De ce este preferată țeava fără sudură Incoloy 27-7MO pentru medii extreme cu apă de mare și cu conținut ridicat de clorură?

1. Î: Care sunt diferențele fundamentale de compoziție și de proprietăți dintre țevile din aliaj Incoloy 27-7MO și A-286?

A:Incoloy 27-7MO și A-286 sunt ambele aliaje-de înaltă performanță, dar servesc aplicații fundamental diferite{-una este un oțel inoxidabil super-austenitic pentru coroziune apoasă, în timp ce cealaltă este un superaliaj pe bază de fier cu întărire prin precipitare-pentru rezistență ridicată.

Incoloy 27-7MO (UNS S31277)este un oțel inoxidabil super-austenitic conceput pentru rezistență extremă la coroziune apoasă, în special în medii cu apă de mare și clorură agresivă. Compoziția sa nominală este 27–29% nichel, 20–22% crom, 6,0–7,0% molibden, 1,5–2,5% cupru, 0,25–0,35% azot și echilibru fier. Denumirea „27-7” se referă la aproximativ 27% nichel și 7% molibden. Acest aliaj are un nivel foarte ridicat de molibden (6–7%) și azot ridicat (0,25–0,35%), ceea ce îi oferă un număr echivalent de rezistență la sâmburi (PREN) excepțional de mare de 50–55-unul dintre cele mai mari dintre orice oțel inoxidabil austenitic disponibil comercial. Conținutul ridicat de nichel (27–29%) oferă o rezistență remarcabilă la coroziune la coroziune prin stres. Incoloy 27-7MO este întărit în soluție solidă, cu limită de curgere tipică de 50–65 ksi (345–448 MPa) la temperatura camerei, mai mare decât austeniticele standard datorită întăririi azotului. NU este proiectat pentru servicii la temperaturi ridicate peste aproximativ 600 de grade F (316 de grade).

A-286 (UNS S66286)este un superaliaj pe bază de fier, întărit prin întărirea prin precipitare. Compoziția sa nominală este 24–27% nichel, 13,5–16,0% crom, 1,0–1,5% molibden, 1,9–2,35% titan, 0,1–0,5% aluminiu, 0,003–0,01% bor, 0,1–0,5% vanadiu și echilibru Rețineți prezența titanului, aluminiului și borului-aceste elemente permit întărirea prin precipitare prin formarea de particule gamma-prime (Ni₃(Al,Ti)). A-286 nu este un oțel inoxidabil; este un superaliaj conceput pentru rezistență la temperaturi ridicate și rezistență la oxidare până la aproximativ 1300 de grade F (704 de grade). Limita de curgere tipică după tratamentul termic este de 90–110 ksi (621–758 MPa) la temperatura camerei, scăzând la 70–80 ksi la 1200 grade F (649 grade). Aliajul conține, de asemenea, mult mai puțin crom (13,5–16%) decât Incoloy 27-7MO, ceea ce îl face mai puțin rezistent la coroziune apoasă.

Implicații metalurgice:Incoloy 27-7MO este conceput pentruserviciu de coroziune apoasă umedă, cu temperatură joasă-la-moderată (până la 600 grade F / 316 grade )în apa de mare, procesarea chimică și desulfurarea gazelor de ardere. Nu are rezistență semnificativă-la temperatură sau rezistență la oxidare. A-286 este conceput pentruserviciu la temperatură înaltă{0}(până la 1300 de grade F / 704 de grade) cu cerințe de rezistență ridicatăîn aplicații aerospațiale, cu turbine cu gaz și auto. Are o rezistență moderată la coroziune apoasă și s-ar depune și se corodează în apa de mare.

Alegerea dintre ele:Dacă cererea implicăapă de mare, saramură sau cloruri acide la temperaturi moderate cu cerințe de rezistență moderate, alegeți Incoloy 27-7MO. Dacă cererea implicătemperaturi ridicate (1000–1300 grade F / 538–704 grade) care necesită rezistență ridicată și rezistență la oxidare, alegeți A-286. Există o suprapunere minimă în plicurile lor de servicii.

---

2. Î: Ce standarde și specificații din industrie guvernează țevile fără sudură din aliaj Incoloy 27-7MO și A-286?

A:Aceste două aliaje sunt guvernate de cadre de specificații complet diferite-marin/chimic pentru 27-7MO și aerospațial/turbină cu gaz pentru A-286.

Pentru țeavă fără sudură Incoloy 27-7MO:

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 S31277 și clase super-austenitice similare.

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

NORSOK M-630– Standard norvegian de petrol și gaze care include 27-7MO pentru serviciul cu apă de mare și saramură.

Codul cazanelor și recipientelor sub presiune ASME Secțiunea II, Partea D– Oferă valori admisibile de stres pentru S31277 la temperaturi de până la aproximativ 600 de grade F (316 de grade).

