Korrosionsbeständigkeit von Monel 400 und 600 Inconel

Monel 400: Besteht hauptsächlich aus Nickel und Kupfer, mit einem Nickelgehalt von etwa 63–70 % und einem Kupfergehalt von etwa 28–34 %. Es enthält nur Spuren von Eisen, Kohlenstoff, Mangan und anderen Elementen, ohne absichtlichen Zusatz von Chrom. Seine Korrosionsbeständigkeit beruht hauptsächlich auf der synergistischen Wirkung von Nickel und Kupfer.

Inconel 600: Legierung auf Nickelbasis mit hohem Chromgehalt (14–17 %) und Eisen (6–10 %) als Hauptlegierungselementen. Chrom bietet eine starke Passivierungsfähigkeit in oxidierenden Umgebungen, während Nickel die Stabilität unter reduzierenden und alkalischen Bedingungen beibehält.

Zu den reduzierenden Säuren zählen vor allem nichtoxidierende Säuren wie Flusssäure, verdünnte Schwefelsäure, Salzsäure, Phosphorsäure unter nichtoxidierenden Bedingungen.

Monel 400: Zeigt in den meisten reduzierenden Säureumgebungen eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit. Kupfer in der Legierung verbessert seine Stabilität in Flusssäure und verdünnter Schwefelsäure erheblich; In nicht oxidierenden, sauerstofffreien reduzierenden Säuresystemen korrodiert es selten oder weist eine sehr geringe Korrosionsrate auf. Es handelt sich um eine der wenigen gängigen Nickellegierungen, die für den Langzeiteinsatz in Flusssäureumgebungen geeignet sind.

Inconel 600: Schlechte Leistung bei stark reduzierenden Säuren, insbesondere Flusssäure und konzentrierter Salzsäure. Ohne ausreichenden Kupfergehalt kann es in reduzierenden sauren Medien keinen stabilen Schutzfilm bilden. Die Korrosionsrate ist relativ hoch und unter Erhitzung oder hohen Konzentrationsbedingungen kommt es zu starker gleichmäßiger Korrosion oder lokaler Korrosion. Daher wird Inconel 600 nicht für reduzierende Säuresysteme empfohlen.

Zu den oxidierenden Säuren gehören konzentrierte Salpetersäure, konzentrierte Schwefelsäure, Chromsäure und andere Medien mit stark oxidierenden Eigenschaften.

Monel 400: Unter oxidierenden Säuren unterliegt es einer schnellen und starken Korrosion. Die Nickel-Kupfer-Matrix kann bei starker Oxidation keinen dichten und stabilen Passivfilm bilden. Es kommt zu einer schnellen, gleichmäßigen oder interkristallinen Korrosion und ist daher nicht auf oxidierende Säurebedingungen anwendbar.

Inconel 600: Profitiert von seinem hohen Chromgehalt, der in oxidierenden Umgebungen einen dichten passiven Chromoxidfilm auf der Oberfläche bildet. Es verfügt über eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit gegenüber oxidierenden Säuren wie Salpetersäure, insbesondere in heißen und konzentrierten oxidierenden Säuresystemen. Es weist eine niedrige Korrosionsrate und eine gute strukturelle Stabilität auf und wird daher häufig in oxidierenden sauren chemischen Prozessen eingesetzt.

In organischen Säureumgebungen wie Essigsäure, Zitronensäure und Milchsäure (meist schwach reduzierend oder neutral)

Monel 400 verfügt über eine gute Korrosionsbeständigkeit und kann unter mittleren Temperaturbedingungen eine stabile Leistung aufrechterhalten.

Auch Inconel 600 schneidet gut ab, sein Vorteil im Vergleich zu Monel 400 ist jedoch nicht offensichtlich und die Kosten sind höher.

Beide Legierungen werden aufgrund ihres hohen Nickelgehalts häufig in alkalischen Umgebungen eingesetzt, es gibt jedoch dennoch Unterschiede.

Monel 400: Hat eine hervorragende Beständigkeit gegenüber alkalischen Medien, einschließlich Natronlauge, Kaliumhydroxid, Calciumhydroxid und anderen starken Alkalien. Es ist sowohl in alkalischen Lösungen mit hoher Konzentration als auch bei hoher Temperatur stabil, weist eine geringe Korrosionsrate auf und neigt in den meisten alkalischen Systemen nicht zur Spannungsrisskorrosion. Es wird häufig in Verdampfungs-, Kristallisations- und Rohrleitungssystemen bei der Herstellung von Natronlauge eingesetzt.

Inconel 600: Weist außerdem eine hervorragende Alkalikorrosionsbeständigkeit auf, insbesondere in geschmolzenem Alkali mit hoher Temperatur und in stark ätzenden Umgebungen. Die Chromkomponente erhöht die Stabilität des Passivfilms weiter und macht ihn bei extrem hohen Temperaturen oder extrem konzentrierten alkalischen Bedingungen, wie z. B. in Systemen mit geschmolzenem Salz und Hochtemperatur-Laugenbehandlungsgeräten, zuverlässiger als Monel 400. In herkömmlichen alkalischen Umgebungen mittlerer Temperatur und mittlerer Konzentration ist der Leistungsunterschied zwischen den beiden Legierungen gering.

Um die anwendbaren Szenarien besser zu veranschaulichen, wird der Vergleich auf Chlorid- und Hochtemperatur-Atmosphärenumgebungen ausgeweitet.

Chloridhaltige Umgebungen (Meerwasser, Sole): Monel 400 verfügt über eine ausgezeichnete Beständigkeit gegen Meerwasser- und Chloridkorrosion sowie eine starke Beständigkeit gegen Lochfraß und Spaltkorrosion. Inconel 600 neigt in chloridhaltigen Umgebungen zu Lochfraß und Spaltkorrosion, insbesondere unter stagnierenden Bedingungen und hohen Temperaturen. Daher ist Monel 400 besser geeignet.

Hochtemperatur-Oxidationsatmosphäre: Inconel 600 weist eine ausgezeichnete Hochtemperatur-Oxidationsbeständigkeit und Dampfkorrosionsbeständigkeit bis etwa 1095 Grad auf und übertrifft Monel 400 bei weitem. Monel 400 neigt bei hohen Temperaturen in oxidierenden Atmosphären zu beschleunigter Korrosion und Ablagerungen und ist daher nicht für den langfristigen Hochtemperatur-Oxidationseinsatz geeignet.

In reduzierenden Säuren (Flusssäure, verdünnte nichtoxidierende Schwefelsäure, Salzsäure): Monel 400 ist Inconel 600 deutlich überlegen und wird bevorzugt verwendet.

Bei oxidierenden Säuren (konzentrierte Salpetersäure, heiße oxidierende Säuresysteme): Inconel 600 ist weit überlegen und die einzig brauchbare Wahl zwischen beiden.

Unter allgemeinen alkalischen Bedingungen: Beide Legierungen weisen eine hervorragende Leistung auf. Monel 400 ist wirtschaftlich für herkömmliche alkalische Umgebungen, während Inconel 600 besser für geschmolzenes Alkali bei hohen Temperaturen und extrem aggressive alkalische Bedingungen geeignet ist.

In Meerwasser- und Chloridumgebungen: Monel 400 ist zuverlässiger. In oxidierenden Atmosphären mit hoher Temperatur ist Inconel 600 die einzig anwendbare Option.