Які критичні вимоги до зварювання для труб Incoloy 864 порівняно з Incoloy 890?

1. З: Які фундаментальні відмінності у складі та властивостях труб Incoloy 864 і Incoloy 890?

A:Incoloy 864 та Incoloy 890 є високоякісними-аустенітними нержавіючими сталями, але вони були розроблені для абсолютно різних корозійних середовищ. Їх відмінності полягають насамперед у вмісті нікелю, хрому та молібдену.

Incoloy 864 (UNS N08864)це високолегована аустенітна нержавіюча сталь, розроблена для надзвичайної стійкості до корозії у воді. Його номінальний склад: 38–42 % нікелю, 20–24 % хрому, 6,0–8,0 % молібдену, 1,0–2,0 % міді, 0,15–0,25 % азоту, залишок заліза. Цей сплав має винятково високий вміст нікелю (приблизно 40%) і молібдену (6–8%), що відносить його до супер-аустенітного сімейства. Комбінація високого вмісту нікелю та молібдену забезпечує виняткову стійкість до хлоридного корозійного розтріскування (SCC) та точкової коррозії. Додавання міді підвищує стійкість до відновлюючих кислот, таких як сірчана та фосфорна кислоти. Вміст азоту (0,15–0,25%) стабілізує аустенітну структуру та додатково підвищує стійкість до точкової корекції. Incoloy 864 не є дисперсійним-твердінням; він отримує свою міцність завдяки зміцненню твердого розчину та азоту. Типова межа текучості становить 35–50 ksi (241–345 МПа) за кімнатної температури.

Incoloy 890 (UNS N08890)це залізо-нікелевий-хромовий сплав, розроблений для високо-температурних середовищ сульфідації та окислення. Його номінальний склад: 32–35 % нікелю, 25–28 % хрому, 0,5–1,5 % молібдену, 0,3–0,8 % кремнію, 0,5–1,0 % марганцю, 0,02–0,06 % вуглецю, залишок заліза. Зверніть увагу на значно нижчий вміст нікелю (~33%) і молібдену порівняно з Incoloy 864. Ключовою відмінною рисою є дуже високий вміст хрому (25–28%), який значно вищий, ніж у стандартних нержавіючих сталях (304L має 18%, 310H має 24–26%). Цей високий рівень хрому в поєднанні з контрольованим вмістом кремнію та марганцю забезпечує виняткову стійкість до сульфідації (атака газів, що містять сірку-при високій температурі) та окислення при високій{28}}температурі. Incoloy 890 — це твердий-розчин, зміцнений без навмисних добавок для-осадження. Типова межа текучості становить 30–45 ksi (207–310 МПа) за кімнатної температури.

Металургійні наслідки:Incoloy 864 розроблено дляволога, низька---помірна температура (до 500 градусів F / 260 градусів ) водна корозія, особливо в морській воді, кислих розсолах і потоках хімічних процесів, що містять хлориди та відновні кислоти. Він не має спеціальних -температурних можливостей. Incoloy 890 призначений длясуха-температурна робота (1000–1800 градусів F / 538–982 градуси ) в-сірковмісній атмосфері, такі як ті, що знаходяться на нафтопереробних заводах, електростанціях і сміттєспалювальних заводах. Особливої ​​стійкості до водної корозії не має.

Вибір між ними:Якщо заявка передбачаєморська вода, FGD (десульфурація димових газів) або хімічна обробка хлоридами та відновними кислотами, виберіть Incoloy 864. Якщо програма передбачаєвисокотемпературні-середовища сульфідації-такі як нагрівачі нафтопереробних заводів,-компоненти котлів, що працюють на вугіллі, або труби печі для спалювання відходів, виберіть Incoloy 890. У їхніх пакетах послуг мінімальне перекриття.

---

2. З: Які промислові стандарти та специфікації регулюють безшовні труби Incoloy 864 і Incoloy 890?

A:На ці два сплави поширюються різні рамки специфікацій через їх різні сфери застосування-хімічну обробку для 864 та-високотемпературну нафтопереробку/виробництво електроенергії для 890.

