Care sunt cerințele critice de sudare pentru țevile Incoloy 832 față de Incoloy 890?

1. Î: Care sunt diferențele fundamentale de compoziție și de proprietăți dintre țevile Incoloy 832 și Incoloy 890?

A:Incoloy 832 și Incoloy 890 sunt ambele aliaje-austenitice de înaltă performanță concepute pentru medii de sulfurare și oxidare la temperatură înaltă-, dar diferă în conținutul de crom, siliciu și nichel, ceea ce le afectează performanța.

Incoloy 832 (UNS N08832)este un aliaj austenitic cu conținut ridicat de-crom, siliciu-modificat, dezvoltat special pentru medii severe de sulfurare. Compoziția sa nominală este 30–35% nichel, 26–30% crom, 0,5–1,5% molibden, 1,5–2,5% siliciu, 0,5–1,0% mangan, 0,02–0,06% carbon și echilibru fier. Principalele caracteristici distinctive sunt conținutul foarte mare de crom (26–30%, mai mare decât Incoloy 890’s 25–28%) și conținutul ridicat de siliciu (1,5–2,5%, semnificativ mai mare decât 890’s 0,3–0,8%). Această combinație oferă o rezistență excepțională la sulfurare (atac cu sulf) la temperaturi ridicate. Siliciul ridicat promovează formarea unui substrat protector de silice (SiO₂) sub-stratul de oxid de crom/sulfură. Incoloy 832 este o soluție solidă-întărită fără adaosuri de întărire prin precipitare{32}}intenționată. Limita de curgere tipică este de 30–45 ksi (207–310 MPa) la temperatura camerei, cu rezistență utilă la fluaj până la aproximativ 1800 de grade F (982 de grade).

Incoloy 890 (UNS N08890)este un aliaj de fier-nichel-crom conceput și pentru medii de sulfurare și oxidare la temperatură înaltă-. Compoziția sa nominală este 32–35% nichel, 25–28% crom, 0,5–1,5% molibden, 0,3–0,8% siliciu, 0,5–1,0% mangan, 0,02–0,06% carbon și echilibru fier. În comparație cu Incoloy 832, Incoloy 890 are un crom puțin mai scăzut (25–28% față de. 26–30%) și siliciu semnificativ mai scăzut (0,3–0,8% față de. 1.5–2,5%). Conținutul mai scăzut de siliciu face ca Incoloy 890 să fie mai ușor de fabricat și de sudat, deoarece nivelurile ridicate de siliciu pot promova formarea fazei sigma fragile și pot reduce sudarea. Cu toate acestea, siliciul mai scăzut înseamnă și o rezistență la sulfurare ceva mai scăzută în mediile cele mai agresive. Incoloy 890 este, de asemenea, o soluție solidă-consolidată cu limită de curgere tipică de 30–45 ksi (207–310 MPa).

Implicații metalurgice:Incoloy 832 oferă o rezistență superioară la sulfurare datorită cromului și siliciului său mai ridicat, dar cu prețul sudabilității reduse și al potențialului de formare a fazei fragile în timpul expunerii pe termen lung la temperatură înaltă-. Incoloy 890 oferă un echilibru între rezistență bună la sulfurare, rezistență excelentă la oxidare și fabricabilitate mai bună. Pentru cele mai severe medii de sulfurare (de exemplu, încălzitoare cu petrol brut cu-sulf mare, cazane pe cărbune-cu arzătoare cu-NOx scăzut), Incoloy 832 este preferat. Pentru serviciul general de încălzire a rafinăriilor, unde sulfurarea este moderată și sudabilitatea este importantă, Incoloy 890 este adesea selectat.

Alegerea dintre ele:Dacă cererea implicăextreme sulfidation with high sulfur content (>3% în combustibil) și temperaturi peste 1600 de grade F (871 de grade), alegeți Incoloy 832. Dacă aplicația implicăsulfurare moderată până la severă cu cerințe bune de fabricabilitate, alegeți Incoloy 890.

---

2. Î: Ce standarde și specificații industriale guvernează țevile fără sudură Incoloy 832 și Incoloy 890?

