Mitkä ovat kriittiset hitsausvaatimukset Incoloy 832 vs. Incoloy 890 putkille?

1. K: Mitkä ovat Incoloy 832- ja Incoloy 890 -putkien olennaiset koostumus- ja ominaisuudet erot?

A:Incoloy 832 ja Incoloy 890 ovat molemmat tehokkaita austeniittisia seoksia, jotka on suunniteltu korkean lämpötilan sulfidointi- ja hapetusympäristöihin, mutta niiden kromi-, pii- ja nikkelipitoisuudet eroavat toisistaan, mikä vaikuttaa niiden suorituskykyyn.

Incoloy 832 (UNS N08832)on runsaasti-kromia, piitä-muunneltu austeniittiset metalliseos, joka on kehitetty erityisesti voimakkaaseen sulfidoituvaan ympäristöön. Sen nimelliskoostumus on 30–35 % nikkeliä, 26–30 % kromia, 0,5–1,5 % molybdeeniä, 1,5–2,5 % piitä, 0,5–1,0 % mangaania, 0,02–0,06 % hiiltä ja loput rautaa. Tärkeimmät tunnusmerkit ovat erittäin korkea kromipitoisuus (26–30 %, korkeampi kuin Incoloy 890:ssä 25–28 %) ja korkea piipitoisuus (1,5–2,5 %, merkittävästi korkeampi kuin 890:ssä 0,3–0,8 %). Tämä yhdistelmä tarjoaa poikkeuksellisen kestävyyden sulfidaatiota (rikkihyökkäystä) vastaan ​​korkeissa lämpötiloissa. Korkea piipitoisuus edistää suojaavan piidioksidin (SiO₂) ala-kerroksen muodostumista kromioksidi/sulfidi-asteikon alle. Incoloy 832 on kiinteä{31}}liuos, joka on vahvistettu ilman tahallisia saostumia{32}}kovettuvia lisäyksiä. Tyypillinen myötöraja on 30–45 ksi (207–310 MPa) huoneenlämmössä, ja hyödyllinen virumislujuus on noin 1800 astetta F (982 astetta).

Incoloy 890 (UNS N08890)on rauta-nikkeli-kromiseos, joka on myös suunniteltu korkean-lämpötilojen sulfidointi- ja hapetusympäristöihin. Sen nimelliskoostumus on 32–35 % nikkeliä, 25–28 % kromia, 0,5–1,5 % molybdeeniä, 0,3–0,8 % piitä, 0,5–1,0 % mangaania, 0,02–0,06 % hiiltä ja loput rautaa. Incoloy 832:een verrattuna Incoloy 890:ssä on hieman vähemmän kromia (25–28 % vs Pienempi piipitoisuus tekee Incoloy 890:stä helpomman valmistaa ja hitsata, koska korkea piipitoisuus voi edistää hauraan sigmafaasin muodostumista ja vähentää hitsattavuutta. Alempi pii tarkoittaa kuitenkin myös jonkin verran alhaisempaa sulfidaatiokestävyyttä aggressiivisimmissa ympäristöissä. Incoloy 890 on myös kiinteä{32}liuos, joka on vahvistettu tyypillisellä myötörajalla 30–45 ksi (207–310 MPa).

Metallurgiset vaikutukset:Incoloy 832 tarjoaa erinomaisen sulfidaatiokestävyyden korkeamman kromi- ja piipitoisuutensa ansiosta, mutta heikentyneen hitsattavuuden ja hauraiden faasien muodostumisen kustannuksella pitkäaikaisen -korkean{2}}lämpötila-altistuksen aikana. Incoloy 890 tarjoaa tasapainon hyvän sulfidaatiokestävyyden, erinomaisen hapettumisenkestävyyden ja paremman valmistettavuuden välillä. Ankarimmissa rikkipitoisissa ympäristöissä (esim. korkea-rikkipitoiset raakaöljyn lämmittimet, hiili-kattilat, joissa on alhainen-NOx-poltin), Incoloy 832 on suositeltava. Yleiseen jalostamon lämmitinhuoltoon, jossa sulfidoituminen on kohtalaista ja hitsattavuus on tärkeää, valitaan usein Incoloy 890.

Valitsemalla niistä:Jos hakemus koskeeextreme sulfidation with high sulfur content (>3 % polttoaineessa) ja yli 871 asteen lämpötiloissa, valitse Incoloy 832. Jos sovellus koskeekeskivaikea tai vaikea sulfidoituminen hyvillä valmistettavuusvaatimuksilla, valitse Incoloy 890.

---

2. K: Mitkä alan standardit ja spesifikaatiot säätelevät Incoloy 832- ja Incoloy 890 -saumattomia putkia?

A:Nämä kaksi metalliseosta kuuluvat samanlaisten määrittelykehysten piiriin, mutta Incoloy 832 on vähemmän standardoitu, ja se vaatii usein ostajakohtaisia ​​määrityksiä.

Incoloy 832 saumattomalle putkelle:

ASTM-putkispesifikaatiota ei ole olemassa.Incoloy 832 on patentoitu tai puoli{1}}vakiolaatu. Putket valmistetaan tyypillisesti ostajan -kehittämien spesifikaatioiden mukaan, jotka viittaavat ASTM B407:ään (nikkeli-rauta-kromiseoksille), jotka sisältävät lisävaatimuksia kemian (korkeampi Cr ja Si) ja korkeiden -lämpötilaominaisuuksien osalta.

ASTM B407 / ASME SB407– Käytetään perusspesifikaationa, kemiaa on muutettu vastaamaan Incoloy 832 -vaatimuksia.

ASME Code Case– Joitakin koodikoteloita on olemassa samankaltaisille korkea{0}}piiseoksille; ostajien tulee neuvotella tehtaalla koodin noudattamisesta.

API 938-C– American Petroleum Institute suosittelee sulfidaatiokestävyyttä koskevaa käytäntöä, joka sisältää ohjeita seoksista, kuten Incoloy 832.

Incoloy 890 saumattomalle putkelle:

ASTM B407 / ASME SB407– Saumattomien nikkeli-rauta-kromiseosputkien vakiomääritys. Tämä on UNS N08890:n ensisijainen eritelmä.

ASTM B163 / ASME SB163– Saumattomat lauhdutin- ja lämmönvaihdinputket, joita käytetään usein 890 putkille korkean lämpötilan -lämmönvaihtimissa.

ASME Code Case 2588– Mahdollistaa Incoloy 890:n (UNS N08890) käytön ASME-kattila- ja paineastiakoodirakenteessa huoltoon 1800 asteen F (982 astetta) asti sulfidoituvissa ympäristöissä.

API 938-C– Antaa ohjeita Incoloy 890:n ja vastaavien metalliseosten käytöstä jalostamon lämmittimen komponenteissa.

Hankinnan huomioitavaa:Incoloy 832 saumaton putki on erikoistuote, jonka myllylähteet ovat hyvin rajalliset. Ostajien tulee odottaa pitkiä toimitusaikoja (16–24 viikkoa) ja tehdä tiivistä yhteistyötä tehtaan kanssa hankintaspesifikaatioiden laatimiseksi. Kemiallisen analyysin tulee vahvistaa piipitoisuus (1,5–2,5 %) ja kromipitoisuus (26–30 %). Incoloy 890 on enemmän kaupallisesti saatavilla, mutta silti erikoislaatuinen, jonka toimitusajat ovat 12–20 viikkoa. Molemmille seoksille kriittisissä sovelluksissa voidaan vaatia{14}}veto- ja virumatestausta korkeassa lämpötilassa.

---

3. K: Miksi Incoloy 832 saumaton putki suositaan erittäin rikkipitoisissa ympäristöissä jalostamoissa ja voimalaitoksissa?

A:Saumaton Incoloy 832 -putki on saanut tunnustusta vaikeimmissa sulfidoitumisympäristöissä, joissa jopa ruostumattomat Incoloy 890 ja 310H ruostumattomat teräkset kokevat kohtuuttomia korroosiota. Kolme erityistä ominaisuutta selittävät sen paremmuuden.

Ensinnäkin poikkeuksellinen sulfidaatiokestävyys korkeasta kromista ja korkeasta piistä.Sulfidoituminen on korkean lämpötilan{0}}korroosion muoto, jossa rikki reagoi metallin kanssa muodostaen matalan-sulamispisteen-sulfideja. Avain vastustuskykyyn on suojaavan, hitaasti{4}}kasvavan sulfidi- tai oksidisuolen muodostaminen. Incoloy 832 sisältää 26–30 % kromia (vs Runsas kromipitoisuus edistää kromi-rikkaan sulfidi-/oksidisuolen muodostumista. Korkea piipitoisuus edistää jatkuvan, amorfisen piidioksidin (SiO₂)-alakerroksen muodostumista kromikerroksen alle. Tämä piidioksidikerros on poikkeuksellisen stabiili ja toimii diffuusiosulkuna rikkiä vastaan. Laboratoriokokeissa, jotka simuloivat jalostamon lämmitysolosuhteita (1400–1600 astetta F / 760–871 astetta, 2–4 % rikkiä polttoaineessa), Incoloy 832:n sulfidaationopeus on 0,001–0,003 tuumaa vuodessa (ipy), verrattuna 0,001–0,0105–09 Incoloy9-0105–09 ipyyn. 0,020–0,050 ipy 310H:lle.