Для безшовної труби Incoloy 864:

ASTM B677 / ASME SB677– Стандартна специфікація для безшовної труби зі сплаву нікель-залізо-хром-молібден-мідь-азот. Це основна специфікація для UNS N08864 та аналогічних супер-аустенітних марок (включаючи Incoloy 926). Він охоплює хімію, властивості на розтяг, гідростатичні випробування та допуски на розміри.

ASTM B829– Загальні вимоги до безшовних труб із нікелевих сплавів (додатково до B677).

НОРСОК М-630– Норвезький нафтовий і газовий стандарт, який включає Incoloy 864 для морської води та розсолу.

Код ASME для котлів і посудин під тиском, розділ II, частина D– Забезпечує допустимі значення напруги для N08864 при температурах приблизно до 600 градусів F (316 градусів). Сплав зазвичай не використовується вище 600 градусів F через знижену стійкість до корозії.

Для безшовної труби Incoloy 890:

ASTM B407 / ASME SB407– Стандартна специфікація для безшовної труби зі сплаву нікель-залізо-хром. Incoloy 890 (UNS N08890) охоплюється цією специфікацією як варіант із високим вмістом -хрому. Специфікація вимагає хімічної перевірки та випробування на розтяг.

ASTM B163 / ASME SB163– Безшовні труби конденсатора та теплообмінника, які часто застосовуються для труб 890 у високо-теплообмінниках.

ASME Code Case 2588– Дозволяє використовувати Incoloy 890 (UNS N08890) у конструкції котлів і резервуарів під тиском ASME для експлуатації до 1800 градусів F (982 градусів) у середовищах сульфідізації.

API 938-C– Рекомендації Американського інституту нафти для використання Incoloy 890 у компонентах нагрівача нафтопереробного заводу, які піддаються сірчаній корозії.

Міркування щодо закупівель:Безшовні труби Incoloy 864 доступні на багатьох заводах у всьому світі, але менш поширені, ніж Incoloy 926 (подібний супер-аустенітний клас). Термін виконання зазвичай становить 10–16 тижнів. Incoloy 890 є спеціальним сортом з обмеженими джерелами виробництва; очікуйте терміни виконання замовлення 12–20 тижнів і вищу вартість, ніж стандартна нержавіюча сталь 310H. Для обох сплавів завжди перевіряйте, як у звіті про випробування матеріалу вказано правильний номер UNS і, для Incoloy 864, вміст азоту (0,15–0,25%).

---

3. З: Чому безшовна труба Incoloy 864 є кращим матеріалом для систем очищення морської води та димових газів (FGD)?

A:Безшовна труба Incoloy 864 стала провідним матеріалом для двох найскладніших промислових корозійних середовищ: обробки теплої морської води та скруберів десульфурації димових газів (FGD). Чотири особливі характеристики пояснюють його перевагу над іншими супер-аустенітними та нікелевими сплавами.

По-перше, виняткова стійкість до точкової та щілинної корозії в хлоридах.Еквівалентне число стійкості до точкової корекції (PREN=%Cr + 3.3×%Mo + 16×%N) для Incoloy 864 становить приблизно 44–50, розраховане як:

Хром: 20-24%

Молібден: 6,0–8,0%

Азот: 0,15–0,25%

Цей показник PREN є одним з найвищих серед усіх доступних у продажу аустенітної нержавіючої сталі. Для порівняння:

Нержавіюча сталь 316L: PREN ~24–26

Дуплекс 2205: PREN ~35–38

Incoloy 825: PREN ~30–33

Incoloy 926: PREN ~40–45

У теплій морській воді при температурі 80–120 градусів F (27–49 градусів) навіть супердуплексна нержавіюча сталь може зазнати щілинної корозії під впливом біообростання або відкладень. Incoloy 864 протистоїть точковій і щілинній корозії в морській воді приблизно до 150 градусів F (65 градусів), що робить його придатним для тропічних систем охолодження морської води, систем пожежної води та баластних трубопроводів, де температура може бути підвищеною.

По-друге, видатна стійкість до хлоридного корозійного розтріскування (SCC).Маючи приблизно 40% нікелю, Incoloy 864 має значно вищий вміст нікелю, ніж стандартна аустенітна нержавіюча сталь (304L: 8–12%) і навіть вищий, ніж багато супер-аустенітних марок (Incoloy 926: 24–26% Ni). Високий вміст нікелю кардинально змінює поведінку SCC-сплав стійкий до хлоридного SCC за будь-яких температур, які зустрічаються під час роботи на воді, включно з концентрованими розсолами, паровим конденсатом із перенесенням хлоридів і морськими атмосферними умовами. Це робить його чудовим вибором для трубопроводів морських платформ, опріснювальних установок і прибережних хімічних об’єктів, де SCC є постійною загрозою.

По-третє, чудова продуктивність у змішаних кислотних середовищах FGD.Системи десульфурації димових газів піддають матеріали складній суміші сірчаної кислоти, соляної кислоти, хлоридів, фторидів і сірчаної кислоти при низькому pH (1–4) і температурах до 200 градусів F (93 градуси). Поєднання 6–8% молібдену та 1–2% міді забезпечує виняткову стійкість як до окисних, так і до відновних кислотних умов. Високий вміст нікелю також протистоїть корозії, -спричиненій хлоридами. У абсорберних вежах ДДГ, впускних і вихідних каналах Incoloy 864 перевершує сплави з вищим-молібденом, як-от C-276, у певних зонах завдяки кращому співвідношенню-ціни та ефективності та належній стійкості до корозії для більшості середовищ ДДГ.

По-четверте, хороша зварюваність без тер-обробки після зварювання.На відміну від сплавів із дисперсійним-твердінням, Incoloy 864 є зміцненим-твердим розчином і може бути зварений за допомогою стандартних технологій із відповідним або надлишковим наповнювачем (ERNiCrMo-3 або ERNiCrMo-4). Термічна обробка після зварювання не потрібна, що спрощує виготовлення та ремонт на місці.

Порівняльні режими відмови:У теплообміннику-з охолодженням морською водою при 110 градусах F (43 градуси) із застійними щілинами під прокладками:

Через 3–6 місяців у трубках 316L з’являються проточні витоки

Duplex 2205 може прослужити 2–4 роки, але щілинна корозія починається на прокладках

Incoloy 864 забезпечує 15–20+ років служби, що часто перевищує проектний термін служби обладнання

Типові застосування:Трубопроводи охолодження морської води (електростанції, термінали зрідженого природного газу, опріснення), системи протипожежного водопостачання (офшорні платформи), розпилювальні колектори поглинача ДДГ, опори туманоуловлювачів, вантажні лінії танкерів для хімікатів і трубопроводи целюлозно-паперового відбілювача (обслуговування діоксиду хлору).

---

4. З: Чому безшовні труби Incoloy 890 є кращим матеріалом для високотемпературних середовищ сульфідізації на нафтопереробних заводах?

A:Безшовна труба Incoloy 890 широко поширена на нафтопереробних заводах, вугільних-електростанціях і сміттєспалювальних заводах, де сір{2}}місткі гази за високої температури спричиняють швидку сульфідацію (утворення сірки) стандартних нержавіючих сталей. Три особливі характеристики пояснюють його домінування.

По-перше, виняткова стійкість до сульфідації через високий вміст хрому.Сульфідація – це форма високо-температурної корозії, коли сірка реагує із залізом, нікелем і хромом, утворюючи сульфіди з низькою-плавленням-. На відміну від окислення (яке утворює захисну накип Cr₂O₃), сульфідація зазвичай створює не-захисні, пористі накипи, які дозволяють продовжувати швидку атаку. Ключем до стійкості до сульфідації є підтримання достатнього вмісту хрому для утворення захисної окалини сульфіду хрому (Cr₃S₄ або Cr₂S₃), яка є більш стабільною та менш проникною, ніж сульфіди заліза чи нікелю. Incoloy 890 містить 25–28% хрому-, що значно більше, ніж стандартний 310H (24–26%) і значно більше, ніж 304H (18–20%). Цей додатковий вміст хрому забезпечує запас міцності в найсуворіших середовищах сульфідізації, таких як труби нагрівача нафтопереробного заводу, які піддаються впливу сирої нафти з високим вмістом -сірки (2–4% сірки) при 1200–1600 градусах F (649–871 градус ). Польовий досвід використання труб нагрівача із затримкою коксування показує, що Incoloy 890 зберігається в 3–5 разів довше, ніж 310H за ідентичних умов.

