Kādas ir kritiskās metināšanas un termiskās apstrādes prasības Incoloy 945 un Incoloy 803 caurulēm?

1. J: Kādas ir galvenās Incoloy 945 un Incoloy 803 cauruļu sastāva un īpašību atšķirības?

A:Incoloy 945 un Incoloy 803 kalpo pilnīgi dažādām rūpniecības nozarēm, un to atšķirības sākas ar principiāli atšķirīgām sakausējumu dizaina filozofijām un pielietojuma mērķiem.

Incoloy 945 (UNS N09945)ir nogulsnējošs-cietinošs niķelis-dzelzs-hroma sakausējums, kas īpaši izstrādāts smagai naftas un gāzes izmantošanai. Tā nominālais sastāvs ir 48–52% niķeļa, 19–23% hroma, 2,5–3,5% molibdēna, 1,5–2,5% vara, 1,0–2,0% titāna, 0,3–0,6% alumīnija, 0,3–0,6% niobija un pārsvarā dzelzs. Šis ir ļoti leģēts materiāls, kam ir būtiski pievienoti vairāki stiprinoši un pret koroziju izturīgi elementi. Augstais niķeļa saturs (apmēram 50%) nodrošina izcilu izturību pret hlorīda sprieguma korozijas plaisāšanu. Molibdēns un varš uzlabo noturību pret bedrēm un reducējošajām skābēm. Titāns, alumīnijs un niobijs apvienojas, veidojot vairākas nogulšņu fāzes-galvenokārt gamma-prime (Ni₃(Al,Ti)) un gamma-double-prime (Ni₃Nb)-, kas nodrošina nokrišņus. Incoloy 945 sasniedz tecēšanas robežu no 80 līdz 130 ksi (552–896 MPa) atkarībā no termiskās apstrādes apstākļiem.

Incoloy 803 (UNS S30815)ir austenīta nerūsējošais tērauds, kas izstrādāts augstas -temperatūras oksidācijas un karburizācijas izturībai. Tā nominālais sastāvs ir 18–20% hroma, 8–10% niķeļa, 0,08–0,12% oglekļa, 0,3–0,6% silīcija, 0,04–0,10% slāpekļa, 0,03–0,08% cērija un pārsvarā dzelzs. Ņemiet vērā, ka tajā nav molibdēna, vara, titāna, alumīnija un niobija. Šis sakausējums nav nokrišņu{16}}cietošs; tā spēku iegūst no cieta šķīduma un smalkām nitrīda/karbīda dispersijām. Galvenā atšķirīgā iezīme ir cērija -retzemju elementa{19}} pievienošana, kas ievērojami uzlabo oksidācijas izturību paaugstinātā temperatūrā. Sakausējums satur arī kontrolētu silīciju un slāpekli, lai uzlabotu šļūdes izturību. Incoloy 803 sasniedz tipisku tecēšanas robežu 35–45 ksi (241–310 MPa) istabas temperatūrā.

Metalurģijas sekas:Incoloy 945 ir paredzētsaugsta izturība un izturība pret koroziju mitrā, skābā vidētemperatūrā līdz aptuveni 600 grādiem F (316 grādiem). Tas nav paredzēts izmantošanai augstā-temperatūrā virs 1000 °F (538 grādiem), kur tās nogulsnes varētu pāraugt un sabiezēt. Incoloy 803 ir paredzētsaugstas{0}}temperatūras pakalpojums(līdz 1850 grādiem F / 1010 grādiem) sausā vai nedaudz oksidējošā/karburējošā atmosfērā. Tam nav īpašas izturības pret ūdens koroziju, un jūras ūdenī vai skābos sālījumos tas viegli sarūsē un iegremdē.

