Kādas ir kritiskās metināšanas prasības Incoloy 864 un Incoloy 890 caurulēm?

1. J. Kādas ir galvenās Incoloy 864 un Incoloy 890 caurulīšu sastāva un īpašību atšķirības?

A:Gan Incoloy 864, gan Incoloy 890 ir augstas veiktspējas-austenīta nerūsējošie tēraudi, taču tie tika izstrādāti izteikti atšķirīgām korozijas vidēm. To atšķirības galvenokārt ir niķeļa, hroma un molibdēna saturs.

Incoloy 864 (UNS N08864)ir ļoti leģēts austenīta nerūsējošais tērauds, kas paredzēts ārkārtējai ūdens korozijas izturībai. Tās nominālais sastāvs ir 38–42% niķeļa, 20–24% hroma, 6,0–8,0% molibdēna, 1,0–2,0% vara, 0,15–0,25% slāpekļa un līdzsvarā dzelzs. Šim sakausējumam ir īpaši augsts niķeļa (apmēram 40%) un molibdēna saturs (6–8%), tādējādi iekļaujot to super-austenīta saimē. Augsta niķeļa un molibdēna kombinācija nodrošina izcilu izturību pret hlorīda sprieguma korozijas plaisāšanu (SCC) un punktveida veidošanos. Vara pievienošana uzlabo izturību pret reducējošām skābēm, piemēram, sērskābi un fosforskābi. Slāpekļa saturs (0,15–0,25%) stabilizē austenīta struktūru un vēl vairāk uzlabo noturību pret urbumu veidošanos. Incoloy 864 nav nokrišņu-sacietēšana; tā savu spēku iegūst no cieta šķīduma un slāpekļa intersticiālas stiprināšanas. Tipiskā tecēšanas robeža ir 35–50 ksi (241–345 MPa) istabas temperatūrā.

Incoloy 890 (UNS N08890)ir dzelzs -niķeļa-hroma sakausējums, kas paredzēts augstas-temperatūras sulfidēšanai un oksidēšanai. Tās nominālais sastāvs ir 32–35% niķeļa, 25–28% hroma, 0,5–1,5% molibdēna, 0,3–0,8% silīcija, 0,5–1,0% mangāna, 0,02–0,06% oglekļa un līdzsvara dzelzs. Ņemiet vērā, ka salīdzinājumā ar Incoloy 864 ir ievērojami mazāks niķeļa (∼33%) un molibdēna līmenis. Galvenā atšķirības zīme ir ļoti augstais hroma saturs (25–28%), kas ir ievērojami augstāks nekā standarta nerūsējošajos tēraudos (304L ir 18%, 310H ir 24–26%). Šis augstais hroma līmenis apvienojumā ar kontrolētu silīciju un mangānu nodrošina izcilu izturību pret sulfidāciju (sēru saturošu gāzu uzbrukumu augstā temperatūrā) un oksidāciju augstā temperatūrā. Incoloy 890 ir ciets{31}}šķīdums, kas ir nostiprināts bez tīšām nokrišņiem{32}}cietināšanas piedevām. Tipiskā tecēšanas robeža ir 30–45 ksi (207–310 MPa) istabas temperatūrā.

Metalurģijas sekas:Incoloy 864 ir paredzētsmitra, zema{0}}līdz-mērena temperatūra (līdz 500 °F/260 grādi) ūdens korozija, jo īpaši jūras ūdenī, skābos sālījumos un ķīmisko procesu plūsmās, kas satur hlorīdus un reducējošās skābes. Tam nav īpašu augstas{1}}temperatūras iespēju. Incoloy 890 ir paredzētssauss, augstas temperatūras{0}}apkalpošana (1000–1800 grādi F / 538–982 grādi) sēru saturošā atmosfērā, piemēram, tie, kas atrodami rafinēšanas rūpnīcās, spēkstacijās un atkritumu sadedzināšanas iekārtās. Tam nav īpašas izturības pret ūdens koroziju.

Izvēle starp tiem:Ja pieteikums ietverjūras ūdens, FGD (dūmgāzu desulfurizācija) vai ķīmiskā apstrāde ar hlorīdiem un reducējošām skābēm, izvēlieties Incoloy 864. Ja pieteikums ietveraugstas{0}}temperatūras sulfidējošas vides-, piemēram, rafinēšanas rūpnīcu sildītāji, ogļu-kurināmā katla sastāvdaļas vai atkritumu sadedzināšanas iekārtas caurules, izvēlieties Incoloy 890. Viņu pakalpojumu aploksnēs ir minimāla pārklāšanās.

---

2. J. Kādi nozares standarti un specifikācijas regulē Incoloy 864 un Incoloy 890 bezšuvju caurules?

A:Uz šiem diviem sakausējumiem attiecas dažādas specifikāciju sistēmas, jo tiem ir atšķirīgas pielietojuma jomas -ķīmiskā apstrāde 864 un augstas{2}}temperatūras rafinēšanas rūpnīca/elektroenerģijas ražošana 890.

Bezšuvju caurulei Incoloy 864:

ASTM B677 / ASME SB677– Standarta specifikācija bezšuvju niķeļa-dzelzs-hroma-molibdēna-vara-slāpekļa sakausējuma caurulēm. Šī ir galvenā specifikācija UNS N08864 un līdzīgām super-austenīta kategorijām (tostarp Incoloy 926). Tas aptver ķīmiju, stiepes īpašības, hidrostatisko testēšanu un izmēru pielaides.

ASTM B829– Vispārīgās prasības niķeļa sakausējuma bezšuvju caurulēm (papildinājums B677).

NORSOK M-630– Norvēģijas naftas un gāzes standarts, kurā iekļauts Incoloy 864 jūras ūdens un sālsūdens pakalpojumam.

ASME katlu un spiedtvertņu koda II sadaļa, D daļa– Nodrošina pieļaujamās sprieguma vērtības N08864 temperatūrā līdz aptuveni 600 °F (316 grādiem). Sakausējums parasti netiek izmantots temperatūrā virs 600 grādiem F, jo ir samazināta izturība pret koroziju.

Bezšuvju caurulei Incoloy 890:

ASTM B407 / ASME SB407– Standarta specifikācija bezšuvju niķeļa{0}}dzelzs-hroma sakausējuma caurulēm. Šī specifikācija attiecas uz Incoloy 890 (UNS N08890) kā variantu ar augstu -hroma saturu. Specifikācijā ir nepieciešama ķīmiskā pārbaude un stiepes pārbaude.

ASTM B163 / ASME SB163– Bezšuvju kondensatora un siltummaiņa caurules, ko bieži izmanto 890 caurulēm augstas temperatūras -temperatūras siltummaiņos.

ASME koda lieta 2588– Ļauj izmantot Incoloy 890 (UNS N08890) ASME katlu un spiedtvertņu koda konstrukcijā, lai kalpotu līdz 1800 grādiem F (982 grādiem) sulfidējošā vidē.

API 938-C– Amerikas Naftas institūta ieteiktā prakse Incoloy 890 lietošanai naftas pārstrādes rūpnīcu sildītāju komponentos, kas pakļauti sēra korozijai.

Iepirkuma apsvērumi:Incoloy 864 bezšuvju caurule ir pieejama vairākās pasaules rūpnīcās, taču tā ir retāk sastopama nekā Incoloy 926 (līdzīga super-austenīta kategorija). Izpildes laiks parasti ir 10–16 nedēļas. Incoloy 890 ir speciāla kategorija ar ierobežotiem dzirnavu avotiem; sagaidāms 12–20 nedēļu sagatavošanās laiks un augstākas izmaksas nekā standarta 310H nerūsējošajam tēraudam. Abiem sakausējumiem vienmēr pārbaudiet, vai materiāla pārbaudes ziņojumā ir norādīts pareizais UNS numurs un (Incoloy 864) slāpekļa saturs (0,15–0,25%).

---

3. J. Kāpēc Incoloy 864 bezšuvju caurule ir ieteicamais materiāls jūras ūdens un dūmgāzu atsērošanas (FGD) sistēmām?

A:Incoloy 864 bezšuvju caurule ir kļuvusi par vadošo materiālu divām vissarežģītākajām rūpnieciskajām korozijas vidēm: siltā jūras ūdens apstrādes un dūmgāzu atsērošanas (FGD) skruberiem. Četri specifiski raksturlielumi izskaidro tā pārākumu pār citiem super-austenīta un niķeļa sakausējumiem.