По-друге, збалансований вміст нікелю для оптимальної стійкості до сірки.Хоча високий вміст нікелю корисний для багатьох форм корозії, сам нікель утворює сульфіди нікелю з низькою-температурою-плавлення (Ni₃S₂, температура плавлення 1179 градусів F / 637 градусів), які можуть спричинити катастрофічну сульфідацію в рідкій-фазі. Incoloy 890 містить 32–35% нікелю-досить високий, щоб протистояти хлоридній SCC, якщо це стане занепокоєнням у подальших процесах, але достатньо низький, щоб уникнути серйозних проблем сульфідації нікелю, які спостерігаються в -сплавах із вищим вмістом нікелю, таких як Incoloy 800 (32–35% Ni, фактично аналогічний) та Inconel 600 (72% Ni). Вміст нікелю в сплаві ретельно оптимізовано, щоб збалансувати стійкість до сульфідації та інших форм впливу.

По-третє, добавки кремнію та марганцю для посиленого захисту.Incoloy 890 містить 0,3-0,8% кремнію і 0,5-1,0% марганцю. Ці елементи сприяють утворенню кремнезему (SiO₂)-під-шару під окалиною сульфіду хрому. Цей кремнеземний шар додатково зменшує дифузію сірки в основний метал. Силіцій особливо ефективний у сульфідуючих середовищах; багато стійких до сульфідації-сплавів (наприклад, RA330, 353MA) покладаються на додавання кремнію. Вміст марганцю допомагає зв’язувати залишки сірки у вигляді стабільних сульфідів марганцю, зменшуючи активність сірки, доступну для атаки хрому та заліза.

Механізм руйнування дрібних сплавів:У нагрівальній трубі нафтопереробного заводу обробляється 3% сірчиста нафта при 1400 градусах F (760 градусах):

Нержавіюча сталь 304H (18% Cr) утворює накип сульфіду заліза протягом декількох тижнів; відколи окалини, що оголюють свіжий метал; типове стоншення стінки трубки 0,1 дюйма/рік

Нержавіюча сталь 310H (24–26% Cr) працює краще, але все ще відчуває сульфідацію при 0,02–0,05 дюйма/рік

Incoloy 890 (25–28% Cr + Si) має швидкість сульфідації нижче 0,005 дюйма/рік, що забезпечує 10+ років служби

Типові застосування:Труби нагрівача нафтопереробного заводу (нагрівачі нафтопереробного заводу (нагрівачі сирої, вакуумної, коксівної, риформингової)), труби-пароперегрівача та повторного нагрівання котлів на вугіллі (пальники з низьким-NOx створюють умови сульфідізації), труби котлів-для-енергетичних установок (з високим вмістом сірки з відходів пластику/каучуку) та компоненти хімічних котлів утилізації в целюлозі млини (сірка з чорного лугу).

---

5. З: Які критичні вимоги до зварювання для труб Incoloy 864 порівняно з Incoloy 890?

A:Зварювання Incoloy 864 та Incoloy 890 потребує уваги до різних питань: збереження стійкості до точкової корекції для 864 та уникнення гарячих тріщин для 890. Обидва сплави, як правило, придатні для зварювання за належних процедур.

Для труби Incoloy 864 (супер-аустеніт):

Вибір присадного металу:використанняERNiCrMo-3(Інконель 625) абоERNiCrMo-4(C-276) як стандартні наповнювачі. Наповнювач повинен відповідати або перевищувати вміст молібдену в основному металі (6–8%), щоб підтримувати стійкість до точкової корекції.ERNiCrMo-3(9–10% Mo) є кращим для використання морської води та ДДГ. Ніколи не використовуйте наповнювачі з нержавіючої сталі (308L, 316L)-вони створюють елемент гальванічної корозії та не містять молібдену.

Контроль надходження тепла:Максимальна температура між проходами: 250 градусів F (121 градус). Підведення тепла обмежено 20–40 кДж/дюйм (8–16 кДж/см). Більше надходження тепла може спричинити виділення-багатої молібденом фази (сигма- або хі-фази), що зменшує стійкість до точкової корекції на 50% або більше. Використовуйте бісер, а не плетіння.