Izvēle starp tiem:Ja pieteikums ietverskāba eļļa un gāze, augsts{0}}spiediens, augstas{1}}izturības prasības(urbuma caurules, zemūdens kolektori), izvēlieties Incoloy 945. Ja lietojums ietveraugstas{0}}temperatūras krāsns sastāvdaļas, starojuma caurules vai termiskās apstrādes groziOksidējošās vai karburējošās atmosfērās izvēlieties Incoloy 803. Nav praktiski neviena pielietojuma, kurā abi sakausējumi būtu piemērotas alternatīvas.

---

2. J: Kādi nozares standarti un specifikācijas regulē Incoloy 945 un Incoloy 803 bezšuvju caurules?

A:Uz abiem sakausējumiem attiecas pilnīgi atšķirīgas specifikācijas, kas atspoguļo to atšķirīgos tirgus-nafta un gāze 945 un augstas temperatūras rūpnieciskā apkure 803.

Bezšuvju caurulei Incoloy 945:

ASTM B983– Standarta specifikācija nokrišņu -cietēšanas niķeļa-dzelzs-hroma sakausējuma bezšuvju caurulēm (attiecas uz UNS N09945 un līdzīgām kategorijām). Šī ir galvenā caurules specifikācija.

API 6ACRA– American Petroleum Institute specifikācija novecojušam{0}}cietinātam niķelim-balstītam sakausējumam, ko izmanto skābā servisā. Šī specifikācija ietver īpašas prasības cietībai, stiepei un triecieniem.

NACE MR0175 / ISO 15156– Šis ir vissvarīgākais Incoloy 945 standarts. Tas sertificē sakausējumu lietošanai skābā (H₂S-saturošā) naftas un gāzes vidē. Standarts nosaka maksimālās cietības robežas (parasti 35 HRC vai zemākas) un pieļaujamos termiskās apstrādes apstākļus, lai novērstu sulfīda spriegumu plaisāšanu.

ISO 13680– Naftas un dabasgāzes rūpniecības{0}}urbumu aprīkojuma specifikācijas, kas ietver Incoloy 945.

Papildu prasības:Attiecībā uz Incoloy 945 pircējiem ir jānorāda vēlamais termiskās apstrādes nosacījums:

Šķīdums atkausēts (mīksts)– Turpmākai aukstajai apstrādei vai formēšanai

Šķīdums atkausēts + izturēts– Tiešai apkalpošanai ar pilnu jaudu

Dubults vecums– Optimālai stiprības un stingrības kombinācijai

Bezšuvju caurulei Incoloy 803:

ASTM A312 / ASME SA312– Standarta specifikācija bezšuvju austenīta nerūsējošā tērauda caurulēm. Incoloy 803 parasti ir sertificēts saskaņā ar šo specifikāciju ar papildu prasībām.

ASTM A240– Plāksnei, bet atsauce uz ķīmijas un īpašību prasībām.

EN 10088– Eiropas standarts nerūsējošajam tēraudam (sakausējums 803 zināms arī kā 1.4893).

ASME koda lieta 2487– Ļauj izmantot Incoloy 803 (S30815) ASME katla un spiedtvertņu koda konstrukcijā, lai apkalpotu temperatūru līdz 1850 grādiem F (1010 grādiem).

Galvenā iepirkuma atšķirība:Incoloy 945 bezšuvju caurule ir īpašs produkts ar ierobežotiem frēzēšanas avotiem, ilgu izpildes laiku (parasti 12–20 nedēļas) un augstām izmaksām. Incoloy 803 bezšuvju caurule ir vairāk komerciāli pieejama kā standarta nerūsējošā tērauda marka, lai gan retāk nekā 304H vai 310H. Vienmēr pārbaudiet, vai materiāla pārbaudes ziņojumā ir dokumentēts cērija saturs (0,03–0,08%) Incoloy 803 — tas atšķir to no standarta 309S vai 310S nerūsējošā tērauda.