Pirmkārt, izcila hlorīdu izturība pret punktveida un plaisu koroziju.Punktu pretestības ekvivalentais skaitlis (PREN=%Cr + 3.3×%Mo + 16×%N) Incoloy 864 ir aptuveni 44–50, kas aprēķināts šādi:

Hroms: 20–24%

Molibdēns: 6,0–8,0%

Slāpeklis: 0,15–0,25%

Šis PREN ir viens no augstākajiem no jebkura komerciāli pieejamā austenīta nerūsējošā tērauda. Salīdzinājumam:

316L nerūsējošais tērauds: PREN ~24-26

Duplex 2205: PREN ∼35–38

Incoloy 825: PREN ~30-33

Incoloy 926: PREN ~40-45

Siltā jūras ūdenī 80–120 °F (27–49 grādos) pat superdupleksajiem nerūsējošajiem tēraudiem var rasties plaisu korozija biopiesārņojuma vai nosēdumu rezultātā. Incoloy 864 ir izturīgs pret punktveida un plaisu koroziju jūras ūdenī līdz aptuveni 150 °F (65 grādiem), padarot to piemērotu tropiskām jūras ūdens dzesēšanas sistēmām, ugunsdzēsības ūdensvadiem un balasta cauruļvadiem, kur temperatūra var tikt paaugstināta.

Otrkārt, izcila izturība pret hlorīda stresa korozijas plaisāšanu (SCC).Ar aptuveni 40% niķeļa Incoloy 864 ir ievērojami augstāks niķeļa saturs nekā standarta austenīta nerūsējošajos tēraudos (304L: 8–12%) un pat vairāk nekā daudzām super-austenīta kategorijām (Incoloy 926: 24–26% Ni). Augsts niķeļa saturs būtiski maina SCC uzvedību{10}}sakausējums ir izturīgs pret hlorīda SCC visās temperatūrās, kas sastopamas ūdens vidē, tostarp koncentrētos sālījumos, tvaika kondensātā ar hlorīda pārnesi un jūras atmosfēras apstākļos. Tas padara to par lielisku izvēli platformu cauruļvadiem jūrā, atsāļošanas iekārtām un piekrastes ķīmiskajām iekārtām, kur SCC ir pastāvīgs drauds.

Treškārt, lieliska veiktspēja FGD jauktā skābju vidē.Dūmgāzu atsērošanas sistēmas pakļauj materiālus sarežģītam sērskābes, sālsskābes, hlorīdu, fluorīdu un sērskābes kokteiļa iedarbībai zemā pH (1–4) un temperatūrā līdz 200 grādiem F (93 grādi). 6–8% molibdēna un 1–2% vara kombinācija nodrošina izcilu izturību gan pret oksidējošām, gan reducējošām skābēm. Augstais niķeļa saturs ir arī izturīgs pret hlorīda izraisītu koroziju. FGD absorbcijas torņos, ieplūdes kanālos un izplūdes kanālos Incoloy 864 pārspēj augstāku-molibdēna sakausējumu, piemēram, C-276, noteiktās zonās, jo tai ir labāka izmaksu un veiktspējas attiecība un pietiekama izturība pret koroziju lielākajai daļai FGD vidi.

Ceturtkārt, laba metināmība bez pēc{0}}metināšanas termiskās apstrādes.Atšķirībā no nokrišņiem{0}}cietinošiem sakausējumiem, Incoloy 864 ir cietā-šķīdumā stiprināts, un to var metināt, izmantojot standarta metodes ar pieskaņotiem vai pārspīlētiem pildvielu metāliem (ERNiCrMo-3 vai ERNiCrMo-4). Nav nepieciešama termiskā apstrāde pēc metināšanas, vienkāršojot lauka izgatavošanu un remontu.

Salīdzinošie atteices režīmi:Jūras ūdens{0}}dzesētā siltummainī 110 °F (43 grādos) ar stāvošām plaisām zem starplikām:

316L caurulēs 3–6 mēnešu laikā rodas caurumu noplūde

Duplex 2205 var izturēt 2–4 gadus, bet starplikās sākas spraugas korozija

Incoloy 864 nodrošina 15–20+ gadu servisu, bieži vien pārsniedzot aprīkojuma paredzēto kalpošanas laiku

Tipiski lietojumi:Jūras ūdens dzesēšanas cauruļvadi (elektrostacijas, sašķidrinātās dabasgāzes termināļi, atsāļošana), ugunsdzēsības ūdens sistēmas (jūras platformas), FGD absorbcijas smidzināšanas kolektori, miglas noņemšanas balsti, ķīmisko vielu tankkuģu kravas līnijas un celulozes un papīra balinātāju rūpnīcu cauruļvadi (hlora dioksīda pakalpojums).

---

4. J. Kāpēc Incoloy 890 bezšuvju caurule ir ieteicamais materiāls augstas -temperatūras sulfidējošai videi rafinēšanas rūpnīcās?

A:Incoloy 890 bezšuvju caurule ir guvusi plašu atzinību naftas pārstrādes rūpnīcās, ogļu spēkstacijās un atkritumu sadedzināšanas iekārtās, kur sēru saturošās gāzes augstā temperatūrā izraisa standarta nerūsējošā tērauda ātru sulfidāciju (sēra uzbrukumu). Trīs specifiskas īpašības izskaidro tā dominējošo stāvokli.

Pirmkārt, izcila sulfidācijas izturība no augsta hroma satura.Sulfidēšana ir augstas temperatūras korozijas veids, kurā sērs reaģē ar dzelzi, niķeli un hromu, veidojot zemas -kušanas{2}} sulfīdus. Atšķirībā no oksidācijas (kas veido aizsargājošu Cr₂O₃ skalu), sulfidēšana parasti rada neaizsargājošas, porainas zvīņas, kas nodrošina nepārtrauktu ātru uzbrukumu. Sulfidācijas izturības atslēga ir pietiekama hroma satura uzturēšana, lai izveidotu aizsargājošu hroma sulfīda skalu (Cr₃S₄ vai Cr₂S₃), kas ir stabilāka un mazāk caurlaidīga nekā dzelzs vai niķeļa sulfīdi. Incoloy 890 satur 25–28% hroma, kas ir ievērojami vairāk nekā standarta 310H (24–26%) un daudz vairāk nekā 304H (18–20%). Šis papildu hroms nodrošina drošības rezervi vissmagākajās sulfidēšanas vidēs, piemēram, rafinēšanas rūpnīcu sildītāju caurulēs, kas pakļautas augsta -sēra jēlnaftas (2–4% sēra) iedarbībai 1200–1600 °F (649–871 grāda) temperatūrā. Pieredze ar aizkavēta koksa sildītāja caurulēm liecina, ka Incoloy 890 darbojas 3–5 reizes ilgāk par 310H identiskos apstākļos.

Otrkārt, sabalansēts niķeļa saturs optimālai sēra izturībai.Lai gan augsts niķeļa saturs ir labvēlīgs daudzu veidu korozijai, niķelis pats veido niķeļa sulfīdus ar zemu -kušanas-punktu (Ni₃S₂, kušanas temperatūra 1179 grādi F/637 grādi), kas var izraisīt katastrofālu šķidruma{4}fāzes sulfidāciju. Incoloy 890 satur 32–35% niķeļa, kas ir pietiekami daudz, lai izturētu hlorīda SCC, ja tas rada bažas pakārtotajos procesos, taču pietiekami zems, lai izvairītos no nopietnām niķeļa sulfidācijas problēmām, kas novērotas augstāka{10}}niķeļa sakausējumos, piemēram, Incoloy 800 (32–35% Ni, faktiski līdzīgs) un Inconel26000. Sakausējuma niķeļa saturs ir rūpīgi optimizēts, lai līdzsvarotu izturību gan pret sulfidāciju, gan citiem uzbrukuma veidiem.

Treškārt, silīcija un mangāna papildinājumi uzlabotai aizsardzībai.Incoloy 890 satur 0,3–0,8% silīcija un 0,5–1,0% mangāna. Šie elementi veicina silīcija dioksīda (SiO₂)-bagāta apakš-slāņa veidošanos zem hroma sulfīda skalas. Šis silīcija dioksīda slānis vēl vairāk samazina sēra difūziju parastajā metālā. Silīcijs ir īpaši efektīvs sulfidējošā vidē; daudzi sulfidācijas{10}noturīgi sakausējumi (piemēram, RA330, 353MA) ir atkarīgi no silīcija piedevām. Mangāna saturs palīdz sasaistīt atlikušo sēru kā stabilus mangāna sulfīdus, samazinot sēra aktivitāti, kas ir pieejama hroma un dzelzs iedarbībai.

Bojājuma mehānisms mazākos sakausējumos:Rafinēšanas rūpnīcas sildītāja caurulē, kurā tiek apstrādāta 3% sēra jēlnaftas 1400 ° F (760 ° F) temperatūrā:

304H nerūsējošais tērauds (18% Cr) veido dzelzs sulfīda nogulsnes dažu nedēļu laikā; mēroga plaisas, kas atklāj svaigu metālu; cauruļu sieniņu retināšana 0,1 collas gadā

310H nerūsējošais tērauds (24–26% Cr) darbojas labāk, bet joprojām piedzīvo sulfidāciju ar ātrumu 0,02–0,05 collas gadā

Incoloy 890 (25–28% Cr + Si) sulfidācijas ātrums ir mazāks par 0,005 collām gadā, nodrošinot 10+ gadus kalpošanas

Tipiski lietojumi:Rafinēšanas rūpnīcu sildītāja caurules (jēlnaftas, vakuuma, koksēšanas, riformera sildītāji), ogļu-kurināmā katla pārkarsētāja un atkārtotas sildīšanas caurules (zema-NOx degļi rada sulfidizācijas apstākļus), atkritumu-uz-enerģijas iekārtu reģenerācijas katlu caurules (augsts sēra saturs no plastmasas/gumijas atkritumiem (sērā) un melns sērs no ķimikāliju katlu atkritumiem.

---

5. J. Kādas ir kritiskās metināšanas prasības Incoloy 864 un Incoloy 890 caurulēm?

A:Metinot Incoloy 864 un Incoloy 890, ir jāpievēršas dažādām problēmām: saglabājot pretestību punktveida izsitumiem 864 un izvairīšanos no karstās plaisāšanas 890. Abi sakausējumi parasti ir metināmi ar atbilstošām procedūrām.

Incoloy 864 caurulei (super-austenīta):

Pildījuma metāla izvēle:IzmantotERNiCrMo-3(Inconel 625) vaiERNiCrMo-4(C-276) kā standarta pildvielas. Pildvielai jāatbilst parastā metāla molibdēna saturam vai lielākam par to (6–8%), lai saglabātu pretestību punktveida izsitumiem.ERNiCrMo-3(9–10% Mo) ir priekšroka jūras ūdens un FGD pakalpojumam. Nekad neizmantojiet nerūsējošā tērauda pildvielas (308L, 316L)-tie rada galvaniskās korozijas šūnu un nesatur molibdēnu.

Siltuma padeves kontrole:Maksimālā caurlaides temperatūra: 250 grādi F (121 grāds). Siltuma padeve ierobežota līdz 20–40 kJ/collā (8–16 kJ/cm). Lielāka siltuma padeve var izraisīt ar molibdēnu{8}}bagātas fāzes nokrišņus (sigma vai chi fāzes), kas samazina pretestību punktveida izsitumiem par 50% vai vairāk. Izmantojiet stringer krelles, nevis aušanu.

Pirms-metinājuma tīrīšana:Tīriet ar acetonu vai speciālu nerūsējošā tērauda suku. Izmantojiet niķeļa sakausējumiem paredzētus slīpripas. Noņemiet visu oglekļa tērauda piesārņojumu-iegultās dzelzs daļiņas sarūsēs un sāks bedrīšu veidošanos.

