Care sunt cerințele critice de sudare pentru țevile Incoloy 864 față de țevile Incoloy 890?

1. Î: Care sunt diferențele fundamentale de compoziție și de proprietăți dintre țevile Incoloy 864 și Incoloy 890?

A:Incoloy 864 și Incoloy 890 sunt ambele oțeluri inoxidabile austenitice de înaltă-performanță, dar au fost dezvoltate pentru medii de coroziune distinct diferite. Diferențele lor constau în principal în conținutul de nichel, crom și molibden.

Incoloy 864 (UNS N08864)este un oțel inoxidabil austenitic înalt aliat proiectat pentru rezistență extremă la coroziune apoasă. Compoziția sa nominală este 38–42% nichel, 20–24% crom, 6,0–8,0% molibden, 1,0–2,0% cupru, 0,15–0,25% azot și echilibru fier. Acest aliaj prezintă un nivel excepțional de nichel (aproximativ 40%) și molibden (6–8%), plasându-l în familia super-austenitică. Combinația de nichel și molibden cu un conținut ridicat de nichel oferă o rezistență remarcabilă la fisurarea prin coroziune sub tensiune prin clorură (SCC) și pitting. Adaosul de cupru sporește rezistența la acizi reducători, cum ar fi acidul sulfuric și fosforic. Conținutul de azot (0,15–0,25%) stabilizează structura austenitică și îmbunătățește și mai mult rezistența la pitting. Incoloy 864 nu este întărirea prin precipitații-; își derivă puterea din soluția solidă și întărirea interstițială cu azot. Limita de curgere tipică este de 35–50 ksi (241–345 MPa) la temperatura camerei.

Incoloy 890 (UNS N08890)este un aliaj de fier-nichel-crom conceput 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. Rețineți nichelul semnificativ mai scăzut (~33%) și molibdenul mai scăzut în comparație cu Incoloy 864. Caracteristica cheie distinctivă este conținutul foarte mare de crom (25–28%), care este substanțial mai mare decât oțelurile inoxidabile standard (304L are 18%, 310H are 24–26%). Acest nivel ridicat de crom, combinat cu siliciu și mangan controlat, oferă o rezistență excepțională la sulfurare (atacul de gaze purtătoare de sulf-la temperatură ridicată) și la oxidare la temperatură-înaltă. Incoloy 890 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.

Implicații metalurgice:Incoloy 864 este conceput pentrucoroziune apoasă umedă, la temperatură joasă-la-moderată (până la 500 grade F / 260 grade ), în special în apa de mare, saramură acide și fluxuri de procese chimice care conțin cloruri și acizi reducători. Nu are capacități speciale-de temperatură ridicată. Incoloy 890 este conceput pentruserviciu uscat, la temperatură înaltă-(1000–1800 grade F / 538–982 grade ) în atmosfere cu-sulf, cum ar fi cele găsite în rafinării, centrale electrice și incineratoare de deșeuri. Nu are rezistență specială la coroziune apoasă.

Alegerea dintre ele:Dacă cererea implicăapă de mare, FGD (desulfurarea gazelor de ardere) sau procesare chimică cu cloruri și acizi reducători, alegeți Incoloy 864. Dacă aplicația implicămedii de sulfurare la-temperatură înaltă-cum ar fi încălzitoarele de rafinărie, componentele cazanelor pe cărbune-sau tuburile incineratorului de deșeuri, alegeți Incoloy 890. Există o suprapunere minimă în plicurile lor de service.

---

2. Î: Ce standarde și specificații din industrie guvernează țevile fără sudură Incoloy 864 și Incoloy 890?

A:Aceste două aliaje sunt acoperite de cadre de specificații diferite datorită domeniilor lor de aplicare distincte-prelucrarea chimică pentru 864 și rafinăria la temperatură înaltă-generarea de energie pentru 890.

Pentru țeavă fără sudură Incoloy 864:

ASTM B677 / ASME SB677– Specificație standard pentru țeava din aliaj de nichel-fier-crom-molibden-cupru-azot fără sudură. Aceasta este specificația principală pentru UNS N08864 și clase super-austenitice similare (inclusiv Incoloy 926). Acesta acoperă chimia, proprietățile de tracțiune, testarea hidrostatică și toleranțele dimensionale.