---

3. J. Kāpēc Incoloy 945 bezšuvju caurule ir ieteicamais materiāls augstas -skābās naftas un gāzes urbumos?

A:Incoloy 945 bezšuvju caurules ir kļuvušas par etalonmateriālu smagai, skābai apkalpošanai dziļās, augsta{1}}spiediena un augstas temperatūras{2}}naftas un gāzes urbumos. Četri specifiski raksturlielumi izskaidro tā dominējošo stāvokli pār citiem nokrišņu{4}}cietēšanas sakausējumiem.

Pirmkārt, izcila izturība pret sulfīda spriegumu plaisāšanu (SSC) augstā stiprības līmenī.NACE MR0175/ISO 15156 nosaka stingrus cietības ierobežojumus (parasti mazāku vai vienādu ar 35 HRC) materiāliem, kas tiek izmantoti skābā režīmā. Daudzi augstas stiprības sakausējumi (piem., Inconel 718) var sasniegt augstāku stiprību, bet pārsniegt cietības robežas, tādējādi ierobežojot to izmantošanu vissmagākajās H₂S vidēs. Incoloy 945 sasniedz tecēšanas robežu 100–130 ksi (689–896 MPa), vienlaikus saglabājot cietību zem 35 HRC. Šī unikālā kombinācija tiek panākta, rūpīgi kontrolējot novecošanās reakciju-sakausējums veido smalkas, saskaņotas nogulsnes, kas nodrošina stiprināšanu bez pārmērīgas cietības. Lauka pieredze urbumos ar H₂S daļējo spiedienu, kas pārsniedz 100 psi (0,7 MPa), apstiprina Incoloy 945 izturību pret SSC.

Otrkārt, izcila hlorīda stresa korozijas plaisāšanas (SCC) izturība no augsta niķeļa satura.Ar aptuveni 50% niķeļa Incoloy 945 ir ievērojami vairāk niķeļa nekā citos nokrišņu{2}}cietēšanas sakausējumos, piemēram, Inconel 718 (∼52% Ni), bet vēl svarīgāk ir tas, ka niķeļa matrica nodrošina raksturīgu izturību pret hlorīda SCC. Dziļās akās, kurās veidojas ūdens hlorīdu daudzums, kas pārsniedz 150 000 ppm un kuru apakšējo caurumu temperatūra ir 350–450 °F (177–232 grādi), zemāka{12}}niķeļa materiāli SCC sabojājas dažu mēnešu laikā. Incoloy 945 caurules ir pierādījušas, ka šādos apstākļos kalpošanas laiks pārsniedz 10 gadus.

Treškārt, izcila punktveida un spraugu korozijas izturība.2,5–3,5 % molibdēna un 1,5–2,5 % vara kombinācija nodrošina Incoloy 945 pretestības pretestību pret punktēm (PREN=%Cr + 3.3×%Mo + 16×%N) aptuveni 32–36. Tas ir ievērojami augstāks nekā Incoloy 825 (PREN ~30–33) un salīdzināms ar superdupleksajiem nerūsējošajiem tēraudiem. Vidēs, kas satur elementāru sēru (parasti skābās gāzes urbumos), varš nodrošina papildu aizsardzību pret sēra{14}}izraisītu koroziju.

Ceturtkārt, termiskā stabilitāte{0}}ilgtermiņa ekspluatācijas laikā.Atšķirībā no dažiem nokrišņiem{0}}cietinošiem sakausējumiem, kas pārliekas un ātri mīkstina temperatūrā virs 400 °F (204 grādi), Incoloy 945 saglabā savu izturību pēc ilgstošas ​​iedarbības 450–500 °F (232–260 grādu) temperatūrā. Niobija piedeva stabilizē nokrišņu struktūru, novēršot rupjību. Šī termiskā stabilitāte ir būtiska dziļurbumiem, kur ražošanas temperatūra saglabājas paaugstināta gadu desmitiem.