Pēc-metinājuma termiskā apstrāde (parasti nav nepieciešama):Lielākajai daļai lietojumu Incoloy 864 tiek izmantots kā-metināts. Lai nodrošinātu maksimālu izturību pret koroziju smagās vidēs (piemēram, silts jūras ūdens ar stagnējošiem apstākļiem, FGD absorbētāja suspensija), šķīduma atkvēlināšana 1950–2050 F (1066–1121 grāds) temperatūrā, kam seko ātra ūdens dzēšana, atjauno pilnīgu pretestību pret punktveida veidošanos. Izkropļojumu riska dēļ to caurulēm veic reti, un to parasti nosaka tikai kritiskām siltummaiņa caurulēm.

Incoloy 890 caurulei (augstas-temperatūras sulfidācijas-izturīgai):

Pildījuma metāla izvēle:IzmantotER310vaiER309nerūsējošā tērauda pildvielas. Lai atbilstu sulfidācijas izturībai,ER310(25–28% Cr) ir vēlams. Īpašas augstas -silīcija satura pildvielas (piem., ER312) var izmantot vissmagākajās sulfidējošās vidēs. Nekad neizmantojiet pildvielas ar zemu-sakausējumu vai niķeļa-bāzes pildvielas ar zemu hroma saturu.

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, samazinot sulfidācijas pretestību.

Karstās plaisāšanas novēršana:Incoloy 890 ar augstu hroma saturu un salīdzinoši zemu niķeļa saturu ir augstāka jutība pret karsto plaisāšanu nekā standarta 310H. Piesardzības pasākumi ietver:

Rūpīgi notīriet virsmas. Īpaši kaitīgs ir -sēra piesārņojums no griešanas šķidrumiem vai marķēšanas pildspalvām

Izmantojiet nedaudz izliektu metinājuma lodītes profilu,{0}}ieliektas lodītes palielina plaisāšanas risku

Izvairieties no pārmērīgas metināšanas ierobežošanas{0}}ļaujiet blokam brīvi kustēties

Pēc-metinājuma termiskā apstrāde (nav nepieciešama):Incoloy 890 tiek izmantots kā-metināts. Pēc-metināšanas šķīduma atkvēlināšana atjaunotu maksimālo sulfidācijas pretestību, taču tā nav praktiska lauka metināšanai un tiek reti noteikta.

Kritiski brīdinājumi:

Incoloy 864:Neizmantojiet nerūsējošā tērauda pildvielas,{0}}tiem trūkst molibdēna un tie veidos korozijai pakļautu{1}}metinājuma zonu. Nepārkarsējiet-sigmas fāzes veidošanās ir neatgriezeniska bez pilnīgas šķīduma atkausēšanas. Neizmantojiet piesārņotus slīpripas,{5}}iegultās oglekļa tērauda daļiņas izraisa bedrīšu veidošanos.

Incoloy 890:Neizmantojiet pildvielas ar zemu-hroma saturu (308L, 316L)-tie rada vāju saiti sulfidācijas uzbrukumam. Neizmantojiet pārmērīgu siltuma padevi,{5}}tādējādi tiek paaugstināta siltuma ietekmes zona. Nemetiniet bez tīrīšanas, sērs -satur atlikumus-, kas veicina karsto plaisāšanu.

Kvalifikācijas prasības:

Attiecībā uz Incoloy 864 jūras ūdenī vai FGD pakalpojumos, metināšanas procedūras kvalifikācijā jāiekļauj punktveida korozijas pārbaude atbilstoši ASTM G48 (dzelzs hlorīds), lai pārbaudītu, vai metinātās un karstuma{2}}ietekmētās zonas saglabā PREN-līdzvērtīgu veiktspēju. Standarta pieņemšanas kritērijs ir bez bedrēm pēc 72 stundām 77 °F (25 grādi) temperatūrā vairumam lietojumu vai 104 °F (40 grādi) stingrākam darbam.

Incoloy 890 augstas -temperatūras sulfidēšanas pakalpojumam kvalifikācijā jāiekļauj paaugstinātas-temperatūras oksidācijas/sulfidēšanas tests, lai gan standarta kodificēta pārbaude nepastāv. Daudzi naftas pārstrādes rūpnīcu operatori pieprasa pierādīt, ka metinātais savienojums nekļūst par prioritāru uzbrukuma vietu, pakļaujoties imitētai procesa gāzei temperatūrā.