Какви са критичните изисквания за заваряване на тръби Incoloy 832 спрямо Incoloy 890?

1. В: Какви са основните разлики в състава и свойствата между тръбите Incoloy 832 и Incoloy 890?

A:Incoloy 832 и Incoloy 890 са високо-ефективни аустенитни сплави, предназначени за високо-температурни сулфидизиращи и окисляващи среди, но се различават по съдържание на хром, силиций и никел, което се отразява на обвивките им на производителност.

Incoloy 832 (UNS N08832)е високо{0}}хром, силиций-модифицирана аустенитна сплав, разработена специално за тежки сулфидизиращи среди. Номиналният му състав е 30–35% никел, 26–30% хром, 0,5–1,5% молибден, 1,5–2,5% силиций, 0,5–1,0% манган, 0,02–0,06% въглерод и останалото желязо. Ключовите отличителни характеристики са много високото съдържание на хром (26–30%, по-високо от Incoloy 890 25–28%) и повишеното съдържание на силиций (1,5–2,5%, значително по-високо от 890 0,3–0,8%). Тази комбинация осигурява изключителна устойчивост на сулфидация (серна атака) при високи температури. Високото съдържание на силиций насърчава образуването на защитен под-слой от силициев диоксид (SiO₂) под хромовия оксид/сулфидната скала. Incoloy 832 е твърд-разтвор, подсилен без умишлени добавки за-втвърдяване. Типичната граница на провлачване е 30–45 ksi (207–310 MPa) при стайна температура, с полезна якост на пълзене до приблизително 1800 градуса F (982 градуса).

Incoloy 890 (UNS N08890)е желязо-никелова-хромова сплав, също проектирана за високотемпературни сулфидизиращи и окисляващи среди. Номиналният му състав е 32–35% никел, 25–28% хром, 0,5–1,5% молибден, 0,3–0,8% силиций, 0,5–1,0% манган, 0,02–0,06% въглерод и останалото желязо. В сравнение с Incoloy 832, Incoloy 890 има малко по-ниско съдържание на хром (25–28% спрямо . 26–30%) и значително по-ниско съдържание на силиций (0,3–0,8% спрямо . 1.5–2,5%). По-ниското съдържание на силиций прави Incoloy 890 по-лесен за производство и заваряване, тъй като високите нива на силиций могат да насърчат образуването на крехка сигма фаза и да намалят заваряемостта. По-ниският силиций обаче означава и малко по-ниска устойчивост на сулфидиране в най-агресивните среди. Incoloy 890 също е твърд-разтвор, подсилен с типична граница на провлачване от 30–45 ksi (207–310 MPa).

Металургични последици:Incoloy 832 предлага превъзходна устойчивост на сулфидиране поради по-високото съдържание на хром и силиций, но с цената на намалена заваряемост и потенциал за образуване на крехка фаза по време на дългосрочно-излагане на висока-температура. Incoloy 890 предлага баланс между добра устойчивост на сулфидиране, отлична устойчивост на окисление и по-добра изработваемост. За най-тежките сулфидизиращи среди (напр. нагреватели за суров петрол с високо-сяра, котли-загряни с въглища с горелки с ниско-NOx) се предпочита Incoloy 832. За общо обслужване на нагреватели в рафинерии, където сулфидирането е умерено и заваряемостта е важна, често се избира Incoloy 890.

Избор между тях:Ако приложението включваextreme sulfidation with high sulfur content (>3% в гориво) и температури над 1600 градуса F (871 градуса), изберете Incoloy 832. Ако приложението включваумерено до силно сулфидиране с добри изисквания за изработка, изберете Incoloy 890.

---

2. Въпрос: Какви индустриални стандарти и спецификации управляват безшевните тръби Incoloy 832 и Incoloy 890?

A:Тези две сплави са обхванати от сходни спецификационни рамки, но Incoloy 832 е по-малко стандартизиран и често изисква-специфични спецификации за купувача.

За безшевна тръба Incoloy 832:

Не съществува специална спецификация за тръби ASTM.Incoloy 832 е патентован или полу{1}}стандартен клас. Тръбите обикновено се произвеждат по-разработени от купувача спецификации, които препращат към ASTM B407 (за сплави на никел-желязо-хром) с допълнителни изисквания за химия (по-високи Cr и Si) и свойства при повишена-температура.

ASTM B407 / ASME SB407– Използва се като основна спецификация, с модифициран химичен състав, за да отговаря на изискванията на Incoloy 832.

ASME Code Case– Съществуват някои кодови случаи за подобни сплави с високо-силиций; купувачите трябва да се консултират с мелницата за съответствие с Кодекса.

API 938-C– Американският петролен институт препоръчва практика за устойчивост на сулфидиране, която включва насоки за сплави като Incoloy 832.