ASTM B829– Cerințe generale pentru țevile fără sudură din aliaj de nichel (suplimentare la B677).

NORSOK M-630– Standard norvegian pentru petrol și gaze care include Incoloy 864 pentru serviciul de apă de mare și saramură.

Codul cazanelor și recipientelor sub presiune ASME Secțiunea II, Partea D– Oferă valori de tensiune admisibile pentru N08864 la temperaturi de până la aproximativ 600 de grade F (316 de grade). Aliajul nu este utilizat în mod obișnuit peste 600 de grade F din cauza rezistenței reduse la coroziune.

Pentru țeavă fără sudură Incoloy 890:

ASTM B407 / ASME SB407– Specificație standard pentru țevile din aliaj de nichel-fier- fără sudură. Incoloy 890 (UNS N08890) este acoperit de această specificație ca o variantă cu-crom ridicat. Specificația necesită verificare chimică și încercare de tracțiune.

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– Practica recomandată de American Petroleum Institute pentru utilizarea Incoloy 890 în componentele încălzitoarelor de rafinărie expuse la coroziune cu sulf.

Considerații privind achizițiile:Țeava fără sudură Incoloy 864 este disponibilă de la mai multe fabrici globale, dar este mai puțin obișnuită decât Incoloy 926 (un grad similar super-austenitic). Timpul de livrare este de obicei de 10-16 săptămâni. Incoloy 890 este un grad de specialitate cu surse limitate de moara; așteptați-vă timpi de livrare de 12-20 de săptămâni și costuri mai mari decât oțelul inoxidabil 310H standard. Pentru ambele aliaje, verificați întotdeauna raportul de testare a materialului care documentează numărul UNS corect și, pentru Incoloy 864, conținutul de azot (0,15–0,25%).

---

3. Î: De ce este țeava fără sudură Incoloy 864 materialul preferat pentru sistemele de desulfurare cu apă de mare și gaze de ardere (FGD)?

A:Țeava fără sudură Incoloy 864 a devenit un material de vârf pentru două dintre cele mai provocatoare medii industriale de coroziune: manipularea apei de mare calde și epuratoarele cu desulfurare a gazelor de ardere (FGD). Patru caracteristici specifice explică superioritatea sa față de alte aliaje super-austenitice și de nichel.

În primul rând, rezistența excepțională la coroziune la sâmburi și crevase în cloruri.Numărul echivalent al rezistenței la pitting (PREN=%Cr + 3.3×%Mo + 16×%N) pentru Incoloy 864 este de aproximativ 44–50, calculat după cum urmează:

Crom: 20–24%

Molibden: 6,0–8,0%

Azot: 0,15–0,25%

Acest PREN este printre cele mai înalte dintre orice oțel inoxidabil austenitic disponibil comercial. Prin comparație:

Oțel inoxidabil 316L: PREN ∼24–26

Duplex 2205: PREN ∼35–38

Incoloy 825: PREN ∼30–33

Incoloy 926: PREN ∼40–45

În apa de mare caldă la 80–120 de grade F (27–49 de grade), chiar și oțelurile inoxidabile super-duplex pot experimenta coroziune în crăpături sub biofouling sau depozite. Incoloy 864 rezistă la coroziunea cu gropi și fisuri în apa de mare până la aproximativ 150 de grade F (65 de grade), făcându-l potrivit pentru sistemele tropicale de răcire cu apă de mare, linii de apă de incendiu și conducte de balast unde temperaturile pot fi ridicate.

În al doilea rând, rezistența remarcabilă la fisurarea prin coroziune sub tensiune (SCC).Cu aproximativ 40% nichel, Incoloy 864 are un conținut de nichel semnificativ mai mare decât oțelurile inoxidabile austenitice standard (304L: 8–12%) și chiar mai mare decât multe clase super-austenitice (Incoloy 926: 24–26% Ni). Conținutul ridicat de nichel modifică în mod fundamental comportamentul SCC-aliajul rezistă la clorură SCC la toate temperaturile întâlnite în serviciul apos, inclusiv în saramură concentrată, condensat de abur cu transport de clorură și condițiile atmosferice marine. Acest lucru îl face o alegere excelentă pentru conductele de platformă offshore, instalațiile de desalinizare și instalațiile chimice de coastă, unde SCC reprezintă o amenințare constantă.

În al treilea rând, performanță excelentă în medii cu acid mixt FGD.Sistemele de desulfurare a gazelor de ardere expun materialele la un cocktail complex de acid sulfuric, acid clorhidric, cloruri, fluoruri și acid sulfuros la pH scăzut (1–4) și temperaturi de până la 200 de grade F (93 de grade). Combinația de 6–8% molibden și 1–2% cupru oferă o rezistență excepțională atât la condițiile de oxidare, cât și la cele reducătoare. Conținutul ridicat de nichel rezistă, de asemenea, la coroziunea indusă de{10}clorură. În turnurile de absorbție FGD, conductele de admisie și conductele de evacuare, Incoloy 864 depășește aliajele de molibden-mai mari, cum ar fi C-276 în anumite zone, datorită raportului cost-performanță mai bun și rezistenței adecvate la coroziune pentru majoritatea mediilor FGD.

În al patrulea rând, sudabilitate bună fără tratament termic post{0}}sudare.Spre deosebire de aliajele de întărire prin precipitare-, Incoloy 864 este solidă-întărită prin soluție și poate fi sudată utilizând tehnici standard cu metale de umplutură potrivite sau suprapotrivite (ERNiCrMo-3 sau ERNiCrMo-4). Nu este necesar un tratament termic post-sudare, simplificând fabricarea și repararea pe teren.

Moduri de eroare comparative:Într-un schimbător de căldură-răcit cu apă de mare la 110 grade F (43 grade ) cu crăpături stagnante sub garnituri:

Tuburile de 316L dezvoltă scurgeri de orificii în 3-6 luni

Duplex 2205 poate supraviețui 2-4 ani, dar coroziunea în crăpături inițiază la garnituri

Incoloy 864 oferă 15–20+ ani de serviciu, depășind adesea durata de viață de proiectare a echipamentelor

Aplicații tipice:Conducte de răcire cu apă de mare (centrale electrice, terminale GNL, desalinizare), sisteme de apă de incendiu (platforme offshore), colectoare de pulverizare cu absorbant FGD, suporturi pentru eliminarea ceață, linii de marfă pentru camioane cisterne chimice și conducte pentru instalații de înălbire pentru celuloză și hârtie (serviciu de dioxid de clor).

---

4. Î: De ce este țeava fără sudură Incoloy 890 materialul preferat pentru mediile de sulfurare la temperatură înaltă-din rafinării?

A:Țeava fără sudură Incoloy 890 a câștigat o acceptare pe scară largă în rafinăriile de petrol, centralele electrice pe cărbune-și incineratoarele de deșeuri în care gazele purtătoare de sulf-la temperaturi ridicate provoacă sulfidarea rapidă (atacul cu sulf) a oțelurilor inoxidabile standard. Trei caracteristici specifice explică dominația sa.

În primul rând, rezistența excepțională la sulfurare datorită conținutului ridicat de crom.Sulfurarea este o formă de coroziune la-temperatură înaltă în care sulful reacţionează cu fierul, nichelul şi cromul pentru a forma sulfuri cu punct de-topire- scăzut. Spre deosebire de oxidare (care formează o scală protectoare de Cr₂O₃), sulfidarea produce în mod obișnuit solzi poroase ne-protectoare care permit un atac rapid continuu. Cheia rezistenței la sulfurare este menținerea unui conținut suficient de crom pentru a forma un strat protector de sulfură de crom (Cr₃S₄ sau Cr₂S₃) care este mai stabil și mai puțin permeabil decât sulfurile de fier sau de nichel. Incoloy 890 conține 25–28% crom-semnificativ mai mare decât 310H standard (24–26%) și mult mai mare decât 304H (18–20%). Acest crom suplimentar oferă o marjă de siguranță în cele mai severe medii de sulfurare, cum ar fi tuburile de încălzire ale rafinăriilor expuse la țiței cu mult-sulf (2–4% sulf) la 1200–1600 grade F (649–871 grade ). Experiența de teren în tuburile de încălzire cu cocsare întârziată arată că Incoloy 890 durează de 3-5 ori mai mult decât 310H în condiții identice.

În al doilea rând, conținut echilibrat de nichel pentru rezistență optimă la sulf.În timp ce nichelul ridicat este benefic pentru multe forme de coroziune, nichelul însuși formează sulfuri de nichel cu punct de topire {-{- scăzut (Ni₃S₂, punct de topire 1179 grade F / 637 grade ) care pot provoca sulfurare catastrofală în fază lichidă{{4}. Incoloy 890 conține 32–35% nichel-suficient de ridicat pentru a rezista clorurii SCC dacă acest lucru devine o problemă în procesele din aval, dar suficient de scăzut pentru a evita problemele severe de sulfurare a nichelului observate în aliajele-mai ridicate de nichel, cum ar fi Incoloy 800 (32–35% Ni, de fapt similar) și Inconel (de fapt similar) 0 (72% 6 Ni) și Incon. Conținutul de nichel al aliajului este optimizat cu atenție pentru a echilibra rezistența atât la sulfurare, cât și la alte forme de atac.

În al treilea rând, adaosuri de siliciu și mangan pentru o protecție sporită.Incoloy 890 conține 0,3–0,8% siliciu și 0,5–1,0% mangan. Aceste elemente promovează formarea unui sub-strat bogat de silice (SiO₂)-sub-sub scara de sulfură de crom. Acest strat de silice reduce și mai mult difuzia sulfului în metalul de bază. Siliciul este deosebit de eficient în medii de sulfurare; multe aliaje rezistente la sulfurare (de exemplu, RA330, 353MA) se bazează pe adaosuri de siliciu. Conținutul de mangan ajută la legarea sulfului rezidual ca sulfuri stabile de mangan, reducând activitatea sulfului disponibilă pentru a ataca cromul și fierul.

Mecanismul de defectare a aliajelor mai mici:Într-un tub de încălzire de rafinărie care procesează 3% țiței cu sulf la 1400 grade F (760 grade):

Oțelul inoxidabil 304H (18% Cr) formează sulfură de fier în câteva săptămâni; spărturi de calcar, expunând metal proaspăt; subțierea peretelui tubului de 0,1 inch/an tipic

Oțelul inoxidabil 310H (24–26% Cr) are performanțe mai bune, dar încă experimentează sulfurare la 0,02–0,05 inci/an

Incoloy 890 (25–28% Cr + Si) are rate de sulfurare sub 0,005 inch/an, oferind 10+ ani de funcționare

Aplicații tipice:Tuburi de încălzire pentru rafinărie (încălzitoare brute, vid, cocsări, încălzitoare reformatoare), tuburi de supraîncălzire și reîncălzire a cazanelor pe cărbune-(arzătoarele cu-NOx scăzute creează condiții de sulfurare), tuburi pentru cazanul de-la-deșeuri{2}}la-energie (cu conținut ridicat de sulf din materiale plastice reziduale/cauciucuri) și capacul de sulf din morii de pulpă chimică lichior).

---

5. Î: Care sunt cerințele critice de sudare pentru țevile Incoloy 864 față de țevile Incoloy 890?

A:Sudarea Incoloy 864 și Incoloy 890 necesită atenție la diferite probleme: menținerea rezistenței la picking pentru 864 și evitarea fisurilor la cald pentru 890. Ambele aliaje sunt, în general, sudabile cu proceduri adecvate.

Pentru țeavă Incoloy 864 (super-austenitică):

Selecția metalului de umplutură:UtilizareERNiCrMo-3(Inconel 625) sauERNiCrMo-4(C-276) ca materiale de umplutură standard. Materialul de umplutură trebuie să se potrivească sau să depășească conținutul de molibden al metalului de bază (6–8%) pentru a menține rezistența la sâmburi.ERNiCrMo-3(9–10% Mo) este preferat pentru apa de mare și serviciul FGD. Nu utilizați niciodată materiale de umplutură din oțel inoxidabil (308L, 316L)-acestea creează o celulă de coroziune galvanică și lipsește molibden.

Controlul aportului de căldură:Temperatura maximă între treceri: 250 grade F (121 grade). Aportul de căldură limitat la 20–40 kJ/inch (8–16 kJ/cm). Aportul mai mare de căldură poate cauza precipitații în fază bogată în molibden-(faze sigma sau chi), care reduce rezistența la sâmburi cu 50% sau mai mult. Folosiți mărgele cu șnur în loc de țesut.

Curăţare pre-sudării:Curățați cu acetonă sau cu o perie specială din oțel inoxidabil. Folosiți roți de șlefuire rezervate aliajelor de nichel. Îndepărtați toată contaminarea din oțel carbon-particulele de fier încorporate vor rugini și vor iniția pitting.

Tratament termic post-sudare (în general nu este necesar):Pentru majoritatea aplicațiilor, Incoloy 864 este utilizat în stare-sudată. Pentru o rezistență maximă la coroziune în medii severe (de exemplu, apă de mare caldă cu condiții de stagnare, nămol de absorbant FGD), o soluție de recoacere la 1950–2050 grade F (1066–1121 grade) urmată de stingerea rapidă a apei restabilește rezistența completă la pitting. Acest lucru se realizează rar pe țeavă din cauza riscurilor de distorsiune și este de obicei specificat numai pentru tuburile schimbătoare de căldură critice.

Pentru țeavă Incoloy 890 (rezistă-la sulfurare-la temperaturi ridicate):

Selecția metalului de umplutură:UtilizareER310sauER309umpluturi din oțel inoxidabil. Pentru potrivirea rezistenței la sulfurare,ER310(25–28% Cr) este de preferat. Materialele de umplutură specializate cu conținut ridicat de-siliciu (de exemplu, ER312) pot fi utilizate pentru cele mai severe medii de sulfurare. Nu utilizați niciodată materiale de umplutură cu-aliaj redus sau materiale de umplutură-pe bază de nichel cu conținut scăzut de crom.

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 excesiv de căldură poate provoca precipitarea carburii de crom la granițele granulelor, reducând rezistența la sulfurare.

Prevenirea fisurilor la cald:Incoloy 890, cu crom ridicat și nichel relativ scăzut, are o susceptibilitate mai mare la fisurare la cald decât 310H standard. Precauțiile includ:

Curățați bine suprafețele-contaminarea cu sulf de la lichidele de tăiere sau pixurile de marcare este deosebit de dăunătoare

Utilizați un profil de cordon de sudură ușor convex-margele concave cresc riscul de fisurare

Evitați reținerea excesivă a sudurii-permiteți ansamblului să se miște liber

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 pentru sudarea pe teren și este rareori specificată.

Avertismente critice:

Pentru Incoloy 864:Nu utilizați materiale de umplutură din oțel inoxidabil-le lipsesc molibden și vor crea o zonă de sudură predispusă la coroziune-. Nu supraîncălziți-formarea fazei sigma este ireversibilă fără recoacere completă a soluției. Nu folosiți roți de șlefuit contaminate-particulele de oțel carbon încorporate provoacă zâmburi.

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-aceasta sensibilizează zona-afectată de căldură. Nu sudați fără a curăța reziduurile-conținând sulf-sulful favorizează fisurarea la cald.

Cerințe de calificare:

Pentru Incoloy 864 în serviciu cu apă de mare sau FGD, calificarea procedurii de sudare ar trebui să includă testarea la coroziune prin pitting conform ASTM G48 (clorură ferică) pentru a verifica dacă zonele sudate și afectate de căldură-mențin performanța PREN-echivalentă. Criteriul standard de acceptare este lipsa de pitting după 72 de ore la 77 de grade F (25 de grade) pentru majoritatea aplicațiilor sau la 104 de grade F (40 de grade) pentru servicii mai severe.

Pentru Incoloy 890 în serviciul de sulfurare la temperatură înaltă-, calificarea ar trebui să includă testarea de oxidare/sulfurare la temperatură ridicată-, deși nu există un test codificat standard. Mulți operatori de rafinărie necesită demonstrarea faptului că îmbinarea sudată nu devine un loc de atac preferențial prin expunerea la gazul de proces simulat la temperatură.