Pentru țeava fără sudură A-286:

ASTM A453 / ASME SA453– Specificație standard pentru materialul de șuruburi la-înaltă temperatură, dar adesea extinsă la țevi și tuburi cu cerințe suplimentare. Gradul A, Clasa B sau C (în funcție de tratamentul termic) acoperă A-286.

AMS 5731– Specificații materiale aerospațiale pentru tubulatura A-286 fără sudură, tratată cu soluție și întărită prin precipitare. Aceasta este cea mai comună specificație pentru țeavă/tub A-286 în aplicații aerospațiale.

AMS 5732– Similar cu 5731, dar pentru duritate mai mică și prelucrabilitate îmbunătățită.

ASTM B983(uneori la care se face referire) – țeavă din aliaj de crom-călit-fier-precipitări, deși A-286 este furnizat mai rar ca țeavă decât ca bară sau forjare.

Codul cazanelor și recipientelor sub presiune ASME Secțiunea II, Partea D– Oferă valori admisibile ale tensiunii pentru A-286 (UNS S66286) la temperaturi de până la 1300 de grade F (704 de grade).

Considerații privind achizițiile:Țeava fără sudură Incoloy 27-7MO este un grad de specialitate cu surse limitate de moara; așteptați-vă termene de livrare de 12-18 săptămâni. Țeava fără sudură A-286 este, de asemenea, un produs de specialitate, fabricat de obicei la comandă personalizată, cu termene de livrare de 12-20 de săptămâni. Pentru A-286, cumpărătorii trebuie să specifice starea dorită de tratament termic (soluție tratată și îmbătrânită), iar pentru aplicații critice, este necesară testarea la întindere la temperatură ridicată conform specificațiilor AMS.

---

3. Î: De ce este preferată țeava fără sudură Incoloy 27-7MO pentru medii extreme cu apă de mare și cu conținut ridicat de clorură?

A:Țeava fără sudură Incoloy 27-7MO reprezintă cel mai înalt nivel de rezistență la coroziune la sâmburi și fisuri disponibile într-un oțel inoxidabil austenitic, făcându-l materialul de alegere pentru cele mai solicitante aplicații de servicii cu apă de mare și saramură. Trei caracteristici specifice explică superioritatea acestuia.

În primul rând, numărul echivalent al rezistenței la pitting (PREN) excepțional de mare.PREN este calculat ca %Cr + 3.3×%Mo + 16×%N. Pentru Incoloy 27-7MO:

Crom: 20–22%

Molibden: 6,0–7,0%

Azot: 0,25–0,35%

Acest lucru conduce la un PREN de aproximativ 50-55. Prin comparație:

Oțel inoxidabil 316L: PREN ∼24–26

Duplex 2205: PREN ∼35–38

Incoloy 825: PREN ∼30–33

Incoloy 926 (6% Mo): PREN ∼40–45

Un PREN peste 40 este considerat excelent pentru serviciul cu apă de mare. Un PREN peste 50 este excepțional. Incoloy 27-7MO rezistă la coroziune cu gropi și fisuri în apa de mare la temperaturi de până la aproximativ 180–200 de grade F (82–93 de grade)-cu mult peste temperaturile tipice ale apei de mare. Acest lucru îl face potrivit pentru sistemele de răcire cu apă de mare în climat tropical, precum și pentru concentratoare de saramură și aplicații cu apă salmară la temperatură înaltă, unde alte aliaje de 6% Mo pot suferi încă atacuri localizate.

În al doilea rând, rezistența remarcabilă la fisurarea prin coroziune sub tensiune (SCC).Cu 27–29% nichel, Incoloy 27-7MO are un conținut de nichel semnificativ mai mare decât clasele standard super-austenitice (Incoloy 926 are 24–26% Ni). Conținutul mai mare de nichel oferă o marjă mai mare de siguranță împotriva clorurii SCC. Aliajul rezistă SCC la toate temperaturile întâlnite în serviciul apos, inclusiv în saramură concentrată, condens de abur cu transfer de clorură și condiții atmosferice marine cu pulverizare de sare.

În al treilea rând, rezistență mai mare decât aliajele standard de 6% Mo.Conținutul ridicat de azot (0,25–0,35%) asigură întărirea soluției solide, dând Incoloy 27-7MO limite de curgere tipice de 50–65 ksi (345–448 MPa) - cu aproximativ 30–40% mai mari decât aliajele standard de 6% Mo (care produc de obicei 35–45 ksi). Această rezistență mai mare permite secțiuni de țeavă de perete mai subțiri, reducând greutatea și costul în unele aplicații.

Performanță comparativă:Într-o instalație de desalinizare a apei de mare cu osmoză inversă (SWRO) cu un flux de saramură de-înaltă presiune la 160 de grade F (71 de grade) cu 70.000 ppm de cloruri:

Duplex 2205 se confruntă cu coroziune în fisuri în decurs de 6-12 luni

Incoloy 926 (6% Mo) poate supraviețui 2-3 ani, dar picking-ul inițiază la garnituri

Incoloy 27-7MO oferă 10+ ani de serviciu fără pitting detectabil

Aplicații tipice:Conducte de înaltă presiune cu osmoză inversă de apă de mare (SWRO), concentratoare de saramură, sisteme de apă de incendiu pe platformă offshore (locații tropicale), sisteme de răcire cu apă de mare în centrale electrice (o dată-pentru și recirculare), linii de marfă a navelor chimice care manipulează saramură agresivă și sisteme de reactoare farmaceutice care necesită rezistență maximă la clorură.

---

4. Î: De ce este utilizată țeava din aliaj A-286 în aplicații aerospațiale și cu turbine cu gaz, în ciuda conținutului său moderat de crom?

A:Țeava din aliaj A-286 a fost un material de bază în aplicațiile aerospațiale, cu turbine cu gaz și turbocompresoare auto din anii 1950, datorită combinației sale unice derezistență ridicată la temperatură-, fabricabilitate și rentabilitate-. Trei caracteristici specifice explică popularitatea sa de durată.

În primul rând, precipitația-s-a întărit până la 1300 de grade F (704 de grade ).Printr-un tratament termic controlat în doi{0}}etape (coacere cu soluție la 1800 de grade F / 982 de grade, urmată de îmbătrânire la 1325 de grade F / 718 de grade și 1150 de grade F / 621 de grade), A-286 dezvoltă o dispersie fină de precipitate gamma{{.Ti22}) Aceste precipitate sunt coerente cu matricea austenitică, oferind o întărire substanțială fără fragilizare. Limitele de curgere tipice sunt 90–110 ksi (621–758 MPa) la temperatura camerei și, important, aliajul păstrează 70–80% din această rezistență la 1200 grade F (649 grade). Această combinație este de neegalat de oțelurile inoxidabile austenitice standard (care se înmoaie rapid peste 1000 de grade F / 538 de grade) și concurează favorabil cu superaliaje mai scumpe pe bază de nichel, cum ar fi Inconel 718, la temperaturi sub 1300 de grade F.

În al doilea rând, rezistență bună la oxidare pentru nivelul său de crom.Cu doar 13,5–16% crom, A-286 nu ar fi selectat pentru serviciul de oxidare extremă. Cu toate acestea, pentru temperaturi de până la 1300 de grade F (704 de grade), acest nivel de crom este adecvat pentru a forma o scară de oxid de crom de protecție. Aliajul beneficiază, de asemenea, de mici adaosuri de aluminiu (0,1–0,5%), care sporește și mai mult rezistența la oxidare. În conductele de descărcare a compresorului turbinei cu gaz (de obicei 800–1200 grade F / 427–649 grade), A-286 oferă o durată de viață excelentă, fără a fi nevoie de aliaje cu crom mai mare (și mai scumpe).

În al treilea rând, fabricabilitate și sudabilitate excelente.Spre deosebire de multe superaliaje de întărire-precipitării, care sunt predispuse la fisurare prin deformare-, A-286 poate fi sudat în stare de recoacere-soluție și ulterior îmbătrânit. Întăribilitatea mai mică a aliajului în comparație cu superaliajele pe bază de nichel îl face mai tolerant în timpul sudării și formării. Acest lucru l-a făcut favorit pentru componentele fabricate, cum ar fi galeriile de evacuare, carcasele turbocompresoarelor și carcasele compresoarelor pentru motor cu reacție. De asemenea, aliajul funcționează destul de bine în starea de îmbătrânire, deși uzura sculelor este mai mare decât în ​​cazul oțelurilor inoxidabile standard.

Performanță comparativă în aplicațiile cu turbocompresoare:Într-un turbocompresor cu motor diesel care funcționează la 1250 de grade F (677 de grade) cu încărcare termică ciclică:

Oțel inoxidabil 304H: rezistență inadecvată, deformarea fluaj provoacă deformarea carcasei în 1-2 ani

Inconel 718: performanță excelentă, dar costuri ridicate (3–5× A-286) și dificil de fabricat

A-286: oferă 5–8 ani de serviciu la un cost de aproximativ 1,5–2× cel al 304H

Aplicații tipice:Carcasele compresoarelor cu reacție și conductele de purjare a aerului, țevile de refulare a compresorului turbinei cu gaz, carcasele turbocompresoarelor și roțile turbinei pentru motoare diesel, supape de evacuare și colectoare auto (aplicații de înaltă{0}}performanță), elemente de fixare și șuruburi aerospațiale (ASTM A453 clasa A) și șuruburi și șuruburi ale turbinei cu abur.

---

5. Î: Care sunt cerințele critice de sudare și tratament termic pentru țevile din aliaj Incoloy 27-7MO față de A-286?

A:Sudarea acestor două aliaje necesită abordări fundamental diferite.-Incoloy 27-7MO este o soluție solidă-întărită cu o sudabilitate bună (cu măsuri de precauție pentru menținerea rezistenței la stropire), în timp ce A{-286 este întărire prin precipitare și necesită îmbătrânire după sudare pentru a obține rezistența maximă.

Pentru țeavă Incoloy 27-7MO (super-austenitică, soluție solidă):

Selecția metalului de umplutură:UtilizareERNiCrMo-3(Inconel 625) sauERNiCrMo-10(Inconel 622) ca umpluturi standard. Materialul de umplutură trebuie să se potrivească sau să depășească conținutul de molibden al metalului de bază (6-7%) pentru a menține rezistența la sâmburi.ERNiCrMo-4(C-276) este de asemenea acceptabilă. Nu utilizați niciodată materiale de umplutură din oțel inoxidabil (308L, 316L) - 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 27-7MO este utilizat în starea de sudare. Pentru o rezistență maximă la coroziune în medii severe (de exemplu, apă de mare caldă cu condiții de stagnare), o recoacere cu soluție la 1950–2050 grade F (1066–1121 grade) urmată de stingerea rapidă cu apă restabilește rezistența completă la pitting. Acest lucru se realizează rar pe țeavă din cauza riscurilor de denaturare.

Pentru conducta A-286 (întărire prin precipitații):

Selecția metalului de umplutură:UtilizareA-286 umplutură potrivită(deseori desemnat ca ERNiCrFe-? sau proprietar). Acest material de umplutură conține titan și aluminiu pentru a permite întărirea prin precipitare în depozitul de sudură. Nu utilizați niciodată materiale de umplutură standard din oțel inoxidabil sau umpluturi obișnuite de nichel, cum ar fi ERNiCr-3 - acestea nu vor atinge rezistența necesară la temperatură înaltă.

Controlul aportului de căldură:Temperatura maximă între treceri: 200 grade F (93 grade). Aportul de căldură limitat la 15–30 kJ/inch (6–12 kJ/cm). Aportul de căldură mai mic minimizează lățimea-zonei afectate de căldură și reduce tensiunile reziduale.

Condiție pre-sudură:Sudați întotdeauna în soluție-recoace (moale)-niciodată în stare îmbătrânită. Sudarea materialului îmbătrânit provoacă fisurare-învechită în zona afectată de căldură-.

Tratamentul termic post-sudare este obligatoriu pentru service la rezistență maximă:

Recoacere cu soluție(dacă este necesar după sudare): 1800 de grade F (982 de grade) timp de 1 oră pe inch grosime, urmată de răcire rapidă (stingerea cu aer sau ulei)

Tratament pentru îmbătrânire:Se încălzește la 1325 grade F (718 grade), menține 16 ore, cuptorul se răcește la 1150 grade F (621 grade) la maximum 200 grade F (93 grade)/oră, ține 16 ore, apoi se răcește cu aer

Fără îmbătrânirea post-sudură, îmbinarea sudată are o limită de curgere de numai 40–50 ksi (276–345 MPa)-complet inadecvată pentru servicii aerospațiale sau turbine cu gaz care necesită 90+ ksi.

Avertismente critice:

Pentru Incoloy 27-7MO: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 A-286:Nu sudați niciodată fără o procedură calificată. Nu sudați niciodată în stare învechită. Nu omite niciodată îmbătrânirea post-sudură pentru componentele care conțin presiune-sau la-temperatură ridicată. Sensibilitatea aliajului la fisurarea prin -deformare necesită un control atent al vitezei de tratament termic. Conținutul de bor (0,003–0,01%) îmbunătățește rezistența la fluaj, dar crește susceptibilitatea la fisurarea la cald{10}}controlați cu atenție aportul de căldură.

Cerințe de calificare:

Pentru Incoloy 27-7MO în serviciul cu apă de mare, calificarea procedurii de sudare trebuie să includă testarea coroziunii prin pitting conform ASTM G48 (clorură ferică) la temperatură ridicată (de obicei 104 grade F / 40 grade ) pentru a verifica dacă zonele sudate și afectate de căldură mențin performanța echivalentă PREN.

Pentru A-286 în domeniul aerospațial sau al turbinelor cu gaz, calificarea procedurii de sudare trebuie să includă încercarea de tracțiune la temperatură ridicată-(la temperatura de serviciu prevăzută) și, pentru aplicații critice, testarea la rupere prin fluaj. Specificațiile AMS necesită de obicei o inspecție radiografică 100% a tuturor sudurilor.