За безшевна тръба Incoloy 890:

ASTM B407 / ASME SB407– Стандартна спецификация за безшевни тръби от никел-желязо-хромова сплав. Това е основната спецификация за UNS N08890.

ASTM B163 / ASME SB163– Безшевни тръби за кондензатор и топлообменник, често използвани за 890 тръби във високо-температурни топлообменници.

ASME Code Case 2588– Позволява използването на Incoloy 890 (UNS N08890) в конструкцията на ASME за котли и съдове под налягане за работа до 1800 градуса F (982 градуса) в сулфидизиращи среди.

API 938-C– Осигурява насоки за използването на Incoloy 890 и подобни сплави за компоненти на нагреватели на рафинерии.

Съображения относно обществените поръчки:Безшевната тръба Incoloy 832 е специален продукт с много ограничени мелнически източници. Купувачите трябва да очакват удължени срокове за доставка (16–24 седмици) и трябва да работят в тясно сътрудничество с мелницата, за да изготвят спецификация за доставка. Химическият анализ трябва да потвърди съдържанието на силиций (1,5–2,5%) и съдържанието на хром (26–30%). Incoloy 890 е по-достъпен в търговската мрежа, въпреки че все още е специален клас с времена за изпълнение от 12–20 седмици. И за двете сплави може да се изисква-тестове за опън и пълзене при повишена температура за критични приложения.

---

3. В: Защо безшевната тръба Incoloy 832 е предпочитана за екстремни сулфидизиращи среди в рафинерии и електроцентрали?

A:Безшевната тръба Incoloy 832 е получила признание за най-тежките сулфидизиращи среди, където дори Incoloy 890 и неръждаемата стомана 310H изпитват неприемливи скорости на корозия. Три специфични характеристики обясняват неговото превъзходство.

Първо, изключителна устойчивост на сулфидиране от високо съдържание на хром и високо съдържание на силиций.Сулфидирането е форма на високо{0}}температурна корозия, при която сярата реагира с метала, за да образува сулфиди с ниска-точка на-точка на топене. Ключът към устойчивостта е образуването на защитен, бавно-растящ сулфиден или оксиден нагар. Incoloy 832 съдържа 26–30% хром (срещу . 25–28% за 890 и 24–26% за 310H) и 1,5–2,5% силиций (срещу . 0.3–0,8% за 890). Високото съдържание на хром насърчава образуването на -богата на хром сулфидна/оксидна скала. Високото съдържание на силиций насърчава образуването на непрекъснат, аморфен силициев диоксид (SiO₂) под-слой под хромовата скала. Този силициев слой е изключително стабилен и действа като дифузионна бариера срещу сярата. При лабораторни тестове, симулиращи условия на нагревател в рафинерията (1400–1600 градуса F / 760–871 градуса, 2–4% сяра в горивото), Incoloy 832 показва скорости на сулфидиране от 0,001–0,003 инча на година (ipy), в сравнение с 0,005–0,010 ipy за Incoloy 890 и 0,020–0,050 ipy за 310H.

Второ, устойчивост на сулфидиране и окисление.Много устойчиви на сулфидиране -сплави (напр. тези с много високо съдържание на силиций) могат да бъдат податливи на окисление в среди, които варират между редуциращи (сулфидизиращи) и окисляващи условия. Високото съдържание на хром в Incoloy 832 (26–30%) осигурява отлична устойчивост на окисляване, образувайки защитна скала Cr2O3, когато околната среда стане окисляваща. Тази двойна способност е от решаващо значение за нагревателите на рафинериите, където въздействието на пламък, проникването на въздух или смущения в процеса могат да причинят колебания в атмосферата. Сплавта поддържа защита и при двете условия.

Трето, добра якост на пълзене при повишени температури.Въпреки че не е втвърдяваща се сплав-, Incoloy 832 постига полезна якост на пълзене чрез укрепване с твърд разтвор от хром, силиций и молибден. 100 000{5}}-часова якост на пълзене-разкъсване при 1600 градуса F (871 градуса) е приблизително 1,5–2,5 ksi (10–17 MPa), сравнима с 310H и подходяща за повечето приложения на нагревателни тръбни рафинерии, където обръчните напрежения са относително ниски (обикновено 0,5–1,5 ksi).

