Lequel est le meilleur Inconel ou Hastelloy?

Aucun des deux n'est meilleur, et l'expression les deux sont excellents est la raison pour laquelle la question continue d'être posée. Les deux familles sont fortes dans des directions opposées, et un service qui convient à l'une nuira généralement à l'autre. La réponse n'est pas un classement. C'est une lecture du milieu.

La lecture se résume à une propriété de l'environnement. Un milieu oxydant, qui peut fournir de l'oxygène ou accepter des électrons du métal, récompense le chrome. Un milieu réducteur, qui ne le peut pas, récompense le molybdène. La famille Inconel contient plus de chrome et moins de molybdène. La famille Hastelloy C contient plus de molybdène et moins de chrome. Cette seule différence prédit la plupart des réponses de cet article.

Deux corrections s'imposent au début. La première est qu'aucun des deux noms n'est un matériau. Ce sont tous deux des portefeuilles de marques déposées qui contiennent plusieurs systèmes de composition, et une comparaison au niveau du nom décrit deux catalogues. La seconde est que la règle simple a de réelles exceptions, et elles se situent dans les nuances conçues pour la briser. Cet article part du côté de l'échec, car un matériau est sélectionné par ce qu'il refuse de faire.

Deux éléments d'alliage donnent la direction, et la différence entre les familles est suffisamment grande pour être visible dans le tableau de composition et non dans un graphique de corrosion.

Lisez la colonne chrome par rapport à la colonne molybdène et le schéma est visible. Le 625 a le chrome le plus élevé du groupe et environ la moitié du molybdène du C276. Le C276 a le chrome le plus bas et le molybdène le plus élevé. Le 686 et le C-22 se situent au milieu par conception, et ce sont les deux nuances qui rendent la règle simple peu fiable de manière positive.

La conséquence sur le coût suit la même colonne. Le molybdène est l'ajout le plus cher des deux, et le tungstène dans un alliage de type C y ajoute. Une nuance avec 16 % de molybdène et 4 % de tungstène coûte plus cher en alliage qu'une avec 9 % de molybdène et pas de tungstène, et cette différence est la première chose qu'un acheteur remarque lorsque les deux devis arrivent.

Les modes d'échec sont des images miroir, et connaître les deux est plus utile que de connaître l'une ou l'autre force.

Les première et troisième lignes expliquent la plupart de la confusion sur le marché. Une fiche technique qui indique une excellente résistance à la corrosion décrit une direction et non une plage, et les deux familles pointent dans des directions opposées. L'acide chlorhydrique et l'acide nitrique sont tous deux des acides forts et ils demandent des alliages opposés, car l'un est réducteur et l'autre est oxydant.

La cinquième ligne est celle qui coûte le plus cher en pratique. Un tube 600 dans de l'eau de refroidissement saumâtre résiste à la fissuration par corrosion sous contrainte due aux chlorures et pique toujours dans la crevasse sous une plaque tubulaire. Ce n'est pas une contradiction. La résistance à la fissuration vient du nickel, et la résistance aux piqûres vient du molybdène, et le 600 a le premier sans le second.

En dessous d'environ 400 °C, le choix est une question de chimie. Au-dessus, cela devient une compétition entre la corrosion et la résistance mécanique, et le classement change.

La famille Inconel conserve sa résistance à la température en raison des précipités décrits ailleurs : gamma double prime dans le 718, gamma prime dans le X-750, et renforcement par solution solide dans le 625. Les Hastelloy de type C sont des alliages en solution solide avec une résistance modérée, et ils sont achetés pour la chimie et non pour la charge. Une pièce qui doit supporter une charge dans un gaz oxydant chaud est donc une pièce Inconel, et l'argument de corrosion ne change pas cela.

Il existe une exception qui surprend ceux qui ont trop bien appris la règle. La famille Hastelloy n'est pas seulement une famille de corrosion. L'Hastelloy X est un alliage nickel-chrome-fer-molybdène conçu pour le service à haute température, et l'Hastelloy S est destiné à la stabilité thermique. Un acheteur qui rejette toutes les nuances Hastelloy comme inadaptées au-dessus de 700 °C a rejeté deux nuances qui ont été conçues pour cette plage.

Le cas combiné est le plus difficile, et c'est là que le 686 et le C-22 justifient leur prix. Un milieu chaud à la fois oxydant et contenant des chlorures, tel qu'un flux de pâte blanchie ou une liqueur de lavage, nécessite du chrome pour l'oxydation et du molybdène pour les chlorures, et aucune famille pure ne fournit les deux.

Réduit à un tableau de travail, la question a une réponse courte pour chacun des milieux qui apparaissent dans la plupart des demandes.

Le tableau est un point de départ et non une approbation. Chacune de ces lignes peut s'inverser dans une bande étroite de concentration ou de température, et un test de corrosion dans le milieu réel vaut plus que n'importe quel tableau. Ce que le tableau fournit, c'est la raison derrière chaque réponse, ce dont une discussion avec un ingénieur matériaux a besoin pour commencer.

Trois cas méritent d'être nommés, car une règle appliquée sans eux produira une mauvaise réponse avec confiance.

Le premier est le 686. Il porte le molybdène et le tungstène d'un alliage de type C avec le chrome d'un Inconel, et il est commercialisé comme un Inconel. Un acheteur qui a appris que Hastelloy est pour les acides réducteurs et Inconel pour l'oxydation le classera mal dans les deux sens.

Le second est le 625 en service chloruré. Son molybdène est d'environ 9 %, ce qui est suffisant pour l'eau de mer dans de nombreuses configurations et pas suffisant pour une crevasse étroite dans la saumure chaude. La nuance est souvent décrite comme résistante à l'eau de mer, et la description est vraie pour un tube et fausse pour une face de bride avec un joint.

Le troisième est l'effet de la température sur un milieu qui semble inoffensif à température ambiante. L'acide acétique, l'acide phosphorique et l'acide sulfurique dilué changent tous de caractère à mesure que la température augmente, et un alliage sélectionné à partir d'un tableau à température ambiante peut échouer à 80 °C dans la même solution. La règle concernant le chrome et le molybdène ne change pas, et la classification du milieu si.

Avant tout nom de nuance, trois questions réduisent la réponse à une poignée de candidats, et chacune peut éliminer une famille.

La première question est celle qui est le plus souvent mal répondue, car un milieu est classé par sa chimie et non par son service. Un flux d'acide sulfurique dans lequel on barbote de l'air est oxydant et se comporte très différemment du même acide dans un réservoir scellé, et les deux peuvent nécessiter des alliages différents. Un décapage à l'acide chlorhydrique qui contient de l'oxygène dissous provenant d'une réaction en aval n'est plus une tâche purement réductrice.

La deuxième question est celle qui est répondue à partir d'un dessin et non d'une fiche technique. Un taux de corrosion uniforme mesuré sur un coupon ne dit rien sur une face de joint, et la bride est l'endroit où l'échec apparaît.

Trois affirmations apparaissent dans presque toutes les comparaisons et toutes les trois sont trompeuses.

La troisième affirmation est celle qui produit des erreurs coûteuses, car un graphique est un document légitime et il est facile de le traiter comme une réponse. Un test sur coupon dans le liquide réel, avec un spécimen de crevasse à la température réelle, coûte une fraction d'un récipient et résout la question que le graphique ne peut pas.

DLX fournit les deux familles depuis Changzhou, Jiangsu, en barres, fils, tubes, tôles, et sous formes forgées et usinées, avec la nuance, le numéro UNS et l'état indiqués sur le certificat. Le fait de détenir les deux familles dans une seule usine permet à la réponse d'être une comparaison et non une recommandation de ce qui se trouve en stock.

Deux questions règlent la plupart des demandes. La première est le milieu et s'il est oxydant, car cette seule réponse déplace le choix d'une famille à l'autre. La seconde est la forme et la norme, car une plaque et un tube soudé dans le même alliage portent des tests différents et un certificat différent.

Aucun, en général. Les Hastelloy de type C sont plus résistants dans les acides réducteurs et dans les crevasses de chlorure, et les nuances Inconel sont plus résistantes dans les acides oxydants et dans l'air à haute température. Une comparaison sans milieu nommé n'a pas de réponse, et un fournisseur qui en donne une sans demander le milieu n'a pas compris la question.

Dans l'acide chlorhydrique et dans une crevasse de chlorure, oui, car il contient environ 16 % de molybdène contre 9 % et ajoute du tungstène. Dans l'acide nitrique chaud, en conditions oxydantes, et partout où la pièce supporte une charge à température, le 625 est le meilleur choix. Ce ne sont pas deux nuances d'un même matériau. Ce sont deux réponses à deux milieux différents.

Parce que le film protecteur sur un alliage de nickel est un oxyde de chrome, et il ne se forme que lorsque l'environnement peut fournir de l'oxygène ou accepter des électrons. L'acide nitrique est fortement oxydant et maintient le film en place, donc le chrome est l'élément utile. L'acide chlorhydrique est réducteur et dissout le film, donc l'alliage doit compter sur le molybdène, qui résiste lui-même à l'attaque réductrice.

Partiellement. Le 686 et le C-22 sont conçus pour cela, en portant un chrome élevé et un molybdène élevé en même temps, et ce sont les nuances à considérer pour un flux mixte. Aucun n'est une réponse universelle, les deux coûtent plus cher que les nuances unidirectionnelles, et les deux nécessitent toujours un test de corrosion dans le milieu réel avant qu'un récipient ne soit libéré pour fabrication.

Oui. Au-dessus de cette température, la résistance mécanique de l'alliage commence à décider de la conception, et les Hastelloy de type C sont des alliages en solution solide avec une résistance modérée à température. Les nuances Inconel ont été conçues pour cette plage, et l'Hastelloy X est l'exception dans la famille Hastelloy qui a également été conçue pour cela.

C'est la combinaison la plus difficile, et c'est la raison d'être du 686 et du C-22. Le chrome est nécessaire pour la partie oxydante et le molybdène pour les chlorures, et une nuance forte dans l'un est généralement faible dans l'autre. Un test de laboratoire dans le liquide réel, à la température réelle, avec un spécimen de crevasse, est le seul moyen fiable de le régler.

La question est mieux posée comme laquelle survit à ce milieu. Le chrome répond à la moitié oxydante et le molybdène répond à la moitié réductrice, et les deux familles sont pondérées dans des directions opposées à dessein. Le 625 et le 600 se situent du côté du chrome, le C276 se situe du côté du molybdène, et le 686 et le C-22 se situent entre eux à un prix plus élevé.

Les modes d'échec se reflètent mutuellement. Une nuance riche en chrome échoue dans l'acide chlorhydrique et dans une crevasse de chlorure. Une nuance riche en molybdène échoue dans l'acide nitrique chaud et dans l'oxydation soutenue. Un acheteur qui sait lequel de ces deux échecs son procédé peut produire a déjà répondu à la question, et le nom de la nuance suit.

Haynes International, fiches techniques des alliages HASTELLOY C-276 et C-22, pour la composition, les données de corrosion dans les milieux réducteurs et oxydants, et les températures critiques de crevasse et de piqûre.

Special Metals Corporation, bulletins techniques des alliages INCONEL 625 et 686, pour la composition, la résistance à température, et les performances de corrosion citées pour le côté oxydant.

Special Metals Corporation, bulletin de l'alliage INCONEL 600, pour les performances en acide nitrique et le comportement à la fissuration par corrosion sous contrainte due aux chlorures de la nuance riche en nickel.

Haynes International, fiche technique de l'alliage HASTELLOY X, pour l'alliage haute température de la famille Hastelloy.

ASTM G28, détection de la susceptibilité à l'attaque intergranulaire dans les alliages corroyés riches en nickel et contenant du chrome, pour le test utilisé pour confirmer qu'un traitement thermique n'a pas laissé de structure sensibilisée.

ASTM G48, résistance à la corrosion par piqûres et caverneuse dans les solutions de chlorure ferrique, pour le classement de ces nuances en service chloruré.

NACE MR0175 et ISO 15156, pour les exigences de service en milieu acide où un environnement d'hydrogène sulfuré humide s'applique.

Toutes les déclarations de corrosion ici sont directionnelles et décrivent le comportement des familles dans les milieux nommés, à des concentrations et températures dans leurs plages publiées habituelles. Ce ne sont pas des taux de corrosion, et un taux dans une usine réelle dépend de la concentration, de la température, de l'aération, du débit et de la géométrie de la crevasse. Une nuance nommée pour un milieu est un point de départ pour un test de corrosion et non une approbation pour un récipient. Les plages de composition sont des limites standard et le certificat de laminoir rapporte l'analyse réelle. Les nuances exceptionnelles nommées, 686, C-22 et Hastelloy X, sont décrites par leur intention de conception et non par une garantie dans un service spécifique. Les normes sont révisées, et l'édition nommée sur la commande fait foi. Rien ici ne remplace une autorisation d'ingénierie ou une revue des matériaux et de la corrosion du procédé réel.