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La réponse à la question du titre est oui dans certains médias et non dans d'autres, et toute cette réponse provient d'une propriété de l'alliage. Le Monel 400 est une solution solide de nickel-cuivre sans chrome. Cette seule omission explique les deux aspects : l'alliage ne dépend pas d'un film de surface passif pour sa protection, il résiste donc à un groupe d'environnements agressifs qui détruisent les aciers inoxydables, et il n'a rien pour se reconstruire lorsque l'environnement devient oxydant.
La distinction qui décide de chaque cas est de savoir si le milieu est réducteur ou oxydant. Réducteur signifie que le milieu manque d'oxygène, ce qui en pratique signifie généralement désaéré. Oxydant signifie que l'oxygène peut atteindre la surface. Un oxydant chimique dans le milieu a le même effet. La description publiée de l'alliage le dit directement : il présente une résistance à la corrosion par de nombreux milieux réducteurs, et il est généralement plus résistant à l'attaque par les milieux oxydants que les alliages à plus forte teneur en cuivre, ce qui est une comparaison au sein de la famille du cuivre et non une affirmation de service oxydant.
Lire une spécification sans ce discriminateur est la raison pour laquelle une pièce 400 se retrouve dans une application incorrecte. Les sections ci-dessous indiquent où l'alliage est la meilleure réponse disponible, où il est la mauvaise réponse, et quelle est la limite de température publiée.
| Le milieu | Ce que cela signifie dans une usine | Comment l'alliage 400 se comporte |
|---|---|---|
| Réducteur, ou désaéré | L'oxygène est exclu, par désaération, par un système fermé, par un gaz de couverture, ou par la chimie du procédé lui-même | C'est là que l'alliage fait ses preuves. Sa résistance publiée aux acides sulfurique et chlorhydrique s'applique dans des conditions réductrices, et sa résistance à l'acide fluorhydrique s'applique dans toutes les concentrations jusqu'au point d'ébullition |
| Neutre | Eau de mer et eau saumâtre, ainsi que solutions salines neutres sans oxydant fort présent | Très faibles taux de corrosion dans l'eau de mer en mouvement, et résistance à la fissuration par corrosion sous contrainte et à la piqûration dans la plupart des eaux douces et industrielles |
| Oxydant | L'air ou l'oxygène est présent, ou le milieu contient un oxydant tel que des ions ferriques ou de l'oxygène dissous, ou l'acide est un acide oxydant fort par sa nature même | C'est là que l'alliage échoue. Les données publiées l'indiquent clairement pour le cas le plus extrême : l'alliage est rapidement attaqué par l'acide nitrique. L'acide chlorhydrique aéré et les solutions de chlorure ferrique appartiennent au même groupe |
Deux de ces lignes nécessitent une explication car ce sont celles qui sont négligées. La première est que l'aération n'est pas un détail du procédé, c'est la variable qui décide si l'alliage fonctionne. Le service avec des acides chlorhydrique et fluorhydrique est décrit dans les données publiées comme nécessitant des conditions désaérées, ce qui signifie que le même acide qui est manipulé avec succès dans un circuit fermé désaéré attaquera l'alliage dans un réservoir ouvert où l'air se dissout. Un passage d'un système fermé à un système ouvert peut donc transformer un matériau qui a fonctionné pendant des années en un matériau qui échoue en quelques mois.
La seconde est qu'un acide oxydant fort n'a pas besoin de l'aide de l'air. L'acide nitrique est un acide oxydant par sa propre chimie, donc la mise en garde s'applique même dans une conduite scellée et entièrement désaérée. La description publiée de l'alliage lie cela à sa teneur en cuivre, et elle place les systèmes d'acide nitrique et d'ammoniac ensemble comme des environnements où l'alliage est rapidement attaqué. Là où ce service existe, un alliage contenant du chrome est la réponse et un alliage nickel-cuivre ne l'est pas, car l'oxyde protecteur dont l'acide nitrique a besoin est celui que forme le chrome et que le cuivre ne forme pas.
| L'environnement | La déclaration publiée | Pourquoi l'alliage 400 et pas un acier inoxydable |
|---|---|---|
| Acide fluorhydrique | Résistance exceptionnelle dans toutes les concentrations jusqu'au point d'ébullition, décrite comme peut-être la plus résistante de tous les alliages d'ingénierie couramment utilisés | C'est la principale revendication de cet alliage et elle n'est pas égalée par les aciers inoxydables austénitiques, qui sont attaqués par l'acide fluorhydrique |
| Acide sulfurique en conditions réductrices | Résistance à de nombreuses formes d'acide sulfurique présentées avec la qualification réductrice | Les nuances d'acier inoxydable dépendent d'un film d'oxyde que l'acide sulfurique en condition réductrice élimine |
| Acide chlorhydrique, désaéré | Résistance à de nombreuses formes d'acide chlorhydrique en conditions réductrices | L'acide chlorhydrique attaque le film passif sur l'acier inoxydable, et le chlorure provoque ensuite la piqûration. L'alliage 400 ne dépend pas de ce film |
| Eau de mer et eau saumâtre en mouvement | Très faibles taux de corrosion dans l'eau de mer en mouvement, avec résistance à la fissuration par corrosion sous contrainte et à la piqûration dans la plupart des eaux douces et industrielles | Les nuances austénitiques sont sujettes à la fissuration par corrosion sous contrainte due aux chlorures, à laquelle l'alliage 400 est décrit comme résistant |
| Alcalis et service caustique | La liste des applications publiées comprend les réchauffeurs désaérateurs et les équipements d'eau d'alimentation des chaudières | Le service caustique est une application bien établie pour les nuances nickel-cuivre et nickel pur |
| Eau douce et industrielle | Résistance à la fissuration par corrosion sous contrainte et à la piqûration dans la plupart des eaux douces et industrielles | Un service de corrosion général à coût modéré |
Chaque ligne ici est un milieu qui attaque l'alliage ou dont il ne peut pas se protéger. Ils sont regroupés car ils partagent une cause.
| Le milieu ou la condition | Ce que disent les données publiées | Ce qui convient à la place |
|---|---|---|
| Acide nitrique | Rapidement attaqué. L'acide nitrique est un acide oxydant par sa propre chimie, donc la désaération ne change pas le résultat | Un alliage contenant du chrome. Le service avec de l'acide nitrique est géré par les nuances qui forment un oxyde de chrome protecteur, dont l'alliage 400 ne possède aucun membre |
| Acide chlorhydrique ou sulfurique aéré | La résistance publiée à ces acides est qualifiée par des conditions réductrices. L'aération supprime la qualification | Soit un système désaéré, soit une famille d'alliages différente. La décision du procédé est aussi importante que la décision du matériau ici |
| Chlorure ferrique et autres solutions de sels oxydants | Regroupé avec les milieux oxydants pour lesquels l'alliage n'est pas destiné | Un alliage de nickel à haute teneur en molybdène ou un acier inoxydable super austénitique, selon la concentration et la température |
| Systèmes d'ammoniac | Regroupé avec l'acide nitrique dans la description publiée comme des environnements où l'alliage est rapidement attaqué | Le milieu doit être réexaminé. C'est l'un des deux environnements où la teneur en cuivre de l'alliage joue contre lui |
| Eau de mer stagnante | De très faibles taux de corrosion sont attribués à l'eau de mer en mouvement. Les conditions stagnantes ont montré induire une corrosion caverneuse et par piqûres | Maintenir la vitesse, ou accepter une allocation définie pour la corrosion caverneuse. C'est une condition de conception, pas une substitution de matériau |
| Service chaud oxydant | Utile jusqu'à 1000 °F dans les atmosphères oxydantes, comme indiqué ci-dessous | Un alliage nickel-chrome ou nickel-chrome-fer au-dessus de cette température |
La ligne de l'acide nitrique mérite d'être soulignée car c'est celle qui coûte de l'équipement au lieu d'une réévaluation. Un alliage nickel-cuivre n'a pas de chrome pour former le film barrière dont l'acide nitrique a besoin, et le cuivre de l'alliage est la partie qui est attaquée. Une page publiée qui liste l'acide nitrique parmi les acides forts que cet alliage manipule décrit l'inverse du comportement publié.
L'oxydation est l'endroit où le même élément manquant décide de la réponse, et la limite publiée est une seule phrase facile à citer et facile à dépasser.
| La condition | La déclaration ou la figure publiée | Ce que cela signifie pour une spécification |
|---|---|---|
| Atmosphères oxydantes, c'est-à-dire l'air | L'alliage est utile à des températures allant jusqu'à 1000 °F inclus, soit 538 °C | C'est la limite de l'air. Un four ou une étuve. Toute pièce dont la température de fonctionnement est déterminée par une flamme ou par la chaleur radiante est en dehors de celle-ci |
| Atmosphères réductrices | Des températures plus élevées peuvent être utilisées lorsque l'alliage se trouve dans un environnement réducteur | La limite n'est pas une constante matérielle. Elle dépend de l'atmosphère, donc l'atmosphère doit être indiquée sur la demande |
| Ce qui se forme à la surface | L'alliage formera un film d'oxyde adhérent s'il est autorisé à refroidir à l'air après chauffage | Il y a un oxyde, et il est adhérent. Ce n'est pas la barrière protectrice dense que forme le chrome, c'est pourquoi la limite de température est fixée là où elle est |
| Le plafond de traitement absolu | En aucun cas l'alliage ne doit être chauffé au-dessus de 2150 °F, car des dommages permanents peuvent en résulter | Une limite de fabrication et non une limite de service. Elle s'applique au travail à chaud, et c'est le chiffre que doit respecter une forge ou un atelier de traitement thermique |
| Traitement thermique | Le recuit se fait par maintien à 1600 à 1800 °F pendant 2 à 10 minutes en méthode de chauffage ouverte, ou à 1400 à 1500 °F pendant 1 à 3 heures en recuit en boîte | Les deux chiffres sont inférieurs au plafond absolu, donc un atelier suivant le recuit publié ne peut pas dépasser accidentellement |
Le point important concernant le comportement à l'oxydation est que la réputation de l'alliage provient de sa résistance à la corrosion et non de sa résistance à l'oxydation. Il résiste raisonnablement bien à la calamine à l'air jusqu'à 538 °C, ce qui couvre une grande partie du service chimique et marin dans lequel il est utilisé, et ce n'est pas un matériau choisi pour les intérieurs de four ou les pièces de brûleur, ni pour tout composant dont le rôle est de rester dans l'air chaud. Ces services appartiennent aux alliages qui développent un oxyde de chrome ou d'aluminium, et la température à laquelle cela devient nécessaire est celle avec laquelle cette page a commencé.
Deux déclarations publiées sur l'eau de mer vont dans des directions opposées et les deux doivent figurer dans une spécification. L'alliage 400 est décrit comme présentant de très faibles taux de corrosion dans l'eau de mer en mouvement, et les conditions stagnantes ont montré induire une corrosion caverneuse et par piqûres. L'alliage est également décrit comme résistant à la fissuration par corrosion sous contrainte et à la piqûration dans la plupart des eaux douces et industrielles.
| La condition de l'eau de mer | Le comportement publié | Que faire à ce sujet |
|---|---|---|
| En mouvement, avec la surface balayée | Très faibles taux de corrosion | C'est la condition pour laquelle l'alliage est acheté, et la liste des applications publiées en découle |
| Stagnant, ou dans une crevasse | La corrosion caverneuse et par piqûres est induite | Éviter les jambes mortes et les crevasses au stade de la conception. Lorsqu'elles ne peuvent être évitées, elles doivent figurer sur une liste d'inspection de maintenance et pas seulement dans une note sur le matériau |
| Fissuration par corrosion sous contrainte due aux chlorures | La résistance est décrite comme bonne, et le système nickel-cuivre est plus résistant à la fissuration par chlorures que les aciers inoxydables austénitiques | C'est la raison pour laquelle l'alliage est utilisé pour les arbres de pompe et d'hélice, où la combinaison de charge et de chlorure fissurerait un arbre en acier inoxydable |
| Vitesse | La revendication publiée est attachée aux conditions de flux et non à une valeur de vitesse | Une valeur de vitesse est déterminée par la conception de l'équipement et par la marge d'érosion, donc la demande doit indiquer le débit et la géométrie au lieu de demander un maximum |
La liste des applications publiées est un bon test de la règle, car chaque entrée est un service réducteur ou neutre et aucune d'entre elles n'est oxydante.
Vannes et pompes ; arbres de pompe et d'hélice ; appareils et fixations marins ; composants électriques et électroniques ; ressorts ; équipement de traitement chimique ; réservoirs d'essence et d'eau douce ; chaudières à pétrole brut, récipients de procédé et tuyauterie ; réchauffeurs d'eau d'alimentation de chaudière et autres échangeurs de chaleur ; et réchauffeurs désaérateurs.
Trois observations découlent de la lecture de cette liste au lieu de la survoler. Le plus grand groupe est le maritime et le pompage, qui est le service d'eau de mer en mouvement. Les entrées de l'usine chimique sont des récipients et des échangeurs, qui sont des systèmes fermés et non des réservoirs ouverts, et un système fermé est le moyen le plus simple de maintenir un milieu réducteur. Et la liste ne contient aucun four, aucun brûleur, aucun réacteur oxydant et aucun équipement à acide nitrique, ce qui constitue la preuve négative que les deux limites ci-dessus sont des limites réelles et non des notes de mise en garde.
Non. L'acide nitrique est un acide oxydant par sa propre chimie, et les données publiées le regroupent avec les systèmes d'ammoniac comme un environnement où l'alliage est rapidement attaqué. Parce que l'acide est un oxydant par nature, la désaération du système ne change pas le résultat, donc ce n'est pas un cas d'ajout d'une étape de désaération. L'alliage 400 ne contient pas de chrome, il n'a donc aucun moyen de former l'oxyde protecteur dont le service avec de l'acide nitrique a besoin.
Acide fluorhydrique dans toutes les concentrations jusqu'au point d'ébullition, ce que les données publiées décrivent comme peut-être le comportement le plus résistant de tous les alliages d'ingénierie couramment utilisés, et de nombreuses formes d'acides sulfurique et chlorhydrique en conditions réductrices. La qualification réductrice fait partie de la revendication, pas une note de bas de page. Le service avec des acides chlorhydrique et fluorhydrique est décrit comme nécessitant des conditions désaérées.
Demandez si quelque chose dans le système peut fournir de l'oxygène à la surface. Une boucle fermée qui a été désaérée est réductrice. Un réservoir ouvert dans lequel l'air se dissout ne l'est pas, même si le même acide est manipulé. Un milieu qui est chimiquement un oxydant, comme l'acide nitrique, est oxydant, quelle que soit la façon dont le système est construit. Les directives publiées pour les services d'acides nomment explicitement la condition réductrice, donc la réponse honnête est que la conception du système fait partie de l'évaluation de la corrosion.
Jusqu'à 1000 °F inclus, soit 538 °C, dans les atmosphères oxydantes comme l'air. Des températures plus élevées peuvent être utilisées lorsque l'alliage se trouve dans un environnement réducteur. La distinction est importante car la limite est fixée par l'atmosphère et non par le métal seul, donc une demande pour un service à haute température doit indiquer l'atmosphère ainsi que la température.
Non, et la raison est la limite de 538 °C à l'air. L'alliage forme un film d'oxyde adhérent lorsqu'il refroidit à l'air après chauffage, mais ce film n'est pas la couche protectrice dense que forment les alliages contenant du chrome, il ne résiste donc pas aux températures de four. Un alliage nickel-chrome ou nickel-chrome-fer est le matériau pour ce service.
Il n'est pas sélectionné pour sa résistance à l'usure. La raison pour laquelle il apparaît dans le service d'arbres de pompe et d'hélice est la combinaison de la résistance à la corrosion et de la résistance à la fissuration par corrosion sous contrainte due aux chlorures dans l'eau de mer en mouvement, avec la résistance mécanique d'un arbre étiré à froid ou fini à chaud. Lorsque l'abrasion est le mécanisme dominant, les nuances résistantes à l'usure avec des carbures dans la microstructure sont la famille à considérer, et la sélection est une décision d'usure et non de corrosion.
L'alliage 400 résiste à la corrosion dans les milieux réducteurs et neutres et n'y résiste pas dans les milieux oxydants, et une seule phrase couvre toute la réponse. Dans le groupe réducteur, il a la revendication unique la plus forte dans la gamme ordinaire des alliages d'ingénierie, l'acide fluorhydrique dans toutes les concentrations jusqu'au point d'ébullition, ainsi que l'acide sulfurique et chlorhydrique en conditions réductrices et l'eau de mer en mouvement avec une excellente résistance à la fissuration par corrosion sous contrainte due aux chlorures. Dans le groupe oxydant, il est rapidement attaqué, et l'acide nitrique et les systèmes d'ammoniac sont nommés dans les données publiées comme les cas les plus clairs. Sur la moitié oxydante de la question, la limite est de 1000 °F, soit 538 °C, à l'air, avec des températures plus élevées autorisées uniquement dans un environnement réducteur, et un plafond de fabrication absolu de 2150 °F qui ne doit pas être dépassé.
Le Monel 400 est fourni depuis Changzhou, Jiangsu en barres, fils, bandes, plaques, tubes et tuyaux, selon les normes couvrant chaque forme, à partir d'une usine certifiée ISO 9001 et auditée par SGS. Envoyez le milieu, sa concentration, sa température, et si l'oxygène peut atteindre la surface. Que la réponse soit cet alliage dépend de ces quatre faits.
Le comportement décrit ci-dessus sont des données publiées pour l'alliage en service général, et ce n'est pas une évaluation de corrosion pour une usine particulière. Les taux de corrosion dépendent de la concentration, de la température, de l'aération, du débit et de la présence d'impuretés traces ensemble, et le même milieu peut passer des groupes favorables aux groupes défavorables au cours de la vie d'une usine lorsque l'une de ces variables change. Lorsque la conséquence d'une défaillance est significative, l'évaluation appartient à un ingénieur en corrosion et aux données de corrosion du fournisseur d'alliage pour le milieu spécifique.
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