Сравнителни режими на отказ:В нагревателна тръба за суров петрол, обработваща 3,5% суров сяра при 1550 градуса F (843 градуса) с вътрешно налягане 500 psig:

Неръждаема стомана 310H: скорост на сулфидиране 0,030 ipy, живот на тръбата приблизително 3–4 години

Incoloy 890: скорост на сулфидиране 0,008 ipy, живот на тръбата приблизително 10–12 години

Incoloy 832: скорост на сулфидиране 0,002 ipy, живот на тръбата над 20 години

Типични приложения:Нагревателни тръби за рафинерия (високо-сурово съдържание на сяра), нагревателни тръби за забавено коксуване, вакуумни нагревателни тръби,-загряни с въглища котелни паропрегреватели и повторно нагревателни тръби (ниски-NOx горелки създават условия на сулфидизиране), компоненти на котли за възстановяване на черна луга в мелници за целулоза и тръби на котли за изгаряне на отпадъци (високи сяра от отпадъци от пластмаса и каучук).

---

4. В: Защо безшевната тръба Incoloy 890 често се избира пред опциите с по-високо-сплав за обслужване на нагреватели в рафинериите?

A:Безшевната тръба Incoloy 890 заема „сладко място“ в приложенията за нагреватели в рафинериите-предлагайки значително по-добра устойчивост на сулфидиране от стандартната неръждаема стомана 310H, като същевременно осигурява по-добра изработваемост и по-ниска цена от по-високите{3}}силициеви сплави като Incoloy 832. Три фактора обясняват широкото й приемане.

Първо, оптимизиран баланс на устойчивост на сулфидиране и възможност за производство.25–28% хром и 0,3–0,8% силиций на Incoloy 890 осигуряват значителна устойчивост на сулфидиране в сравнение с 310H (24–26% Cr, 0,3–0,5% Si типично). Подобрението е значително-обикновено 50–70% намаление на скоростта на сулфидиране. Съдържанието на силиций обаче се поддържа под 1%, за да се избегнат трудностите при заваряване и производство, свързани със сплавите с високо-силиций. Високо{18}}силициевите сплави (над 1,5% Si) могат да образуват крехка сигма фаза по време на заваряване или продължителна-експлоатация и са по-склонни към горещо напукване. Incoloy 890 може да се заварява с помощта на стандартни процедури с добавъчен метал ER310, без необходимост от специализирано предварително нагряване или термична обработка след -заваряване. Това го прави практичен както за мелнично производство, така и за ремонт на място.

Второ, доказана производителност в широк диапазон от рафинерийни среди.Incoloy 890 е натрупал десетилетия полеви опит в нагреватели за суровина, вакуум нагреватели, нагреватели за коксуване и нагреватели за реформинг. Работи надеждно в диапазон от съдържание на сяра (0,5–3,0%), температури (1200–1650 градуса F / 649–899 градуса) и условия на термичен цикъл. Този богат опит дава увереност на инженерите в рафинерията при определяне на сплавта. За разлика от това, сплавите с по-високо{10}}силиций като Incoloy 832 имат по-ограничена полева история и обикновено са запазени за най-екстремните условия.

Трето, ценова-ефективност в сравнение със-базираните на никел суперсплави.В среди, където сулфидирането е тежко, някои инженери може да обмислят използването на твърди сплави на-основа на никел като Inconel 600 или Incoloy 800H. Тези сплави обаче имат свои собствени проблеми със сулфидирането-високо-никеловите сплави могат да образуват никелови сулфиди с ниска-точка на-точка на топене (Ni₃S₂, точка на топене 1179 градуса F / 637 градуса ), които причиняват катастрофално сулфидиране в течна-фаза. Incoloy 890, със своето балансирано съдържание на никел (32–35%), избягва този проблем, като същевременно осигурява отлична устойчивост на сулфидиране на по-ниска цена от сплавите на базата на никел-. Цената на сплавта на Incoloy 890 обикновено е 2–3 пъти по-висока от тази на 310H, но само 0,6–0,8 пъти по-висока от тази на твърдите никелови сплави, което я прави икономична надстройка.

Сравнение на производителността при типично обслужване на нагревател в рафинерия (1500 градуса F / 816 градуса, 2% сяра в гориво):

Типични приложения:Лъчисти секции на рафинерия за суров петрол и вакуумен нагревател, нагревателни тръби със забавено коксуване, пигтейли и колектори на нагревател на реформер, топлообменници за захранване-отпадъчни води от хидропречистване (високо-температурна страна) и-тръби за прегряване на електроцентрали с въглища (умерено сулфидиране).

---

5. Въпрос: Какви са критичните изисквания за заваряване на тръби Incoloy 832 спрямо Incoloy 890?

A:Заваряването на Incoloy 832 и Incoloy 890 изисква внимание към различни проблеми: високото съдържание на силиций в Incoloy 832 създава рискове от горещо напукване и сигма фаза, докато Incoloy 890 е по-щадящ, но все пак изисква правилна техника.

За тръба Incoloy 832 (високо съдържание на силиций, високо съдържание на хром):

Висок риск от горещо напукване и образуване на сигма фаза.Съдържанието на силиций от 1,5–2,5%, макар и полезно за устойчивостта на сулфидиране, създава значителни предизвикателства при заваряване. Силицият понижава точката на топене на граничните филми на зърната, увеличавайки чувствителността към горещо напукване. Предпазните мерки включват:

Ниско подаване на топлина:Максимална междинна температура: 250 градуса F (121 градуса). Подаването на топлина е ограничено до 15–30 kJ/inch (6–12 kJ/cm). Използвайте само мъниста с нишки-без тъкане.

Чистотата е критична:Замърсяването със сяра, фосфор и мед от флуиди за рязане, писалки за маркиране или инструменти за работа значително увеличава риска от напукване. Използвайте специални четки и шлифовъчни дискове от неръждаема стомана.

Предварително загряване:Обикновено не се изисква, но умерено предварително загряване от 200–300 градуса F (93–149 градуса) може да намали термичните градиенти и риска от напукване.

Сдържаност:Минимизирайте ограничаването на заваръчния шев. Използвайте празнини-нагоре и позволете свободно движение на модула.

Избор на добавъчен метал:ИзползвайтеER310илиER309пълнители от неръждаема стомана. За най-добра устойчивост на сулфидиране,ER310(25–28% Cr) е за предпочитане. Някои специализирани високо-силициеви пълнители съществуват, но рядко се предлагат. Никога не използвайте ниско-сплавни пълнители или никелови-пълнители с ниско съдържание на хром.

Термична обработка след-заваряване (обикновено не се препоръчва):Отгряването на разтвора при 1950–2050 градуса F (1066–1121 градуса) би възстановило пластичността, но е непрактично за полево заваряване и може да причини изкривяване. Повечето компоненти Incoloy 832 се използват в -заварено състояние, като се допуска известно намаляване на пластичността.

За тръба Incoloy 890 (умерен силиций):

Добра заваряемост със стандартни предпазни мерки.По-ниското съдържание на силиций в Incoloy 890 (0,3–0,8%) го прави значително по-лесен за заваряване от Incoloy 832. Прилагат се стандартни практики за заваряване на аустенитна неръждаема стомана.

Избор на добавъчен метал:ИзползвайтеER310като предпочитан пълнител.ER309е приемливо за по-малко тежко обслужване. Пълнителят трябва да съответства на високото съдържание на хром в основния метал (25–28%) за оптимална устойчивост на сулфидиране.

Контрол на входящата топлина:Максимална междинна температура: 300 градуса F (149 градуса). Подаването на топлина е ограничено до 25–45 kJ/inch (10–18 kJ/cm). По-високото внасяне на топлина може да причини утаяване на хромен карбид по границите на зърната (сенсибилизация), което може да намали устойчивостта на сулфидиране, но е по-малко критично, отколкото при водна корозия.

Почистване преди-заваряване:Почистете с ацетон или специална четка от неръждаема стомана. Отстранете всички замърсявания от въглеродна стомана, за да предотвратите разрушаване на повърхността по време на работа при висока-температура.

Термична обработка след-заваряване (не се изисква):Incoloy 890 се използва в-заварено състояние. Отгряването на разтвора след -заваряване би възстановило максималната устойчивост на сулфидиране, но е непрактично и рядко се посочва.

Критични предупреждения:

За Incoloy 832:Тази сплав е непримирима. Заварявайте само с квалифицирани процедури. Избягвайте всички източници на замърсяване със сяра-дори остатъците от писалките за маркиране могат да причинят напукване. Обмислете алтернативни методи за свързване (напр. заваряване с ER310, последвано от облекчаване на напрежението) за критични компоненти. Някои производители изискват 100% радиографска проверка на всички заварки поради риск от напукване.

За Incoloy 890:Не използвайте пълнители с ниско съдържание на -хром (308L, 316L)-те създават слаба връзка за атака на сулфидиране. Не използвайте прекомерно влагане на топлина-това повишава чувствителността на-засегнатата от топлина зона и намалява устойчивостта на корозия. Въпреки че е по-прощаващ от 832, правилната техника все още има значение.

Квалификационни изисквания:

И за двете сплави при високо-температурно сулфидизиране квалификацията на заваръчната процедура трябва да включва изпитване при повишена-температура. Въпреки че не съществува стандартен кодифициран тест, много оператори на рафинерии изискват:

Микроскопия на напречното{0}}разрез, за ​​да се провери липсата на горещи пукнатини или сигма фаза

Тестване на твърдост (обикновено по-малко или равно на 95 HRB или еквивалент)

По избор: излагане на симулиран технологичен газ при температура, за да се провери дали заваръчната зона не се превръща в предпочитано място за атака

Сравнителна таблица: