316L, дуплекс или титан: выбор стали для хлоридных растворов
Вопрос не в том, какой сплав лучше, а где проходит граница для этого раствора при этой температуре и какой запас нужен предприятию. Наивное правило «есть хлорид — значит титан» завышает требования для большинства растворов и занижает для некоторых: 500 ppm при 40 °C — обычная работа для 316L, а 50 ppm при 90 °C под отложением уже в окне растрескивания.
Три сплава на одной странице
| Критерий | 316L | Дуплекс 2205 | Титан Gr2 |
|---|---|---|---|
| Хлорид при обычной температуре | 200–500 ppm | 1000–2000 ppm | Без предела (аэрированный) |
| Хлорид при 60–80 °C | 100–200 ppm | 500–1000 ppm | Без предела при окислителе |
| PREN | 24–26 | 34–36 | Не применимо |
| Критическая температура питтинга | ≈ 20 °C | ≈ 45 °C | Ограничивает щель |
| Относительная стоимость за кг | 1 | 1,5–2 | 4–6 |
| Фторид | Только следы | Только следы | Разрушается при единицах ppm |
PREN и CPT — фильтры, а не ответ
PREN (%Cr + 3,3 × %Mo + 16 × %N) даёт 316L 24–26, 2205 34–36, 2507 40–43, но не учитывает температуру, pH, окислитель и щели. Критическая температура питтинга удобнее: 20 °C для 316L, 45 °C для 2205 и 75–80 °C для 2507 на чистых образцах. В реальной аппаратуре есть щели, поэтому рабочим значением служит критическая температура щелевой коррозии, на 15–25 °C ниже, а запас к самой горячей точке металла — 15–20 °C.
Отказ, который действительно кусает: щель и растрескивание
Почти все хлоридные отказы начинаются в полости: под прокладкой, под отложением, в шве. Кислород расходуется быстрее, чем подводится, хлорид мигрирует внутрь, раствор подкисляется, и ячейка работает автокаталитически. 316L, держащий 400 ppm в потоке, питтингует при 150 ppm за резиновой прокладкой; титан тоже страдает щелевой коррозией выше 70–80 °C в горячем рассоле. Самый дешёвый способ — геометрия: сварка вместо болтов, дренаж, зачистка швов.
Коррозионное растрескивание под напряжением не теряет металл и приходит внезапной течью: нужны хлорид, растягивающее напряжение и температура, и для 316L практический порог — 50–60 °C. Дуплекс держится лучше, потому что ферритная фаза тормозит трещину.
Где проигрывает титан
Титан защищён плёнкой диоксида, которой нужны вода и окислитель: в восстановительной кислоте она не восстанавливается, коррозия ускоряется, в металл входит водород. Свободный фторид разрушает его при единицах ppm, поэтому раствор, безопасный для 316L, может уничтожить титановый теплообменник.
Решение принимайте по полному анализу (Cl, F, общее и двухвалентное железо, Cu, pH, ORP, сухой остаток, свободная H₂SO₄, окислитель) и по температуре металла в самой горячей точке, а не в объёме.
Пришлите данные и схему контура — укажем границу и сплав с достаточным запасом.