Очищення перед-зварюванням:Очистіть ацетоном або спеціальною щіткою з нержавіючої сталі. Використовуйте шліфувальні круги, призначені для нікелевих сплавів. Видаліть усі забруднення з вуглецевої сталі-вбудовані частинки заліза будуть іржавіти та ініціювати точкову появу.

Термічна обробка після-зварювання (зазвичай не потрібна):У більшості застосувань Incoloy 864 використовується в-звареному стані. Для досягнення максимальної стійкості до корозії в суворих умовах (наприклад, тепла морська вода зі стоячими умовами, суспензія поглинача ДДГ) розчинний відпал при 1950–2050 градусів за Фаренгейтом (1066–1121 градусів), а потім швидке загартування водою відновлює повну точкову стійкість. Це рідко виконується на трубах через ризики викривлення та зазвичай вказується лише для критичних теплообмінних труб.

Для труби Incoloy 890 (стійкі-до сульфідації-високої температури):

Вибір присадного металу:використанняER310абоER309наповнювачі з нержавіючої сталі. Для відповідності стійкості до сульфідації,ER310(25–28% Cr) є кращим. Спеціальні наповнювачі з високим-кремнієм (наприклад, ER312) можна використовувати для найсуворіших середовищ сульфідізації. Ніколи не використовуйте наповнювачі з низьким-сплавом або наповнювачі-на основі нікелю з низьким вмістом хрому.

Контроль надходження тепла:Максимальна температура між проходами: 300 градусів F (149 градусів). Підведення тепла обмежено 25–45 кДж/дюйм (10–18 кДж/см). Надмірне підведення тепла може спричинити осадження карбіду хрому на межах зерен, що знижує стійкість до сульфідації.

Запобігання гарячим розтріскуванням:Incoloy 890 з високим вмістом хрому та відносно низьким вмістом нікелю має вищу схильність до гарячого розтріскування, ніж стандартний 310H. Запобіжні заходи включають:

Ретельно очищуйте поверхні-забруднення сіркою від ріжучих рідин або ручок для маркування особливо шкідливе

Використовуйте злегка опуклий профіль зварного шва-увігнуті шви збільшують ризик розтріскування

Уникайте надмірного обмеження зварювання-дозволяйте вузлу вільно рухатися

Термообробка після -зварювання (не обов’язкова):Incoloy 890 використовується в -стані зварювання. Відпал після-зварювального розчину відновить максимальну стійкість до сульфідації, але є непрактичним для польового зварювання та рідко вказується.

Критичні попередження:

Для Incoloy 864:Не використовуйте наповнювачі з нержавіючої сталі-вони не містять молібдену, і це створить корозійну-зону зварювання. Не перегрівайте-утворення сигма-фази незворотне без повного відпалу розчину. Не використовуйте забруднені шліфувальні круги-вбудовані частинки вуглецевої сталі спричиняють виточки.

Для Incoloy 890:Не використовуйте наповнювачі з низьким вмістом-хрому (308L, 316L)-вони створюють слабку ланку для сульфідації. Не використовуйте надмірне нагрівання-це підвищує чутливість зони-термічного впливу. Не зварюйте без очищення сірки-залишки, що містять-сірка сприяє утворенню гарячих тріщин.

Кваліфікаційні вимоги:

Для Incoloy 864 у морській воді або FGD, атестація процедури зварювання має включати випробування на точкову корозію відповідно до ASTM G48 (хлорид заліза), щоб перевірити, що зварювані та зони-термічного-впливу зберігають PREN-еквівалентні характеристики. Стандартним критерієм прийнятності є відсутність точкових утворень через 72 години при 77 градусах F (25 градусах) для більшості застосувань або при 104 градусах F (40 градусах) для більш важких умов експлуатації.

Для Incoloy 890 при високій-температурній сульфідації кваліфікація повинна включати випробування на окислення/сульфідацію при підвищеній{2}}температурі, хоча стандартного кодифікованого випробування не існує. Багато операторів нафтопереробних заводів вимагають демонстрації того, що зварне з’єднання не стає кращим місцем атаки через вплив імітованого технологічного газу при температурі.