A:Aceste două aliaje sunt acoperite de cadre de specificații similare, dar Incoloy 832 este mai puțin standardizat, necesitând adesea specificații specifice cumpărătorului-.

Pentru țeavă fără sudură Incoloy 832:

Nu există specificații dedicate pentru conducte ASTM.Incoloy 832 este o calitate proprie sau semi-standard. Țeava este produsă în mod obișnuit conform specificațiilor dezvoltate de cumpărător-care fac referire la ASTM B407 (pentru aliaje de nichel-fier-crom) cu cerințe suplimentare pentru chimie (Cr și Si mai ridicate) și proprietăți de temperatură-înaltă.

ASTM B407 / ASME SB407– Folosit ca specificație de bază, cu chimia modificată pentru a îndeplini cerințele Incoloy 832.

Carcasa codului ASME– Există unele cazuri de cod pentru aliaje similare cu conținut ridicat de-siliciu; cumpărătorii ar trebui să se consulte cu fabrica pentru respectarea Codului.

API 938-C– Practica recomandată de American Petroleum Institute pentru rezistența la sulfurare, care include îndrumări pentru aliaje precum Incoloy 832.

Pentru țeavă fără sudură Incoloy 890:

ASTM B407 / ASME SB407– Specificație standard pentru țevile din aliaj de nichel-fier- fără sudură. Aceasta este specificația principală pentru UNS N08890.

ASTM B163 / ASME SB163– Tuburi fără sudură pentru condensator și schimbător de căldură, adesea invocate pentru tubulatura 890 în schimbătoarele de căldură-înalte.

Cod ASME Caz 2588– Permite utilizarea Incoloy 890 (UNS N08890) în construcția cazanelor și recipientelor sub presiune ASME pentru service până la 1800 de grade F (982 de grade) în medii de sulfurare.

API 938-C– Oferă îndrumări cu privire la utilizarea Incoloy 890 și aliaje similare pentru componentele de încălzire a rafinăriilor.

Considerații privind achizițiile:Țeava fără sudură Incoloy 832 este un produs de specialitate cu surse de moară foarte limitate. Cumpărătorii ar trebui să se aștepte la termene prelungite (16-24 de săptămâni) și ar trebui să lucreze îndeaproape cu fabrica pentru a stabili o specificație de achiziție. Analiza chimică trebuie să confirme conținutul de siliciu (1,5–2,5%) și conținutul de crom (26–30%). Incoloy 890 este mai disponibil în comerț, deși este încă un grad de specialitate, cu timpi de livrare de 12-20 de săptămâni. Pentru ambele aliaje, pentru aplicații critice pot fi necesare încercări la-temperatura ridicată de tracțiune și fluaj.

---

3. Î: De ce este preferată țeava fără sudură Incoloy 832 pentru mediile de sulfurare extremă din rafinării și centrale electrice?

A:Țeava fără sudură Incoloy 832 a câștigat recunoaștere pentru cele mai severe medii de sulfurare în care chiar și oțelul inoxidabil Incoloy 890 și 310H se confruntă cu rate de coroziune inacceptabile. Trei caracteristici specifice explică superioritatea acestuia.

În primul rând, rezistența excepțională la sulfurare din crom și siliciu ridicat.Sulfurarea este o formă de coroziune la{0}}înaltă temperatură, în care sulful reacţionează cu metalul pentru a forma sulfuri cu punct de-topire- scăzut. Cheia rezistenței constă în formarea unei-scamuri de sulfură sau de oxid protectoare, cu creștere lentă. Incoloy 832 conține 26–30% crom (față de . 25–28% pentru 890 și 24–26% pentru 310H) și 1,5–2,5% siliciu (față de {. 0.3–0,8% pentru 890). Cromul ridicat favorizează formarea unei-scamări bogate în sulfură/oxid de crom. Conținutul ridicat de siliciu promovează formarea unui sub-strat continuu, amorf de silice (SiO₂) sub scara de crom. Acest strat de silice este excepțional de stabil și acționează ca o barieră de difuzie împotriva sulfului. În testele de laborator care simulează condițiile de încălzire a rafinăriei (1400–1600 de grade F / 760–871 de grade, 2–4% sulf în combustibil), Incoloy 832 prezintă rate de sulfurare de 0,001–0,003 inchi pe an (ipy), comparativ cu 0,005–0,005 ipy8 și Incoloy 832 0,020–0,050 ipy pentru 310H.

În al doilea rând, rezistența atât la sulfurare, cât și la oxidare.Multe aliaje-rezistente la sulfurare (de exemplu, cele cu siliciu foarte ridicat) pot fi susceptibile la oxidare în medii care oscilează între condiții de reducere (sulfurare) și oxidare. Conținutul ridicat de crom al Incoloy 832 (26–30%) oferă o rezistență excelentă la oxidare, formând o scaldă protectoare de Cr₂O₃ atunci când mediul devine oxidant. Această capacitate dublă este critică în încălzitoarele de rafinărie, unde impactul flăcării, pătrunderea aerului sau tulburările de proces pot determina fluctuațiile atmosferei. Aliajul menține protecția în ambele condiții.

În al treilea rând, rezistență bună la fluaj la temperaturi ridicate.Deși nu este un aliaj de întărire-precipitării, Incoloy 832 atinge o rezistență utilă la fluaj prin consolidarea soluției solide din crom, siliciu și molibden. Rezistența la rupere la fluaj de 100.000-ore la 1600 de grade F (871 de grade) este de aproximativ 1,5–2,5 ksi (10–17 MPa), comparabilă cu 310H și adecvată pentru majoritatea aplicațiilor cu tuburi de încălzire a rafinăriilor unde tensiunile în cercul sunt relativ scăzute (de obicei 0,5–11 ksi).

Moduri de eroare comparative:Într-un tub de încălzire cu ulei brut care procesează 3,5% sulf brut la 1550 grade F (843 grade) cu o presiune internă de 500 psig:

Oțel inoxidabil 310H: rata de sulfurare 0,030 ipy, durata de viață a tubului aproximativ 3-4 ani

Incoloy 890: rata de sulfurare 0,008 ipy, durata de viață a tubului aproximativ 10–12 ani

Incoloy 832: rata de sulfurare 0,002 ipy, durata de viață a tubului de peste 20 de ani

Aplicații tipice:Tuburi de încălzire a țițeiului de rafinărie (serviciu de țiței cu conținut ridicat de-sulf), tuburi de încălzire cu întârziere de cocsare, tuburi de încălzire în vid, tuburi de supraîncălzire și de reîncălzire a cazanului pe cărbune-(arzătoarele cu-NOx scăzute creează condiții de sulfurare), componente ale cazanului de recuperare a lichidului negru din fabricile de celuloză și tuburile de sulf din cazanele din deșeuri și deșeuri din plastic cauciucuri).

---

4. Î: De ce țeava fără sudură Incoloy 890 este adesea selectată față de opțiunile de aliaj-mai mari pentru serviciul de încălzire a rafinăriilor?

A:Țeava fără sudură Incoloy 890 ocupă „un punct favorabil” în aplicațiile de încălzire de rafinărie-oferind o rezistență semnificativ mai bună la sulfurare decât oțelul inoxidabil 310H standard, oferind în același timp o mai bună fabricabilitate și un cost mai mic decât aliajele de siliciu-mai ridicate precum Incoloy 832. Trei factori explică adoptarea sa pe scară largă.

În primul rând, echilibrul optimizat între rezistența la sulfurare și fabricabilitatea.Incoloy 890 25–28% crom și 0,3–0,8% siliciu oferă o rezistență substanțială la sulfurare în comparație cu 310H (24–26% Cr, 0,3–0,5% Si tipic). Îmbunătățirea este semnificativă-de obicei, o reducere cu 50-70% a ratei de sulfurare. Cu toate acestea, conținutul de siliciu este menținut sub 1% pentru a evita dificultățile de sudare și fabricare asociate aliajelor cu conținut ridicat de-siliciu. Aliajele cu conținut ridicat de-siliciu (peste 1,5% Si) pot forma faza sigma fragilă în timpul sudării sau al serviciului-de lungă durată și sunt mai predispuse la fisurare la cald. Incoloy 890 poate fi sudat utilizând proceduri standard cu metal de umplutură ER310, fără a fi nevoie de preîncălzire specializată sau de tratament termic post-sudare. Acest lucru îl face practic atât pentru producția de mori, cât și pentru reparațiile pe teren.

În al doilea rând, performanță dovedită într-o gamă largă de medii de rafinărie.Incoloy 890 a acumulat zeci de ani de experiență în domeniul încălzitoarelor brute, încălzitoarelor cu vid, încălzitoarelor de cocsare și încălzitoarelor reformatoare. Funcționează fiabil într-o gamă de conținuturi de sulf (0,5–3,0%), temperaturi (1200–1650 grade F / 649–899 grade) și condiții de ciclu termic. Acest istoric extins le oferă inginerilor din rafinărie încredere în specificarea aliajului. În schimb, aliajele de siliciu mai înalt-cum ar fi Incoloy 832 au un istoric de câmp mai limitat și sunt de obicei rezervate pentru cele mai extreme condiții.

În al treilea rând, rentabilitatea-în comparație cu superaliajele-pe bază de nichel.În mediile în care sulfurarea este severă, unii ingineri ar putea lua în considerare aliaje solide pe bază de nichel{0}, cum ar fi Inconel 600 sau Incoloy 800H. Cu toate acestea, aceste aliaje au propriile lor probleme de sulfurare-aliajele cu-înalte-nichel pot forma sulfuri de nichel cu punct-de topire{-scăzut (Ni₃S₂, punct de topire 1179 grade F / 637 grade ) care provoacă sulfurare catastrofală în fază lichidă{10}. Incoloy 890, cu conținutul său echilibrat de nichel (32–35%), evită această problemă, oferind în același timp o rezistență excelentă la sulfurare la un cost mai mic decât aliajele pe bază de nichel-. Costul aliajului Incoloy 890 este de obicei de 2-3 ori mai mare decât cel al 310H, dar de numai 0,6-0,8 ori mai mare decât al aliajelor solide de nichel, ceea ce îl face o actualizare economică.

Comparație de performanță în serviciul de încălzire tipic de rafinărie (1500 grade F / 816 grade, 2% combustibil cu sulf):

Aplicații tipice:Secțiuni radiante de încălzire în vid și țiței de rafinărie, tuburi de încălzire cu întârziere de cocsare, tuburi de încălzire pentru reformator și colectoare, schimbătoare de căldură cu efluenți-de alimentare cu hidrotratare (partea de temperatură înaltă-) și tuburi de supraîncălzire-pentru centrale electrice pe cărbune (sulfidare moderată).

---

5. Î: Care sunt cerințele critice de sudare pentru țevile Incoloy 832 față de Incoloy 890?

A:Sudarea Incoloy 832 și Incoloy 890 necesită atenție diferitelor probleme: conținutul ridicat de siliciu al Incoloy 832 creează riscuri de fisurare la cald și faza sigma, în timp ce Incoloy 890 este mai îngăduitor, dar necesită totuși o tehnică adecvată.

Pentru țeavă Incoloy 832 (cu conținut ridicat de siliciu, cu conținut ridicat de crom):

Risc ridicat de fisurare la cald și de formare a fazei sigma.Conținutul de siliciu de 1,5–2,5%, deși este benefic pentru rezistența la sulfurare, creează provocări semnificative la sudare. Siliciul scade punctul de topire al filmelor limită de granule, crescând susceptibilitatea la fisurarea la cald. Precauțiile includ:

Aport scăzut de căldură:Temperatura maximă între treceri: 250 grade F (121 grade). Aportul de căldură limitat la 15–30 kJ/inch (6–12 kJ/cm). Folosiți numai mărgele stringer-fără țesere.

Curățenia este esențială:Contaminarea cu sulf, fosfor și cupru de la lichidele de tăiere, pixurile de marcare sau uneltele de manipulare crește foarte mult riscul de fisurare. Folosiți perii și roți de șlefuit dedicate din oțel inoxidabil.

