Koji su kritični zahtjevi za zavarivanje za cijevi Incoloy 832 naspram Incoloy 890?

1. P: Koje su osnovne razlike u sastavu i svojstvima između Incoloy 832 i Incoloy 890 cijevi?

A:Incoloy 832 i Incoloy 890 su austenitne legure visokih{2}}austenitnih legura, dizajnirane za visoko{3}}sulfidirajuće i oksidirajuće sredine, ali se razlikuju u sadržaju hroma, silicijuma i nikla, što utiče na njihove performanse.

Incoloy 832 (UNS N08832)je austenitna legura s visokim sadržajem -hroma, silicijum-modificirana posebno razvijena za teške sulfidizirajuće sredine. Njegov nominalni sastav je 30–35% nikla, 26–30% hroma, 0,5–1,5% molibdena, 1,5–2,5% silicijuma, 0,5–1,0% mangana, 0,02–0,06% ugljenika i balans gvožđa. Ključne karakteristike koje se razlikuju su veoma visok sadržaj hroma (26-30%, veći od Incoloy 890's 25-28%) i povišen sadržaj silicijuma (1,5-2,5%, značajno veći od 890's 0,3-0,8%). Ova kombinacija pruža izuzetnu otpornost na sulfidaciju (napad sumpora) na visokim temperaturama. Visok nivo silicijuma potiče stvaranje zaštitnog silicijum dioksida (SiO₂) pod-sloja ispod skale hrom oksid/sulfida. Incoloy 832 je čvrsta-ojačana otopina bez namjernih taloženih-dodataka za stvrdnjavanje. Tipična granica tečenja je 30–45 ksi (207–310 MPa) na sobnoj temperaturi, sa korisnom jačinom puzanja do približno 1800 stepeni F (982 stepena).

Incoloy 890 (UNS N08890)je legura gvožđa-nikl-hroma takođe dizajnirana za visoko-sulfidirajuće i oksidirajuće sredine. Njegov nominalni sastav je 32–35% nikla, 25–28% hroma, 0,5–1,5% molibdena, 0,3–0,8% silicijuma, 0,5–1,0% mangana, 0,02–0,06% ugljenika i balans gvožđa. U poređenju sa Incoloy 832, Incoloy 890 ima nešto niži hrom (25–28% prema. 26–30%) i značajno niži silicijum (0,3–0,8% naspram . 1.5–2,5%). Niži sadržaj silicijuma čini Incoloy 890 lakšim za proizvodnju i zavarivanje, jer visoki nivoi silicijuma mogu potaknuti stvaranje krhke sigma faze i smanjiti zavarljivost. Međutim, niži silicijum znači i nešto nižu otpornost na sulfidaciju u najagresivnijim okruženjima. Incoloy 890 je također čvrsta- otopina ojačana tipičnom granom tečenja od 30–45 ksi (207–310 MPa).

Metalurške implikacije:Incoloy 832 nudi superiornu otpornost na sulfidaciju zbog većeg sadržaja hroma i silicijuma, ali po cijenu smanjene zavarljivosti i potencijala za stvaranje krhke faze tokom dugotrajnog-izlaganja visokim-temperaturama. Incoloy 890 nudi ravnotežu dobre otpornosti na sulfidaciju, odlične otpornosti na oksidaciju i bolje mogućnosti izrade. Za najteža sulfidizirajuća okruženja (npr. grijači sirove nafte-s visokim sadržajem sumpora, kotlovi na ugalj-sa niskim-gorionicima NOx), Incoloy 832 je poželjan. Za opće usluge grijača rafinerija gdje je sulfidacija umjerena i zavarljivost je važna, često se odabire Incoloy 890.

Odabirom između njih:Ako aplikacija uključujeextreme sulfidation with high sulfur content (>3% u gorivu) i temperaturama iznad 1600 stepeni F (871 stepen), izaberite Incoloy 832. Ako aplikacija uključujeumjerena do jaka sulfidacija s dobrim zahtjevima za proizvodnost, odaberite Incoloy 890.

---

2. P: Koji industrijski standardi i specifikacije regulišu Incoloy 832 i Incoloy 890 bešavne cijevi?

A:Ove dvije legure su pokrivene sličnim okvirima specifikacija, ali Incoloy 832 je manje standardiziran i često zahtijeva specifikacije{1}}specifične za kupca.

Za bešavne cijevi Incoloy 832:

Ne postoji posebna ASTM specifikacija cijevi.Incoloy 832 je vlasnička ili polu{1}}standardna klasa. Cijev se obično proizvodi prema specifikacijama koje je-razvio kupac, a koje se odnose na ASTM B407 (za legure nikla-gvožđa-hroma) sa dodatnim zahtjevima za hemiju (viši Cr i Si) i svojstva povišenih{7}}temperatura.

ASTM B407 / ASME SB407– Koristi se kao osnovna specifikacija, sa hemijom modifikovanom da zadovolji zahteve Incoloy 832.

Slučaj ASME koda– Neki slučajevi koda postoje za slične legure{0}}silicijuma; kupci treba da se konsultuju sa mlinom radi usklađenosti sa Kodeksom.

API 938-C– Američki institut za naftu preporučio je praksu za otpornost na sulfidaciju, koja uključuje smjernice za legure kao što je Incoloy 832.

Za bešavne cijevi Incoloy 890:

ASTM B407 / ASME SB407– Standardna specifikacija za bešavne cijevi od legure nikla-gvožđa-kroma. Ovo je primarna specifikacija za UNS N08890.

ASTM B163 / ASME SB163– Bešavne cijevi kondenzatora i izmjenjivača topline, koje se često koriste za 890 cijevi u visoko{1}}izmjenjivačima topline.

Slučaj ASME koda 2588– Omogućava upotrebu Incoloy 890 (UNS N08890) u ASME konstrukciji kotlova i posuda pod pritiskom za rad do 1800 stepeni F (982 stepena) u sulfidizirajućim okruženjima.

API 938-C– Pruža smjernice o korištenju Incoloy 890 i sličnih legura za komponente grijača rafinerija.

Razmatranja nabavke:Incoloy 832 bešavne cijevi je specijalan proizvod s vrlo ograničenim izvorima mljevenja. Kupci bi trebali očekivati ​​produženo vrijeme isporuke (16–24 sedmice) i trebali bi blisko sarađivati ​​s fabrikom kako bi uspostavili specifikaciju nabavke. Hemijska analiza mora potvrditi sadržaj silicijuma (1,5–2,5%) i sadržaj hroma (26–30%). Incoloy 890 je više komercijalno dostupan, iako je i dalje specijalna klasa sa rokom isporuke od 12-20 nedelja. Za obje legure, za kritične primjene može biti potrebno ispitivanje-ispitivanja na vlačnost i puzanje na povišenoj temperaturi.

---

3. P: Zašto je Incoloy 832 bešavna cijev poželjna za ekstremna sulfidizirajuća okruženja u rafinerijama i elektranama?

A:Incoloy 832 bešavna cijev je stekla priznanje za najteža sulfidizirajuća okruženja gdje čak i Incoloy 890 i 310H nehrđajući čelik imaju neprihvatljive stope korozije. Tri specifične karakteristike objašnjavaju njegovu superiornost.

Prvo, izuzetna otpornost na sulfidaciju od visokog hroma i visokog silicija.Sulfidacija je oblik visoko-korozije pri visokim temperaturama gdje sumpor reagira s metalom da bi se formirali sulfidi niske{1}}tačke{2}}tališta. Ključ otpornosti je formiranje zaštitne, sporo{4}}rastuće sulfidne ili oksidne ljuske. Incoloy 832 sadrži 26–30% hroma (nasuprot . 25–28% za 890 i 24–26% za 310H) i 1,5–2,5% silicijuma (nasuprot . 0.3–0,8% za 890). Visok sadržaj hroma pospješuje stvaranje sulfidnih/oksidnih kamenca bogatih hromom{21}}. Visoki silicijum podstiče formiranje kontinuiranog, amorfnog silicijum dioksida (SiO₂) pod-sloja ispod ljuske hroma. Ovaj sloj silicijum dioksida je izuzetno stabilan i deluje kao difuziona barijera protiv sumpora. U laboratorijskim testovima koji simuliraju uslove grejača rafinerije (1400–1600 stepeni F / 760–871 stepen, 2–4% sumpora u gorivu), Incoloy 832 pokazuje stope sulfidacije od 0,001–0,003 inča godišnje (ipy), u poređenju sa 0,001–0,003 inča godišnje (ipy), u poređenju sa 0,001–0,003 inča godišnje (ipy) 0,020–0,050 ipy za 310H.

Drugo, otpornost na sulfidaciju i oksidaciju.Mnoge legure{0}}otporne na sulfidaciju (npr. one sa vrlo visokim sadržajem silicijuma) mogu biti podložne oksidaciji u sredinama koje se mijenjaju između redukcijskih (sulfidirajućih) i oksidirajućih uslova. Visok sadržaj hroma u Incoloy 832 (26–30%) pruža odličnu otpornost na oksidaciju, formirajući zaštitnu Cr₂O₃ ljusku kada okolina postane oksidirajuća. Ova dvostruka sposobnost je kritična u rafinerijskim grijačima, gdje nalet plamena, ulazak zraka ili poremećaji u procesu mogu uzrokovati fluktuaciju atmosfere. Legura održava zaštitu u oba uslova.

Treće, dobra snaga puzanja na povišenim temperaturama.Iako nije legura koja očvršćava na taloženje{0}}, Incoloy 832 postiže korisnu čvrstoću puzanja kroz ojačavanje čvrstim rastvorom od hroma, silicijuma i molibdena. Čvrstoća puzanja od 100 000-satnih puzanja na 1600 stepeni F (871 stepen) je približno 1,5–2,5 ksi (10–17 MPa), uporedivo sa 310H i adekvatna za većinu primjena cijevi grijača rafinerija gdje su naprezanja obruča relativno niska (tipično 50 ksi).

Uporedni načini kvara:U cijevi grijača sirove nafte koja obrađuje 3,5% sirovog sumpora na 1550 stepeni F (843 stepena) sa unutrašnjim pritiskom od 500 psig:

Nehrđajući čelik 310H: brzina sulfidacije 0,030 ipy, vijek trajanja cijevi približno 3-4 godine

Incoloy 890: brzina sulfidacije 0,008 ipy, vijek trajanja cijevi približno 10-12 godina

Incoloy 832: brzina sulfidacije 0,002 ipy, vijek trajanja cijevi preko 20 godina

Tipične primjene:Cijevi za grijač sirove nafte u rafineriji (visoko-servis sirove nafte), cijevi za grijanje odloženog koksanja, cijevi za vakumske grijače, pregrijač i pregrijač kotlova na ugalj-(Nisko-gorionici sa niskim-gorionicima NOx stvaraju uslove sulfidiranja), crne tečnosti za rekuperaciju mlina (komponente mlina za rekuperaciju crne tečnosti, komponente mlina za rekuperaciju bokova sumpor iz otpadne plastike i gume).

---

4. P: Zašto se Incoloy 890 bešavne cijevi često biraju u odnosu na opcije više-legura za servis rafinerijskih grijača?

A:Incoloy 890 bešavne cijevi zauzimaju "slatku točku" u primjenama grijača za rafinerije-nudeći znatno bolju otpornost na sulfidaciju od standardnog nehrđajućeg čelika 310H, istovremeno pružajući bolju mogućnost izrade i nižu cijenu od viših-legura silikona kao što je Incoloy 832. Tri faktora objašnjavaju njegovu raširenu primjenu.

Prvo, optimizirana ravnoteža otpornosti na sulfidaciju i mogućnosti izrade.Incoloy 890's 25–28% hroma i 0,3–0,8% silicijuma pružaju značajnu otpornost na sulfidaciju u poređenju sa 310H (24–26% Cr, 0,3–0,5% Si tipično). Poboljšanje je značajno-obično smanjenje stope sulfidacije za 50-70%. Međutim, sadržaj silicijuma se održava ispod 1% kako bi se izbjegle poteškoće u zavarivanju i izradi povezane s visoko{16}}legurama silicijuma. Visoko{18}}legure silicijuma (iznad 1,5% Si) mogu formirati krtu sigma fazu tokom zavarivanja ili-dugotrajnog rada i sklonije su pucanju od vrućeg materijala. Incoloy 890 se može zavariti standardnim postupcima sa dodatnim metalom ER310, bez potrebe za specijaliziranim predgrijavanjem ili termičkom obradom nakon{24}zavarivanja. To ga čini praktičnim i za proizvodnju mlinova i za popravke na terenu.

Drugo, dokazane performanse u širokom spektru rafinerijskih okruženja.Incoloy 890 je akumulirao decenije terenskog iskustva u sirovim grijačima, vakuumskim grijačima, grijačima za koks i reformer grijačima. Pouzdano radi u rasponu sadržaja sumpora (0,5–3,0%), temperaturama (1200–1650 stepeni F / 649–899 stepeni) i uslovima termičkog ciklusa. Ova opsežna evidencija daje inženjerima rafinerije povjerenje u specifikaciju legure. Nasuprot tome, više-legure silikona kao što je Incoloy 832 imaju ograničeniju istoriju polja i obično su rezervisane za najekstremnije uslove.

Treće, isplativost{0}}u poređenju sa superlegurama na bazi nikla{1}}.U okruženjima gdje je sulfidacija ozbiljna, neki inženjeri bi mogli razmotriti čvrste legure na bazi nikla- kao što su Inconel 600 ili Incoloy 800H. Međutim, ove legure imaju svoje probleme sa sulfidacijom-visoke-legure nikla mogu formirati nikl sulfide niske{6}}tačke-tačke (Ni₃S₂, tačka topljenja 1179 stepeni F / 637 stepeni) koji uzrokuju katastrofalnu sulfidnu fazu{{10} Incoloy 890, sa svojim izbalansiranim sadržajem nikla (32-35%), izbjegava ovaj problem dok pruža odličnu otpornost na sulfidaciju po nižoj cijeni od legura na bazi nikla{15}}. Cijena legure Incoloy 890 je tipično 2-3 puta veća od cijene 310H, ali samo 0,6-0,8 puta veća od čvrstih legura nikla, što ga čini ekonomičnom nadogradnjom.

Poređenje performansi u tipičnoj usluzi grejača za rafineriju (1500 stepeni F / 816 stepeni, 2% sumporno gorivo):

Tipične primjene:Rafinerijske sirove i vakuumske grijače sekcije, cijevi grijača sa odloženim koksom, pigtails i razdjelnici grijača reformatora, izmjenjivači topline za napajanje-efluenta iz hidropročistača (visoka-temperaturna strana) i cijevi pregrijača na ugalj-elektrane na ugalj (umjerena sulfidacija).

---

5. P: Koji su kritični zahtjevi za zavarivanje za cijevi Incoloy 832 naspram Incoloy 890?

A:Zavarivanje Incoloy 832 i Incoloy 890 zahtijeva pažnju na različite probleme: Incoloy 832 sa visokim sadržajem silicijuma stvara vruće pucanje i rizik od sigma faze, dok Incoloy 890 je popustljiviji, ali ipak zahtijeva odgovarajuću tehniku.

Za cijevi Incoloy 832 (visoka silicija, visoko hrom):

Visok rizik od vrućeg pucanja i formiranja sigma faze.Sadržaj silicijuma od 1,5–2,5%, iako je koristan za otpornost na sulfidaciju, stvara značajne izazove zavarivanja. Silicijum snižava tačku topljenja filmova na granicama zrna, povećavajući podložnost pucanju na vruće. Mjere opreza uključuju:

Nizak unos toplote:Maksimalna temperatura između prolaza: 250 stepeni F (121 stepen). Unos toplote je ograničen na 15–30 kJ/inč (6–12 kJ/cm). Koristite samo perle sa vezicama-bez tkanja.

Čistoća je kritična:Kontaminacija sumporom, fosforom i bakrom od tekućina za sečenje, olovaka za označavanje ili alata za rukovanje uvelike povećava rizik od pucanja. Koristite namjenske četke od nehrđajućeg čelika i brusne ploče.

Prethodno zagrijati:Obično nije potrebno, ali umjereno predgrijavanje od 200–300 stepeni F (93–149 stepeni) može smanjiti termičke gradijente i rizik od pucanja.

suzdržanost:Minimizirajte ograničenje zavarivanja. Iskoristite-zazore i omogućite slobodno kretanje sklopa.

Izbor metala za punjenje:KoristiER310iliER309punila od nerđajućeg čelika. Za najbolju odgovarajuću otpornost na sulfidaciju,ER310(25–28% Cr) je poželjno. Neki specijalizovani visoko-silikonski punioci postoje, ali su rijetko dostupni. Nikada nemojte koristiti nisko{5}}punila od legura ili punila na bazi nikla-sa niskim sadržajem hroma.

Termička obrada nakon-varenja (uglavnom se ne preporučuje):Žarenje rastvorom na 1950–2050 stepeni F (1066–1121 stepen) bi vratilo duktilnost, ali je nepraktično za zavarivanje na terenu i može izazvati izobličenje. Većina komponenti Incoloy 832 se koristi u -zavarenom stanju, prihvatajući određeno smanjenje duktilnosti.

Za cijev Incoloy 890 (umjereni silicijum):

Dobra zavarljivost uz standardne mjere opreza.Incoloy 890 sa nižim silicijskim sadržajem (0,3–0,8%) ga čini značajno lakšim za zavarivanje od Incoloy 832. Primjenjuju se standardni postupci zavarivanja austenitnog nehrđajućeg čelika.

Izbor metala za punjenje:KoristiER310kao preferirano punilo.ER309prihvatljivo je za manje tešku uslugu. Punilo treba da odgovara visokom sadržaju hroma osnovnog metala (25-28%) za optimalnu otpornost na sulfidaciju.

Kontrola unosa toplote:Maksimalna temperatura između prolaza: 300 stepeni F (149 stepeni). Unos toplote je ograničen na 25–45 kJ/inč (10–18 kJ/cm). Veći unos topline može uzrokovati taloženje hrom karbida na granicama zrna (senzibilizacija), što može smanjiti otpornost na sulfidaciju, ali je manje kritično nego za vodenu koroziju.

Pre{0}}čišćenje zavarivanja:Očistite acetonom ili namenskom četkom od nerđajućeg čelika. Uklonite svu kontaminaciju od ugljeničnog čelika kako biste spriječili degradaciju površine tokom rada na visokim-temperaturama.

Termička obrada nakon{0}}varenja (nije potrebno):Incoloy 890 se koristi u -zavarenom stanju. Žarenje nakon -zavarivanja rješenjem bi vratilo maksimalnu otpornost na sulfidaciju, ali je nepraktično i rijetko se specificira.

Kritična upozorenja:

Za Incoloy 832:Ova legura je neoprostiva. Zavarite samo kvalifikovanim postupcima. Izbjegavajte sve izvore kontaminacije sumporom-čak i ostaci od olovaka za označavanje mogu uzrokovati pucanje. Razmotrite alternativne metode spajanja (npr. zavarivanje sa ER310 nakon čega slijedi smanjenje naprezanja) za kritične komponente. Neki proizvođači zahtijevaju 100% radiografsku inspekciju svih zavarenih spojeva zbog rizika od pucanja.

Za Incoloy 890:Nemojte koristiti nisko-punila hroma (308L, 316L)-ona stvaraju slabu kariku za napad sulfidacije. Nemojte koristiti prekomjeran unos topline-to senzibilizira zonu-zahvaćenu toplinom i smanjuje otpornost na koroziju. Iako više oprašta od 832, pravilna tehnika je i dalje važna.

Zahtjevi za kvalifikaciju:

Za obje legure u visokoj{0}}usluzi sulfidiranja na visokim temperaturama, kvalifikacija postupka zavarivanja bi trebala uključivati-ispitivanje na povišenoj temperaturi. Iako ne postoji standardni kodificirani test, mnogi operateri rafinerija zahtijevaju:

Mikroskopija poprečnog presjeka za potvrdu da nema vrućih pukotina ili sigma faze

Ispitivanje tvrdoće (obično manje od ili jednako 95 HRB ili ekvivalentno)

Opciono: izlaganje simuliranom procesnom plinu na temperaturi kako bi se provjerilo da zona zavarivanja ne postaje preferencijalno mjesto napada

Tabela poređenja: