Incoloy 27-7MO ja A-286 saumattomat putket

1. K: Mitkä ovat perustavanlaatuiset erot kemiallisessa koostumuksessa ja vahvistusmekanismeissa Incoloy 27-7MO- ja A-286-seoksesta valmistettujen saumattomien putkien välillä?

A:
Incoloy 27-7MO ja A-286 ovat molemmat erittäin suorituskykyisiä rautapohjaisia ​​seoksia, mutta ne käyttävät täysin erilaisia ​​vahvistusmekanismeja ja palvelevat eri lämpötila-alueita.

Incoloy 27-7MO (UNS S31277)on super-austeniittista ruostumatonta terästä, joka on suunniteltu maksimaaliseen piste- ja rakokorroosionkestävyyteen. Sen nimellinen koostumus sisältää:

Nikkeli: 27–29 % (korkea austeniittisen stabiilisuuden vuoksi)

Kromi: 21–23 % (korkea passiivisen kalvon stabiiliuden vuoksi)

Molybdeeni: 6,5–7,5 % (erittäin korkea pistesuojauksen vuoksi)

rauta: tasapaino (noin . 37–42 %)

Typpi: 0,20–0,30 % (kriittinen pisteen muodostumiselle ja vahvistamiselle)

Kupari: 0,5–1,5 % (haponkestävyys)

Hiili: Alle tai yhtä suuri kuin 0,020 % (erittäin alhainen herkistymisen estämiseksi)

Seos onkiinteää-ratkaisua vahvistettuilman sadekovettuvuutta. 6,5–7,5 % molybdeenin ja 0,20–0,30 % typen yhdistelmä antaa 27-7MO:lle pistekorvauskestävyysekvivalenttiluvun (PREN) 50–55 -, joka on yksi suurimmista kaupallisesti saatavilla olevista muokatuista austeniittisista seoksista. Korroosiosovellusten enimmäiskäyttölämpötila on noin 400 astetta (752 astetta F); tämän lämpötilan yläpuolella metalliseos pysyy hapettumisenkestävänä, mutta menettää mekaanisen lujuuden ja voi saostaa sigmafaasin.

A-286 (UNS S66286)on saostus-kovettuva rauta-superseos, joka on suunniteltu kestämään korkeita lämpötiloja. Sen nimellinen koostumus sisältää:

Nikkeli: 24–27 % (alle 27–7 MO)

Kromi: 13,5–16 % (kohtalainen hapettumiskestävyys)

rauta: tasapaino (noin . 50–55 %)

Titaani: 1,9–2,35 % (kriittinen gammaprime-saostukselle)

Alumiini: 0,10–0,50 % (osoittaa myös gammaprime)

Molybdeeni: 1,0–1,5 % (vähäinen, kiinteän -liuoksen vahvistamiseen)

Vanadiini: 0,10–0,50 % (jyväjalostus)

Hiili: pienempi tai yhtä suuri kuin 0,08 %

A-286 saavuttaa vahvuutensa kauttasateen kovettuminen. Liuoshehkutuksen (980–1000 astetta) ja vanhentamisen (710–730 astetta 12–16 tunnin ajan) jälkeen hienojakoisia Ni₃(Al, Ti) gammaprime ( ') -hiukkasia saostuu koherentisti austeniittisen matriisin sisällä, mikä nostaa myötörajan noin 350 MPa:sta arvoon 350 MPa (05–05aksi8) (05aksi8) MPa:sta (05-95aksi8) arvoon. Toisin kuin 27-7MO, A-286 on suunniteltu käyttölämpötiloihin huoneenlämmöstä 650 asteeseen (1200 astetta F) asti, ja sen käyttökestävyys on 700 astetta.

Suunnittelufilosofian vertailu:

Avaimen nouto:27-7kk on akorroosioseosäärimmäisiin kloridiympäristöihin. A-286 on akorkean lämpötilan{0}}lujuusseossuihkumoottoreille, turboahtimille ja kiinnikkeille. Niillä ei juuri ole päällekkäisiä sovelluksia.

---

2. K: Miksi Incoloy 27-7MO saumaton putki on tarkoitettu äärimmäisiin kloridiympäristöihin, joissa A-286 hajoaa nopeasti pisteen vuoksi?

A:
Kloridipitoiset-ympäristöt -, kuten merivesi, murtovesi, suolavesi ja savukaasujen rikinpoisto (FGD) -pesurit - aiheuttavat piste- ja rakokorroosiota, mikä tuhoaa tavanomaiset ruostumattomat teräkset ja monet sakka{3}}kovettuvia seoksia.

Miksi A-286 epäonnistuu kloridiympäristöissä:

Alhainen molybdeenipitoisuus (1,0–1,5 %)– A-286:n PREN on noin 20–22, mikä on verrattavissa 316 litran ruostumattomaan teräkseen. Lämpimässä merivedessä (25–40 astetta), 316 litran kaivoissa viikkojen sisällä; A-286 ei toimisi paremmin. Saostuman -kovettuva mikrorakenne ei paranna pistesyöpymiskestävyyttä – itse asiassa gammaprime-hiukkasten läsnäolo voi luoda mikrogalvaanisia soluja, jotka nopeuttavat paikallista hyökkäystä.

Ei typen lisäystä– Typpi parantaa synergistisesti pistesyöpymiskestävyyttä. A-286:ssa ei ole tarkoituksellista typen lisäystä.

Kohtalainen kromi (13,5–16 %)– Alempi kuin 21–23 % 27–7 kuukauden aikana. Kromi on välttämätön passiivisen kalvon stabiiliudelle; vähemmän kromia tarkoittaa vähemmän kestävää passiivikalvoa.

Lämpökäsittelyn komplikaatioita– A-286 toimitetaan tyypillisesti vanhentuneessa kunnossa maksimaalisen lujuuden saavuttamiseksi. Vanheneminen tuottaa sekundaarisia faaseja, jotka voivat toimia aloituspaikkoina kloridien syventymiselle.

Miksi Incoloy 27-7MO on erinomainen äärimmäisissä kloridiympäristöissä:

Erittäin korkea pistesyöpymisvastuksen ekvivalenttiluku (PREN 50–55)
PREN=%Cr + 3.3×%Mo + 16×%N
27-7MO: 22 %Cr + 3.3×7,0 %Mo + 16×0,25 %N ≈ 22 + 23.1 + 4.0=49.1

Yli 45 PREN tarjoaa luotettavan piste- ja rakokorroosionkestävyyden aggressiivisimmissa kloridiympäristöissä, mukaan lukien kuuma merivesi (50–60 astetta), suolavesi ja FGD-pesurilietteet.

Erinomainen rakokorroosionkestävyys– ASTM G48 -testeissä (6 % FeCl₃, 50 astetta) 27-7MO:n kriittiset rakokorroosiolämpötilat (CCT) ylittävät 50 astetta verrattuna 316L (CCT < 10 astetta) ja A-286 (CCT ≈ 15 astetta).

Mikrobiologisesti vaikuttavan korroosionkestävyys (MIC)– Korkean molybdeenin ja typen yhdistelmä estää biokalvon muodostumista ja vastustaa merivesijärjestelmissä yleisten sulfaatti{0}}pelkistysbakteerien (SRB) hyökkäyksiä.

Korkea nikkelipitoisuus (27–29 %)– Tarjoaa erinomaisen kestävyyden kloridijännitekorroosiohalkeilua (SCC) vastaan, joka vaivaa 300-sarjan ruostumattomia teräksiä.

Tietyt sovellukset, joissa 27-7MO on pakollinen (ja A-286 ei sovellu):

Valintasäännöt:

Märkäkloridipalvelu PREN-vaatimuksella > 45 → Incoloy 27-7MO

A-286:ta ei saa koskaan käyttää märkäkloridihuollossa- se on korkean lämpötilan-seos, ei korroosioseos.

---

3. K: Miten A-286-seoksesta valmistettu saumaton putken saostuskovetusmekanismi eroaa Incoloy 27-7MO:n kiinteällä liuoksella vahvistetusta mekanismista, ja mitä lämpökäsittelyä kukin vaatii?

A:
Tämä on kriittinen ero, joka määrää, kuinka kukin metalliseos käsitellään, valmistetaan ja otetaan käyttöön.

A-286 - Sadekarkaisu (gammaprime, '):

A-286 toimitetaan liuoshehkutetussa tilassa (pehmeä) ja sitä on vanhennettava, jotta se saavuttaa määritetyt mekaaniset ominaisuudet.

A-286:n lämpökäsittelyjärjestys:

Liuoshehkutus– Kuumenna 980–1000 astetta (1796–1832 astetta F) 1–2 tunniksi, minkä jälkeen jäähdytä nopeasti (öljy- tai vesijäähdytys). Tämä liuottaa kaikki olemassa olevat sakat ja tuottaa täysin austeniittisen rakenteen, jossa on hieno raekoko.

Kylmä työ(valinnainen) – Jotkin spesifikaatiot edellyttävät 15–20 %:n kylmäpelkistystä liuoshehkutuksen jälkeen dislokaatiotiheyden lisäämiseksi, mikä tarjoaa enemmän ydintymiskohtia saostumille vanhenemisen aikana.

Vanheneminen (saoskovettuminen)– Kuumenna 710–730 asteeseen (1310–1350 astetta F) 12–16 tunniksi, minkä jälkeen ilmajäähdytä. Vanhenemisen aikana hienojakoiset Ni3(Al, Ti) gammaprime-hiukkaset saostuvat koherentisti austeniittisen matriisin sisällä. Nämä hiukkaset luovat voimakkaita paikallisia jännityskenttiä, jotka estävät dislokaatioliikkeen.

Mekaaninen kiinteistökehitys:

A-286:n väärän lämpökäsittelyn seuraukset:

Ei ikääntymistä→ lujuus pysyy liuos{0}}hehkutetulla tasolla (300–350 MPa), riittämätön korkean-lämpötilojen pultti- tai turbiinikomponenteille.

Ylivanheneminen(liian pitkä aika tai lämpötila > 750 astetta) → gammaprime-hiukkaset karkenevat, menettävät koherenssia ja lujuus laskee pysyvästi.

Alaikäinen(riittämätön aika tai lämpötila < 680 astetta) → epätäydellinen sade, lujuus 20–30 % alle määrityksen.

Incoloy 27-7MO - Vahvistus kiinteällä liuoksella (ei ikääntymistä):

27-7kk vaatiiei sadekovettumista. Se toimitetaan liuos-hehkutettuna (1100–1150 astetta, jota seuraa vesisammutus). Tämä yksittäinen vaihe:

Liuottaa kaikki karbidit tai metallien väliset faasit, joita voi muodostua kuumatyöstössä.

Tuottaa täysin austeniittisen rakenteen, jossa kaikki seosaineet ovat kiinteässä liuoksessa.

Saavuttaa halutun korroosionkestävyyden suoraan.

Vanhenemista tai jälki{0}}hitsauksen lämpökäsittelyä ei vaadita tai hyödyllistä.27-7MO:n altistaminen 500–900 asteen (932–1652 astetta F) lämpötiloille voi saostaa sigmafaasin (hauras FeCrMo intermetallic), mikä heikentää voimakkaasti sitkeyttä ja pistekestävyyttä.

Vertailutaulukko:

Käytännön vaikutukset:A-286 hitsattavaa komponenttia on hitsattava liuos-hehkutetussa tilassa, sitten täysin uudelleen liuotushehkutettava ja vanhenettava hitsauksen jälkeen. Tämä on harvoin mahdollista kenttähitsauksissa, joten A-286:ta käytetään tyypillisesti kiinnikkeissä ja myymälässä valmistetuissa pienissä komponenteissa. Incoloy 27-7MO on paljon anteeksiantavampi kenttävalmistukseen, vaikka hitsaus vaatii silti huolellisuutta sigmafaasin muodostumisen välttämiseksi.

---

4. K: Mitkä ovat erityiset korkean lämpötilan sovellukset, joissa A-286 saumatonta putkea suositellaan, ja miksi Incoloy 27-7MO ei sovellu näihin palveluihin?

A:
A-286 kehitettiin lentokoneiden suihkumoottoreille ja kaasuturbiineille, joissa vaaditaan suurta lujuutta korkeissa lämpötiloissa (jopa 650-700 astetta). Incoloy 27-7MO on korroosioseos, eikä sillä ole sijaa tällaisissa sovelluksissa.

Miksi A-286 on erinomainen korkeassa lämpötilassa:

Gamma prime ( ') -stabiilisuus– Ni₃(Al, Ti)-saostumat pysyvät yhtenäisinä ja tehokkaina noin 650 asteeseen (1200 astetta F). Tämän lämpötilan yläpuolella ne alkavat karkeantua ja liueta, mutta monissa syklisissä sovelluksissa seos pysyy käyttökelpoisena 700 asteeseen (1292 astetta F) lyhyen ajan.

Rypymisen vastustuskyky– A-286:lla on hyvä virumismurtolujuus 550–650 asteen alueella. Tyypillinen 1000 tunnin virumismurtolujuus 650 asteessa on noin 140–170 MPa (20–25 ksi), mikä riittää useille kaasuturbiinikomponenteille.

Hapettumiskestävyys– 13,5–16 % kromia sisältävä A-286 muodostaa suojaavan Cr₂O3 -saostteen, joka kestää hapettumista 750 asteeseen asti. Titaani- ja alumiinilisäosat edistävät myös kalkin vakautta.

Lämpöväsymiskestävyys– Seos säilyttää hyvän sitkeyden pitkäaikaisen-altistuksen jälkeen ja kestää lämpösyklin halkeilua.

Tietyt korkean lämpötilan{0}}sovellukset, joissa A-286 on pakollinen:

Miksi Incoloy 27-7MO ei sovellu korkean lämpötilan huoltoon:

Sigma-vaiheen haurastuminen– Altistamalla 27-7MO 500–900 asteen lämpötiloille saostuu sigmafaasi (FeCrMo intermetallic). Tämä faasi on hauras ja kuluttaa kromin ja molybdeenin matriisia tuhoten sekä sitkeyden että korroosionkestävyyden. Jopa lyhytaikainen altistuminen 600 asteessa voi aiheuttaa merkittävää haurastumista.

Korroosionkestävyyden menetys– Korkea molybdeenipitoisuus (6,5–7,5 %), joka tekee 27-7MO:sta erinomaisen pistesyöpymisen kestävyyden, tulee ongelmalliseksi korkeissa lämpötiloissa. Molybdeeni muodostaa haihtuvia oksideja (MoO3) yli 600 asteen lämpötilassa, mikä johtaa kiihtyneeseen hapettumiseen ja roiskeluun.

Huono virumislujuus– Kiinteänä-liuosseoksena 27-7MO ei vahvista sadetta. 600 asteen kulmassa sen myötölujuus on alle 150 MPa -, mikä ei riitä mihinkään kantaviin sovelluksiin.

Ei korkean lämpötilan{0}}kelpoisuutta– 27-7MO ei ole mainittu ASME:n osiossa I tai VIII korkean lämpötilan palvelun osalta. Sen sallitut jännitykset julkaistaan ​​vain 400 asteen lämpötiloissa.

Suorituskykyvertailu 600 asteessa:

Valintasäännöt:

Käyttölämpötila 500–700 astetta mekaanisilla kuormilla → A-286

Käyttölämpötila > 400 astetta kloridien kanssa → ei kumpaakaan (käytä Incoloy 800H tai Alloy 625)

27-7MO ei saa koskaan käyttää yli 400 astetta- sigma-vaiheen haurastuminen on väistämätöntä.

---

5. K: Mitkä ovat hitsausvaatimukset ja lisäainesuositukset saumattomille Incoloy 27-7MO- ja A-286 -putkille, ja mitkä ovat kunkin kriittiset varotoimet?

A:
Molemmat seokset ovat hitsattavia, mutta kumpikin asettaa ainutlaatuisia haasteita erilaisten vahvistusmekanismiensa vuoksi.

Incoloy 27-7MO – hitsausvaatimukset:

27-7MO on hitsattavissa GTAW (TIG), GMAW (MIG) ja SMAW prosesseilla. On kuitenkin varottava sigmafaasin muodostumista.

Täytemetallisuositukset:

ERNiCrMo-3 (Inconel 625)– Yleisin. Tarjoaa yhteensopivan PREN (45–50) ja hyvän pistesuojauksen.

ERNiCrMo-10 (Inconel 686)– Suosittu aggressiivisimmille kloridipalveluille; korkeampi molybdeeni (15–17 %) tarjoaa ylimääräistä pistesuojausta.

ERNiCrMo-4 (C-276)– Hyväksyttävä vaihtoehto.

Kriittiset varotoimet:

Tiukka läpikulkulämpötilan säätö– Säilytä alle 150 astetta (300 astetta F). Korkeammat lämpötilat aiheuttavat sigmafaasisaostumisen vaaran lämpö-vaikutusvyöhykkeellä (HAZ).

Pieni lämmöntuotto– Vähemmän tai yhtä suuri kuin 1,5 kJ/mm. Käytä naruhelmiä, älä kutoa. Useat ohuet siirrot ovat parempia kuin muutama paksu syöttö.

Takaisin{0}}puhdistus on välttämätöntä– Käytä argon- tai typpitaustakaasua. Juuren hapettuminen vähentää pistesyöpymisvastusta dramaattisesti.

Ei esilämmitystä– Esilämmitys on tarpeetonta ja voi edistää sigma-vaihetta.

Ei jälki{0}}hitsauksen lämpökäsittelyä– PWHT 500–900 asteen alueella saostaa sigmafaasia ja tuhoaa korroosionkestävyyden. Käytä-hitsauksena.

A-286 - hitsausvaatimukset:

A-286 on hitsattava, mutta huomattavasti haastavampi kuin 27-7MO sadekarkaisunsa vuoksi.

Täytemetallisuositukset:

AWS A5.14 ERNiCr-3 (Inconel 82)– Yleisin. Tarjoaa hyvän lujuuden ja taipuisuuden.

AWS A5.11 ENiCrFe-2 (puikkoelektrodi)– SMAW-sovelluksiin.

AWS A5.14 ERNiFeCr-2 (A-286 vastaava täyteaine)– Saatavana, mutta kalliimpi ja vaatii tarkan lämpökäsittelyn.

Kriittiset varotoimet ja hitsaus-vanhenemisongelma:

Hitsaus liuoksessa{0}}hehkutettu– A-286 tulee hitsata pehmeässä (liuoshehkutetussa) tilassa. Hitsaus vanhentuneessa tilassa tuhoaa HAZ:n gammaprimäärirakenteen.

Täydellinen jälki{0}}hitsauksen lämpökäsittely vaaditaan lujuuden vuoksi– Hitsauksen jälkeen komponentille on suoritettava:

Liuoshehkutus (980–1000 astetta) ei-toivottujen faasien liuottamiseksi

Vanheneminen (710–730 astetta 12–16 tunnin ajan) gammaprimeen uudelleen-saostamiseksi

Tämä onepäkäytännöllinen kenttähitsauksilleputken päällä. Siksi A-286:ta käytetään harvoin kenttä-hitsatuissa putkistojärjestelmissä. Se rajoittuu tyypillisesti konepajassa valmistettuihin komponentteihin tai mekaanisiin liitoksiin (laipat, kierreliitokset).

Esilämmitys– Ei vaadita. Välilämpötila Alle tai yhtä suuri kuin 150 astetta.

Jännitys{0}}ikähalkeiluriski– A-286 on herkkä jännitys-vanhenemishalkeilulle, jos se hitsataan vanhentuneessa tilassa tai jos hitsauksen jälkeinen vanhentaminen suoritetaan ilman väliliuoshehkutusta. Hitsausliitoksen ikääntymisen aikana muodostuva gammaprime muodostaa jäännösjännityksiä, jotka voivat aiheuttaa halkeilua.

Vertailutaulukko:

Käytännön opastus:

Käytä 27-7kkkenttä-hitsattuihin putkiin kloridipalvelussa. Noudata tiukkaa läpikulkulämpötilan valvontaa ja käytä ERNiCrMo-3 täyteainetta. PWHT:tä ei tarvita.

Vältä A-286:ta kenttähitsaukselleellei koko lämpökäsittelysykliä voida suorittaa hitsauksen jälkeen. Useimmissa öljy- ja kaasusovelluksissa A-286:ta käytetään vain kiinnittimiin ja pieniin komponentteihin, ei hitsattuihin putkijärjestelmiin.

Jos A-286 putki on hitsattava kentällä, suunnittele liitos mekaanista lujuutta varten olettaen, että HAZ:lla on vain liuos-hehkutettu lujuus (300–350 MPa), ei vanhentunutta lujuutta. Tämä vaatii yleensä paksumpia seiniä tai pienempiä suunnittelurasituksia.

---

Yhteenveto valintaoppaasta: