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

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

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

Incoloy 907 (UNS N19907)je legura željeza-nikla-kobalta s kontroliranom-ekspanzijom, taloženjem-stvrdnjavanjem. Njegov nominalni sastav je 36-40% nikla, 12-16% kobalta, 4,5-5,5% niobija, 1,3-1,8% titana, 0,5-1,0% silicija i ostatak željeza. Kritično, sadrži vrlo malo kroma (obično 0,5–1,0% max). Nizak sadržaj kroma je namjeran-krom bi poremetio niske karakteristike toplinske ekspanzije koje definiraju ovu leguru. Incoloy 907 postiže svoja svojstva precipitacijskim otvrdnjavanjem pomoću niobija i titana, koji tvore faze Ni3(Nb,Ti) i Ni3(Ti,Al). Njegova najistaknutija značajka je iznimno nizak koeficijent toplinskog širenja (CTE) od približno 4,5–5,5 × 10⁻⁶/°F (8–10 × 10⁻⁶/°C) od sobne temperature do 700°F (371°C). To se usko slaže s keramičkim materijalima i određenim staklima. Legura također pokazuje konstantan modul elastičnosti u svom radnom temperaturnom rasponu.

Incoloy 926 (UNS N08926)je super{0}}austenitni nehrđajući čelik dizajniran za ekstremnu otpornost na koroziju u vodi. Njegov nominalni sastav je 24-26% nikla, 19-21% kroma, 6,0-7,0% molibdena, 0,8-1,5% bakra, 0,15-0,25% dušika i ostatak željeza. Ovo je legura s visokim-kromom,-molibdenom s dodatkom dušika za otpornost na točku i stabilizaciju austenita. Za razliku od Incoloya 907, Incoloy 926 ne sadrži kobalt i ima vrlo malo niobija. Njegov koeficijent toplinske ekspanzije je otprilike 8,5–9,5 × 10⁻⁶/°F (15–17 × 10⁻⁶/°C), što je tipično za austenitne legure. Legura ne otvrdnjava-precipitacijom; svoju snagu crpi iz čvrste otopine i dušikovih intersticijala.

Metalurške implikacije:Incoloy 907 dizajniran je za dimenzijsku stabilnost na umjerenim temperaturama (do približno 900°F / 482°C). Njegova niska ekspanzija omogućuje mu da se uparuje s keramikom, staklom ili drugim materijalima niske-ekspanzije bez stvaranja naprezanja toplinske neusklađenosti. Međutim, nedostatak kroma ga čini neprikladnim za oksidirajuća ili korozivna vodena okruženja-lako će hrđati i kočiti se. Incoloy 926 je, nasuprot tome, dizajniran za vlažna, visoko korozivna okruženja uključujući morsku vodu, kisele slane vode i tokove kemijskih procesa. Nudi iznimnu otpornost na rupičastu koroziju, koroziju u pukotinama i pucanje uslijed kloridne korozije, ali nema posebne karakteristike niske-ekspanzije.

Odabir između njih:Ako aplikacija zahtijevanisko toplinsko širenje s umjerenim temperaturama(npr. elektroničko pakiranje, kućišta preciznih instrumenata), odaberite Incoloy 907. Ako aplikacija zahtijevavrhunska otpornost na koroziju u vodi(npr. cjevovod za morsku vodu, spremnik kemikalija, odsumporavanje dimnih plinova), odaberite Incoloy 926. Praktično nema primjene u kojoj su obje legure održive alternative.

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

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

Za Incoloy 907 bešavne cijevi:

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

ASTM F1684– Standardna specifikacija za-legure s kontroliranom ekspanzijom, pokrivnu šipku i materijal za kovanje za Incoloy 907 i slične legure.

AMS 5875– Specifikacija materijala za zrakoplovstvo za Incoloy 907, prekrivne šipke, otkivke i prstenove. Ovo je najčešća specifikacija za ovu leguru.

Dokumenti o nabavi-specifični za kupca– Budući da cijev Incoloy 907 nije-standardna, kupci obično izdaju detaljne specifikacije materijala i dimenzija koje upućuju na AMS 5875 za kemiju i svojstva dok dodaju-specifične zahtjeve za cijevi (hidrostatičko ispitivanje, tolerancije dimenzija, NDT).

Za Incoloy 926 bešavne cijevi:

ASTM B677 / ASME SB677– Standardna specifikacija za bešavne cijevi od legure nikla-željeza-kroma-molibdena-bakra-dušika (UNS N08926). Ovo je primarna specifikacija cijevi.

ASTM B673– Standardna specifikacija za zavarenu cijev (iako je bešavna poželjna za kritičnu upotrebu).

ASME kodeks za kotlove i tlačne posude, odjeljak II, dio D– Pruža dopuštene 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 plin koji uključuje Incoloy 926 (također poznat kao 6% molibden super-austenitni nehrđajući čelik) za usluge morske vode i slane vode.

ISO 15156 / NACE MR0175– Incoloy 926 je kvalificiran za kiselu upotrebu (okruženja koja sadrže H₂S-) s odgovarajućim ograničenjima tvrdoće.

Razmatranja nabave:Za Incoloy 907 očekujte duga vremena isporuke i visoke troškove zbog ne-standardne proizvodnje cijevi. Za Incoloy 926, bešavne cijevi su komercijalno dostupne u više globalnih tvornica sa standardnim rasporedima (Sch 10S, 40S, 80S) prema ASME B36.19. Uvijek provjerite dokumentira li izvješće o ispitivanju materijala točan UNS broj i, za Incoloy 926, sadržaj dušika (0,15–0,25%) koji je kritičan za otpornost na piting.

3. P: Zašto se cijev Incoloy 907 koristi u preciznim elektroničkim i zrakoplovnim aplikacijama unatoč slaboj otpornosti na koroziju?

A:Incoloy 907 cijev nalazi kritične primjene u preciznoj elektronici, zrakoplovnim instrumentima i obrambenim sustavima ne zbog otpornosti na koroziju, već zbog svoje jedinstvene kombinacijeultra-nisko toplinsko širenje, konstantan modul elastičnosti i umjerena čvrstoćana temperaturama do 700°F (371°C). Ova svojstva omogućuju performanse koje nijedna druga komercijalno dostupna legura ne može usporediti.

Kontrolirana toplinska ekspanzija za dimenzijsku stabilnost:U preciznim primjenama kao što su radarske valovodne cijevi, kućišta lasera i komponente inercijalnog navigacijskog sustava, promjene dimenzija s temperaturom izravno utječu na performanse. Valovod koji se širi ili skuplja čak i za 0,001 inča po stopi (0,08 mm/m) može pomaknuti radnu frekvenciju ili uzrokovati fazne pogreške. Incoloy 907 CTE od približno 5 × 10⁻⁶/°F (9 × 10⁻⁶/°C) usporediv je s borosilikatnim staklom i određenim keramičkim materijalima koji se koriste za dielektrične umetke i prolaze. Usklađujući stope širenja, sklopovi održavaju poravnanje i cjelovitost brtve u ekstremnim temperaturama od kriogene do +700°F (371°C). Incoloy 926, s CTE otprilike dvostruko većim od 907, uzrokovao bi neprihvatljivo odstupanje i curenje brtve u ovim primjenama.

Konstantni modul za predvidljiv dinamički odziv:Modul elastičnosti (Youngov modul) većine metala opada s porastom temperature, uzrokujući promjenu krutosti strukture. U visoko{1}}preciznim instrumentima ovaj pomak mijenja prirodne frekvencije i može dovesti do pomaka kalibracije ili-pogreški izazvanih vibracijama. Incoloy 907 je projektiran za održavanje gotovo konstantnog modula od sobne temperature do približno 800°F (427°C). Dizajneri mogu točno predvidjeti ponašanje konstrukcije bez složenih modela-ovisnih o temperaturi. Ovo je svojstvo osobito vrijedno u instrumentima u zraku i svemiru koji su podložni velikim promjenama temperature tijekom rada i toplinskim ciklusima tijekom lansiranja i-ulaska.

Precipitation-čvrstoća očvrsnuta na umjerenim temperaturama:Kroz kontrolirano starenje (žarenje u otopini praćeno dvostrukim starenjem na približno 1325°F / 718°C i 1150°F / 621°C), Incoloy 907 postiže granice razvlačenja od 100-130 ksi (690-896 MPa) s dobrom duktilnošću (10-20% istezanja). Ova čvrstoća omogućuje tanke{12}}dijelove cijevi koji štede na težini-što je prvorazredno razmatranje u primjenama u zrakoplovstvu i projektilima.

Zašto ne koristiti Incoloy 926?Incoloy 926 nema niske-karakteristike ekspanzije. Njegov CTE je otprilike dvostruko veći od 907, što ga čini neprikladnim za usklađene-sklopove za proširenje. Iako 926 nudi vrhunsku otpornost na koroziju, to je svojstvo nevažno u zatvorenim, suhim elektroničkim okruženjima ili u zrakoplovnim primjenama gdje cijev nosi inertni plin ili hidrauličku tekućinu.

Tipične primjene:Radarske valovodne cijevi, linije za hlađenje sustava za navođenje projektila, kućišta satelitskih instrumenata, precizni nosači optičkih stolova i kriogene linije napajanja gdje toplinska kontrakcija mora odgovarati ostalim komponentama. U ovim ulogama, dimenzionalna stabilnost Incoloya 907 osigurava pouzdan rad tijekom tisuća toplinskih ciklusa u zahtjevnim okruženjima.

4. P: Zašto je Incoloy 926 bešavna cijev preferirani materijal za morsku vodu i agresivne kemikalije?

A:Bešavne cijevi Incoloy 926 stekle su dominantnu poziciju u sustavima za rukovanje morskom vodom, kemijsku 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-legure nikla.

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

Krom: 19–21%

Molibden: 6,0–7,0%

Dušik: 0,15–0,25%

To daje PREN od približno 40-45. Za usporedbu:

Nehrđajući čelik 316L: PREN ~24–26

Duplex 2205: PREN ~35–38

Incoloy 825: PREN ~30–33

Viši PREN ukazuje na veću otpornost na rupičastu i pukotinsku koroziju u sredinama koje-sadrže klorid. U toploj morskoj vodi (80–100°F / 27–38°C), 316L ispada unutar tjedana. Duplex 2205 radi bolje, ali još uvijek može doći do korozije u pukotinama pod biološkim obraštanjem ili naslagama. Incoloy 926 otporan je na udubljenje u morskoj vodi do otprilike 120–140°F (49–60°C), što ga čini prikladnim za sustave hlađenja tropske morske vode, vodove za vatrogasnu vodu i balastne cijevi.

Drugo, otpornost na kloridno naprezanje od korozije (SCC).Austenitni nehrđajući čelici (304L, 316L) vrlo su osjetljivi na kloridni SCC iznad približno 140°F (60°C), posebno u uvjetima isparavanja. Visok sadržaj nikla (24–26%) i sadržaj molibdena u Incoloyu 926 bitno mijenjaju ponašanje SCC-a. Legura je otporna na SCC na svim temperaturama koje se susreću u vodenoj upotrebi, uključujući koncentrirane slane vode, parni kondenzat s prijenosom klorida i morske atmosferske uvjete. To ga čini izvrsnim izborom za cjevovode platformi na moru, postrojenja za desalinizaciju i obalna kemijska postrojenja.

Treće, izvanredne performanse u mješovitim kiselim okruženjima.Kombinacija molibdena (6-7%) i bakra (0,8-1,5%) pruža izuzetnu otpornost na reducirajuće kiseline, posebice sumpornu i fosfornu kiselinu, dok visok sadržaj kroma štiti od oksidacijskih uvjeta. U sustavima za odsumporavanje dimnih plinova (FGD)-gdje mokri pročistači uklanjaju SO₂ iz ispušnih plinova elektrane-okoliš se izmjenjuje između redukcije i oksidacije, s kloridima, 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 oksidacijske izlete. Mnogi FGD raspršivači tornja za upijanje i potporne cijevi eliminatora magle sada su specificirani kao Incoloy 926.

Usporedni načini kvarova:U izmjenjivaču topline-hlađenom morskom vodom na 90°F (32°C) sa stajaćim pukotinama ispod brtvi:

Cijevi od 316L razviju curenje kroz rupice unutar 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 prekoračujući projektirani vijek trajanja opreme

Tipične primjene:Cjevovodi za hlađenje morskom vodom (elektrane, LNG terminali), sustavi za vodu za požar (odobalne platforme), cjevovodi za međusobno povezivanje postrojenja za desalinizaciju, teretni vodovi kemijskih tankera, cjevovodi postrojenja za izbjeljivanje celuloze i papira (usluga za klor-dioksid) i prijenosni vodovi farmaceutskih reaktora.

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

A:Zavarivanje ovih dviju legura zahtijeva potpuno različite pristupe jer je Incoloy 907 taložno-otvrdnjavanje s ekstremnom osjetljivošću na pukotine, dok je Incoloy 926 čvrsta-otopina ojačana s izvrsnom zavarljivošću.

Za cijevi Incoloy 907 (visoki rizik od pucanja):

Ekstremna osjetljivost na naprezanje-starost pucanje:Incoloy 907 je jedna od najtežih legura nikla za zavarivanje. Pukotine zbog-starosti nastaju tijekom toplinske obrade nakon-zavarivanja kada taložno otvrdnjavanje stvara naprezanja koja pucaju u zoni-zahvaćenoj toplinom zavarivanja. Obvezne mjere opreza uključuju:

Variti samo u otopini-žareno (meko) stanje-nikada u ostarelom stanju

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

Koristite mali unos topline: 15–25 kJ/inču (6–10 kJ/cm)

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

Koristite minimalne pričvrsne elemente-omogućite slobodno kretanje sklopa

Izbor dodatnog metala:KoristitiERNiFeCr-2(Inconel 718 punilo) ili specijaliziraniERNiCo-1legura za usklađivanje punila 907 sastav. Nikada nemojte koristiti punila od nehrđajućeg čelika ili uobičajena punila od nikla kao što je ERNiCr-3 - imaju neusklađene karakteristike ekspanzije i stvaraju rizik od pucanja.

Toplinska obrada nakon-zavarivanja (obavezna i kritična):Nakon zavarivanja, sklop mora proći ciklus kontroliranog taložnog{0}}otvrdnjavanja:

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

Prvo odležavanje: 1325°F (718°C) 8 sati, peć se ohladi na 1150°F (621°C) pri maksimalno 200°F (93°C)/sat

Drugo doba: Držite na 1150°F (621°C) 8 sati, hladite zrakom

Brzine povećanja su kritične-brzo zagrijavanje ili hlađenje uzrokuje pucanje

Za cijevi Incoloy 926 (izvrsna zavarljivost):

Izbor dodatnog metala:KoristitiERNiCrMo-3(Inconel 625) kao standardno punilo. Za manje kritične usluge,ERNiCrMo-10iliER385(koji odgovara sastavu od 6% Mo) može se koristiti. Punilo mora odgovarati ili premašivati ​​sadržaj molibdena u osnovnom metalu (6–7%) kako bi se održala otpornost na piting.

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

Čišćenje prije -zavarivanja:Zone zavara očistite acetonom ili namjenskom četkom od nehrđajućeg čelika. Koristite brusne ploče rezervirane za legure nehrđajućeg čelika/nikla. Uklonite svu kontaminaciju ugljičnim čelikom kako biste spriječili mrlje od hrđe.

Toplinska obrada nakon-zavarivanja (općenito nije potrebna):Za većinu primjena, Incoloy 926 se koristi u -zavarenom stanju. Međutim, za maksimalnu otpornost na koroziju u teškim uvjetima (npr. topla morska voda sa stagnacijskim uvjetima), žarenje u otopini na 1950–2050°F (1066–1121°C) nakon čega slijedi brzo kaljenje u vodi vraća punu otpornost na piting. Ovo se rijetko izvodi na cijevi zbog rizika od izobličenja.

Kritična upozorenja:

Za Incoloy 907:Nemojte zavarivati ​​bez kvalificiranog postupka. Nemojte zavarivati ​​u starom stanju. Nemojte preskočiti -tretman starenja nakon zavarivanja-spoj će imati samo 40–50 ksi (276–345 MPa) čvrstoće. Nemojte koristiti standardne metale za punjenje nikla.

Za Incoloy 926:Nemojte koristiti punila od nehrđajućeg čelika (308L, 309L, 316L)-stvaraju ćelije galvanske korozije i nemaju molibden. Nemojte se pregrijavati-prekomjerni unos topline uzrokuje sigma fazu, smanjujući otpornost na piting za 50% ili više. Nemojte koristiti kontaminirane brusne ploče-ugrađene čestice ugljičnog čelika uzrokuju rupičastu hrđu.

Zahtjevi kvalifikacije:Za Incoloy 907, kvalifikacija postupka zavarivanja mora uključivati ​​ispitivanje razaranjem s-mikroskopijom presjeka kako bi se potvrdilo da nema pukotina zbog-naprezanja. Mnoge zrakoplovne specifikacije zahtijevaju 100% radiografsku inspekciju i fluorescentnu penetrantsku inspekciju svih zavara. Za Incoloy 926 u uporabi s morskom vodom, kvalifikacija bi trebala uključivati ​​ispitivanje rupičaste korozije prema ASTM G48 (željezni klorid) kako bi se potvrdilo da zavarene i toplinski-pogođene zone održavaju PREN-ekvivalentnu izvedbu.