Tipiski lietojumi:Dziļurbumu ražošanas caurules, blīvētāji, pazemes drošības vārsti, pulētas urbuma tvertnes un pakaramo sistēmas HP/HT (augstspiediena/augstas temperatūras) skābās gāzes urbumos. Šajos lietojumos Incoloy 945 konkurē ar Inconel 718 un Incoloy 925. To bieži izvēlas, ja ir nepieciešama 120 ksi tecēšanas robeža, atbilstība NACE MR0175 un pretestība pret iedobēm.

---

4. J. Kāpēc Incoloy 803 nerūsējošā tērauda caurule ir ieteicama augstas -temperatūras krāsnīm un termiskās apstrādes darbiem?

A:Incoloy 803 nerūsējošā tērauda caurule (UNS S30815) ir guvusi plašu atzinību augstas -temperatūras rūpnieciskās apkures lietojumos, kur standarta austenīta nerūsējošais tērauds, piemēram, 309S un 310S, priekšlaicīgi sabojājas. Trīs specifiskas īpašības izskaidro tā pārākumu.

Pirmkārt, izcila oksidācijas izturība, pateicoties cērija pievienošanai.Visiem austenīta nerūsējošajiem tēraudiem aizsardzībai pret oksidāciju ir izmantota hroma oksīda (Cr₂O₃) skala. Tomēr temperatūrā, kas pārsniedz 982 grādus, hroma oksīds kļūst arvien gaistošāks un izšļakstās termiskās cikla laikā. Incoloy 803 satur 0,03–0,08% cērija-retzemju elementa-, kas divos kritiskos veidos maina oksīda skalu. Pirmkārt, cērijs uzlabo katlakmens adhēziju, novēršot izšļakstīšanos termiskās cikla laikā. Otrkārt, cērijs veicina smalkākas{11}}graudainas, aizsargājošākas oksīda struktūras veidošanos. Pieredze nepārtrauktās atlaidināšanas krāsnīs, cementa krāsnīs un siltuma katlos liecina, ka Incoloy 803 caurules kalpo 2–3 reizes ilgāk nekā Type 310H (UNS S31009) identiskos apstākļos. Cērija efekts ir tik izteikts, ka Incoloy 803 bieži tiek norādīts ekspluatācijas temperatūrām līdz 1850 °F (1010 grādi) -augstākai par 310H (1850 grādi F pret. 2000 grādi F īstermiņā, bet ar labāku stabilitāti{27}).

Otrkārt, uzlabota karburizācijas izturība no silīcija un slāpekļa.Ogļūdeņražu -saturošā atmosfērā (piemēram, naftas ķīmijas krāsnīs, termiskā apstrādē ar endotermisko gāzi) oglekļa difūzija (karburizācija) trausli standarta nerūsējošo tēraudu. Incoloy 803 satur 0,3–0,6% silīcija, kas veicina silīcija dioksīda (SiO₂) apakšslāņa veidošanos zem hroma oksīda skalas. Šis silīcija dioksīda slānis darbojas kā difūzijas barjera pret oglekli. Kontrolētais slāpekļa saturs (0,04–0,10%) palīdz arī veidot smalkus nitrīdus, kas nostiprina graudu robežas, samazinot oglekļa difūzijas ceļus. Tvaika metāna riformatora šūnās un pārvades līnijās Incoloy 803 ir demonstrējusi ievērojami labāku karburācijas pretestību nekā 310H.

Treškārt, augstas{0}}temperatūras šļūdes izturība no smalku nogulšņu dispersijas.Lai gan Incoloy 803 nav nogulsnēs{0}}cietinošs sakausējums, tas nodrošina noderīgu šļūdes izturību 1500–1700 °F (816–927 grādos) ar smalku hroma karbīdu un nitrīdu dispersiju. 0,08–0,12% oglekļa un 0,04–0,10% slāpekļa kombinācija rada blīvu, stabilu nokrišņu tīklu. Incoloy 803 100 000{14}}stundu šļūdes pārrāvuma izturība pie 1650 °F (899 grādi) ir aptuveni 1,5–2,0 ksi (10–14 MPa), kas ir salīdzināma ar vai labāka par 310 H līdzvērtīgā temperatūrā.

