1. Kādas ir galvenās atšķirības starp Incoloy 800H (UNS N08810) un Incoloy 800HT (UNS N08811), un kāpēc pēdējais ir unikāli noteikts kritiski augstas temperatūras naftas ķīmijas krāsns komponentiem?
Lai gan abi sakausējumi pieder vienai saimei (Fe-32Ni-21Cr ar Al un Ti piedevām), atšķirība ir precīzā ķīmijas kontrolē un no tā izrietošajās augstas temperatūras mehāniskās īpašības. Incoloy 800HT (UNS N08811) ir visstingrāk kontrolētā un optimizētā versija ekstremālam servisam.
Ķīmiskās atšķirības un kontrole:
Ogleklis: abiem nepieciešami vismaz 0,05–0,10%, bet 800HT ir stingrāka maksimālā robeža (0,10% maksimums), un tai ir jāsaglabā attiecība (Ti + Al) / C, kas ir lielāka vai vienāda ar 12. Šī stingrā stehiometrija nodrošina, ka praktiski viss ogleklis tiek stabilizēts kā smalks TiC vai (Ti,Al)C hromīnija nogulsnes.
Alumīnijs + titāns: Kombinētais (Al+Ti) saturs ir augstāks 800HT (0,85–1,20% pret . 0.75-1.50% 800H), kas ir īpaši izstrādāts, lai nodrošinātu optimālu šļūdes stiprību attiecībā uz 12:1 ar oglekli.
Graudu lielums: saskaņā ar ASTM A424 800HT ir nepieciešama šķīduma atkausēšana vismaz 2100 °F (1149 grādi) temperatūrā, kā rezultātā tiek iegūta kontrolēta rupja austenīta graudu struktūra (parasti ASTM 5 vai rupjāka). Tas ir ļoti svarīgi ilgtermiņa-izturībai pret šļūdei.
Veiktspējas pamatojums naftas ķīmijas krāsnīm: komponenti, piemēram, plaisāšanas krāsns cauruļu pakaramie, čaulas, izplūdes kolektori un starojuma caurules, gadiem ilgi ar ievērojamu slodzi darbojas 1600{5}}2000 °F (870-1095 grādi). Primārais atteices veids ir šļūdes plīsums. Rupjo graudu struktūra 800HT samazina graudu robežas slīdēšanu-dominējošā šļūdes mehānisma slīdēšanu šajās temperatūrās,-tādējādi pagarinot laiku-līdz -plīsumam par lielumu, salīdzinot ar smalkgraudainiem materiāliem. Tas nozīmē garākus darbības posmus (bieži 6–10 gadus) starp koksa noņemšanas pārtraukumiem, palielinot rūpnīcas rentabilitāti. Šī iemesla dēļ 800HT ir kodificēts materiāls ASME katlu un spiedtvertņu kodeksa I sadaļā augstas temperatūras spiediena daļām ar pieļaujamām sprieguma vērtībām, kas apstiprinātas līdz 1500 °F (815 grādiem).
2. Kādiem konkrētiem noārdīšanās mehānismiem Incoloy 800HT plāksne iztur etilēna krekinga un tvaika riforminga krāsnis un kā tās metalurģija nodrošina šo aizsardzību?
Pirolīzes vai reformatora krāsns iekšpuse ir viena no agresīvākajām augstas{0}}temperatūras vidēm rūpniecībā. 800HT ir izstrādāta tā, lai tā izturētu sinerģisku draudu kombināciju:
Šļūdes deformācija un pārrāvums: kā minēts iepriekš, rupjā graudu struktūra un stabilizētā karbīda ķīmiskā sastāvs nodrošina būtisku izturību pret laika{0}}atkarīgu deformāciju spriedzes apstākļos.
Ogļūdeņraži: procesa gāze (ogļūdeņraži) ļoti karburizē. Oglekļa atomi var izkliedēties sakausējumā, veidojot iekšējos hroma karbīdus. Tas izraisa trauslumu, tilpuma pietūkumu ("izaugsmi") un oksidācijas izturības zudumu.
Aizsardzība: augstais, stabilais niķeļa saturs (~32%) samazina oglekļa šķīdību un difūziju. Vēl svarīgāk ir tas, ka alumīnijs un titāns veido blīvu, nepārtrauktu Al2O3 un TiO₂ iekšējo slāni zem primārās Cr2O3 skalas. Tas darbojas kā ļoti efektīvs šķērslis oglekļa iekļūšanai, kas ir pārāka par daudziem augstākiem-niķeļa sakausējumiem bez šiem papildinājumiem.
Metāla putekļošana: katastrofāla korozijas forma oglekļa{0}}pārpiesātinātajās gāzēs (CO/H₂) 800–1600 °F (430–870 grādu) temperatūrā, izraisot bedrīšu veidošanos un sadalīšanos grafīta un metāla putekļos.
