1. Какви са фундаменталните разлики в състава между Incoloy 800, 800H, 800HT и Incoloy 825 и как тези разлики диктуват техните основни сектори на приложение в нефтената и газовата и химическата промишленост?
Въпреки че всички са сплави на никел-желязо-хром, техните специфични състави и произтичащи от тях свойства са насочени към различни работни среди.
Серията Incoloy 800 е проектирана за висока-температурна якост и устойчивост на окисление. Основният му състав е приблизително 32,5% Ni, 21% Cr и балансирано Fe, с контролирани добавки на титан и алуминий.
Incoloy 800: Основният клас със стандартно съдържание на въглерод.
Incoloy 800H: "H" означава висока температура. Той има по-високо съдържание на въглерод (0,05-0,10%) и се отгрява, за да се получи едра зърнеста структура, осигуряваща превъзходна якост на разкъсване при пълзене при температури над 540°C (1000°F).
Incoloy 800HT: Подобно на 800H, но с още по-строги контроли върху алуминия и титана (Al+Ti ≥ 0,85%) за още по-добра стабилност и здравина при висока{4}}температура.
Основни приложения (800H/HT): Тяхната ниша е в среда с висока-температура, корозивни процеси. В петрола и газа това включва пиролизни тръби, нагревателни тръби и лъчисти тръби в пещи за крекинг на етилен, където те издържат на температури от 850°C до 1100°C в карбуризираща и окисляваща атмосфера. В химическата обработка те се използват в агрегати за парно реформиране на метан, водородни инсталации и системи за изгаряне на отпадъци.
Incoloy 825, за разлика от тях, е оптимизиран за изключителна устойчивост на водна корозия, особено срещу редуциращи киселини. Съставът му (приблизително . 42% Ni, 21,5% Cr, 3% Mo, 2,2% Cu, балансирано Fe) е значително различен. Високото съдържание на никел осигурява устойчивост на хлорид-йонен стрес-корозионно напукване (SCC). Молибденът придава устойчивост на точкова и цепнатина корозия в хлоридни среди, докато медта повишава устойчивостта на сярна и фосфорна киселина.
Основни приложения (825): Областта му е агресивна, мокра и често ниска{1}}температурна химия. В нефта и газа е от решаващо значение за тръбопроводите в дупки, компонентите за обслужване на киселини и процесните тръбопроводи, обработващи произведената вода, съдържаща хлориди, H₂S и CO₂. В химическата обработка това е стандартът за системи за декапиране със сярна и фосфорна киселина, тръбопроводи за охлаждане на морска вода, преработка на ядрено гориво и тръбопроводи за морска солена вода. Формата на безшевната тръба е от съществено значение за високо-налягане, критична услуга, където целостта на заварките в заварените тръби може да бъде проблем.
2. Защо „безшевният“ производствен процес е особено критичен за тръби Incoloy 800/825, предназначени за високо-налягане, висока-температура или корозивна работа?
Безшевният процес, при който тръбата е екструдирана или пробита от твърда заготовка, не-подлежи на обсъждане за взискателни приложения поради три основни предимства пред заварената (зашита) тръба:
Хомогенна структура и превъзходна цялост: Безшевната тръба има непрекъсната, еднаква зърнеста структура по цялата си обиколка. Това елиминира присъщата слабост на надлъжния заваръчен шев, който е потенциално място за:
Започване на корозия: Заваръчните зони могат да имат незначителни вариации в микроструктурата (засегнати от топлина-зони), които са по-податливи на точкова корозия, корозия в пукнатини или корозионно напукване при напрежение в агресивни среди като хлориди или мокър H₂S.
Недостатъци: Въпреки напредъка, заваръчните шевове могат да съдържат включвания, порьозност или непълно сливане, които са концентратори на напрежение и начални точки за повреда при циклично налягане (умора) или пълзене при високи температури.
Подобрено ограничаване на налягането: Липсата на заваръчен шев означава, че тръбата има постоянни механични свойства навсякъде. Това позволява по-високи граници на безопасност и надеждна производителност в системи с високо-налягане като тръбопроводи в дупки, хидравлични тръбопроводи или тръбопроводи на топлообменник с високо-налягане. Дебелината на стената също е по-равномерна.
Подобрена производителност при високи-температури: За класове като 800H/HT, използвани в режими на пълзене, еднородната, контролирана микроструктура е от първостепенно значение. Безпроблемният процес, последван от подходящо отгряване на разтвора и (за 800H/HT) топлинна обработка-за загрубяване на зърната, гарантира предсказуема и оптимална якост при пълзене-на скъсване. Заваръчният шев може да бъде локализирана област от фини зърна или променена структура на утайки, което води до преждевременна повреда при дългосрочно-напрежение при температура.
По същество безшевните тръби се избират за най-критичните услуги, където отказът не е опция, което оправдава по-високата цена в сравнение със заварените алтернативи.
3. Кои са ключовите механизми на корозия, срещу които безшевната тръба Incoloy 825 е специално проектирана да се бори, и как нейният състав се отнася за всеки от тях?
Incoloy 825 е универсален "химически воин", предназначен да се справи с коктейл от корозивни агенти. Съставът му е пряк отговор на специфични механизми на повреда:
Хлорид-индуцирано корозионно напукване под напрежение (Cl-SCC): Това е крехко разрушаване на нормално пластичен материал при напрежение на опън в присъствието на хлориди и кислород. Високото съдържание на никел (≥42%) е основната защита, което прави сплавта устойчива на Cl-SCC за всички практически цели в повечето производствени среди. Това е от решаващо значение за охлаждане на морска вода, офшорни приложения и-съдържащи сол технологични потоци.
Корозия на вдлъбнатини и цепнатини: Локализирана атака в застояли хлоридни разтвори или под отлагания/уплътнения. Добавянето на 3% молибден значително повишава критичната температура на питинг (CPT) на сплавта и устойчивостта на корозия в пукнатини, което я прави подходяща за солена вода, морска вода и-натоварени с хлорид технологични течности.
Редуциращи киселини (сярна, фосфорна): Устойчивостта на сярна киселина е ключова сила. Комбинацията от никел и мед осигурява отлична устойчивост на разредена сярна киселина и добра устойчивост на фосфорна киселина. Това прави 825 идеален за линии за киселинно ецване, дренажни системи за киселинни мини и оборудване за обработка на фосфатни торове.
Оксидиращи среди и политионова киселина SCC: 21,5% хром образува стабилен, защитен пасивен филм от хромен оксид (Cr₂O₃), осигуряващ устойчивост на азотна киселина, нитрати и окисляващи соли. Това ниво на хром също така позволява сплавта да бъде ефективно стабилизирана срещу корозионно напукване от политионова киселина (PASCC) по време на спиране на рафинерията/нефтохимическата услуга чрез подходящи процедури за пасивиране.
Сулфидна и кисела корозия: В петролна и газова среда, съдържаща H₂S (кисела услуга), високото съдържание на никел и хром в сплавта осигурява добра устойчивост на сулфидни котлен камък и напукване, особено когато температурите и нивата на хлорид също са повишени.
4. При производството какви са критичните съображения за заваряване и термична обработка след заваряване (PWHT) на безшевни тръбопроводни системи Incoloy 800/825?
Неправилното производство може напълно да подкопае присъщите корозионни и високо{0}}температурни свойства на тези първокласни сплави.
Съображения за заваряване:
Избор на добавъчен метал: Трябва да се използват подходящи или над{0}}легирани добавъчни метали.
Incoloy 800/800H/800HT: Обикновено се заварява с Inconel 82 (ERNiCr-3) или Incoloy 800HT пълнител (ERNiFeCr-1). Тези пълнители съответстват на якостта на високите температури и устойчивостта на окисляване на основния метал.
Incoloy 825: Заварено с INCO-Weld 825/INCO-Filler 825 (ERNiCrMo-3). Използването на пълнител от неръждаема стомана (като 309) би създало ниско съдържание на-молибден, чувствителна към пукнатини заварка, която не може да устои на питинг.
Процес и техника: Процесите с ниска входяща топлина като заваряване с газова волфрамова дъга (GTAW/TIG) са предпочитани за коренни и горещи проходи за поддържане на устойчивост на корозия. За запълване и затваряне може да се използва екранирана метална дъга (SMAW/Stick). Стриктното почистване за отстраняване на масло, грес и всякакви замърсители от сяра/олово е жизненоважно. Техниката "масло и заваряване" често се използва за различни съединения с въглеродна стомана.
Термична обработка след-заваряване (PWHT):
Incoloy 800H/HT: PWHT обикновено се изисква за работа над 540°C (1000°F). Стандартът е отгряване в разтвор при 1100-1175°C (2012-2147°F), последвано от бързо охлаждане (закаляване с вода). Това разтваря отново хромните карбиди, които се утаяват в HAZ на заваръчния шев, възстановява пластичността и за 800H/HT позволява развитието на необходимата едра зърнеста структура.Не се препоръчва облекчаване на напрежението при по-ниски температури (напр. 850°C).тъй като може да доведе до сенсибилизация.
Incoloy 825: PWHT обикновено НЕ се изисква или препоръчва за стандартно обслужване срещу корозия. Сплавта се използва в разтворено-отгрято състояние. Ако PWHT се счита за необходима за релаксация на напрежението след тежко производство, тя трябва да бъде отгряване с пълен разтвор (900-925°C, последвано от бързо охлаждане), за да се избегне сенсибилизация в критичния диапазон 425-870°C, където се образуват вредни хромови карбиди и интерметални фази, унищожаващи устойчивостта на корозия.
5. Когато определяте безшевна тръба Incoloy 800H/HT или 825 за проект, кои са основните ASTM/ASME стандарти за материали и изпитвания, които трябва да се позовават, за да се гарантира качество и годност-за-целта?
Прецизната стандартизация е ключът към надеждността. Следните са основните стандарти:
За безшевна тръба Incoloy 800/800H/800HT:
Стандарт за материали: ASTM B407 / ASME SB407 - Стандартна спецификация за безшевни тръби и тръби от сплав от никел-желязо-хром. Този стандарт обхваща химическия състав, механичните свойства и общите изисквания.
Разграничаване на степента: Конкретният UNS номер трябва да бъде извикан:
Incoloy 800: UNS N08800
Incoloy 800H: UNS N08810 (с въглерод ≥0,05%, Al+Ti ≥0,85%)
Incoloy 800HT: UNS N08811 (с въглерод ≥0,05%, Al+Ti ≥0,85%)
Стандарти за тестване:
ASTM A999 / ASME SA999: Общи изисквания за тръби от легирана стомана. Често се използва за допълнителни изисквания като хидростатично изпитване, не-разрушително електрическо изпитване (NDE) и сертифициране.
Хидростатичен тест: Съгласно ASTM B407, обикновено се тества до налягане, изчислено по стандартната формула.
Не{0}}изпитване с разрушаване (NDE): ASTM E213 (ултразвуково изпитване) или ASTM E709 (изпитване с магнитни частици - за феромагнитни материали, по-рядко срещано за тях) може да се посочи за откриване на дефекти.
Проверка на размера на зърното за 800H/HT: ASTM E112 се използва за проверка на едрия размер на зърното (обикновено ASTM No. 5 или по-груб), необходим за оптимална устойчивост на пълзене.
За безшевна тръба Incoloy 825:
Стандарт за материали: ASTM B423 / ASME SB423 - Стандартна спецификация за никел-желязо-хром-молибден-медна сплав (UNS N08825) безшевни тръби и тръби.
Стандарти за тестване:
ASTM A999 / ASME SA999 отново се прилага за общи изисквания към тръбите.
Тестване за корозия (ако е посочено): Въпреки че не винаги е задължително условие за доставка, тестовете за междукристална корозия по ASTM G28 Метод A (за откриване на изчерпване на хром) могат да бъдат определени за критично обслужване, за да се гарантира, че материалът е в правилно-закален разтвор, не-чувствително състояние.
Хидростатичен и NDE: Подобни изисквания като по-горе, като UT е основният метод на NDE.
За всички проекти приложимият ASME B31.3 Process Piping Code урежда проектирането, производството, проверката и изпитването на инсталираната тръбопроводна система, като се позовава на тези стандарти за материали.