Toiseksi, kestävyys sekä sulfidaatiota että hapettumista vastaan.Monet sulfidoitumista{0}}kestävät seokset (esim. ne, joissa on erittäin paljon piitä) voivat olla herkkiä hapettumiselle ympäristöissä, jotka vaihtelevat pelkistävän (sulfidoituvan) ja hapettavan olosuhteiden välillä. Incoloy 832:n korkea kromipitoisuus (26–30 %) tarjoaa erinomaisen hapettumiskestävyyden muodostaen suojaavan Cr₂O₃-sokkikerroksen ympäristön hapettuessa. Tämä kaksoisominaisuus on kriittinen jalostamoiden lämmittimissä, joissa liekkien törmäys, ilman sisäänpääsy tai prosessihäiriöt voivat aiheuttaa ilmakehän vaihtelua. Seos säilyttää suojan molemmissa olosuhteissa.

Kolmanneksi hyvä virumislujuus korkeissa lämpötiloissa.Vaikka Incoloy 832 ei ole saostus{0}}kovettuva metalliseos, se saavuttaa hyödyllisen virumislujuuden kromista, piistä ja molybdeenistä tehdyn kiinteän liuosvahvistuksen ansiosta. 100 000 -tunnin virumismurtolujuus 1600 asteessa F (871 astetta) on noin 1,5–2,5 ksi (10–17 MPa), joka on verrattavissa 310 H:iin ja riittää useimpiin jalostamon lämmitysputkisovelluksiin, joissa kehäjännitykset ovat suhteellisen alhaiset (yleensä 5–1,5).

Vertailevat vikatilat:Raakaöljylämmittimen putkessa, jossa käsitellään 3,5 % rikkiraakaöljyä 1550 astetta F (843 astetta) 500 psig:n sisäisellä paineella:

310H ruostumaton teräs: sulfidaatioaste 0,030 ipy, putken käyttöikä noin 3-4 vuotta

Incoloy 890: sulfidaatioaste 0,008 ipy, putken käyttöikä noin 10–12 vuotta

Incoloy 832: sulfidaatioaste 0,002 ipy, putken käyttöikä yli 20 vuotta

Tyypilliset sovellukset:Jalostamoiden raakalämpöputket (korkea-rikkipitoinen raakaöljypalvelu), viivästetyt koksarin lämmitysputket, tyhjiölämmitysputket, hiili-kattilan tulistin- ja lämmitysputket (alhaiset-NOx-polttimet luovat sulfidoituvia olosuhteita), mustalipeän talteenottokattiloiden komponentit sellutehtaissa ja jätekattiloissa kumit).

---

4. K: Miksi Incoloy 890 saumaton putki valitaan usein korkeampien-seosvaihtoehtojen sijaan jalostamoiden lämmitinhuoltoon?

A:Saumaton Incoloy 890 -putki on "suloinen paikka" jalostamoiden lämmitinsovelluksissa,{1}}jossa on huomattavasti parempi sulfidaatiokestävyys kuin tavallinen ruostumaton 310H-teräs, mutta se tarjoaa paremman valmistettavuuden ja alhaisemmat kustannukset kuin korkeammat-piiseokset, kuten Incoloy 832. Kolme tekijää selittää sen laajan käyttöönoton.

Ensinnäkin optimoitu sulfidaatiokestävyyden ja valmistettavuuden tasapaino.Incoloy 890:n 25–28 % kromi ja 0,3–0,8 % piitä tarjoavat huomattavan sulfidaatiokestävyyden verrattuna 310H:iin (tyypillisesti 24–26 % Cr, 0,3–0,5 % Si). Parannus on merkittävä,{11}}tyypillisesti 50–70 %:n lasku sulfidaationopeudessa. Piipitoisuus pidetään kuitenkin alle 1 %:ssa, jotta vältetään hitsaus- ja valmistusvaikeudet, jotka liittyvät korkeaan{16}}piiseokseen. Korkeat-piiseokset (yli 1,5 % Si) voivat muodostaa hauraan sigmafaasin hitsauksen tai pitkäaikaisen käytön aikana, ja ne ovat alttiimpia kuumahalkeilulle. Incoloy 890 voidaan hitsata vakiomenetelmillä ER310-täytemetallilla ilman erityistä esilämmitystä tai jälki{24}}hitsauksen lämpökäsittelyä. Tämä tekee siitä käytännöllisen sekä tehdastuotannossa että kenttäkorjauksissa.

Toiseksi todistettu suorituskyky useissa jalostamoympäristöissä.Incoloy 890:llä on vuosikymmenten kokemus raakalämmittimistä, tyhjiölämmittimistä, koksauslämmittimistä ja reformer-lämmittimistä. Se toimii luotettavasti eri rikkipitoisuuksilla (0,5–3,0 %), lämpötiloilla (1200–1650 astetta F / 649–899 astetta) ja lämpökiertoolosuhteissa. Tämä laaja kokemus antaa jalostamoinsinööreille luottamusta lejeeringin määrittämiseen. Sitä vastoin korkeammalla{10}}piiseoksella, kuten Incoloy 832:lla, on rajallisempi kenttähistoria, ja ne on yleensä varattu äärimmäisimpiin olosuhteisiin.

Kolmanneksi kustannus{0}}tehokkuus verrattuna nikkeli-superseoksiin.Ympäristöissä, joissa sulfidoituminen on voimakasta, jotkut suunnittelijat saattavat harkita kiinteään nikkeli{0}}pohjaisia ​​seoksia, kuten Inconel 600 tai Incoloy 800H. Näillä seoksilla on kuitenkin omat sulfidointiongelmansa-korkeat-nikkeliseokset voivat muodostaa matalan-sulamispisteen- nikkelisulfideja (Ni₃S₂, sulamispiste 1179 astetta F / 637 astetta), jotka aiheuttavat katastrofaalisen neste{10}sulfidaatiovaiheen. Incoloy 890, jonka nikkelipitoisuus on tasapainotettu (32–35 %), välttää tämän ongelman ja tarjoaa erinomaisen sulfidaatiokestävyyden halvemmalla kuin nikkeli{15}}pohjaiset seokset. Incoloy 890:n seoskustannukset ovat tyypillisesti 2–3 kertaa 310H:n kustannukset, mutta vain 0,6–0,8 kertaa kiinteiden nikkeliseosten hinta, joten se on taloudellinen päivitys.

Suorituskykyvertailu tyypillisessä jalostamon lämmittimen käytössä (1500 astetta F / 816 astetta, 2 % rikkipolttoainetta):

Tyypilliset sovellukset:Jalostamon raaka- ja alipainelämmittimen säteilyosat, viivästetty koksauslämmittimen putket, reformaattorin lämmittimen letit ja jakoputket, vetykäsittelylaitteen syöttö-jätevesilämmönvaihtimet (korkean-lämpötilan puoli) ja hiili-voimalaitoksen tulistinputket (kohtalainen sulfidointi).

---

5. K: Mitkä ovat kriittiset hitsausvaatimukset Incoloy 832 vs. Incoloy 890 putkille?

A:Incoloy 832:n ja Incoloy 890:n hitsaus vaatii huomiota eri asioihin: Incoloy 832:n korkea piipitoisuus aiheuttaa kuumahalkeilun ja sigmavaiheen riskin, kun taas Incoloy 890 on anteeksiantavampi, mutta vaatii silti asianmukaista tekniikkaa.

Incoloy 832 -putkelle (paljon piitä, runsaasti kromia):

Suuri kuumahalkeilun ja sigmafaasin muodostumisen riski.Vaikka piipitoisuus on 1,5–2,5 %, se on hyödyllinen sulfidaatiokestävyydelle, se luo merkittäviä hitsaushaasteita. Pii alentaa raerajakalvojen sulamispistettä, mikä lisää herkkyyttä kuumahalkeilulle. Varotoimet sisältävät:

Pieni lämmöntuotto:Suurin välilämpötila: 250 astetta F (121 astetta). Lämmönsyöttö on rajoitettu 15–30 kJ/tuuma (6–12 kJ/cm). Käytä vain naruhelmiä-ei kudontaa.

Puhtaus on tärkeää:Rikki-, fosfori- ja kuparikontaminaatio leikkausnesteistä, merkintäkynistä tai käsittelytyökaluista lisää suuresti halkeiluriskiä. Käytä erityisiä ruostumattomasta teräksestä valmistettuja harjoja ja hiomalaikkoja.

Esilämmitys:Ei yleensä vaadita, mutta kohtalainen esilämmitys 200–300 astetta F (93–149 astetta) voi vähentää lämpögradientteja ja halkeiluriskiä.

Rajoitus:Minimoi hitsausrajoitukset. Käytä sovitusrakoja ja salli kokoonpanon vapaa liikkuvuus.

Täytemetallin valinta:KäyttääER310taiER309ruostumattomasta teräksestä valmistetut täyteaineet. Parhaan sulfidaatiokestävyyden saavuttamiseksi,ER310(25–28 % Cr) on edullinen. Joitakin erikoistuneita korkea-piitäyteaineita on olemassa, mutta niitä on harvoin saatavilla. Älä koskaan käytä vähä-seosteisia täyteaineita tai nikkeli-pohjaisia ​​täyteaineita, joissa on alhainen kromipitoisuus.

Jälki-hitsauksen lämpökäsittely (ei yleensä suositella):Liuoshehkutus lämpötilassa 1950–2050 astetta F (1066–1121 astetta) palauttaisi sitkeyden, mutta se on epäkäytännöllinen kenttähitsauksessa ja voi aiheuttaa vääristymiä. Useimpia Incoloy 832:n komponentteja käytetään hitsattuina, mikä sallii jonkin verran taipuisuutta.

Incoloy 890 -putkelle (kohtalainen silikoni):

Hyvä hitsattavuus vakiovarotoimenpiteillä.Incoloy 890:n matalampi piipitoisuus (0,3–0,8 %) tekee hitsauksesta huomattavasti helpompaa kuin Incoloy 832:ssa. Standardi austeniittisen ruostumattoman teräksen hitsauskäytäntö on voimassa.

Täytemetallin valinta:KäyttääER310ensisijaisena täyteaineena.ER309on hyväksyttävä vähemmän vaativaan palveluun. Täyteaineen tulee vastata perusmetallin korkeaa kromipitoisuutta (25–28 %) optimaalisen sulfidaatiokestävyyden saavuttamiseksi.

Lämmöntuoton ohjaus:Suurin välilämpötila: 300 astetta F (149 astetta). Lämmöntuotto rajoitettu 25–45 kJ/tuuma (10–18 kJ/cm). Suurempi lämmöntuotto voi aiheuttaa kromikarbidin saostumista raerajoilla (herkistyminen), mikä voi heikentää sulfidoitumiskestävyyttä, mutta on vähemmän kriittinen kuin vesipohjaisessa korroosiossa.

Esi{0}}hitsin puhdistus:Puhdista asetonilla tai erityisellä ruostumattomalla teräsharjalla. Poista kaikki hiiliteräskontaminaatio estääksesi pinnan hajoamisen korkean lämpötilan-käytön aikana.

Jälki-hitsauksen lämpökäsittely (ei pakollinen):Incoloy 890:tä käytetään-hitsattuina. Jälki-hitsausliuoksen hehkutus palauttaisi maksimaalisen sulfidaatiokestävyyden, mutta se on epäkäytännöllinen ja harvoin määritelty.

Kriittiset varoitukset:

Incoloy 832:Tämä seos on anteeksiantamaton. Hitsaa vain pätevin menetelmin. Vältä kaikkia rikkipitoisuuden lähteitä,-jopa merkintäkynän jäämät voivat aiheuttaa halkeamia. Harkitse kriittisten komponenttien vaihtoehtoisia liitosmenetelmiä (esim. hitsaus ER310:llä ja sen jälkeen jännityksenpoisto). Jotkut valmistajat vaativat 100 %:n radiografisen tarkastuksen kaikille hitseille halkeamisriskin vuoksi.

Incoloy 890:Älä käytä vähän{0}}kromia sisältäviä täyteaineita (308L, 316L)-ne luovat heikon lenkin sulfidaatiohyökkäykseen. Älä käytä liiallista lämmönsyöttöä,-joka herkistää lämpö-aluetta ja vähentää korroosionkestävyyttä. Vaikka se antaa anteeksi enemmän kuin 832, oikealla tekniikalla on silti merkitystä.

Pätevyysvaatimukset:

Molempien korkean lämpötilan sulfidointipalveluissa käytettävien metalliseosten hitsausmenettelyn hyväksyntään tulisi sisältyä korkean lämpötilan testaus.{1}} Vaikka standardia kodifioitua testiä ei ole, monet jalostamooperaattorit vaativat:

Poikkileikkausmikroskopia varmistaaksesi, ettei kuumahalkeilua tai sigmavaihetta ole

Kovuustesti (yleensä pienempi tai yhtä suuri kuin 95 HRB tai vastaava)

Valinnainen: altistuminen simuloidulle prosessikaasulle lämpötilassa sen varmistamiseksi, että hitsausalueesta ei tule ensisijaista hyökkäyskohtaa

Vertailutaulukko: