Zašto je cijev od legure 25-6HN poželjna za upotrebu s morskom vodom i agresivnim hloridima?

1. P: Koje su osnovne razlike u sastavu i svojstvima između cijevi od legure Incoloy 330 i 25-6HN?

A:Incoloy 330 i 25-6HN služe fundamentalno različitim aplikacijama-jedan je dizajniran za rad na visokim temperaturama, dok je drugi optimiziran za otpornost na koroziju u vodi u agresivnim hloridnim sredinama.

Incoloy 330 (UNS N08330)je austenitna legura nikla-gvožđa-kroma dizajnirana za visoko-oksidaciju, karburizaciju i otpornost na termički zamor. Njegov nominalni sastav je 34–37% nikla, 17–20% hroma, 1,0–1,5% silicijuma, 0,08–0,12% ugljenika i balans gvožđa. Legura ne sadrži molibden ili dušik. Visok sadržaj nikla (∼35%) pruža odličnu otpornost na hloridno naprezanje korozijsko pucanje i karburizaciju. Kontrolisani dodatak silicijuma (1,0-1,5%) značajno povećava otpornost na oksidaciju na povišenim temperaturama. Incoloy 330 je čvrsta-ojačana otopina bez taloga{21}}očvršćavanja. Tipična granica popuštanja je 30-45 ksi (207-310 MPa) na sobnoj temperaturi, sa korisnom snagom puzanja do približno 2000 stepeni F (1093 stepena) za kratkotrajnu upotrebu i 1800 stepeni F (982 stepena) za dugotrajnu upotrebu. Njegova najkarakterističnija karakteristika je izuzetna otpornost na termički zamor i cikličku oksidaciju.

25-6HN legura (UNS N08925)je super-austenitni nehrđajući čelik dizajniran za ekstremnu otpornost na koroziju u vodi, posebno u morskoj vodi i kiselim hloridnim sredinama. Njegov nominalni sastav je 24–26% nikla, 19–21% hroma, 6,0–7,0% molibdena, 0,8–1,5% bakra, 0,10–0,20% azota i balans gvožđa. Legura je također poznata kao "6 Moly" ili "Super Austenitic 6% Mo". Kombinacija visokog molibdena (6–7%) i azota (0,10–0,20%) pruža izuzetnu otpornost na koroziju na rupice i pukotine, sa ekvivalentnim brojem otpornosti na piting (PREN) od približno 40–45. Dodatak bakra povećava otpornost na redukcijske kiseline kao što je sumporna kiselina. 25-6HN je također čvrsta- otopina ojačana tipičnom granom tečenja od 35-45 ksi (241-310 MPa) na sobnoj temperaturi, ali NIJE dizajnirana za rad na visokim{28}}temperaturama iznad približno 316 stepeni F, gdje je otpornost na koroziju (približno 316 stepeni F), mogu se formirati faze krtosti.

Metalurške implikacije:Incoloy 330 je dizajniran zasuva,{0}}okruženja sa visokim temperaturama(1000–2000 stepeni F / 538–1093 stepena) u komponentama peći, korpama za termičku obradu i petrohemijskim grejačima. Njegov visoki sadržaj silicijuma potiče stvaranje zaštitnog sloja silicijum dioksida (SiO₂) ispod skale hrom oksida, pružajući izuzetnu otpornost na oksidaciju i karburizaciju. 25-6HN je dizajniran zavlažna, vodena sredina niske{0}}do-umjerene temperature(do 600 stepeni F / 316 stepeni) u rukovanju morskom vodom, hemijskoj obradi i odsumporavanju dimnih gasova. Brzo bi oksidirao i kamenac na visokim temperaturama zbog neadekvatnog hroma i silicijuma za suhu upotrebu.

Odabirom između njih:Ako aplikacija uključujevisoko{0}}sušenje na visokoj temperaturi (komponente peći, oprema za toplinsku obradu), odaberite Incoloy 330. Ako aplikacija uključujemorske vode, slane vode ili kiselih otopina klorida na umjerenim temperaturama, odaberite 25-6HN. Gotovo da nema primjene u kojoj su obje legure održive alternative.

---

2. P: Koji industrijski standardi i specifikacije regulišu bešavne cijevi od legure Incoloy 330 i 25-6HN?

A:Ove dvije legure su vođene izrazito različitim okvirima specifikacija koji odražavaju njihova različita tržišta -visoko-industrijskog grijanja na visokim temperaturama za 330, i hemijsko/pomorsko za 25-6HN.

Za bešavne cijevi Incoloy 330:

ASTM B535 / ASME SB535– Standardna specifikacija za bešavne cijevi od legure nikla-gvožđa{1}}hroma-silicijuma (UNS N08330). Ovo je primarna specifikacija cijevi, koja pokriva hemiju, vlačna svojstva i zahtjeve u pogledu dimenzija.

ASTM B163 / ASME SB163– Bešavne cijevi kondenzatora i izmjenjivača topline, koje se često koriste za cijevi Incoloy 330 u visoko{1}}izmjenjivačima topline.

ASTM B366– Standardna specifikacija za fabrički{0}}faktore izrađene od kovanog nikla i legure nikla (pokriva N08330 za okove).

ASME šifra kotla i posude pod pritiskom, odjeljak II, dio D– Pruža dozvoljene vrijednosti naprezanja za N08330 na temperaturama do 1650 stepeni F (899 stepeni ) za dugotrajnu-službu.

AMS 5592– Specifikacija materijala za vazduhoplovstvo za Incoloy 330 lim, traku i ploču (često se pominje za cevi u vazduhoplovnim aplikacijama).

Za bešavne cijevi od legure 25-6HN:

ASTM B677 / ASME SB677– Standardna specifikacija za bešavne cijevi od legura nikla-gvožđa-hroma-molibdena-bakara{4}} (UNS N08925). Ovo je primarna specifikacija cijevi.

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

ASTM B625– Standardne specifikacije za ploče, limove i trake (često se pominju za zahtjeve za hemiju i svojstva).

NORSOK M-630– Norveški standard za naftu i plin koji uključuje 25-6HN za usluge morske vode i slane vode.

ASME šifra kotla i posude pod pritiskom, odjeljak II, dio D– Pruža dozvoljene vrijednosti naprezanja za N08925 na temperaturama do približno 600 stepeni F (316 stepeni).

Razmatranja nabavke:Bešavne cijevi Incoloy 330 su komercijalno dostupne u nekoliko mlinova, obično u standardnim rasporedima (Sch 10S, 40S, 80S) prema ASME B36.19. Rok isporuke je 8-14 sedmica. 25-6HN je također komercijalno dostupan, ali manje uobičajen od Incoloy 926 (slična legura od 6% Mo). Rok isporuke je obično 10-16 sedmica. Za obe legure, uvek proverite da izveštaj o ispitivanju materijala dokumentuje tačan UNS broj i, za 25-6HN, sadržaj azota (0,10-0,20%) i sadržaj molibdena (6,0-7,0%).

---

3. P: Zašto je Incoloy 330 bešavna cijev poželjan materijal za primjenu u pećima na visokim{2}}temperaturama i toplinskoj obradi?

A:Incoloy 330 bešavne cijevi zauzele su dominantnu poziciju u primjenama industrijskog grijanja zahvaljujući svojoj jedinstvenoj kombinacijivisoka-temperaturna čvrstoća, otpornost na oksidaciju, otpornost na karburizaciju i otpornost na termički zamor. Četiri specifične karakteristike objašnjavaju njegovu superiornost u odnosu na standardne nehrđajuće čelike poput 310H.

Prvo, izuzetna otpornost na oksidaciju zbog kontroliranog dodavanja silicija.Svi austenitni nehrđajući čelici oslanjaju se na skalu hrom-oksida (Cr₂O₃) za zaštitu od oksidacije. Međutim, na temperaturama iznad 1800 stepeni F (982 stepena), Cr₂O₃ postaje sve isparljiviji i pada tokom termičkog ciklusa. Incoloy 330 sadrži 1,0-1,5% silicijuma, koji pospešuje formiranje kontinuiranog, amorfnog silicijum dioksida (SiO₂) pod-sloja ispod skale hrom oksida. Ovaj sloj silicijum dioksida je izuzetno stabilan, smanjuje difuziju kiseonika i dramatično poboljšava adheziju kamenca tokom termičkog ciklusa. U testiranju ciklične oksidacije (ciklusi od 15-minuta do 2000 stepeni F / 1093 stepena), Incoloy 330 pokazuje manje od 10% gubitka metala nerđajućeg čelika tipa 310H nakon 500 ciklusa. To ga čini poželjnim materijalom za komponente peći koje se često-pače i gase.

Drugo, izvanredna otpornost na karburizaciju.U atmosferama koje-sadrže ugljovodonike (npr. petrohemijske peći, termička obrada endotermnim gasom), difuzija ugljika (ugljičenje) čini krtost standardnih nerđajućih čelika. Visok sadržaj nikla u Incoloy 330 (34–37%) smanjuje rastvorljivost ugljenika i difuziju u austenitnoj matrici. Dodatak silicijuma također potiče stvaranje sloja silicijevog dioksida koji djeluje kao barijera za difuziju ugljika. U pigtailovima parnog reformatora metana i linijama za prijenos izloženim atmosferi ugljenika na 1600–1700 stepeni F (871–927 stepeni), Incoloy 330 je pokazao otpornost na karburizaciju znatno bolju od 310H i uporedivu sa višim-legurama nikla kao što je Incoloy 800HT.

Treće, odlična otpornost na termički zamor.Mnoge komponente peći su podvrgnute ponavljanom termičkom ciklusu, što izaziva termička naprezanja koja mogu uzrokovati pucanje. Umjereni koeficijent termičke ekspanzije Incoloy 330 (slično drugim austenitnim legurama) u kombinaciji s visokom duktilnošću i dobrom čvrstoćom na visokim{2}}temperaturama pruža izuzetnu otpornost na termički zamor. Sposobnost legure da se plastično deformira bez pucanja tokom termičkih prijelaza je superiornija od legura veće -čvrstoće, precipitacijski-kaljenih legura. U servisu sa zračećim cijevima za peći za žarenje (cikliranje od ambijentalne do 1850 stepeni F / 1010 stepeni svaka 24 sata), Incoloy 330 cijevi obično traju 5-8 godina, u poređenju sa 2-3 godine za 310H.

Četvrto, dobra snaga puzanja na povišenim temperaturama.Iako nije legura koja stvrdnjava na taloženje{0}}, Incoloy 330 postiže korisnu čvrstoću puzanja kroz ojačavanje čvrstog rastvora od hroma, nikla i silicijuma. Čvrstoća puzanja od 100.000-satnih puzanja na 1600 stepeni F (871 stepen) je približno 2,5–3,5 ksi (17–24 MPa), adekvatna za većinu primjena cijevi u peći gdje su naprezanja obruča niska (tipično 0,5–1,5 ksi).

Tipične primjene:Zračne cijevi u pećima za žarenje i naugljičenje, korpe i rešetke za termičku obradu, pigtails petrohemijskih peći i prijenosni vodovi, nosači cijevi za reformiranje, mlaznice gorionika, komponente cementne peći i nosači cijevi kotlova na otpadnu toplinu.

---

4. P: Zašto je 25-6HN cijev od legure poželjna za upotrebu s morskom vodom i agresivnim hloridima?

A:25-6HN cijev od legure (UNS N08925) je super-austenitni nehrđajući čelik koji je široko prihvaćen u rukovanju morskom vodom, desalinizaciji i hemijskoj obradi zbog svoje izuzetne otpornosti na udubljenje, koroziju u pukotinama i pucanje hloridnim stresom. Tri specifične karakteristike objašnjavaju njegovu superiornost nad dupleks nerđajućim čelikom i niže legiranim austenitikom.

Prvo, ekstremno visok ekvivalentni broj otpornosti na piting (PREN).PREN se izračunava kao %Cr + 3.3×%Mo + 16×%N. Za 25-6HN:

hrom: 19–21%

molibden: 6,0–7,0%

Azot: 0,10–0,20%

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 stepeni F / 27-38 stepeni), 316L jame u roku od nekoliko nedelja. Duplex 2205 radi bolje, ali još uvijek može doživjeti koroziju u pukotinama pod biološkim obraštanjem ili naslagama. 25-6HN otporan je na udubljenje u morskoj vodi do približno 120–140 stepeni F (49–60 stepeni), što ga čini pogodnim za tropske sisteme hlađenja morskom vodom, vodove za požarnu vodu i balastne cijevi.

Drugo, izvanredna otpornost na pucanje hloridnim stresom od korozije (SCC).Austenitni nerđajući čelici (304L, 316L) su veoma osetljivi na hlorid SCC iznad približno 140 stepeni F (60 stepeni), posebno u uslovima isparavanja. 25-6Visoki sadržaj nikla (24-26%) i molibdena u HN-u suštinski menjaju 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, dodatak bakra za smanjenje otpornosti na kiseline.Sadržaj bakra od 0,8-1,5% pruža izuzetnu otpornost na redukcijske kiseline, posebno na sumpornu i fosfornu kiselinu. U sistemima za odsumporavanje dimnih plinova (FGD)-gdje mokri skruberi uklanjaju SO₂ iz ispušnih plinova elektrane-okolina sadrži sumpornu kiselinu, kloride i fluoride pri niskom pH (2–4). Dodatak bakra pomaže 25-6HN da se odupre napadima u ovim mješovitim kiselim sredinama. Mnogi raspršivači FGD apsorbera i potporne cijevi za eliminator magle specificirani su kao legure sa 6% Mo kao što je 25-6HN.

Uporedni načini kvara:U izmenjivaču toplote-hlađenom morskom vodom na 90 stepeni F (32 stepena) sa stagnirajućim pukotinama ispod zaptivača:

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

25-6HN pruža 15–20+ godina rada, često premašujući projektirani vijek 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, raspršivači FGD apsorbera, cjevovodi postrojenja za izbjeljivanje celuloze i papira (servis hlor dioksida) i transportni vodovi za farmaceutske reaktore.

---

5. P: Koji su kritični zahtjevi za zavarivanje za Incoloy 330 u odnosu na cijevi od legure 25-6HN?

A:Zavarivanje ove dvije legure zahtijeva pažnju na različite probleme: Incoloy 330 s visokim sadržajem silicijuma zahtijeva kontrolu kako bi se izbjeglo pucanje vruće, dok 25-6HN zahtijeva dodatne metale koji održavaju otpornost na rupice.

Za cijev Incoloy 330 (visoko silicija, visoko nikla):

Izbor metala za punjenje:KoristiER330(odgovarajuća kompozicija) iliER310punila od nerđajućeg čelika.ER330je poželjan za usklađivanje otpornosti na oksidaciju i karburizaciju. Nikada nemojte koristiti nisko{1}}punila od legure ili standardna 308L/316L punila-nedostaju im potrebni nikl i silicijum za rad na visokim{5}}ima.

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). Prekomjeran unos topline može uzrokovati segregaciju silicijuma i povećati rizik od pucanja od vrućine. Umjesto tkanja, koristite perle sa vezicama.

Prevencija vrućeg pucanja:Sadržaj silicijuma od 1,0–1,5%, iako je koristan za otpornost na oksidaciju, povećava podložnost pucanju na vruće. Mjere opreza uključuju:

Temeljno očistite površine-kontaminacija sumporom od tekućina za sečenje ili olovaka za označavanje je posebno štetna

Koristite blago konveksan profil zavarivanja-konkavnih perli povećava rizik od pucanja

Minimizirajte ograničenje zavarivanja

Termička obrada nakon{0}}varenja (nije potrebno):Incoloy 330 se koristi u -zavarenom stanju. Žarenje nakon{3}}otopine nakon zavarivanja bi vratilo maksimalnu duktilnost, ali je nepraktično za zavarivanje na terenu i rijetko se specificira.

Za cijevi od legure 25-6HN (superaustenit):

Izbor metala za punjenje:KoristiERNiCrMo-3(Inconel 625) kao standardno punilo. Punilo mora odgovarati ili premašivati ​​sadržaj molibdena u osnovnom metalu (6-7%) da bi se održala otpornost na lomljenje.ERNiCrMo-10(Inconel 622) je također prihvatljiv. Nikada nemojte koristiti punila od nerđajućeg čelika (308L, 316L)-oni stvaraju galvansku korozionu ćeliju i nemaju molibden.

Kontrola unosa toplote:Maksimalna temperatura između prolaza: 250 stepeni F (121 stepen). Unos toplote ograničen na 20–40 kJ/inč (8–16 kJ/cm). Veći unos topline može uzrokovati precipitaciju faze bogate molibdenom- (sigma ili chi faze) što smanjuje otpornost na piting za 50% ili više.

Pre{0}}čišćenje zavarivanja:Očistite acetonom ili namenskom četkom od nerđajućeg čelika. Koristite brusne ploče rezervisane za legure nikla. Uklonite svu kontaminaciju ugljičnog čelika-čestice gvožđa koje su ugrađene će zahrđati i pokrenuti rupe.

Toplinska obrada nakon-varenja (uglavnom nije potrebna):Za većinu primjena, 25-6HN se koristi u zavarenom stanju. Za maksimalnu otpornost na koroziju u teškim okruženjima (npr. topla morska voda sa stagnirajućim uslovima), žarenje rastvora na 1950–2050 stepeni F (1066–1121 stepen) praćeno brzim gašenjem vodom vraća punu otpornost na piting. Ovo se rijetko izvodi na cijevima zbog rizika od izobličenja.

Kritična upozorenja:

Za Incoloy 330:Nemojte koristiti nisko-punila hroma (308L, 316L)-ona stvaraju slabu kariku za napad oksidacije i karburizacije. Nemojte koristiti prekomjeran unos topline-to povećava rizik od pucanja od vrućine. Temeljno očistite kako biste uklonili sumpor.

Za 25-6HN:Nemojte koristiti punila od nerđajućeg čelika-oni nemaju molibden i stvaraju zonu zavarivanja{1}}sklonu koroziji. Nemojte pregrijati-formiranje sigma faze je nepovratno bez žarenja potpunog rastvora. Nemojte koristiti kontaminirane brusne ploče-čestice ugljičnog čelika sa ugrađenim ugljičnim čelikom uzrokuju pitting.

Zahtjevi za kvalifikaciju:

Za Incoloy 330 u visoko-cikličnom radu, kvalifikacija postupka zavarivanja bi trebala uključivati ​​termičko ciklično testiranje ili, najmanje, mikroskopiju{2}}poprečnog presjeka kako bi se potvrdilo da nema vrućih pukotina.

Za 25-6HN u morskoj vodi ili FGD servisu, kvalifikacija postupka zavarivanja bi trebala uključivati ​​ispitivanje korozije udubljenja prema ASTM G48 (feri hlorid) kako bi se potvrdilo da zavarene i toplinski{3}}zahvaćene zone održavaju performanse ekvivalentne PREN-u. Standardni kriterijum prihvatanja je da nema udubljenja nakon 72 sata na 77 stepeni F (25 stepeni).