1. P: Koje su osnovne kompozicione razlike između Incoloy 800 i Incoloy 825 bešavnih cijevi i kako one utiču na njihove performanse?
A:Iako i Incoloy 800 i Incoloy 825 pripadaju porodici legura nikla-gvožđa-hromijuma, njihove kompozicione razlike su značajne i direktno određuju period njihove primene.
Incoloy 800 (UNS N08800)ima nominalni sastav od 32,5% nikla, 21% hroma i balans gvožđa, sa ugljikom kontrolisanim na 0,10% maksimalno. Sadrži samo tragove molibdena i bakra. Ova kompozicija je optimizovana zavisoka-temperaturna čvrstoća i otpornost na oksidacijunego otpornost na vodenu koroziju. Visok sadržaj nikla stabilizuje austenitnu strukturu, dok hrom obezbeđuje otpornost na oksidaciju i karburizaciju na povišenim temperaturama.
Incoloy 825 (UNS N08825)je više legirani razred koji sadrži 38–46% nikla, 19,5–23,5% hroma, 2,5–3,5% molibdena, 1,5–3,0% bakra i 0,6–1,2% titana. Dodatak molibdena i bakra u osnovi mijenja ponašanje legure. Molibden povećava otpornost na koroziju udubljenja i pukotina u sredinama koje sadrže klorid-, dok bakar pruža izuzetnu otpornost na redukcijske kiseline kao što su sumporna i fosforna kiselina. Titan se dodaje da stabilizira leguru od intergranularne korozije nakon zavarivanja.
Implikacije performansi:Incoloy 800 bešavne cijevi se izvrsno ponašaju u suhim,-gasnim okruženjima visoke temperature kao što su cijevi peći, izmjenjivači topline u petrohemijskom pucanju i komponente pregrijača. Održava strukturnu stabilnost do približno 1800 stepeni F (982 stepena). Incoloy 825 je, obrnuto, dizajniran za vlažna, korozivna okruženja na umjerenim temperaturama (obično ispod 1000 stepeni F / 538 stepeni). To je poželjan izbor za rad sa sumpornom kiselinom, bušotine kiselog gasa koje sadrže H₂S i hloride, i sisteme za rukovanje morskom vodom gde su u pitanju piting i koroziono pucanje pod naponom.
Odabir pogrešne ocjene dovodi do prijevremenog kvara. Upotreba Incoloy 800 u vlažnom okruženju sumporne kiseline rezultirala bi brzom općom korozijom. Suprotno tome, korištenje Incoloy 825 u peći za krekiranje etilena iznad 1500 stepeni F bi izazvalo pretjeranu deformaciju puzanja jer legura nije optimizirana za čvrstoću puzanja pri visokim-temperaturama.
2. P: Koji proizvodni procesi i standardi regulišu Incoloy 800 i 825 bešavne cijevi?
A:Incoloy 800 i 825 bešavne cijevi se proizvode korištenjem specijaliziranih procesa koji osiguravaju metalurški integritet, točnost dimenzija i usklađenost sa strogim međunarodnim standardima.
Proces proizvodnje:Proizvodnja počinje ekstrudiranom ili probušenom šupljom školjkom. Poželjna metoda za ove legure nikla jeekstruzija, gdje se zagrijana gredica probija kroz kalup pomoću trna kako bi se formirala bešavna šupljina. Ekstruzija nudi vrhunski protok zrna i eliminiše poroznost središnje linije koja se može pojaviti kod rotacionog probijanja legura nikla visoke{1}}vrste. Nakon ekstruzije, cijev se podvrgava višestrukim prolazima hladnog izvlačenja ili hladnog valjanja sa žarenjem među otopinom. Hladna obrada rafinira strukturu zrna, poboljšava točnost dimenzija i omogućava proizvodnju tankih stijenki i malih promjera koji se ne mogu postići samo ekstruzijom. Žarenje finalnog rastvora na temperaturama od 1900-2100 stepeni F (1038-1149 stepeni) praćeno brzim hlađenjem (gašenje vodom) vraća otpornost na koroziju i duktilnost.
Ključne specifikacije:
ASTM B407 / ASME SB407– Standardna specifikacija za bešavne cijevi od legure nikla-gvožđa-kroma (pokriva Incoloy 800, 800H, 800HT)
ASTM B423 / ASME SB423– Standardna specifikacija za bešavne cijevi od legura nikla-gvožđa-hrom-molibdena-bakara (posebno za Incoloy 825)
ASTM B163 / ASME SB163– Bešavne cijevi kondenzatora i izmjenjivača topline za obje porodice legura
ASTM B829– Opšti zahtjevi za bešavne cijevi od legure nikla (dopuna B407 i B423)
Testiranje i pregled:Certificirane cijevi moraju proći:
Hemijska analiza– Potvrđivanje UNS oznake i raspona elemenata
Ispitivanje zatezanja– Granica tečenja, krajnja vlačna čvrstoća i izduženje
Hidrostatičko ili nerazorno električno ispitivanje– Po ASTM E213 za ultrazvučne ili E426 za vrtložne struje
Ispitivanja spljoštenja i spaljivanja– Za proizvode od cijevi za provjeru duktilnosti
Ispitivanje intergranularne korozije– Prema ASTM G28 za Incoloy 825 za provjeru stabilizacije
Standardi dimenzija:Dok ASTM B407 i B423 određuju tolerancije, većina komercijalnih cijevi se proizvodi prema tomeASME B36.19(dimenzije cijevi od nehrđajućeg čelika) za debljinu zida i vanjski prečnik. Dostupni su posebni rasporedi (npr. Sch 10S, 40S, 80S). Kupci bi trebali navesti da li je cijev namijenjena za zadržavanje pritiska (zahtjeva potpuno hidrostatičko ispitivanje) ili primjenu bez -pritiska.
3. P: Zašto je Incoloy 825 bešavna cijev poželjan materijal za usluge sumporne kiseline i kiselog plina?
A:Bešavne cijevi Incoloy 825 stekle su reputaciju vodećeg materijala za dva najizazovnija industrijska okruženja: rukovanje koncentriranom sumpornom kiselinom i proizvodnju kiselog plina (H₂S + klorid). Njegova superiornost proizlazi iz promišljenog dizajna legure i dokazanih performansi na terenu.
Servis sumporne kiseline:Incoloy 825 pokazuje izuzetnu otpornost na sumpornu kiselinu u širokom rasponu koncentracija, posebno od 0% do 60% koncentracije na temperaturama do približno 250 stepeni F (121 stepen). Mehanizam uključuje sinergijski efekat molibdena i bakra. Molibden potiče stvaranje pasivnog molibdatnog filma, dok bakar pomjera potencijal korozije u pasivnu regiju. Nasuprot tome, standardni nehrđajući čelik 316L trpi brzi napad u sumpornoj kiselini zbog neadekvatnog sadržaja molibdena i nedostatka bakra. Na primjer, u 40% sumporne kiseline na 200 stepeni F, 316L korodira brzinom većom od 100 mpy (mil godišnje), dok Incoloy 825 obično pokazuje stope ispod 5 mpy. Ove performanse omogućavaju da se Incoloy 825 precizira za spojeve za miješanje kiselina, prijenosne cijevi i izlaze iz spremnika gdje lokalizirano razrjeđivanje ili zagrijavanje može stvoriti agresivne uvjete.
Servis kiselog plina (proizvodnja nafte i plina):Prirodni plin koji sadrži vodonik sulfid (H₂S), ugljični dioksid, kloride i elementarni sumpor stvara korozivni koktel koji inducira pucanje sulfidnim stresom (SSC) i hloridno koroziono pucanje (SCC). Incoloy 825 ispunjava zahtjeveNACE MR0175 / ISO 15156za aplikacije kiselih usluga. Kombinacija 38–46% nikla pruža otpornost na hlorid SCC, dok molibden (2,5–3,5%) povećava otpornost na pitting. Sposobnost legure da formira zaštitni sulfidni film umjesto pucanja razlikuje je od manje otpornih materijala. Iskustvo na terenu u cevovodima u bušotini, vodovima površinskog toka i sistemima za prikupljanje gasa potvrđuje da je bešavna cijev Incoloy 825 otporna na SSC pri parcijalnim pritiscima H₂S do 100 psi (0,7 MPa) i više.
Dodatne prednosti:Incoloy 825 je takođe otporan na fosfornu kiselinu (mokri proces fosforne kiseline koja se koristi u proizvodnji đubriva), morsku vodu i kaustična okruženja. Njegova otpornost na intergranularnu koroziju nakon zavarivanja, osigurana stabilizacijom titanijuma, omogućava proizvodnju na terenu bez termičke obrade nakon -zavarivanja. Međutim, dizajneri bi trebali imati na umu da se Incoloy 825 ne preporučuje za jako oksidirajuće kiseline kao što je dušična kiselina, gdje bolje funkcioniraju legure višeg kroma kao što je Incoloy 800 ili nehrđajući čelik 304L.
4. P: Koji su kritični zahtjevi za zavarivanje i potencijalni izazovi pri spajanju Incoloy 800 i 825 bešavnih cijevi?
A:Zavarivanje Incoloy 800 i 825 bešavnih cijevi zahtijeva različite pristupe jer se njihovo metalurško ponašanje značajno razlikuje. Razumijevanje ovih razlika sprječava pucanje, gubitak otpornosti na koroziju i prijevremene servisne kvarove.
Izbor metala za punjenje:
Za Incoloy 800:KoristiERNiCr-3(AWS A5.14) kao standardno punilo. Ovo punilo od 67% nikla, 20% hroma odgovara karakteristikama termičkog širenja osnovnog metala i pruža dobru čvrstoću na visokim{4}}temperaturama. Za usluge puzanja iznad 1500 stepeni F (816 stepeni),ERNiCrCoMo-1(Inconel 617) može biti poželjniji zbog svojih superiornih svojstava-na povišenih temperatura.
Za Incoloy 825:KoristiERNiCrMo-3(Inconel 625) kao standardno punilo. Ovo punilo sadrži molibden i niobij, pružajući otpornost na koroziju koja odgovara osnovnom metalu ili je veća.ERNiCrMo-10(Inconel 622) je alternativa za teška okruženja.
Nikada nemojte koristiti punila od nerđajućeg čelika(308L, 309L, 316L) za bilo koju leguru. Razrjeđivanje iz osnovnog metala stvara mješovitu kompoziciju osjetljivu na vruće pucanje i smanjenu otpornost na koroziju.
Kontrola unosa toplote:Obje legure zahtijevaju nizak unos topline kako bi se izbjegla senzibilizacija i grubo zrno. Preporučeni parametri uključuju:
Maksimalna međuprolazna temperatura: 250 stepeni F (121 stepen) za Incoloy 800; 200 stepeni F (93 stepena) za Incoloy 825
Upotrijebite perle za pletenje, a ne tkanje
Ograničite unos toplote na 25–45 kJ/inč (10–18 kJ/cm)
Elektrolučno zavarivanje volframom (GTAW) je poželjno za prolaze korijena, posebno za tanke{0}}cijevne cijevi
Pre{0}}čišćenje zavarivanja:Kontaminacija sumporom, fosforom ili metalima niske{0}}tačke-(bakar, cink, olovo) uzrokuje vruće pucanje. Očistite zone zavarivanja acetonom ili namenskom četkom od nerđajućeg čelika. Koristite brusne ploče rezervirane isključivo za legure nikla-nikada nemojte koristiti točkove koji su prethodno korišteni na ugljičnim ili niskolegiranim čelicima-.
Termička obrada nakon{0}zavarivanja (PWHT):Incoloy 800 općenito ne zahtijeva PWHT za debljine zidova tipične za cijevi. Međutim, Incoloy 825, uprkos tome što je stabilizovan titanijumom, može imati koristi od žarenja za ublažavanje naprezanja na 1600–1700 stepeni F (871–927 stepeni) za teške-presjeke zida ili kada je potrebna maksimalna otpornost na pucanje od korozije pod naponom. Ovaj tretman se rijetko izvodi u zavarivanju na terenu zbog praktičnih ograničenja.
Uobičajeni nedostaci i prevencija:
Vruće pucanje– Spriječeno malim unosom topline, čistim uvjetima i pravilnim odabirom punila
Mikropukotine u zoni{0}}zahvaćenoj toplinom– Izbjegavajte fiksiranje-visokih ograničenja i pretjerano razrjeđivanje
Gubitak otpornosti na koroziju u Incoloy 825– Pregrijavanje može uzrokovati taloženje faze bogate molibdenom{0}}; striktno kontrolirati međuprolaznu temperaturu
Uvek kvalifikujte postupke zavarivanja prema ASME sekciji IX odgovarajućim mehaničkim ispitivanjem i ispitivanjem korozije. Za Incoloy 825 u kiselom stanju može biti potrebno dodatno ispitivanje prema NACE TM0177.
5. P: U kojim specifičnim korozivnim okruženjima treba izabrati Incoloy 825 bešavne cijevi u odnosu na Incoloy 800, i obrnuto?
A:Izbor između Incoloy 800 i Incoloy 825 bešavnih cijevi nije stvar toga da je jedna "bolja" od druge-već, svaka klasa je optimizirana za fundamentalno različita okruženja usluge. Pogrešan odabir dovodi do skupog preranog kvara.
Odaberite Incoloy 825 kada okruženje uključuje:
sumporna kiselina (H₂SO₄)– Incoloy 825 je jedna od rijetkih komercijalno dostupnih legura koja je otporna na sumpornu kiselinu u širokom rasponu koncentracija (0-60%) na temperaturama do 250 stepeni F (121 stepen). Primjene uključuju postrojenja za regeneraciju kiseline, jedinice za alkilaciju i linije za kiseljenje. Incoloy 800 ima zanemarljivu količinu molibdena ili bakra i brzo korodira u sumpornoj kiselini.
Kiseli gas (H₂S + hloridi)– U proizvodnji nafte i gasa gde koegzistiraju joni vodonik sulfida i hlorida, Incoloy 825 ispunjava zahteve NACE MR0175. Njegova kombinacija visokog sadržaja nikla (otporan na hlorid SCC) i molibdena (otporan na udubljenje) je neophodna. Incoloy 800 nema dovoljno molibdena i nije NACE{5}}odobren za kiselu upotrebu.
fosforna kiselina (H₃PO₄)– U vlažnom{0}}procesu proizvodnje fosforne kiseline (industrija đubriva), fluoridi i hloridi stvaraju agresivne uslove. Incoloy 825 otporan je i na opštu koroziju i na lokalizovani napad. Incoloy 800 se ne preporučuje.
Morska voda sa stagnirajućim ili pukotinama– Iako nijedna legura nije prvi izbor za morsku vodu (često se preferiraju super dupleks nehrđajući čelici), Incoloy 825 nudi superiornu otpornost na pitting u odnosu na Incoloy 800 zbog svog sadržaja molibdena. Koristite Incoloy 825 za pomorsku primjenu gdje postoje pukotine (prirubnički spojevi, spojevi cijevi-na-cijevne ploče).
Odaberite Incoloy 800 kada okruženje uključuje:
Visoka{0}}oksidacija– Incoloy 800 održava zaštitnu skalu hrom oksida do približno 1800 stepeni F (982 stepena) u vazduhu ili dimnom gasu. Incoloy 825, sa nižim sadržajem hroma (19,5–23,5% vs. 21% za 800, ali što je još važnije nije optimizovan za visoko-temperaturnu čvrstoću), ima nižu otpornost na puzanje i ne preporučuje se iznad 1000 stepeni F (538 stepeni).
Atmosfere za karburizaciju ili nitriranje– U petrohemijskim pećima, postrojenjima za termičku obradu i postrojenjima za amonijak, difuzija ugljika ili dušika čini krtosti većinu legura. Incoloy 800 ima visok sadržaj nikla (32,5%) smanjuje difuziju ugljenika. Incoloy 825, uprkos većem niklau, sadrži molibden koji može formirati neželjene intermetalne faze nakon dužeg izlaganja visokim{5}}temperaturama.
Parni reforming metana i krekiranje etilena– Varijante 800H i 800HT (podgrade Incoloy 800) su industrijski standardi za reformerske cijevi i izmjenjivače prijenosnih linija. Njihova snaga puzanja na 1600-1900 stepeni F (870-1040 stepeni) je bez premca sa Incoloy 825.
Neutralne i kaustične otopine hlorida na umjerenoj temperaturi– Tamo gdje je hlorid SCC zabrinjavajući, ali nema redukcijske kiseline, Incoloy 800 nudi dobru otpornost po nižoj cijeni od Incoloy 825. Na primjer, u grijačima napojne vode i generatorima pare, Incoloy 800 ima odlične rezultate.
Praktično uputstvo:Kada je okruženjemokro i kiselo(posebno sumporni, fosforni ili kiseli gas), odaberite Incoloy 825. Kada je okolinavruće i suvo(atmosfere u peći, visoko-temperaturni plin), odaberite Incoloy 800. Kada ste u nedoumici, pogledajte dijagrame korozije i razmislite o testiranju u simuliranim uslovima rada. Razlika u troškovima (Incoloy 825 obično ima prednost u odnosu na Incoloy 800 zbog većeg sadržaja molibdena i bakra) treba da bude opravdana specifičnim zahtevima performansi.
