Koji su kritični zahtjevi za zavarivanje za Incoloy 864 cijevi u odnosu na Incoloy 890?

1. P: Koje su temeljne razlike u sastavu i svojstvima između Incoloy 864 i Incoloy 890 cijevi?

A:Incoloy 864 i Incoloy 890 su austenitni nehrđajući čelici visokih{2}}izvedba, ali su razvijeni za izrazito različita okruženja korozije. Njihove razlike leže prvenstveno u sadržaju nikla, kroma i molibdena.

Inkoloj 864 (UNS N08864)je visokolegirani austenitni nehrđajući čelik dizajniran za ekstremnu otpornost na koroziju u vodi. Njegov nominalni sastav je 38-42% nikla, 20-24% kroma, 6,0-8,0% molibdena, 1,0-2,0% bakra, 0,15-0,25% dušika i željeza. Ova legura ima iznimno visok udio nikla (otprilike 40%) i visok udio molibdena (6–8%), što je svrstava u super-austenitnu obitelj. Kombinacija s visokim udjelom nikla i molibdena pruža izvanrednu otpornost na kloridno naprezanje od korozije (SCC) i piting. Dodatak bakra povećava otpornost na redukcijske kiseline kao što su sumporna i fosforna kiselina. Sadržaj dušika (0,15–0,25%) stabilizira austenitnu strukturu i dodatno poboljšava otpornost na piting. Incoloy 864 nije taložno-otvrdnjavanje; svoju snagu dobiva iz krute otopine i intersticijalnog jačanja dušika. Tipična granica razvlačenja je 35-50 ksi (241-345 MPa) na sobnoj temperaturi.

Inkoloj 890 (UNS N08890)je legura željeza-nikla-kroma dizajnirana za-okruženja za sulfidizaciju i oksidaciju na visokim temperaturama. Njegov nominalni sastav je 32-35% nikla, 25-28% kroma, 0,5-1,5% molibdena, 0,3-0,8% silicija, 0,5-1,0% mangana, 0,02-0,06% ugljika i željeza. Obratite pozornost na znatno niži udio nikla (~33%) i niži molibden u usporedbi s Incoloyem 864. Ključna značajka razlikovanja je vrlo visok udio kroma (25–28%), koji je znatno viši od standardnih nehrđajućih čelika (304L ima 18%, 310H ima 24–26%). Ova visoka razina kroma, u kombinaciji s kontroliranim silicijem i manganom, pruža izuzetnu otpornost na sulfidaciju (napad plinova koji sadrže sumpor-na visokoj temperaturi) i oksidaciju na visokim-temperaturama. Incoloy 890 je čvrsta-otopina ojačana bez namjernih taloženih-dodataka za stvrdnjavanje. Tipična granica razvlačenja je 30-45 ksi (207-310 MPa) na sobnoj temperaturi.

Metalurške implikacije:Incoloy 864 je dizajniran zamokra, niska{0}}do-umjerena temperatura (do 500 stupnjeva F / 260 stupnjeva ) vodena korozija, osobito u morskoj vodi, kiselim slanim otopinama i tokovima kemijskih procesa koji sadrže kloride i reducirajuće kiseline. Nema posebnih-mogućnosti za visoke temperature. Incoloy 890 je dizajniran zasuha, visoko{0}}temperaturna usluga (1000–1800 stupnjeva F / 538–982 stupnjeva ) u atmosferama-sa sumporom, poput onih pronađenih u rafinerijama, elektranama i spalionicama otpada. Nema posebnu otpornost na vodenu koroziju.

Odabir između njih:Ako prijava uključujemorska voda, FGD (odsumporavanje dimnih plinova) ili kemijska obrada kloridima i redukcijskim kiselinama, odaberite Incoloy 864. Ako primjena uključujevisoko{0}}temperaturna sulfidizirajuća okruženja-kao što su rafinerijski grijači,-komponente kotlova na ugljen ili cijevi spalionice otpada, odaberite Incoloy 890. Postoji minimalno preklapanje u njihovim omotnicama usluga.

---

2. P: Koji industrijski standardi i specifikacije reguliraju Incoloy 864 i Incoloy 890 bešavne cijevi?

A:Ove dvije legure obuhvaćene su različitim okvirima specifikacija zbog različitih domena primjene-kemijske obrade za 864 i-rafinerije/proizvodnje energije na visokim temperaturama za 890.

