1. Koje su osnovne kompozicione razlike između Incoloy 800, 800H, 800HT i Incoloy 825, i kako te razlike diktiraju njihove primarne sektore primjene u industriji nafte i plina i hemijskoj preradi?
Iako su sve legure nikla-gvožđa-hroma, njihova specifična kompozicija i rezultirajuća svojstva ciljaju različita okruženja usluživanja.
Incoloy 800 serija je dizajnirana za visoko{1}temperaturnu čvrstoću i otpornost na oksidaciju. Njegov osnovni sastav je približno 32,5% Ni, 21% Cr i uravnoteženog Fe, sa kontrolisanim dodacima titana i aluminijuma.
Incoloy 800: Osnovna klasa sa standardnim sadržajem ugljenika.
Incoloy 800H: "H" označava visoku temperaturu. Ima veći sadržaj ugljika (0,05-0,10%) i žari se kako bi se dobila struktura krupnog zrna, pružajući superiornu čvrstoću pri puzanju na temperaturama iznad 540°C (1000°F).
Incoloy 800HT: Slično 800H, ali sa još strožim kontrolama na aluminijumu i titanijumu (Al+Ti ≥ 0,85%) za još bolju stabilnost i čvrstoću na visokim{4}}temperaturama.
Primarne primjene (800H/HT): Njihova niša je u visoko-temperaturnim, korozivnim procesnim okruženjima. U nafti i plinu, ovo uključuje cijevi za pirolizu, cijevi za grijače i zračne cijevi u pećima za krekiranje etilena, gdje izdržavaju temperature od 850°C do 1100°C u atmosferi za karburizaciju i oksidaciju. U hemijskoj preradi, koriste se u parnim reformatorima metana, postrojenjima za vodonik i sistemima za spaljivanje otpada.
Incoloy 825, nasuprot tome, optimizovan je za izuzetnu otpornost na koroziju u vodi, posebno protiv redukujućih kiselina. Njegov sastav (otprilike. 42% Ni, 21,5% Cr, 3% Mo, 2,2% Cu, balansirani Fe) je izrazito drugačiji. Visok sadržaj nikla pruža otpornost na pucanje hloridnim-jonskim stresom-korozijom (SCC). Molibden daje otpornost na koroziju udubljenja i pukotina u hloridnim sredinama, dok bakar povećava otpornost na sumpornu i fosfornu kiselinu.
Primarne primjene (825): Njegova domena je agresivna, vlažna i često niža{1}}hemija. U nafti i gasu, kritičan je za cevovode u bušotini, komponente za kisele usluge i procesne cevi za rukovanje proizvedenom vodom koja sadrži hloride, H₂S i CO₂. U hemijskoj preradi, to je standard za sisteme za kiseljenje sumporne i fosforne kiseline, cevi za hlađenje morskom vodom, ponovnu obradu nuklearnog goriva i morske cevi za slanu vodu. Bešavni oblik cijevi je od suštinskog značaja za kritičnu uslugu pod visokim-pritiskom gdje bi integritet zavarenih šavova u zavarenim cijevima mogao biti obaveza.
2. Zašto je "bešavni" proizvodni proces posebno kritičan za cijevi Incoloy 800/825 namijenjene za visok-pritisak, visoku{4}}temperaturu ili korozivnu upotrebu?
Bešavni proces, u kojem se cijev ekstrudira ili buši iz čvrste gredice, ne-ne može se pregovarati za zahtjevne primjene zbog tri osnovne prednosti u odnosu na zavarene cijevi:
Homogena struktura i vrhunski integritet: Bešavna cijev ima neprekidnu, ujednačenu zrnastu strukturu po cijelom svom obimu. Ovo eliminira inherentnu slabost uzdužnog zavarenog šava, koji je potencijalno mjesto za:
Pokretanje korozije: Zone šava mogu imati manje varijacije u mikrostrukturi (zone{0}}zahvaćene toplinom) koje su podložnije pitingu, koroziji u pukotinama ili pucanju korozije pod naprezanjem u agresivnim medijima kao što su hloridi ili vlažni H₂S.
Nedostaci: Uprkos napretku, zavari mogu sadržavati inkluzije, poroznost ili nepotpunu fuziju, koji su koncentratori naprezanja i početne tačke za kvar pod cikličnim pritiskom (zamor) ili puzanje na visokim temperaturama.
Poboljšano zadržavanje pritiska: Odsustvo zavarenog šava znači da cijev ima konzistentna mehanička svojstva u cijelom. Ovo omogućava veće sigurnosne margine i pouzdane performanse u sistemima visokog{1}}pritiska kao što su cijev u bušotini, hidraulički vodovi ili cijevi izmjenjivača topline visokog{2}}pritiska. Debljina zida je takođe ujednačenija.
