1. Въпрос: Какви са основните разлики в химическия състав и философията на дизайна на сплавта между безшевните тръби Incoloy 864 и Incoloy 890?
A:
Incoloy 864 и Incoloy 890 са сплави на никел-желязо-хром с висока-производителност, но са разработени за различни корозионни предизвикателства с различни стратегии за сплавяване.
Инколой 864 (UNS N08864)има номинален състав:
Никел: 34–37% (умерено високо)
Хром: 21–24% (високо за устойчивост на окисление)
Молибден: 3,0–4,0% (добавя устойчивост на питинг)
Мед: 0,5–1,5% (умерена киселинна устойчивост)
Азот: 0,10–0,20% (добавен за укрепване и устойчивост на питинг)
Желязо: баланс
Добавянето на азот (до 0,20%) е ключова характеристика - тя осигурява укрепване на твърдия-разтвор, без да се компрометира устойчивостта на корозия, и синергично подобрява устойчивостта на питинг в среда,-съдържаща хлорид. Съдържанието на мед е умерено, което прави 864 подходящ за леко редуциращи киселини.
Incoloy 890 (UNS N08890)има различен състав:
Никел: 33–37%
Хром: 24–28% (по-високо от 864)
Молибден: 4,0–6,0% (по-високо за по-добра устойчивост на питинг)
Мед: 1,0–2,0% (подобрена редуцираща киселинна устойчивост)
Силиций: 0,2–0,8% (подобрява устойчивостта на окисление)
Желязо: баланс
Без умишлено добавяне на азот
Философията на дизайна на сплавта е различна:864акцентира върху балансиран подход с азотно укрепване, подходящ за десулфуризация на димни газове (FGD) и морски изпускателни системи.890насочен към по-агресивни среди на химически процеси с по-високо съдържание на хром и молибден, осигурявайки превъзходна устойчивост както на окислителни, така и на редуциращи киселини в по-широк диапазон на pH.
Сравнение на работните температури:И двете сплави се представят добре до приблизително 500 градуса (932 градуса F). Над тази температура устойчивостта на окисляване е в полза на 890 поради по-високото съдържание на хром и силиций, докато азотът на 864 не предлага полза при повишени температури.
2. Въпрос: Защо безшевната тръба Incoloy 864 е предпочитана пред неръждаемата стомана 316L в системите за десулфуризация на димни газове (FGD) в електроцентрали, захранвани с въглища?
A:
Системите за десулфуризация на димни газове (FGD) създават една от най-корозивните среди в промишлената обработка: мокра, топла (50–80 градуса), силно хлорирана (до 100 000 ppm Cl⁻), с ниско pH (1,5–3,5) и агресивни видове като сулфити, сулфати и флуориди.
Защо 316L се проваля:
Стандартната неръждаема стомана 316L (2–3% Mo) има еквивалентно число на устойчивост на питинг (PREN) от приблизително 24–26. В суспензиите на скруберите на FGD се появяват локализирана питингова и цепнатина корозия в рамките на седмици или месеци, което води до -перфорация на тръбопровода. Освен това, 316L е податлив на корозионно напукване (SCC) в присъствието на хлориди и остатъчни напрежения на опън.
Защо Incoloy 864 успява:
Високо съдържание на молибден (3,0–4,0%)– Повишава PREN до приблизително 35–38. Това осигурява критична устойчивост на точкова и цепнатина корозия в среда с високо-хлорид и ниско-рН. Праговата стойност PREN за надеждна FGD услуга обикновено се приема като по-голяма или равна на 35.
Добавяне на азот (0,10–0,20%)– Азотът повишава устойчивостта на питинг чрез синергичен ефект с молибден. Той също така осигурява укрепване на солиден-разтвор, което позволява по-тънки стени на тръбите за същото номинално налягане.
Умерен никел (34–37%)– Достатъчно висока, за да устои на хлорид SCC, който засяга неръждаемите стомани от серия 300-. За разлика от високо-никеловите сплави (напр. C-276), 864 остава рентабилен, като същевременно осигурява адекватна устойчивост на SCC.
Мед (0,5–1,5%)– Осигурява известна устойчивост на сярна и сярна киселина, които присъстват в абсорбиращите суспензии на FGD.
Полеви резултати:При паралелни--тестове тръба 316L се провали в рамките на 6–12 месеца в FGD нагреватели и тръбопроводи. Безшевната тръба Incoloy 864 демонстрира експлоатационен живот над 15–20 години при същите приложения, което я прави стандарт в индустрията за тръбопроводи за абсорбираща суспензия на FGD, колектори за пръскане и опори за премахване на мъгла.
Сравнение на разходите:864 е приблизително 2–3 пъти цената на 316L, но предлага 10–20 пъти по-дълъг експлоатационен живот. За критични FGD компоненти, при които подмяната изисква спиране на завода, икономиката на жизнения цикъл е силно в полза на 864.
3. В: Как се сравняват безшевните тръби Incoloy 890 с Incoloy 864 в среда на химически процеси, включващи смесени киселини (сярна + азотна + хлориди)?
A:
Смесените киселинни среди - като тези, открити в линиите за декапиране на метали, възстановяването на отработена киселина и някои химически производствени процеси - представляват уникално предизвикателство: сплавта трябва да издържа както на редуциращи киселини (сярна, солна), така и на окисляващи киселини (азотна, хромна), често с наличие на хлориди.
Incoloy 864 в смесени киселини:
Молибденът (3,0–4,0%) и медта (0,5–1,5%) осигуряват добра устойчивост на редуциращи киселини.
Хромът (21–24%) предлага адекватна устойчивост на окислителни киселини.
Въпреки това, комбинацията от високо съдържание на хлориди с окислителни видове може да създаде условия на питинг, които предизвикват 35 PREN от 864.
Nitrogen addition helps but is not sufficient for severe mixed acid service with high chlorides (>10,000 ppm) and elevated temperatures (>80 градуса).
Incoloy 890 в смесени киселини:
По-високото съдържание на хром (24–28%) значително подобрява устойчивостта към окислителни киселини като азотна и хромна. Допълнителният хром също така стабилизира пасивния филм при променливи редокс условия.
По-високото съдържание на молибден (4,0–6,0%) повишава PREN до 40–45, осигурявайки значителна граница срещу образуване на хлориди, дори в присъствието на окислителни видове.
По-високото съдържание на мед (1,0–2,0%) повишава устойчивостта на редуциращи киселини, особено при сярна и мравчена киселина.
Силицият (0,2–0,8%) подобрява устойчивостта на високо-температурно окисляване и намалява образуването на котлен камък в горещи киселинни пари.
Данни за практическа работа:
| Околна среда | 864 Ефективност | 890 Изпълнение |
|---|---|---|
| 10% H₂SO₄ + 5% HNO3 + 500 ppm Cl⁻ при 60 градуса | Приемливо (0,05 mm/година) | отличен (<0.01 mm/year) |
| 20% H₂SO₄ + 10% HNO3 + 5000 ppm Cl⁻ при 90 градуса | Изчистване след 500 часа | Няма атака след 2000 часа |
| Отработена течност от туршии (смесени киселини, 80 градуса) | Ограничено обслужване (2–3 години) | Предпочитан (5–7 години) |
Насоки за избор:
ИзползвайтеIncoloy 864за смесена киселинна услуга с леки нива на хлорид (<2000 ppm) and temperatures below 70°C.
ИзползвайтеИнколой 890за тежко смесено киселинно обслужване с високи хлориди, по-високи температури или когато концентрациите на окислителна киселина варират.
For the most aggressive conditions (e.g., boiling mixed acids with >10 000 ppm Cl⁻), все още може да са необходими по-високи сплави като C-276 (UNS N10276), но 890 предлага рентабилна междинна опция.
4. Въпрос: Какви са изискванията за заваряване и препоръките за добавъчен метал за безшевни тръби Incoloy 864 и Incoloy 890 и изискват ли те термична обработка след-заваряване?
A:
Както Incoloy 864, така и 890 са проектирани за добра заваряемост, но техните различни легиращи елементи изискват специфични подходи.
Заваряване Incoloy 864:
процеси:GTAW (TIG), GMAW (MIG) и SMAW (стик) са подходящи.
Допълнителен метал:Предпочитат се ERNiCrMo-10 (Inconel 686) или ERNiCrMo-4 (C-276). Тези пълнители с високо съдържание на молибден поддържат съпротивлението на питинг, еквивалентно на основния метал.
Алтернативен пълнител:ERNiCrMo-3 (Inconel 625) е приемлив за по-малко критични приложения, но по-ниското съдържание на молибден (8–10% срещу . 15–16% в ERNiCrMo-10) намалява устойчивостта на питинг в заваръчния метал.
Предпазни мерки:
Не е необходимо предварително загряване
Междупроходна температура По-малко или равно на 150 градуса (300 градуса F)
Ниско подаване на топлина (По-малко или равно на 1,5 kJ/mm) за предотвратяване на загуба на азот и избягване на сенсибилизация
Обратно-продухване с аргон от съществено значение за кореновите проходи за предотвратяване на окисляване
Термична обработка след{0}}заваряване (PWHT) за 864:
Общо взетоне се изисква. Сплавта остава стабилна в-заварено състояние за повечето FGD и морски приложения. Въпреки това, ако се изисква максимална устойчивост на корозия (напр. за силно киселинен хлорид), отгряването на разтвора при 1100–1150 градуса, последвано от бързо охлаждане, може да възстанови пълната устойчивост на корозия. Това рядко е практично за полеви заварки.
Заваряване Incoloy 890:
Допълнителен метал:ERNiCrMo-10 (Inconel 686) е предпочитаното съвпадение. ERNiCrMo-3 (625) е приемлив за по-малко тежко обслужване.
Специални съображения:По-високото съдържание на хром (24–28%) и силиций (0,2–0,8%) прави 890 малко по-склонен към горещо напукване от 864. За минимизиране на риска:
Използвайте пълнител с по-високо съдържание на ниобий (ERNiCrMo-3 има 3,15–4,15% Nb), за да свържете въглерода и да намалите чувствителността към напукване
Минимизирайте ограничаването на заваръчния шев чрез правилен дизайн на фугата
Приложете ниско влагане на топлина и използвайте мъниста с нишки, вместо тъкане
Не е необходимо предварително загряване.Междупроходна температура По-малка или равна на 150 градуса.
PWHT за 890:
Не се изисква за повечето приложения в химически процеси. Въпреки това, ако тръбата е била силно студено обработена (напр. огъната до тесен радиус) преди заваряване, отгряването на разтвора след заваряване при 1100–1150 градуса може да възстанови пластичността. Това трябва да бъде последвано от бързо охлаждане (закаляване с вода за тънки секции, принудителен въздух за тежки стени).
Общо изискване за двете сплави:При работа в кисело състояние (NACE MR0175/ISO 15156), всяка заварка трябва да бъде тествана за твърдост. И двете сплави обикновено отговарят на изискването за по-малко или равно на 35 HRC в -заварено състояние, но проверката е задължителна.
5. Въпрос: В кои специфични промишлени приложения са задължителни безшевните тръби Incoloy 864 и Incoloy 890 и какви са разходите за жизнения цикъл в сравнение с алтернативните сплави?
A:
Тези сплави заемат отделни ниши, където сплавите с по-ниско съдържание се провалят, но суперсплавите с високо-никелови нива са над-определени и твърде скъпи.
Incoloy 864 - задължителни приложения:
Колектори за абсорбиращо пръскане на десулфуризация на димни газове (FGD) и тръбопроводи за суспензия
Комбинацията от ниско pH, високо съдържание на хлориди и ерозивни частици летлива пепел унищожава 316L в рамките на месеци.
864 осигурява необходимия PREN (35–38) при приблизително 60–70% от цената на C-276.
Индустриален стандарт съгласно насоките на EPRI за FGD критични компоненти.
Морски скрубери за отработени газове (отворени{0}}системи)
Почистването-на базата на морска вода създава хлориди > 20 000 ppm с ниско pH от абсорбцията на SO₂.
864 издържа както на обща корозия, така и на нападение от пукнатини под морския растеж.
Заменя скъпия титан или C-276 при значително спестяване на разходи.
Инсталации за избелване на целулоза и хартия (степени на хлорен диоксид)
Избелването с хлорен диоксид създава силно оксидиращи, богати-на хлорид условия.
864 превъзхожда 317L и дори 904L в тези среди.
Incoloy 890 - задължителни приложения:
Линии за ецване на метали (резервоари за смесена киселина и тръбопроводи)
Разтворите за декапиране съдържат азотна киселина (10–25%), флуороводородна киселина (1–5%) и високо съдържание на хлориди от рециклирана вода за изплакване.
Високото съдържание на хром (24–28%) на 890 е устойчиво на азотна киселина, докато молибденът (4–6%) и медта (1–2%) се справят с редуциращите компоненти.
316L се поврежда бързо; 904L има недостатъчно хром; 890 осигурява ценово-ефективно решение.
Инсталации за възстановяване и регенерация на отработена киселина
Високо{0}}температурни (90–150 градуса) концентрирани киселини с променлив редокс потенциал.
Добавката на силиций от 890 стабилизира пасивния филм при променливи условия.
Директен заместител на по-скъпи-сплави като C-276.
Химически танкери (съдове IMO тип II за киселинни товари)
Някои класификационни дружества одобряват 890 за товарни цистерни, превозващи смесени киселинни отпадъци.
Осигурява по-добра заваряемост и по-ниска цена от никел 200 или C-276.
Сравнение на разходите за жизнения цикъл (5-годишно обслужване, 100 м от 6″ 40 тръби):
| Сплав | Материални разходи | Монтаж | Очакван живот | Разходи за подмяна | Общо за 5 години |
|---|---|---|---|---|---|
| 316L | $5,000 | $8,000 | 0,5 години | $13,000 × 10 = $130,000 | $143,000 |
| 904L | $25,000 | $8,000 | 2 години | $33,000 × 2.5 = $82,500 | $115,500 |
| 864 | $40,000 | $10,000 | 15+ години | $0 | $50,000 |
| 890 | $55,000 | $10,000 | 20+ години | $0 | $65,000 |
| C-276 | $120,000 | $15,000 | 25+ години | $0 | $135,000 |
Заключение:За тежко FGD обслужване 864 предлага най-добрата стойност за жизнения цикъл. За смесени киселинни услуги с високо съдържание на хлориди, 890 често е оптималният баланс между производителност и цена. И двете сплави избягват високата премия на C-276, като същевременно осигуряват надеждна услуга, когато стандартните неръждаеми стомани се повредят в рамките на месеци.
