Кориозията е враг на металните компоненти. Високата устойчивост на корозия на никеловите сплави е само една от причините, поради които те представляват изключителен избор за критични приложения, при високи натоварвания и/или високи температури, където отказът на компонентите може да се окаже катастрофален. Но дори и в тази група с високи показатели, някои сплави изпъкват. Днес разглеждаме две много сходни сплави, които са специално формулирани да устояват на корозия: сплавта Inconel 22 и сплавта C276.
КОРОЗИЯТА Е СЛОЖЕН ПРОЦЕС
В най-простите си термини, корозията е когато металът се окислява чрез излагане на агресивно вещество. Металът се влошава, става слаб и чуплив и в крайна сметка се счупва. Корозията е една от главните причини за повреда на компонентите. Това може да има скъпи и опасни последици, когато става дума за критични приложения като обработка на отпадъци, производство на ядрена енергия и аерокосмическата индустрия.
Корозията е трудна за предотвратяване и предвиждане, тъй като е повлияна от много фактори. Металите могат да кородират от окислители като хлор, кислород и водороден пероксид, както и от различни форми на киселини: хлороводородна, сярна, фосфорна, оцетна и мравчена. Топлината може да ускори корозията и също така може да бъде засилена от наличието на замърсители – които могат да останат незабелязани.
Какво прави никеловите сплави толкова устойчиви на корозия? Подсказката е в името. Когато никелът е изложен на корозивни среди, той формира слой никелов оксид, който ефективно защитава метала от по-нататъшно увреждане. Това свойство продължава да действа дори при изключително високи температури. Това е суперсилата на никеловите сплави.
СПЛАВИТЕ 22 И C276: ХРОМЪТ Е КЛЮЧЪТ
По много показатели сплавите 22 и C276 са много сходни. И двете са никел-молибден-хромови сплави, които притежават наистина изключителни антикорозионни свойства в широк спектър от среди и температури. И двете сплави са основният избор за компоненти, които ще бъдат изложени на екстремна топлина и твърди химикали. Обезсулфуряване на димни газове, третиране на отпадъчни течности, химическа обработка и целулозно-хартиена промишленост са само някои от приложенията, които споделят.
Едно от нещата, които тези две сплави имат общо, е добавката на мощен антикорозионен елемент – хром. Хромът подобрява естествената устойчивост на корозия на сплавите по подобен начин на никела. Когато е изложен на кислород – в практиката, когато системата се пуска за първи път – той реагира, за да образува фин защитен слой хромов оксид. Този слой е стабилен и неактивен, затова когато влезе в контакт с химикали, е малко вероятно да бъде засегнат. Тъй като е толкова ефективен, той дава на сплавта допълнителна бариера за защита срещу корозия.
Като се има предвид това, не е изненадващо, че всички неръждаеми стомани съдържат минимум 10–11% хром. Сплавта 22 има по-голям дял – 22%–22,5%, докато сплавта C276 има 14,5%–16,5%. Това е една от основните причини и двете да се представят толкова добре в корозивни среди. А различното съдържание на хром е и една от най-големите разлики между тях. Ще се върнем на това по-долу.
ПОВИШЕНА УСТОЙЧИВОСТ: МОЛИБДЕНЪТ
Докато никелът и хромът са мощни и многофункционални елементи по отношение на устойчивостта на корозия, молибденът има специфична роля. Въпреки че този метал не е устойчив на окислителни среди, той осигурява допълнителна защита в редуциращи среди, като сярна и хлороводородна киселина. Те са чести компоненти в приложения като санитарна обработка, химическа и целулозна промишленост.
Когато се комбинира с хром, молибденът придобива ново измерение, като помага да се предотврати корозия чрез пукнатини и цепнатини и други форми на локализирано увреждане чрез корозия. Но това важи само в комбинация: самият молибден не е достатъчен, за да повиши устойчивостта на сплав в окислителни среди и често я подкопава.
И двете сплави 22 и C276 съдържат молибден заедно с хром. Сплавта 22 има 12,5%–14,5% молибден, докато C276 съдържа по-висок дял – 15%–17%.
ПОЛЗИТЕ ОТ ВОЛФРАМА
Волфрамът изпълнява почти същите функции като молибдена, правейки сплавта много по-стабилна. Но при екстремни температури дава всичко от себе си – укрепва устойчивостта на сплавта на корозионно напукване под налягане, както и на окисляване, карбурация, нитриране и халогенизация. Сплавта 22 съдържа 2,5%–3,5% волфрам, докато C276 има 3%–4,5%.
ПОДОБИЯ И РАЗЛИЧИЯ
Досега видяхме, че сплавта 22 и сплавта C276 имат значителни прилики. И двете съдържат повишено количество хром в сравнение със стандартна неръждаема стомана и и двете получават допълнителна корозионна устойчивост чрез добавянето на молибден и волфрам. И двете, разбира се, се възползват от топлинната устойчивост и антикорозионните свойства на никела. Не е изненадващо, че споделят толкова много приложения.
И когато става дума за редуциращи среди – като мравчена киселина, оксалова киселина и фосфорна киселина – ще откриете, че двете сплави работят почти по същия начин. Почти няма разлика между тях, така че можете да се ориентирате по други фактори, като цена и наличност.
Но що се отнася до окислителни среди, включително и при изключително високи температури, сплавта 22 изпреварва значително. Това се дължи на по-високото съдържание на хром – поне с 5,5% повече от сплавта C276: защитният ефект на хрома, както и на никела, действа и в редуциращи, и в окислителни среди. Следователно по-високото съдържание на хром осигурява по-силна корозионна устойчивост навсякъде.
Ако избирате сплав за приложение в агресивна редуцираща среда, сплавта 22 е явният победител. Нейната превъзходна устойчивост означава, че компонентите, изработени от нея, са по-малко склонни към повреди и ще имат по-дълъг експлоатационен живот, преди да се наложи подмяна. Това е ключова мярка за безопасност, която също така е много по-икономична в дългосрочен план. Не е чудно, че сплав 22 широко се счита за „подобрена версия“ на сплав C276.