Za Incoloy 864 bešavne cijevi:

ASTM B677 / ASME SB677– Standardna specifikacija za bešavne cijevi od legure nikla-željeza-kroma-molibdena-bakra-dušika. Ovo je primarna specifikacija za UNS N08864 i slične super-austenitne stupnjeve (uključujući Incoloy 926). Obuhvaća kemiju, vlačna svojstva, hidrostatsko ispitivanje i tolerancije dimenzija.

ASTM B829– Opći zahtjevi za bešavne cijevi od legure nikla (dopuna B677).

NORSOK M-630– Norveški standard za naftu i plin koji uključuje Incoloy 864 za uslugu morske vode i slane vode.

ASME kodeks za kotlove i tlačne posude, odjeljak II, dio D– Pruža dopuštene vrijednosti naprezanja za N08864 na temperaturama do približno 600 stupnjeva F (316 stupnjeva). Legura se obično ne koristi iznad 600 stupnjeva F zbog smanjene otpornosti na koroziju.

Za bešavne cijevi Incoloy 890:

ASTM B407 / ASME SB407– Standardna specifikacija za bešavne cijevi od legure nikla-željeza-kroma. Incoloy 890 (UNS N08890) obuhvaćen je ovom specifikacijom kao visoko-varijanta kroma. Specifikacija zahtijeva kemijsku provjeru i ispitivanje rastezanja.

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

ASME kod slučaj 2588– Omogućuje upotrebu Incoloya 890 (UNS N08890) u konstrukciji ASME kotlova i tlačnih posuda za rad do 1800 stupnjeva F (982 stupnja ) u okruženjima koja sulfidiraju.

API 938-C– Preporučena praksa Američkog instituta za naftu za upotrebu Incoloya 890 u komponentama grijača rafinerije izloženim sumpornoj koroziji.

Razmatranja nabave:Incoloy 864 bešavne cijevi dostupne su u više svjetskih tvornica, ali su rjeđe od Incoloya 926 (sličan super-austenitni stupanj). Rok isporuke je obično 10-16 tjedana. Incoloy 890 je posebna klasa s ograničenim izvorima mlina; očekujte vrijeme isporuke od 12-20 tjedana i višu cijenu od standardnog nehrđajućeg čelika 310H. Za obje legure uvijek provjerite da izvješće o ispitivanju materijala dokumentira točan UNS broj i, za Incoloy 864, sadržaj dušika (0,15–0,25%).

---

3. P: Zašto je Incoloy 864 bešavna cijev preferirani materijal za sustave za odsumporavanje morske vode i dimnih plinova (FGD)?

A:Incoloy 864 bešavne cijevi postale su vodeći materijal za dva najzahtjevnija industrijska okruženja korozije: rukovanje toplom morskom vodom i pročišćivači dimnih plinova (FGD). Četiri specifične karakteristike objašnjavaju njegovu superiornost nad drugim super-austenitnim legurama i legurama nikla.

Prvo, izuzetna otpornost na rupičastu i pukotinsku koroziju u kloridima.Ekvivalentni broj otpornosti na udubljenje (PREN=%Cr + 3.3×%Mo + 16×%N) za Incoloy 864 je približno 44-50, izračunato kao:

Krom: 20–24%

Molibden: 6,0–8,0%

Dušik: 0,15–0,25%

Ovaj PREN je među najvišim od bilo kojeg komercijalno dostupnog austenitnog nehrđajućeg čelika. Za usporedbu:

Nehrđajući čelik 316L: PREN ~24–26

Duplex 2205: PREN ~35–38

Incoloy 825: PREN ~30–33

Incoloy 926: PREN ~40–45

U toploj morskoj vodi na 80–120 stupnjeva F (27–49 stupnjeva), čak i kod super dupleks nehrđajućeg čelika može doći do korozije u pukotinama zbog bioobraštaja ili naslaga. Incoloy 864 otporan je na jamičastu i pukotinsku koroziju u morskoj vodi do približno 150 stupnjeva F (65 stupnjeva), što ga čini prikladnim za tropske sustave hlađenja morskom vodom, vodove za vatrogasnu vodu i balastne cijevi gdje temperature mogu biti povišene.

Drugo, izvanredna otpornost na pucanje uslijed korozije uslijed naprezanja klorida (SCC).S približno 40% nikla, Incoloy 864 ima značajno veći sadržaj nikla od standardnih austenitnih nehrđajućih čelika (304L: 8–12%) i čak veći od mnogih super-austenitnih razreda (Incoloy 926: 24–26% Ni). Visok sadržaj nikla iz temelja mijenja ponašanje SCC-a-legura je otporna na kloridni 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 gdje je SCC stalna prijetnja.

Treće, izvrsne performanse u FGD mješovitim kiselim okruženjima.Sustavi za odsumporavanje dimnih plinova izlažu materijale složenom koktelu sumporne kiseline, klorovodične kiseline, klorida, fluorida i sumporne kiseline pri niskom pH (1–4) i temperaturama do 200 stupnjeva F (93 stupnja). Kombinacija 6–8% molibdena i 1–2% bakra pruža iznimnu otpornost na oksidacijske i redukcijske kisele uvjete. Visok sadržaj nikla također je otporan na{10}}koroziju izazvanu kloridom. U FGD apsorberskim tornjevima, ulaznim kanalima i izlaznim kanalima, Incoloy 864 nadmašuje više-legure molibdena kao što je C-276 u određenim zonama zbog boljeg omjera-cijene i učinka i odgovarajuće otpornosti na koroziju za većinu FGD okruženja.

Četvrto, dobra zavarljivost bez toplinske obrade nakon-zavarivanja.Za razliku od taložno{0}}stvrdnutih legura, Incoloy 864 je ojačan čvrstom-otopinom i može se zavarivati ​​standardnim tehnikama s odgovarajućim ili pretjeranim dodatnim metalima (ERNiCrMo-3 ili ERNiCrMo-4). Nije potrebna toplinska obrada nakon zavarivanja, što pojednostavljuje izradu i popravak na terenu.

Usporedni načini kvarova:U izmjenjivaču topline-hlađenom morskom vodom na 110 stupnjeva F (43 stupnja ) sa stajaćim pukotinama ispod brtvi:

Cijevi od 316L razviju curenje kroz rupice unutar 3-6 mjeseci

Duplex 2205 može preživjeti 2-4 godine, ali korozija u pukotinama počinje na brtvama

Incoloy 864 pruža 15–20+ godina rada, često prekoračujući vijek trajanja opreme

Tipične primjene:Cjevovodi za hlađenje morskom vodom (elektrane, LNG terminali, desalinizacija), sustavi vatrogasne vode (offshore platforme), FGD apsorberski raspršivači, nosači eliminatora magle, teretni vodovi kemijskih tankera i cjevovod postrojenja za izbjeljivanje celuloze i papira (usluga klor dioksida).

---

4. P: Zašto je bešavna cijev Incoloy 890 poželjan materijal za visoko{2}}temperaturna okruženja sulfidizacije u rafinerijama?

A:Bešavne cijevi Incoloy 890 široko su prihvaćene u rafinerijama nafte, elektranama na-ugalj i spalionicama otpada gdje plinovi-sa sumporom na visokoj temperaturi uzrokuju brzu sulfidaciju (napad sumporom) standardnih nehrđajućih čelika. Tri specifične karakteristike objašnjavaju njegovu dominaciju.

Prvo, izuzetna otpornost na sulfidaciju zbog visokog sadržaja kroma.Sulfidacija je oblik visoko{0}}temperaturne korozije gdje sumpor reagira sa željezom, niklom i kromom da bi se formirali sulfidi niske-tališta-. Za razliku od oksidacije (koja stvara zaštitnu naslagu Cr₂O₃), sulfidacija obično proizvodi ne-zaštitne, porozne ljuske koje omogućuju nastavak brzog napada. Ključ otpornosti na sulfidaciju je održavanje dovoljnog sadržaja kroma za stvaranje zaštitne kromove sulfidne naslage (Cr₃S₄ ili Cr₂S3) koja je stabilnija i manje propusna od sulfida željeza ili nikla. Incoloy 890 sadrži 25–28% kroma-što je značajno više od standardnog 310H (24–26%) i mnogo više od 304H (18–20%). Ovaj dodatni krom osigurava sigurnosnu marginu u najtežim okruženjima za sulfidizaciju, kao što su cijevi grijača rafinerije izložene sirovoj nafti s visokim-sumporom (2–4% sumpora) na 1200–1600 stupnjeva F (649–871 stupanj ). Iskustvo na terenu u grijačima s odgođenim koksiranjem pokazuje da Incoloy 890 traje 3-5 puta dulje od 310H pod identičnim uvjetima.

Drugo, uravnotežen sadržaj nikla za optimalnu otpornost na sumpor.Dok je visok sadržaj nikla koristan za mnoge oblike korozije, sam nikl stvara nikal-talište-sulfide nikla (Ni₃S₂, talište 1179 stupnjeva F / 637 stupnjeva ) koji mogu uzrokovati katastrofalnu tekuću{4}}fazu sulfidacije. Incoloy 890 sadrži 32–35% nikla-što je dovoljno visoko da se odupre kloridnom SCC-u ako to postane problem u daljnjim procesima, ali dovoljno nisko da se izbjegnu ozbiljni problemi sulfidacije nikla koji se vide u-legurama nikla s višim sadržajem poput Incoloya 800 (32–35% Ni, zapravo slično) i Inconela 600 (72% Ni). Sadržaj nikla u leguri pažljivo je optimiziran kako bi se uravnotežila otpornost na sulfidaciju i druge oblike napada.

Treće, dodaci silicija i mangana za poboljšanu zaštitu.Incoloy 890 sadrži 0,3–0,8% silicija i 0,5–1,0% mangana. Ovi elementi potiču stvaranje podsloja -bogatog silicijevim dioksidom (SiO₂)- ispod kromovog sulfida. Ovaj sloj silicijevog dioksida dodatno smanjuje difuziju sumpora u osnovni metal. Silicij je posebno učinkovit u sulfidizirajućim sredinama; mnoge legure otporne-na sulfidaciju (npr. RA330, 353MA) oslanjaju se na dodatke silicija. Sadržaj mangana pomaže vezati zaostali sumpor kao stabilne manganove sulfide, smanjujući aktivnost sumpora koja je dostupna za napad na krom i željezo.

Mehanizam kvara u nižim legurama:U rafinerijskoj grijačoj cijevi koja obrađuje sirovu naftu s 3% sumpora na 1400 stupnjeva F (760 stupnjeva):

Nehrđajući čelik 304H (18% Cr) stvara kamenac željeznog sulfida u roku od nekoliko tjedana; pucanje kamenca, otkrivanje svježeg metala; tipično stanjivanje stijenke cijevi od 0,1 inča godišnje

Nehrđajući čelik 310H (24–26% Cr) ima bolje rezultate, ali još uvijek ima sulfidaciju pri 0,02–0,05 inča/godišnje

Incoloy 890 (25–28% Cr + Si) ima stope sulfidacije ispod 0,005 inča/godinu, pružajući 10+ godina službe

Tipične primjene:Cijevi grijača rafinerije (grijači za sirovu naftu, vakuum, koks, reformer grijači), cijevi kotla za pregrijavanje i ponovno grijanje-na ugljen (plamenici s niskim-NOx stvaraju uvjete sulfidizacije), cijevi kotla za-to-energetsko postrojenje (visoki sadržaj sumpora iz otpadne plastike/gume) i komponente kotlova za kemijsku oporabu u pulpi mlinovi (sumpor iz crne tekućine).

---

5. P: Koji su kritični zahtjevi za zavarivanje Incoloy 864 cijevi u odnosu na Incoloy 890?

A:Zavarivanje Incoloya 864 i Incoloya 890 zahtijeva obraćanje pozornosti na različita pitanja: održavanje otpornosti na piting za 864 i izbjegavanje vrućih pukotina za 890. Obje su legure općenito zavarljive uz odgovarajuće postupke.

Za Incoloy 864 cijev (super-austenit):

Izbor dodatnog metala:KoristitiERNiCrMo-3(Inconel 625) iliERNiCrMo-4(C-276) kao standardna punila. Punilo mora odgovarati ili premašivati ​​sadržaj molibdena u osnovnom metalu (6–8%) kako bi se održala otpornost na piting.ERNiCrMo-3(9–10% Mo) preferira se za morsku vodu i FGD uslugu. Nikada nemojte koristiti punila od nehrđajućeg čelika (308L, 316L)-stvaraju ćeliju galvanske korozije i nemaju molibden.

Kontrola unosa topline:Maksimalna međuprolazna temperatura: 250 stupnjeva F (121 stupanj ). Unos topline ograničen na 20–40 kJ/inču (8–16 kJ/cm). Veći unos topline može uzrokovati taloženje-faze bogate molibdenom (sigma ili chi faze) što smanjuje otpornost na piting za 50% ili više. Upotrijebite perle za nizanje radije nego tkanje.

Čišćenje prije -zavarivanja:Očistite acetonom ili namjenskom četkom od nehrđajućeg čelika. Koristite brusne ploče rezervirane za legure nikla. Uklonite svu kontaminaciju ugljičnim čelikom-ugrađene čestice željeza će hrđati i pokrenuti piting.

Toplinska obrada nakon-zavarivanja (općenito nije potrebna):Za većinu primjena, Incoloy 864 se koristi u-zavarenom stanju. Za maksimalnu otpornost na koroziju u teškim okruženjima (npr. topla morska voda sa stagnacijskim uvjetima, FGD suspenzija apsorbera), žarenje u otopini na 1950–2050 stupnjeva F (1066–1121 stupanj ), nakon čega slijedi brzo kaljenje u vodi vraća punu otpornost na piting. Ovo se rijetko izvodi na cijevima zbog rizika od izobličenja i obično se navodi samo za kritične cijevi izmjenjivača topline.

Za cijevi Incoloy 890 (otporne-na sulfidaciju-na visoke-temperature):

Izbor dodatnog metala:KoristitiER310iliER309punila od nehrđajućeg čelika. Za odgovarajuću otpornost na sulfidaciju,ER310(25-28% Cr) je poželjan. Specijalizirana punila s visokim -silicijem (npr. ER312) mogu se koristiti za najteža okruženja sulfidizacije. Nikada nemojte koristiti punila s-legurama ili punila na bazi-nikla s niskim sadržajem kroma.

Kontrola unosa topline:Maksimalna međuprolazna temperatura: 300 stupnjeva F (149 stupnjeva). Unos topline ograničen na 25–45 kJ/inču (10–18 kJ/cm). Prekomjerni unos topline može uzrokovati taloženje krom karbida na granicama zrna, smanjujući otpornost na sulfidaciju.

Sprječavanje vrućeg pucanja:Incoloy 890, sa svojim visokim udjelom kroma i relativno niskim sadržajem nikla, ima veću osjetljivost na vruće pucanje od standardnog 310H. Mjere opreza uključuju:

Temeljito očistite površine-zagađenje sumporom iz tekućina za rezanje ili olovaka za označavanje posebno je štetno

Upotrijebite blago konveksan profil zavarenog spoja-konkavni spojevi povećavaju rizik od pucanja

Izbjegavajte pretjerano ograničenje zavara-dopustite sklopu da se slobodno kreće

Toplinska obrada-zavarivanja (nije potrebna):Incoloy 890 koristi se u -zavarenom stanju. Žarenje otopinom nakon -zavarivanja vratilo bi maksimalnu otpornost na sulfidaciju, ali je nepraktično za zavarivanje na terenu i rijetko se navodi.

Kritična upozorenja:

Za Incoloy 864:Nemojte koristiti punila od nehrđajućeg čelika-oni nemaju molibden i stvorit će koroziju-sklonu zonu zavara. Nemojte pregrijavati-stvaranje sigma faze nepovratno je bez potpunog žarenja otopine. Nemojte koristiti kontaminirane brusne ploče-ugrađene čestice ugljičnog čelika uzrokuju piting.

Za Incoloy 890:Nemojte koristiti punila s niskim-kromom (308L, 316L)-stvaraju slabu kariku za napad sulfidacije. Ne upotrebljavajte prekomjerni unos topline-ovo povećava osjetljivost zone-pogođene toplinom. Nemojte zavarivati ​​bez čišćenja sumpora-ostataka koji sadrže-sumpor potiče vruće pucanje.

Zahtjevi kvalifikacije:

Za Incoloy 864 u morskoj vodi ili FGD-u, kvalifikacija postupka zavarivanja trebala bi uključivati ​​ispitivanje rupičaste korozije prema ASTM G48 (željezni klorid) kako bi se potvrdilo da zavarene i toplinski-pogođene zone održavaju PREN-ekvivalentne performanse. Standardni kriterij prihvaćanja je odsustvo udubljenja nakon 72 sata na 77 stupnjeva F (25 stupnjeva ) za većinu primjena ili na 104 stupnja F (40 stupnjeva ) za težu upotrebu.

Za Incoloy 890 u uslugama sulfidizacije na visokim-temperaturama, kvalifikacija bi trebala uključivati ​​ispitivanje oksidacije/sulfidacije na-povišenim temperaturama, iako ne postoji standardni kodificirani test. Mnogi operateri rafinerija zahtijevaju demonstraciju da zavareni spoj ne postaje preferirano mjesto napada zbog izlaganja simuliranom procesnom plinu na temperaturi.