Poboljšane performanse na visokim{0}}temperaturama: Za tipove kao što je 800H/HT koji se koriste u režimima puzanja, ujednačena, kontrolisana mikrostruktura je najvažnija. Bešavni proces, praćen odgovarajućim žarenjem rastvora i (za 800H/HT) termičkom obradom zrna{4}}ogrubljavanjem, osigurava predvidljivu i optimalnu čvrstoću puzanja-na kidanje. Zavareni šav može biti lokalizirano područje finih zrnaca ili izmijenjene strukture taloga, što dovodi do prijevremenog kvara pod dugotrajnim-naponom na temperaturi.
U suštini, bešavne cijevi se biraju za najkritičnije usluge gdje kvar nije opcija, opravdavajući njenu veću cijenu u poređenju sa zavarenim alternativama.
3. Koji su ključni mehanizmi korozije protiv kojih je Incoloy 825 bešavna cijev posebno dizajnirana i kako se njen sastav odnosi na svaki od njih?
Incoloy 825 je svestrani "hemijski ratnik" dizajniran za rukovanje koktelom korozivnih agenasa. Njegov sastav je direktan odgovor na specifične mehanizme kvara:
Pucanje izazvano hloridom-od korozije pod naprezanjem (Cl-SCC): Ovo je krhki lom normalno duktilnog materijala pod vlačnim naprezanjem u prisustvu hlorida i kiseonika. Visok sadržaj nikla (≥42%) je primarna zaštita, čineći leguru imunom na Cl-SCC za sve praktične svrhe u većini procesnih okruženja. Ovo je ključno za hlađenje morskom vodom, primjene na moru i procesne tokove koji-sadrže sol.
Korozija udubljenja i pukotina: Lokalizovani napad u stagnirajućim rastvorima hlorida ili ispod naslaga/zaptivki. Dodatak 3% molibdena značajno podiže kritičnu temperaturu udubljenja (CPT) legure i otpornost na koroziju u pukotinama, čineći je pogodnom za boćatu vodu, morsku vodu i procesne tečnosti{2}}napunjene hloridima.
Redukcione kiseline (sumporne, fosforne): Otpornost na sumpornu kiselinu je ključna snaga. Kombinacija nikla i bakra pruža odličnu otpornost na razrijeđenu sumpornu kiselinu i dobru otpornost na fosfornu kiselinu. Ovo čini 825 idealnim za linije kiselog kiseljenja, sisteme za drenažu kiselih rudnika i opremu za obradu fosfatnog đubriva.
Oksidirajuća okruženja i politionska kiselina SCC: 21,5% hroma stvara stabilan, zaštitni pasivni film hrom oksida (Cr₂O₃), pružajući otpornost na dušičnu kiselinu, nitrate i oksidirajuće soli. Ovaj nivo hroma takođe omogućava efikasnu stabilizaciju legure protiv pucanja politionskom kiselinom (PASCC) tokom zaustavljanja u rafineriji/petrohemijskom servisu kroz odgovarajuće postupke pasivacije.
Sulfidna i kisela korozija: U naftnim i gasnim sredinama koje sadrže H₂S (kiseli servis), visok sadržaj nikla i hroma u leguri pruža dobru otpornost na sulfidno ljuštenje i pucanje, posebno kada su temperature i nivoi hlorida takođe povišeni.
4. Prilikom proizvodnje, koja su kritična razmatranja za zavarivanje i termičku obradu nakon-zavarivanja (PWHT) bešavnih sistema cjevovoda Incoloy 800/825?
Nepravilna izrada može u potpunosti potkopati svojstva korozije i visoke{0}}temperature ovih vrhunskih legura.
Razmatranja o zavarivanju:
Izbor dodatnog metala: moraju se koristiti odgovarajući ili više{0}}legirani dodatni metali.
Incoloy 800/800H/800HT: Obično se zavaruje sa Inconel 82 (ERNiCr-3) ili Incoloy 800HT punilom (ERNiFeCr-1). Ova punila odgovaraju čvrstoći osnovnog metala na visoke temperature i otpornosti na oksidaciju.
Incoloy 825: Zavaren sa INCO-Zavarom 825/INCO-Filler 825 (ERNiCrMo-3). Korištenje punila od nehrđajućeg čelika (kao što je 309) stvorilo bi zavar sa niskim sadržajem-molibdena, osjetljiv na pukotine, koji ne može odoljeti pittingu.
Proces i tehnika: Procesi sa niskim unosom toplote kao što je zavarivanje gasom volframovim lukom (GTAW/TIG) su poželjni za korijenske i vruće prolaze kako bi se održala otpornost na koroziju. Oklopljeni metalni luk (SMAW/Stick) se može koristiti za punjenje i zatvaranje. Strogo čišćenje kako bi se uklonilo ulje, masnoća i svi sumporni/olovni zagađivači je od vitalnog značaja. Tehnika "maslac i zavari" se često koristi za različite spojeve ugljičnog čelika.
Termička obrada nakon-zavarivanja (PWHT):
Incoloy 800H/HT: PWHT je generalno potreban za rad iznad 540°C (1000°F). Standard je žarenje u rastvoru na 1100-1175°C (2012-2147°F) nakon čega slijedi brzo hlađenje (gašenje vodom). Ovo ponovo otapa kromove karbide koji se talože u HAZ-u zavara, vraća duktilnost i za 800H/HT omogućava razvoj potrebne krupnozrnate strukture.Oslobađanje od stresa na nižim temperaturama (npr. 850°C) se ne preporučujejer može dovesti do senzibilizacije.
Incoloy 825: PWHT tipično NIJE potreban niti se preporučuje za standardne usluge korozije. Legura se koristi u stanju-žarenog rastvora. Ako se PWHT smatra neophodnim za relaksaciju naprezanja nakon teške proizvodnje, to mora biti žarenje u punom rastvoru (900-925°C praćeno brzim gašenjem) kako bi se izbjegla senzibilizacija u kritičnom rasponu od 425-870°C gdje se formiraju štetni karbidi hroma i intermetalne faze, uništavajući otpornost na koroziju.
5. Kada specificirate Incoloy 800H/HT ili 825 bešavne cijevi za projekat, koji su bitni ASTM/ASME materijali i standardi testiranja koji se moraju referencirati kako bi se osigurao kvalitet i prikladnost-za{4}}namjenu?
Precizna standardizacija je ključ za pouzdanost. Ovo su osnovni standardi:
Za Incoloy 800/800H/800HT bešavne cijevi:
Standard materijala: ASTM B407 / ASME SB407 - Standardna specifikacija za bešavne cijevi i cijevi od nikla-gvožđa- od legure hroma. Ovaj standard pokriva hemijski sastav, mehanička svojstva i opšte zahteve.
Razlikovanje razreda: Mora se pozvati određeni UNS broj:
Incoloy 800: UNS N08800
Incoloy 800H: UNS N08810 (sa ugljenikom ≥0,05%, Al+Ti ≥0,85%)
Incoloy 800HT: UNS N08811 (sa ugljenikom ≥0,05%, Al+Ti ≥0,85%)
Standardi testiranja:
ASTM A999 / ASME SA999: Opšti zahtjevi za cijevi od legiranog čelika. Često se poziva za dodatne zahtjeve kao što su hidrostatičko ispitivanje, električna ispitivanja bez razaranja (NDE) i certifikacija.
Hidrostatički test: prema ASTM B407, obično testiran na pritisak izračunat po standardnoj formuli.
Ne-Ispitivanje bez razaranja (NDE): ASTM E213 (Ultrazvučno ispitivanje) ili ASTM E709 (Ispitivanje magnetnim česticama - za feromagnetne materijale, manje uobičajeno za ove) može biti specificirano za detekciju grešaka.
Provjera veličine zrna za 800H/HT: ASTM E112 se koristi za provjeru veličine krupnog zrna (obično ASTM br. 5 ili grublje) potrebne za optimalnu otpornost na puzanje.
Za Incoloy 825 bešavne cijevi:
Standard materijala: ASTM B423 / ASME SB423 - Standardna specifikacija za nikl-Gvožđe-Krom-Molibden-Leguru bakra (UNS N08825) Bešavne cijevi i cijevi.
Standardi testiranja:
ASTM A999 / ASME SA999 ponovo se primenjuje za opšte zahteve za cevi.
Ispitivanje korozije (ako je navedeno): Iako nije uvijek obavezan uvjet isporuke, intergranularni testovi korozije prema ASTM G28 metodi A (za otkrivanje iscrpljenosti hroma) mogu se specificirati za kritičnu uslugu kako bi se osiguralo da je materijal u ispravnom stanju-žarenog, ne-osjetljivog stanja.
Hidrostatički i NDE: Slični zahtjevi kao gore, s tim što je UT primarni NDE metod.
Za sve projekte, primenljiv ASME B31.3 Kodeks za procesne cevi reguliše projektovanje, proizvodnju, inspekciju i testiranje instaliranog sistema cevovoda, pozivajući se na ove standarde materijala.
