowana lista zastosowań jest dobrym testem zasady, ponieważ każdy wpis jest zastosowaniem redukującym lub neutralnym, a żaden z nich nie jest utleniający.

Zawory i pompy; wały pomp i śrub; osprzęt i łączniki morskie; komponenty elektryczne i elektroniczne; sprężyny; sprzęt do przetwarzania chemicznego; zbiorniki na benzynę i wodę słodką; destylatory ropy naftowej, naczynia procesowe i rurociągi; podgrzewacze wody zasilającej kotły i inne wymienniki ciepła; oraz podgrzewacze odtleniające.

Trzy obserwacje wynikają z czytania tej listy zamiast jej przeglądania. Największa grupa to zastosowania morskie i pompowe, czyli zastosowanie w płynącej wodzie morskiej. Wpisy dotyczące zakładów chemicznych to naczynia i wymienniki, które są systemami zamkniętymi, a nie otwartymi zbiornikami, a system zamknięty jest najłatwiejszym sposobem na utrzymanie redukującego medium. A lista nie zawiera pieców, palników, reaktorów utleniających ani sprzętu do kwasu azotowego, co jest negatywnym dowodem na to, że dwa powyższe limity są rzeczywistymi limitami, a nie notatkami ostrzegawczymi.

Pytania zadawane przez kupujących

Czy Monel 400 jest odporny na kwas azotowy?

Nie. Kwas azotowy jest kwasem utleniającym z natury swojej chemii, a opublikowane dane grupują go z systemami amoniaku jako środowiskiem, w którym stop jest szybko atakowany. Ponieważ kwas jest z natury utleniaczem, odtlenianie systemu nie zmienia wyniku, więc nie jest to przypadek dodania etapu odtleniania. Stop 400 nie zawiera chromu, więc nie ma sposobu na utworzenie ochronnego tlenku, którego wymaga obsługa kwasu azotowego.

Więc jakie kwasy obsługuje?

Kwas fluorowodorowy we wszystkich stężeniach do punktu wrzenia, co opublikowane dane opisują jako prawdopodobnie najbardziej odporne zachowanie spośród wszystkich powszechnie stosowanych stopów inżynierskich, oraz wiele form kwasu siarkowego i solnego w warunkach redukujących. Kwalifikacja redukująca jest częścią twierdzenia, a nie przypisem do niego. Obsługa kwasu solnego i fluorowodorowego jest opisana jako wymagająca warunków odtlenionych.

Jak mogę stwierdzić, czy moje zastosowanie jest redukujące?

Zapytaj, czy cokolwiek w systemie może dostarczyć tlen do powierzchni. Zamknięta pętla, która została odtleniona, jest redukująca. Otwarty zbiornik z rozpuszczającym się w nim powietrzem nie jest, nawet jeśli obsługiwany jest ten sam kwas. Medium, które jest chemicznie utleniaczem, takie jak kwas azotowy, jest utleniające, niezależnie od tego, jak zbudowany jest system. Opublikowane wytyczne dotyczące zastosowań kwasów wyraźnie nazywają warunek redukujący, więc uczciwa odpowiedź brzmi, że projekt systemu jest częścią oceny korozyjnej.

Jaka jest maksymalna temperatura pracy?

Do 1000 °F włącznie, czyli 538 °C, w atmosferach utleniających, takich jak powietrze. Wyższe temperatury mogą być stosowane tam, gdzie stop znajduje się w środowisku redukującym. Rozróżnienie ma znaczenie, ponieważ limit jest ustalany przez atmosferę, a nie tylko przez metal, więc zapytanie o zastosowanie w wysokiej temperaturze powinno podawać atmosferę wraz z temperaturą.

Czy Monel 400 nadaje się do pieca lub zastosowania w wysokiej temperaturze utleniającej?

Nie, a powodem jest limit 538 °C dla powietrza. Stop tworzy przylegającą warstwę tlenkową, gdy stygnie na powietrzu po podgrzaniu, ale ta warstwa nie jest gęstą ochronną łuską, którą tworzą stopy zawierające chrom, więc nie wytrzymuje temperatur pieca. Stop niklowo-chromowy lub niklowo-chromowo-żelazny jest materiałem do tego zastosowania.

Czy Monel 400 jest odporny na zużycie?

Nie jest wybierany ze względu na odporność na zużycie. Powodem, dla którego pojawia się w zastosowaniach wałów pomp i śrub, jest połączenie odporności na korozję i odporności na pękanie korozyjne naprężeniowe spowodowane chlorkami w płynącej wodzie morskiej, z wytrzymałością mechaniczną wału ciągnionego na zimno lub walcowanego na gorąco. Tam, gdzie ścieranie jest dominującym mechanizmem, rodzina do rozważenia to gatunki odporne na zużycie z węglikami w mikrostrukturze, a wybór jest decyzją dotyczącą zużycia, a nie korozji.

Podsumowanie

Stop 400 jest odporny na korozję w mediach redukujących i neutralnych, a nie w utleniających, a jedno zdanie obejmuje całą odpowiedź. W grupie redukującej ma najsilniejsze pojedyncze twierdzenie w zwykłym zakresie stopów inżynierskich: kwas fluorowodorowy we wszystkich stężeniach do punktu wrzenia, wraz z kwasem siarkowym i solnym w warunkach redukujących oraz płynącą wodą morską z doskonałą odpornością na pękanie korozyjne naprężeniowe spowodowane chlorkami. W grupie utleniającej jest szybko atakowany, a systemy kwasu azotowego i amoniaku są wymienione w opublikowanych danych jako najjaśniejsze przypadki. W połowie pytania dotyczącej utleniania limit wynosi 1000 °F, czyli 538 °C, w powietrzu, z wyższymi temperaturami dozwolonymi tylko w środowisku redukującym, oraz absolutnym pułapem obróbki 2150 °F, którego nie wolno przekraczać.

Monel 400 jest dostarczany z Changzhou, Jiangsu w postaci prętów, drutów, taśm, blach, rur i rur, zgodnie ze standardami obejmującymi każdą formę, z zakładu posiadającego certyfikat ISO 9001 i audytowanego przez SGS. Podaj medium, jego stężenie, temperaturę i czy tlen może dotrzeć do powierzchni. Czy odpowiedź brzmi ten stop, wynika z tych czterech faktów.

Referencje

1. Biuletyn techniczny Special Metals SMC-053, stop niklowo-miedziowy MONEL 400. Źródło limitów składu, gęstości i zakresu topnienia, modułu sprężystości i współczynnika Poissona, temperatury Curie i jego notatki, stwierdzenie, że stop jest użyteczny w temperaturach do 1000 °F w atmosferach utleniających, z wyższymi temperaturami, gdy środowisko jest redukujące, stwierdzenie, że przylegająca warstwa tlenkowa tworzy się, gdy stop stygnie na powietrzu po podgrzaniu, stwierdzenie, że stop jest odporny na korozję przez wiele mediów redukujących i jest generalnie bardziej odporny na media utleniające niż stopy o wyższej zawartości miedzi, zachowanie płynącej wody morskiej w porównaniu do stojącej z odpornością na pękanie korozyjne naprężeniowe i wżeranie w większości wód słodkich i przemysłowych, twierdzenie o kwasie fluorowodorowym we wszystkich stężeniach do punktu wrzenia, odporność na kwas siarkowy i solny w warunkach redukujących, lista zastosowań, pułap obróbki na gorąco 2150 °F i opublikowane zakresy wyżarzania.
2. Ten sam biuletyn, dotyczący stopu jako roztworu stałego. Źródło stwierdzenia, że stop można utwardzić tylko przez obróbkę na zimno. Źródło również dla jego zastosowania jako jednofazowego materiału o sieci sześciennej centrowanej na ścianach o parametrze sieci 3,534 Å. Źródło również dla składu, który nie zawiera chromu.
3. Ten sam biuletyn, dotyczący łączenia i standardów produktów. Źródło oznaczeń spoiw i elektrod stosowanych z tym stopem. Źródło również dla numerów standardów opublikowanych dla każdej formy produktu.
4. Opublikowane dane stopu dla Monel 400 rozpowszechniane przez dostawców i reproduktorów danych producenta. Źródło stwierdzeń, że stop jest szybko atakowany przez kwas azotowy i systemy amoniaku, że jego odporność na kwas solny i fluorowodorowy wymaga warunków odtlenionych, oraz że kwas azotowy, natleniony kwas solny i roztwory chlorku żelaza(III) należą do mediów utleniających, które go szybko korodują.
5. Opublikowane oceny eksploatacyjne stopu według klas środowiskowych. Źródło dla grupowania płynącej wody morskiej i słonawej, neutralnych do redukujących roztworów chlorków i wielu zasad w klasie korzystnej, oraz skoncentrowanych kwasów utleniających i silnie utleniających warunków chlorkowych w klasie, której należy unikać.
6. Standardy produktów ASTM i ASME opublikowane dla tego stopu, w tym standard dla blach, płyt i taśm oraz standardy dla rur i rurek, a także odpowiadające im oznaczenia ASME. Źródło dla standardów specyficznych dla formy, do których odnosi się podsumowanie.
7. Rejestry dostaw przechowywane dla DLX Alloy obejmujące Monel 400 w postaci prętów, drutów, taśm, blach, rur i rurek. Źródło form i warunków dostawy.

Opisane powyżej zachowanie to opublikowane dane dla stopu w ogólnym zastosowaniu i nie jest to ocena korozyjna dla konkretnego zakładu. Wskaźniki korozji zależą od stężenia, temperatury, natlenienia, przepływu i obecności zanieczyszczeń śladowych razem, a to samo medium może przemieszczać się między grupą korzystną a niekorzystną w ciągu życia zakładu, gdy jedna z tych zmiennych się zmienia. Tam, gdzie konsekwencje awarii są znaczące, ocena należy do inżyniera ds. korozji i danych dotyczących korozji dostawcy stopu dla konkretnego medium.