Preîncălzire:De obicei, nu este necesară, dar o preîncălzire moderată de 200–300 de grade F (93–149 de grade) poate reduce gradienții termici și riscul de fisurare.

Reţinere:Minimizați reținerea sudurii. Utilizați goluri de potrivire-în sus și permiteți mișcarea liberă a ansamblului.

Selecția metalului de umplutură:UtilizareER310sauER309umpluturi din oțel inoxidabil. Pentru cea mai bună rezistență la sulfurare,ER310(25-28% Cr) este de preferat. Există unele materiale de umplutură cu conținut ridicat de-siliciu, dar sunt rareori disponibile. Nu utilizați niciodată materiale de umplutură cu-aliaj redus sau materiale de umplutură-pe bază de nichel cu conținut scăzut de crom.

Tratament termic post-sudare (în general nu este recomandat):Recoacere cu soluție la 1950–2050 grade F (1066–1121 grade) ar restabili ductilitatea, dar este imposibilă pentru sudarea pe teren și poate provoca distorsiuni. Majoritatea componentelor Incoloy 832 sunt folosite în stare-sudate, acceptând o anumită reducere a ductilității.

Pentru teava Incoloy 890 (siliciu moderat):

Sudabilitate bună cu precauții standard.Siliciul mai scăzut al Incoloy 890 (0,3–0,8%) îl face mult mai ușor de sudat decât Incoloy 832. Se aplică practicile standard de sudare a oțelului inoxidabil austenitic.

Selecția metalului de umplutură:UtilizareER310ca umplutură preferată.ER309este acceptabil pentru servicii mai puțin severe. Materialul de umplutură trebuie să se potrivească cu conținutul ridicat de crom al metalului de bază (25–28%) pentru o rezistență optimă la sulfurare.

Controlul aportului de căldură:Temperatura maximă între treceri: 300 grade F (149 grade). Aportul de căldură limitat la 25–45 kJ/inch (10–18 kJ/cm). Aportul mai mare de căldură poate provoca precipitarea carburii de crom la granițele granulelor (sensibilizare), ceea ce poate reduce rezistența la sulfurare, dar este mai puțin critică decât pentru serviciul de coroziune apoasă.

Curăţare pre-sudării:Curățați cu acetonă sau cu o perie specială din oțel inoxidabil. Îndepărtați toată contaminarea din oțel carbon pentru a preveni degradarea suprafeței în timpul serviciului la temperatură înaltă-.

Tratament termic post-sudare (nu este necesar):Incoloy 890 este utilizat în stare-sudată. O recoacere post-soluție de sudare ar restabili rezistența maximă la sulfurare, dar este nepractică și rar specificată.

Avertismente critice:

Pentru Incoloy 832:Acest aliaj este neiertător. Sudați numai cu proceduri calificate. Evitați toate sursele de contaminare cu sulf-chiar și reziduurile din pixurile de marcare pot provoca crăpare. Luați în considerare metode alternative de îmbinare (de exemplu, sudarea cu ER310 urmată de o reducere a tensiunilor) pentru componentele critice. Unii producători necesită inspecție radiografică 100% a tuturor sudurilor din cauza riscului de fisurare.

Pentru Incoloy 890:Nu utilizați-umpluturi cu conținut scăzut de crom (308L, 316L)-acestea creează o legătură slabă pentru atacul de sulfurare. Nu utilizați un aport excesiv de căldură-acest lucru sensibilizează zona afectată-de căldură și reduce rezistența la coroziune. Deși mai iertător decât 832, tehnica corectă contează totuși.

Cerințe de calificare:

Pentru ambele aliaje în serviciul de sulfurare la temperatură înaltă-, calificarea procedurii de sudare ar trebui să includă testarea la temperatură ridicată. Deși nu există un test codificat standard, mulți operatori de rafinărie necesită:

Microscopie în secțiune transversală-pentru a verifica nicio crăpare la cald sau fază sigma

Testarea durității (de obicei, mai mică sau egală cu 95 HRB sau echivalent)

Opțional: expunerea la gaz de proces simulat la temperatură pentru a verifica dacă zona de sudură nu devine un loc de atac preferențial

Tabel de comparație: