Koji su kritični zahtjevi za zavarivanje i toplinsku obradu za cijevi Incoloy 907 u odnosu na Incoloy 926?

1. P: Koje su osnovne razlike u sastavu i svojstvima između cijevi Incoloy 907 i Incoloy 926?

A:Incoloy 907 i Incoloy 926 služe potpuno različitim industrijskim svrhama, a njihove razlike počinju s fundamentalno suprotstavljenim strategijama dizajna legura.

Incoloy 907 (UNS N19907)je kontrolisana-legura gvožđa-nikl-kobalta koja se stvrdnjava na taloženje. Njegov nominalni sastav je 36–40% nikla, 12–16% kobalta, 4,5–5,5% niobijuma, 1,3–1,8% titana, 0,5–1,0% silicijuma i balans gvožđa. Kritično je da sadrži vrlo malo hroma (obično 0,5-1,0% max). Nizak sadržaj hroma je namjerno-hrom bi poremetio karakteristike niske termičke ekspanzije koje definiraju ovu leguru. Incoloy 907 postiže svoja svojstva taložnim očvršćavanjem preko niobija i titana, koji formiraju Ni₃(Nb,Ti) i Ni₃(Ti,Al) faze. Njegova najizrazitija karakteristika je izuzetno nizak koeficijent termičkog širenja (CTE) od približno 4,5-5,5 × 10⁻⁶/°F (8-10 × 10⁻⁶/°C) od sobne temperature do 700°F (371°C). Ovo se usko slaže s keramičkim materijalima i određenim staklima. Legura takođe pokazuje konstantan modul elastičnosti u svom opsegu radne temperature.

Incoloy 926 (UNS N08926)je super-austenitni nehrđajući čelik dizajniran za ekstremnu otpornost na koroziju u vodi. Njegov nominalni sastav je 24–26% nikla, 19–21% hroma, 6,0–7,0% molibdena, 0,8–1,5% bakra, 0,15–0,25% azota i balans gvožđa. Ovo je legura sa visokim-hromom i visokim{14}}molibdenom sa dodatkom azota za otpornost na točenje i stabilizaciju austenita. Za razliku od Incoloy 907, Incoloy 926 ne sadrži kobalt i vrlo malo niobijuma. Njegov koeficijent termičke ekspanzije je približno 8,5-9,5 × 10⁻⁶/°F (15-17 × 10⁻⁶/°C), tipično za austenitne legure. Legura ne stvrdnjava precipitacijom-; svoju snagu crpi iz čvrstog rastvora i međuprostora azota.

Metalurške implikacije:Incoloy 907 je dizajniran za stabilnost dimenzija na umjerenim temperaturama (do približno 900°F / 482°C). Njegova niska ekspanzija omogućava da se uparuje sa keramikom, staklom ili drugim materijalima niske{4}}e ekspanzije bez stvaranja naprezanja termičke neusklađenosti. Međutim, njegov nedostatak hroma ga čini neprikladnim za oksidirajuće ili korozivne vodene sredine-lako će hrđati i kvariti se. Incoloy 926, naprotiv, dizajniran je za vlažna, visoko korozivna okruženja uključujući morsku vodu, kisele slane vode i tokove hemijskih procesa. Nudi izuzetnu otpornost na koroziju udubljenja, koroziju u pukotinama i pucanje od korozije pod naponom hloridom, ali nema posebne karakteristike niske{10}}ekspanzije.

Odabirom između njih:Ako aplikacija zahtijevanisko toplinsko širenje uz umjerene temperature(npr. elektronsko pakovanje, kućišta preciznih instrumenata), odaberite Incoloy 907. Ako aplikacija zahtijevavrhunska otpornost na vodenu koroziju(npr. cjevovod za morsku vodu, rezervoar za kemikalije, odsumporavanje dimnih plinova), odaberite Incoloy 926. Praktično ne postoji primjena gdje su obje legure održive alternative.

2. P: Koji industrijski standardi i specifikacije regulišu Incoloy 907 i Incoloy 926 bešavne cijevi?

A:Dvije legure potpadaju pod potpuno različite okvire specifikacija jer služe različitim industrijama i regulatornim okruženjima.

Za bešavne cijevi Incoloy 907:

Ne postoji posebna ASTM specifikacija cijevi.Incoloy 907 se prvenstveno proizvodi kao šipka, kovanje i ploča, a ne kao standardna cijev. Kada je potrebna cijev, obično se proizvodi dubokim izvlačenjem ili mašinskom obradom od šipke, ili specijalnim mlinovima za bešavne cijevi po narudžbi po narudžbi.

ASTM F1684– Standardna specifikacija za kontrolirane{0}}legure, pokrivne šipke i materijal za kovanje za Incoloy 907 i slične legure.

AMS 5875– Specifikacija materijala za vazduhoplovstvo za Incoloy 907, pokrivnu šipku, otkovke i prstenove. Ovo je najčešća specifikacija za ovu leguru.

Dokumentacija o nabavci{0}}posebna za kupca– Budući da je cijev Incoloy 907 ne-standardna, kupci obično izdaju detaljne specifikacije materijala i dimenzija koje upućuju na AMS 5875 za hemiju i svojstva uz dodavanje specifičnih zahtjeva za cijevi-(hidrostatičko ispitivanje, tolerancije dimenzija, NDT).

Za Incoloy 926 bešavne cijevi:

ASTM B677 / ASME SB677– Standardna specifikacija za bešavne cijevi od legura nikla-gvožđa-hroma-molibdena-bakara{4}} (UNS N08926). Ovo je primarna specifikacija cijevi.

ASTM B673– Standardna specifikacija za zavarene cijevi (iako je bešavna poželjna za kritične usluge).

ASME šifra kotla i posude pod pritiskom, odjeljak II, dio D– Pruža dozvoljene vrijednosti naprezanja za N08926 na temperaturama do približno 600°F (316°C). Legura se obično ne koristi iznad 600°F zbog smanjene otpornosti na koroziju.

NORSOK M-630– Norveški standard za naftu i gas koji uključuje Incoloy 926 (također poznat kao 6% molibden super-austenit nerđajući čelik) za morsku vodu i slanu vodu.

ISO 15156 / NACE MR0175– Incoloy 926 je kvalifikovan za kiselu upotrebu (okoline koje sadrže H₂S-) sa odgovarajućim granicama tvrdoće.

Razmatranja nabavke:Za Incoloy 907 očekujte duga vremena isporuke i visoke troškove zbog ne-proizvodnje cijevi. Za Incoloy 926, bešavne cijevi su komercijalno dostupne u više svjetskih mlinova sa standardnim rasporedom (Sch 10S, 40S, 80S) prema ASME B36.19. Uvek proverite da li izveštaj o ispitivanju materijala dokumentuje tačan UNS broj i, za Incoloy 926, sadržaj azota (0,15–0,25%) koji je kritičan za otpornost na točenje.

3. P: Zašto se cijev Incoloy 907 koristi u preciznim elektronskim i svemirskim aplikacijama uprkos svojoj slaboj otpornosti na koroziju?

A:Incoloy 907 cijev nalazi kritičnu primjenu u preciznoj elektronici, zrakoplovnoj instrumentaciji i odbrambenim sistemima ne zbog otpornosti na koroziju, već zbog svoje jedinstvene kombinacijeultra-niska termička ekspanzija, konstantan modul elastičnosti i umjerena čvrstoćana temperaturama do 700°F (371°C). Ova svojstva omogućavaju performanse kojima se ne može mjeriti nijedna druga komercijalno dostupna legura.

Kontrolirano toplinsko širenje za stabilnost dimenzija:U preciznim aplikacijama kao što su radarske talasovodne cijevi, kućišta lasera i komponente inercijalnog navigacijskog sistema, promjene dimenzija s temperaturom direktno utiču na performanse. Talasovod koji se širi ili skuplja čak i za 0,001 inča po stopi (0,08 mm/m) može pomjeriti radnu frekvenciju ili uzrokovati fazne greške. CTE Incoloy 907 od približno 5 × 10⁻⁶/°F (9 × 10⁻⁶/°C) je uporediv sa borosilikatnim staklom i određenim keramičkim materijalima koji se koriste za dielektrične umetke i prolaze. Usklađivanjem stopa ekspanzije, sklopovi održavaju poravnanje i integritet brtvljenja u ekstremnim temperaturama od kriogenih do +700°F (371°C). Incoloy 926, sa CTE otprilike dvostrukim većim od 907, bi uzrokovao neprihvatljivo neusklađenost i curenje brtve u ovim aplikacijama.

Konstantni modul za predvidljiv dinamički odziv:Modul elastičnosti (Youngov modul) većine metala opada kako temperatura raste, uzrokujući promjenu strukturne krutosti. U visoko{1}}instrumentima, ovaj pomak mijenja prirodne frekvencije i može dovesti do pomaka u kalibraciji ili grešaka uzrokovanih vibracijama{2}}. Incoloy 907 je konstruisan da održava skoro konstantan modul od sobne temperature do približno 800°F (427°C). Dizajneri mogu precizno predvideti ponašanje konstrukcije bez složenih modela{8}}zavisnih od temperature. Ovo svojstvo je posebno dragocjeno u instrumentaciji u vazduhu i svemiru koja doživljava velike temperaturne promjene tokom rada i termalne cikluse tokom lansiranja i{10}}ulaska.

Padavine{0}}očvrsnule snage na umjerenim temperaturama:Kroz kontrolisano starenje (žarenje u rastvoru praćeno dvostrukim starenjem na približno 1325°F / 718°C i 1150°F / 621°C), Incoloy 907 postiže granice popuštanja od 100–130 ksi (690–896 MPa) sa dobrom duktilnošću (10–20%). Ova čvrstoća omogućava tankim{12}}cijevnim dijelovima koji štede težinu-premijsko razmatranje u primjenama u zrakoplovstvu i raketama.

Zašto ne koristiti Incoloy 926?Incoloy 926 nema karakteristike niske{1}}ekspanzije. Njegov CTE je otprilike dvostruko veći od 907, što ga čini neprikladnim za podudarne{4}}skupove za proširenje. Dok 926 nudi superiornu otpornost na koroziju, to svojstvo je irelevantno u zatvorenim, suvim elektronskim okruženjima ili u vazduhoplovnim aplikacijama gde cev nosi inertni gas ili hidraulični fluid.

Tipične primjene:Radarske talasovodne cijevi, rashladne linije sistema za navođenje projektila, kućišta satelitskih instrumenata, precizni optički nosači klupa i kriogene dovodne linije gdje termička kontrakcija mora odgovarati drugim komponentama. U ovim ulogama, stabilnost dimenzija Incoloy 907 osigurava pouzdan rad tokom hiljada termičkih ciklusa u zahtjevnim okruženjima.

4. P: Zašto je Incoloy 926 bešavna cijev poželjan materijal za morsku vodu i agresivne hemijske usluge?

A:Incoloy 926 bešavna cijev je zaradila dominantnu poziciju u sistemima za rukovanje morskom vodom, hemijsku obradu i odsumporavanje dimnih plinova (FGD) zbog svoje izuzetne otpornosti na lokaliziranu koroziju. Tri specifične karakteristike objašnjavaju njegovu superiornost u odnosu na standardne nehrđajuće čelike, pa čak i mnoge više-legura nikla.

Prvo, ekstremno visok ekvivalentni broj otpornosti na piting (PREN).PREN se izračunava kao %Cr + 3.3×%Mo + 16×%N. Za Incoloy 926:

hrom: 19–21%

molibden: 6,0–7,0%

Azot: 0,15–0,25%

Ovo daje PREN od približno 40-45. Poređenja radi:

Nerđajući čelik 316L: PREN ∼24–26

Duplex 2205: PREN ∼35–38

Incoloy 825: PREN ∼30–33

Veći PREN ukazuje na veću otpornost na koroziju udubljenja i pukotina u sredinama koje sadrže hlorid{0}}. U toploj morskoj vodi (80-100°F / 27-38°C), 316L jame u roku od nekoliko sedmica. Duplex 2205 radi bolje, ali i dalje može iskusiti koroziju u pukotinama pod bioobrastanjem ili naslagama. Incoloy 926 otporan je na udubljenje u morskoj vodi do približno 120-140°F (49-60°C), što ga čini pogodnim za tropske sisteme hlađenja morskom vodom, vodove za požarnu vodu i balastne cijevi.

Drugo, otpornost na pucanje od korozije pod naponom hloridom (SCC).Austenitni nerđajući čelici (304L, 316L) su veoma osetljivi na hlorid SCC iznad približno 140°F (60°C), posebno u uslovima isparavanja. Visok sadržaj nikla u Incoloy 926 (24–26%) i sadržaj molibdena fundamentalno mijenjaju ponašanje SCC. Legura je otporna na SCC na svim temperaturama koje se susreću u radu u vodi, uključujući koncentrisane slane vode, kondenzat pare s kloridnim prijenosom i morske atmosferske uvjete. To ga čini odličnim izborom za cjevovode platforme na moru, postrojenja za desalinizaciju i obalna hemijska postrojenja.

Treće, izvanredne performanse u mješovitim kiselim sredinama.Kombinacija molibdena (6–7%) i bakra (0,8–1,5%) pruža izuzetnu otpornost na redukcione kiseline, posebno na sumpornu i fosfornu kiselinu, dok visok sadržaj hroma štiti od oksidacionih uslova. U sistemima za odsumporavanje dimnih gasova (FGD)-gde mokri prečistači uklanjaju SO₂ iz izduvnih gasova elektrane-okruženje se naizmenično menja između redukcionog i oksidacionog, sa hloridima, fluoridima i niskim pH (2–4). Incoloy 926 nadmašuje više{11}}legure molibdena kao što je C-276 u određenim FGD zonama zbog svoje bolje otpornosti na oksidirajuće ekskurzije. Mnogi FGD apsorberski tornjevi raspršivača i potporne cijevi za eliminator magle sada su specificirani kao Incoloy 926.

Uporedni načini kvara:U izmenjivaču toplote{0}}hlađenom morskom vodom na 90°F (32°C) sa stagnirajućim pukotinama ispod zaptivki:

316L cijevi razvijaju rupice curenja u roku od 6-12 mjeseci

Duplex 2205 može preživjeti 2-5 godina, ali korozija u pukotinama počinje na brtvama

Incoloy 926 pruža 15–20+ godina rada, često premašujući projektovani vijek trajanja opreme

Tipične primjene:Cjevovodi za hlađenje morske vode (elektrane, LNG terminali), sistemi protivpožarne vode (odobalne platforme), spojni cjevovodi postrojenja za desalinizaciju, teretni vodovi tankera za kemikalije, cjevovodi postrojenja za izbjeljivanje celuloze i papira (servis hlor dioksida) i transportni vodovi za farmaceutske reaktore.

5. P: Koji su kritični zahtjevi za zavarivanje i termičku obradu za cijevi Incoloy 907 u odnosu na Incoloy 926?

A:Zavarivanje ove dvije legure zahtijeva potpuno različite pristupe jer je Incoloy 907 taloženje-stvrdnjavanje sa ekstremnom osjetljivošću na pucanje, dok je Incoloy 926 čvrsta- otopina ojačana sa odličnom zavarljivošću.

Za cijevi Incoloy 907 (visok rizik od pucanja):

Ekstremna osjetljivost na naprezanje-starostne pukotine:Incoloy 907 je jedna od najtežih legura nikla za zavarivanje. Naprezanje-pukotina se javlja tokom termičke obrade nakon-zavarivanja kada stvrdnjavanje padavinama stvara naprezanja koja pucaju na zonu zahvaćenu toplinom -zavara. Obavezne mjere opreza uključuju:

Varite samo u rastvoru-užarenom (mekom) stanju-nikad u starom stanju

Zagrijte na 300–400°F (149–204°C) prije zavarivanja

Koristite mali unos toplote: 15–25 kJ/inč (6–10 kJ/cm)

Maksimalna temperatura međuprolaza: 400°F (204°C)

Koristite minimalne elemente za zadržavanje{0}}omogućite sklopu da se slobodno kreće

Izbor metala za punjenje:KoristiERNiFeCr-2(Inconel 718 punilo) ili specijaliziranoERNiCo-1punilo odgovarajuće legure 907 sastav. Nikada nemojte koristiti punila od nerđajućeg čelika ili uobičajena punila od nikla kao što je ERNiCr-3 – oni imaju neusklađene karakteristike ekspanzije i stvaraju rizik od pucanja.

Termička obrada nakon{0} zavarivanja (obavezna i kritična):Nakon zavarivanja, sklop se mora podvrgnuti kontrolisanom ciklusu otvrdnjavanja prema padavinama:

Žarenje rastvorom (ako je potrebno): 1800°F (982°C) 1 sat po inču, brzo hlađenje

Prvo doba: 1325°F (718°C) 8 sati, peć hlađena na 1150°F (621°C) na maksimalno 200°F (93°C)/sat

Drugo doba: Držati na 1150°F (621°C) 8 sati, ohladiti na zraku

Brzine povećanja su kritične-Brzo zagrijavanje ili hlađenje uzrokuje pucanje

Za cijevi Incoloy 926 (odlična zavarljivost):

Izbor metala za punjenje:KoristiERNiCrMo-3(Inconel 625) kao standardno punilo. Za manje kritičnu uslugu,ERNiCrMo-10iliER385(odgovarajući 6% Mo sastav) mogu se koristiti. Punilo mora odgovarati ili premašivati ​​sadržaj molibdena u osnovnom metalu (6-7%) da bi se održala otpornost na lomljenje.

Kontrola unosa toplote:Maksimalna temperatura između prolaza: 250°F (121°C). Unos toplote ograničen na 20–40 kJ/inč (8–16 kJ/cm). Veći unos topline može uzrokovati taloženje faze bogate molibdenom- (sigma faza) što smanjuje otpornost na koroziju.

Pre{0}}čišćenje zavarivanja:Očistite zone zavarivanja acetonom ili namenskom četkom od nerđajućeg čelika. Koristite brusne ploče rezervisane za legure nerđajućeg čelika/nikla. Uklonite svu kontaminaciju ugljičnog čelika kako biste spriječili mrlje od hrđe.

Toplinska obrada nakon-varenja (uglavnom nije potrebna):Za većinu primjena, Incoloy 926 se koristi u -zavarenom stanju. Međutim, za maksimalnu otpornost na koroziju u teškim okruženjima (npr. topla morska voda sa stagnirajućim uslovima), žarenje rastvora na 1950–2050°F (1066–1121°C) praćeno brzim gašenjem vodom vraća punu otpornost na piting. Ovo se rijetko izvodi na cijevima zbog rizika od izobličenja.

Kritična upozorenja:

Za Incoloy 907:Ne zavarivati ​​bez kvalificiranog postupka. Ne zavarivati ​​u starom stanju. Nemojte preskočiti naknadni-tretman starenja zavarivanja-spoj će imati čvrstoću od samo 40–50 ksi (276–345 MPa). Nemojte koristiti standardne metalne dodatke od nikla.

Za Incoloy 926:Nemojte koristiti punila od nehrđajućeg čelika (308L, 309L, 316L)-oni stvaraju ćelije galvanske korozije i nemaju molibden. Nemojte pregrijavati-prekomerni unos topline uzrokuje sigma fazu, smanjujući otpornost na piting za 50% ili više. Nemojte koristiti kontaminirane brusne ploče-čestice ugljičnog čelika sa ugrađenim elementima uzrokuju pojavu rđe.

Zahtjevi za kvalifikaciju:Za Incoloy 907, kvalifikacija postupka zavarivanja mora uključiti ispitivanje razaranja s-mikroskopom poprečnog presjeka kako bi se potvrdilo da nema naprezanja{2}}starosti. Mnoge zrakoplovne specifikacije zahtijevaju 100% radiografsku inspekciju i fluorescentnu penetrantnu inspekciju svih zavarenih spojeva. Za Incoloy 926 u upotrebi morske vode, kvalifikacija bi trebala uključivati ​​ispitivanje korozije udubljenja prema ASTM G48 (feri hlorid) kako bi se potvrdilo da zavarene i toplinski{8}zahvaćene zone održavaju PREN-ekvivalentne performanse.