Salīdzinošie atteices režīmi:Termiskās apstrādes krāsns starojuma caurulē, kas darbojas 1750 °F (954 grādi) ar ikdienas termiskajiem cikliem:

309S tipa caurulēs pēc 6 mēnešiem veidojas oksīda atslāņošanās, izraisot karstos punktus un izdegšanu-

310H tipa caurules kalpo 12–18 mēnešus, pirms plaisāšana un pārkaršana izraisa kļūmi

Incoloy 803 caurules parasti nodrošina 36–48 mēnešus, samazinot dīkstāves un nomaiņas izmaksas

Tipiski lietojumi:Radiācijas caurules rūdīšanas un karburēšanas krāsnīs, rekuperatori, degļu sprauslas, krāsns komponenti, cementa rūpnīcas priekšsildītāju cikloni un atkritumu siltuma katlu cauruļu balsti. Incoloy 803 tiek izmantots arī režģiem un groziem termiskās apstrādes operācijās, kur bieži notiek termiskā cikla maiņa.

---

5. J: Kādas ir kritiskās metināšanas un termiskās apstrādes prasības Incoloy 945 un Incoloy 803 caurulēm?

A:Incoloy 945 un Incoloy 803 metināšanai ir nepieciešamas principiāli atšķirīgas pieejas, jo Incoloy 945 ir nokrišņu-sacietēšana un prasa pēc-metināšanas novecošanu, savukārt Incoloy 803 ir ciets-šķīdums, kas stabilizēts ar lielisku metināmību.

Incoloy 945 caurulei (sacietēšana ar nokrišņiem):

Pildījuma metāla izvēle:IzmantotERNiCrMo-3(Inconel 625) vaiERNiCrMo-10(Inconel 622) kā standarta pildvielas. Šīs molibdēnu{2}}saturošās pildvielas nodrošina izturību pret koroziju, kas atbilst parastajam metālam vai pārsniedz to. Visaugstākās stiprības pielietojumiem,ERNiCrFe-2(Inconel 718 pildviela) var izmantot, taču tas prasa rūpīgu pēc-metināšanas termiskās apstrādes saskaņošanu. Nekad neizmantojiet ERNiCr-3 (kuram nav molibdēna) vai jebkuru nerūsējošā tērauda pildvielu.

Siltuma padeves kontrole:Maksimālā caurlaides temperatūra: 200 grādi F (93 grādi). Siltuma padeve ierobežota līdz 20–35 kJ/collā (8–14 kJ/cm). Lielāka siltuma padeve izraisa niobija un titāna segregāciju, palielinot plaisāšanas risku.

Pirms-metināšanas stāvoklis:Vienmēr metiniet šķīdumā-atlaidinātā (mīkstā) stāvoklī-nekad novecotā stāvoklī. Novecojuša materiāla metināšana izraisa deformācijas-vecuma plaisāšanu karstuma-ietekmētajā zonā.

Pēc-metinājuma termiskā apstrāde ir obligāta pilnas stiprības apkopei:

Šķīduma atkausēšana(ja nepieciešams pēc metināšanas): 1900–1950 grādi F (1038–1066 grādi) 1 stundu uz collas biezumu, kam seko ātra dzesēšana (ūdens dzēšana)

Novecošanās ārstēšana:Uzkarsē līdz 1325 °F (718 grādiem), turiet 8 stundas, atdzesējiet krāsni līdz 1150 °F (621 grāds) maksimāli 200 °F (93 grādi) stundā, turiet 8 stundas, pēc tam atdzesējiet ar gaisu.

Bez pēc-metināšanas novecošanas metinātajam savienojumam ir tikai 40–50 ksi (276–345 MPa) tecēšanas robeža, -pilnīgi neatbilstoša naftas atradņu ekspluatācijai, kam nepieciešams 100+ ksi.