Aizsardzība: tā pati aizsargājošā oksīda skala, kas pretojas karburizācijai, ir pirmā aizsardzības līnija. Komponentiem kritiskā temperatūras diapazonā (piemēram, pārvades līnijām) 800HT bieži tiek norādīts ar difūzijas aluminīda pārklājumu (Alonizing®), lai veidotu vēl izturīgāku alumīnija oksīda barjeru.
Oksidācija un cikliskā oksidēšana: augstas{0}}temperatūras dūmgāzes un tvaiki izraisa virsmas zvīņošanos. Siltuma cikliskums var izraisīt katlakmens izplūšanu, izraisot pakāpenisku metāla zudumu.
Aizsardzība: 21% hroma veido izturīgu Cr₂O₃ skalu. Alumīnijs uzlabo katlakmens adhēziju un paš-atveseļošanās spēju, nodrošinot aizsardzību atkārtotu palaišanas-ieslēgšanas/izslēgšanas ciklu laikā.
3. Kādas ir būtiskas metināšanas un pēcmetināšanas procedūras, lai no A424 plātnes izgatavotu lielas krāsns sastāvdaļas (piem., izplūdes galvenes), lai saglabātu sakausējuma augstās temperatūras īpašības?
800HT komponentu izgatavošana ir prasmīga darbība, jo nepareiza metināšana var sabojāt rūpīgi izstrādāto rupjo graudu struktūru un karbīda sadalījumu karstuma ietekmētajā zonā (HAZ).
Metināšanas process un uzpildes metāls: Gāzes volframa loka metināšana (GTAW/TIG) ir zelta standarts sakņu un karstajām pārejām, pateicoties izcilai kontrolei. Aizpildīšanai var izmantot ekranētu metāla loka metināšanu (SMAW) vai gāzes metāla loka metināšanu (GMAW). Pildījuma metālam jābūt leģētam.
Primārā izvēle: ERNiCr-3 (Inconel 625 pildviela). Tas ir norādīts gandrīz vispārēji. Tā augstais molibdēna un niobija saturs nodrošina izcilu metinājuma izturību un izturību pret HAZ plaisāšanu. Metinātajam metālam ir arī lieliska elastība un termiskā noguruma izturība.
Alternatīva: ERNiCrCoMo-1 (pildviela Inconel 617). Izmanto visprasīgākajiem pielietojumiem, kur nepieciešama maksimāla metinājuma stiprība augstā temperatūrā.
Kritiskie metināšanas parametri:
Zema siltuma ievade: izmantojiet minimālo nepieciešamo strāvas stiprumu un spriegumu. Priekšroka tiek dota stīgu pērlītēm, nevis aušanai.
Interpass temperatūras kontrole: stingri uzturiet<250°F (120°C). This prevents excessive grain growth in the HAZ and controls the precipitation of detrimental phases.
Tīrība pirms-metināšanas: noņemiet visus piesārņotājus (eļļu, taukus, krāsu, marķējumus), lai novērstu karsto plaisāšanu.
Pēc-metināšanas termiskā apstrāde (PWHT): šis ir sarežģīts un būtisks lēmums.
Pilna šķīduma atkvēlināšana (2100 grādi F+) ir ideāli piemērota, lai atjaunotu vienmērīgu rupjo graudu struktūru un optimālās īpašības. Tomēr tas bieži vien ir nepraktisks lieliem, sarežģītiem izstrādājumiem, jo ir ierobežoti krāsns izmēri un pastāv deformācijas risks.
Nozares prakse: daudziem kritiskiem komponentiem, piemēram, galvenēm, tiek veikta apakš-risinājuma "atkārtota stabilizācija" vai "atjauno-novecošanās" termiskā apstrāde. Tas ietver karsēšanu līdz 1650-1750 grādiem F (900-955 grādiem), kas:
Re-izšķīdina visus kaitīgos hroma karbīdus, kas varētu būt izveidojušies HAZ.
Ļauj titānam un alumīnijam atkārtoti{0}}izgulsnēties kā labvēlīgiem, stabilizējošiem karbīdiem/nitrīdiem.
Atbrīvo atlikušo spriegumu, neizraisot pārmērīgu graudu augšanu.
Konkrētais PWHT cikls ir atvasināts no kvalificētas metināšanas procedūras specifikācijas (WPS), un tas nav{0}}apspriežams, lai saglabātu projektēto kalpošanas laiku.
4. Kāda ir Incoloy 800HT plāksnes veiktspēja un izmaksu{1}}ieguvums salīdzinājumā ar citiem plaši izplatītiem starojuma cauruļu materiāliem, piemēram, HK-40 lietajiem sakausējumiem un RA 330?
Izstarojuma cauruļu un citu krāsns iekšējo elementu materiālu izvēle ir sākotnējo izmaksu, ražošanas izmaksu un paredzamā kalpošanas laika līdzsvars.
salīdzinājumā ar centrbēdzes liešanu HK-40 (Fe-25Cr-20Ni):
HK-40 ir liets sakausējums, ko tradicionāli izmanto starojuma caurulēm. Tas ir zemāks sākotnējās materiālu izmaksās.
Veiktspēja: 800HT (apstrādāta) nodrošina ievērojami lielāku šļūdes izturību, labāku elastību un izcilu metināmību. HK-40 caurules ir trauslākas, tām ir tendence uz lējuma defektiem un tās ir grūti salabot. To zemākai izturībai bieži ir nepieciešamas biezākas sienas, samazinot siltuma efektivitāti.
Dzīves cikla izmaksas: lai gan HK-40 lampas ir lētākas, tām parasti ir īsāks kalpošanas laiks (3–5 gadi), salīdzinot ar 800HT lampām (6-10+ gadi). Garāks kampaņas ilgums 800HT ar retāku nomaiņas darbu bieži padara to ekonomiskāku visā krāsns kalpošanas laikā. Mūsdienu krāsns dizaina tendence ir vērsta uz kaltiem sakausējumiem, piemēram, 800HT.
pret kaltu RA 330 (UNS N08330):
RA 330 ir izcils kalts, ciets, ar šķīdumu stiprināts sakausējums (35Ni-19Cr) ar izcilu karburācijas pretestību un termisko noguruma izturību.
Veiktspēja: 800HT izceļas ar tīri augstas{1}}temperatūras šļūdes izturību virs ~1800 °F (980 grādiem), pateicoties tā rupjo graudu struktūrai. RA 330 var būt priekšrocība ļoti smagās, cikliskās karburēšanas/oksidēšanas vidēs nedaudz zemākās temperatūrās, jo tajā ir lielāks niķeļa saturs.
Pielietojuma sadalījums: 800HT ir priekšroka ļoti noslogotām, augstas temperatūras{1}}konstrukciju sastāvdaļām, piemēram, cauruļu pakaramajiem un atbalsta sistēmām, kur šļūde ir dominējošais konstrukcijas faktors. RA 330 bieži tiek izvēlēts groziem, paplātēm un starojuma caurulēm termiskās apstrādes krāsnīs, kur termiskā cikliskums ir smagāks. Etilēna krāsnīs 800HT ir standarts karstākajām un kritiskākajām sekcijām.
5. Kādas īpašas kvalitātes nodrošināšanas un testēšanas prasības ir būtiskas, iegādājoties ASTM A424 800HT plāksni kritiska spiediena daļas lietojumam?
Lai iegādātos plāksni -apzīmogotām spiediena daļām (ASME) vai kritiskām krāsns sastāvdaļām, ir nepieciešama pārbaude, kas pārsniedz standarta dzirnavu pārbaudes ziņojumu (MTR).
Obligātā dokumentācija (ASTM A424 minimums):
Siltuma/atlējumu skaita izsekojamība.
Ķīmiskās analīzes ziņojums: C, Al, Ti un (Ti+Al)/C attiecības pārbaude, kas ir lielāka vai vienāda ar 12. Šī ir noteicošā pārbaude 800HT un. 800H.
Mehāniskās pārbaudes ziņojums: stiepes un tecēšanas izturība, pagarinājums no pārbaudēm, kas veiktas materiālam no piegādes (atlaidināts ar šķīdumu) stāvoklī.
Graudu lieluma ziņojums: sertifikāts, ka plāksne ir atkausēta ar šķīdumu temperatūrā, kas ir lielāka vai vienāda ar 2100 °F un iegūtais graudu izmērs atbilst specifikācijai (parasti ASTM 5 vai rupjāka).
Papildu prasības (bieži tiek izmantotas):
S1. Ultraskaņas pārbaude: 100% UT atbilstoši ASTM A578/A20 ir izplatīta biezām plāksnēm, lai nodrošinātu iekšējo stabilitāti un laminējumu trūkumu.
Šļūdes un/vai noslodzes{0}}pārrāvuma pārbaude: viskritiskākajiem lietojumiem pircējs var pieprasīt liecinieku pārbaudi paraugam no karstuma partijas, lai pārliecinātos, ka tas atbilst minimālajam pārrāvuma laikam (piem., 1000 stundas) noteiktā spriedzē un temperatūrā (piemēram, 1800 °F).
Cietības apsekojums: lai pārbaudītu vienmērīgu termisko apstrādi visā plāksnē.
Trešās -puses pārbaude (TPI): galalietotājiem vai inženierijas, iepirkumu un būvniecības (EPC) uzņēmumiem ir standarta prakse piesaistīt trešās puses inspektoru, lai:
Aculiecinieks galīgajai pārbaudei dzirnavās.
Pārskatiet un apstipriniet visu dokumentāciju.
Pārbaudiet materiāla identifikāciju un marķējumu.
Nodrošiniet pareizu iepakojumu, lai sūtīšanas laikā novērstu virsmas bojājumus (skrāpējumus, dzelzs piesārņojumu).
Šis stingrais kvalitātes nodrošināšanas process nodrošina, ka ražotājam piegādātajai plāksnei piemīt raksturīgās īpašības, kas nepieciešamas, lai sasniegtu desmit gadu{0}}ilgo projektēšanas kalpošanas laiku, kāds sagaidāms modernā naftas ķīmijas krāsnī.