Incoloy 803 caurulei (ciets{1}}šķīdums):

Pildījuma metāla izvēle:IzmantotER309LvaiER310nerūsējošā tērauda pildvielas. Lai atbilstu oksidācijas izturībai,ER309HvaiER310Hpriekšroka tiek dota. Pildvielai ir jābūt līdzīgam hroma saturam (20–25%) un ideālā gadījumā cērija pievienošanai-lai gan cēriju- saturošas pildvielas parasti nav pieejamas, tāpēc standarta 309/310 pildvielas ir pieņemamas.

Siltuma padeves kontrole:Maksimālā caurlaides temperatūra: 300 grādi F (149 grādi). Siltuma padeve ierobežota līdz 25–45 kJ/collā (10–18 kJ/cm). Pārmērīga siltuma padeve var izraisīt hroma karbīda nogulsnēšanos pie graudu robežām (sensibilizāciju), samazinot oksidācijas pretestību.

Pirms-metinājuma tīrīšana:Tīriet ar acetonu vai speciālu nerūsējošā tērauda suku. Noņemiet visu oglekļa tērauda piesārņojumu, kas var izraisīt virsmas noārdīšanos, veicot ekspluatāciju augstā temperatūrā{1}}.

Pēc-metinājuma termiskā apstrāde (parasti nav nepieciešama):Lielākajai daļai lietojumu Incoloy 803 tiek izmantots kā-metināts. Ja ir nepieciešama maksimālā oksidācijas pretestība (piemēram, starojuma caurules cikliskā režīmā), šķīduma atkvēlināšana 1900–2000 ° F (1038–1093 ° F) temperatūrā, kam seko ātra dzesēšana, atjauno optimālo mikrostruktūru. Metinātām caurulēm tas tiek veikts reti deformācijas riska dēļ.

Kritiski brīdinājumi:

Incoloy 945:Nekad nemetiniet bez kvalificētas procedūras. Nekad nemetiniet novecojušā stāvoklī. Nekad neizlaidiet spiedienu-saturošu komponentu pēc-novecošanu. Sakausējuma jutīgums pret deformācijas -vecuma plaisāšanu prasa rūpīgu termiskās apstrādes ātruma kontroli.

Incoloy 803:Neizmantojiet zema -silīcija satura pildvielas- silīcijs parastajā metālā (0,3–0,6%) uzlabo oksidācijas izturību, un attiecīgi jāizvēlas atbilstošas ​​pildvielas. Metināšanas laikā nepārkarsējiet-pārmērīga siltuma padeve samazina pretestību karburācijai. Neizmantojiet oglekļa tērauda suku vai apstrādes instrumentus,{7}}iegultās oglekļa tērauda daļiņas rada vājus punktus oksidēšanai augstā temperatūrā.

Kvalifikācijas prasības:

Attiecībā uz Incoloy 945 skābo pakalpojumu metināšanas procedūrām ir jābūt kvalificētām ar cietības testu atbilstoši NACE MR0175. Cietība karstuma -ietekmētajā zonā un metinātā metāla nedrīkst pārsniegt 35 HRC. Tam bieži ir nepieciešams pēc-metināšanas šķīduma atkausēšanas un atkārtotas-novecošanas cikls. Turklāt kritiskiem lietojumiem var būt nepieciešama sulfīda spriegumu plaisāšanas pārbaude saskaņā ar NACE TM0177 (A vai D metode).

Incoloy 803 augstas temperatūras cikliskajam pakalpojumam kvalifikācijā jāiekļauj termiskā cikla pārbaude, lai pārbaudītu oksīda skalas saķeri. Lai gan tas nav kodificēts standartos, daudzi krāsns operatori pieprasa pierādīt, ka metinātais savienojums nekļūst par prioritāru oksidācijas vietu.