Какви са критичните изисквания за заваряване на тръби Incoloy 864 спрямо Incoloy 890?

1. Въпрос: Какви са основните разлики в състава и свойствата между лулите Incoloy 864 и Incoloy 890?

A:Incoloy 864 и Incoloy 890 са високо{2}}аустенитни неръждаеми стомани, но са разработени за ясно различни корозионни среди. Разликите им се състоят предимно в съдържанието на никел, хром и молибден.

Инколой 864 (UNS N08864)е силно легирана аустенитна неръждаема стомана, проектирана за изключителна устойчивост на корозия във водна среда. Номиналният му състав е 38–42% никел, 20–24% хром, 6,0–8,0% молибден, 1,0–2,0% мед, 0,15–0,25% азот и останалото желязо. Тази сплав се характеризира с изключително високо съдържание на никел (приблизително 40%) и високо съдържание на молибден (6–8%), което я поставя в супер-аустенитното семейство. Комбинацията от високо съдържание на никел и молибден осигурява изключителна устойчивост на хлоридно корозионно напукване (SCC) и питинг. Добавянето на мед повишава устойчивостта към редуциращи киселини като сярна и фосфорна киселина. Съдържанието на азот (0,15–0,25%) стабилизира аустенитната структура и допълнително подобрява устойчивостта на питинг. Incoloy 864 не е валежно{23}}втвърдяване; той получава силата си от твърд разтвор и азотно интерстициално укрепване. Типичната граница на провлачване е 35–50 ksi (241–345 MPa) при стайна температура.

Incoloy 890 (UNS N08890)е желязо-никелова-хромова сплав, предназначена за високо-температурни 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. Обърнете внимание на значително по-ниското съдържание на никел (~33%) и по-ниското съдържание на молибден в сравнение с Incoloy 864. Ключовата отличителна черта е много високото съдържание на хром (25–28%), което е значително по-високо от стандартните неръждаеми стомани (304L има 18%, 310H има 24–26%). Това високо ниво на хром, комбинирано с контролиран силиций и манган, осигурява изключителна устойчивост на сулфидация (атака от сяра-съдържащи газове при висока температура) и високо-температурно окисление. Incoloy 890 е твърд-разтвор, подсилен без умишлени добавки за-втвърдяване. Типичната граница на провлачване е 30–45 ksi (207–310 MPa) при стайна температура.

Металургични последици:Incoloy 864 е предназначен замокра, ниска{0}}до-умерена температура (до 500 градуса F / 260 градуса ) водна корозия, особено в морска вода, кисели соли и потоци от химически процеси, съдържащи хлориди и редуциращи киселини. Няма специални-възможности за висока температура. Incoloy 890 е предназначен засухо, високо{0}}температурно обслужване (1000–1800 градуса F / 538–982 градуса ) в-съдържаща сяра атмосфера, като тези, открити в рафинерии, електроцентрали и инсинератори за отпадъци. Няма специална устойчивост на водна корозия.

Избор между тях:Ако приложението включваморска вода, FGD (десулфуризация на димни газове) или химическа обработка с хлориди и редуциращи киселини, изберете Incoloy 864. Ако приложението включвависоко{0}}температурни сулфидизиращи среди-като нагреватели на рафинерии,-компоненти на котли, работещи с въглища, или тръби за изгаряне на отпадъци, изберете Incoloy 890. Има минимално припокриване в техните сервизни пакети.

---

2. Въпрос: Какви индустриални стандарти и спецификации управляват безшевните тръби Incoloy 864 и Incoloy 890?

A:Тези две сплави са обхванати от различни спецификационни рамки поради техните различни области на приложение-химическа обработка за 864 и високо-рафинерия/генериране на енергия за 890.

За безшевна тръба Incoloy 864:

ASTM B677 / ASME SB677– Стандартна спецификация за безшевни тръби от никел-желязо-хром-молибден-мед-азотна сплав. Това е основната спецификация за UNS N08864 и подобни супер-аустенитни класове (включително Incoloy 926). Той обхваща химия, свойства на опън, хидростатично изпитване и допустими отклонения на размерите.

ASTM B829– Общи изисквания за безшевни тръби от никелова сплав (в допълнение към B677).

NORSOK M-630– Норвежки стандарт за нефт и газ, който включва Incoloy 864 за услуги с морска вода и саламура.

Код на ASME за котли и съдове под налягане, раздел II, част D– Осигурява допустими стойности на напрежение за N08864 при температури до приблизително 600 градуса F (316 градуса). Сплавта обикновено не се използва над 600 градуса F поради намалена устойчивост на корозия.

За безшевна тръба Incoloy 890:

ASTM B407 / ASME SB407– Стандартна спецификация за безшевни тръби от никел-желязо-хромова сплав. Incoloy 890 (UNS N08890) е обхванат от тази спецификация като високо-вариант на хром. Спецификацията изисква химическа проверка и изпитване на опън.

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– Американският петролен институт препоръчва практика за използване на Incoloy 890 в нагревателни компоненти на рафинерии, изложени на сярна корозия.

Съображения относно обществените поръчки:Безшевната тръба Incoloy 864 се предлага от множество глобални мелници, но е по-рядко срещана от Incoloy 926 (подобна супер-аустенитна степен). Сроковете за изпълнение обикновено са 10–16 седмици. Incoloy 890 е специален клас с ограничени мелнични източници; очаквайте срокове за изпълнение от 12–20 седмици и по-висока цена от стандартната неръждаема стомана 310H. И за двете сплави винаги проверявайте, че протоколът от теста на материала документира правилния UNS номер и, за Incoloy 864, съдържанието на азот (0,15–0,25%).

---

3. Въпрос: Защо безшевната тръба Incoloy 864 е предпочитаният материал за системи за десулфуриране на морска вода и димни газове (FGD)?

A:Безшевната тръба Incoloy 864 се превърна във водещ материал за две от най-предизвикателните индустриални корозионни среди: работа с топла морска вода и скрубери за десулфуриране на димни газове (FGD). Четири специфични характеристики обясняват превъзходството му над други супер-аустенитни и никелови сплави.

Първо, изключителна устойчивост на точкова и цепнатина корозия в хлориди.Еквивалентното число на устойчивост на питинг (PREN=%Cr + 3.3×%Mo + 16×%N) за Incoloy 864 е приблизително 44–50, изчислено като:

Хром: 20–24%

Молибден: 6,0–8,0%

Азот: 0,15–0,25%

Този PREN е сред най-високите от всяка налична в търговската мрежа аустенитна неръждаема стомана. За сравнение:

Неръждаема стомана 316L: PREN ~24–26

Дуплекс 2205: PREN ~35–38

Incoloy 825: PREN ~30–33

Incoloy 926: PREN ~40–45

В топла морска вода при 80–120 градуса F (27–49 градуса), дори супер дуплексните неръждаеми стомани могат да претърпят корозия в пукнатини под въздействието на биообрастяне или отлагания. Incoloy 864 издържа на питингова и цепнатина корозия в морска вода до приблизително 150 градуса F (65 градуса), което го прави подходящ за системи за охлаждане на тропическа морска вода, тръбопроводи за пожарна вода и баластни тръбопроводи, където температурите могат да бъдат повишени.

Второ, изключителна устойчивост на хлоридно корозионно напукване (SCC).С приблизително 40% никел Incoloy 864 има значително по-високо съдържание на никел от стандартните аустенитни неръждаеми стомани (304L: 8–12%) и дори по-високо от много супер-аустенитни класове (Incoloy 926: 24–26% Ni). Високото съдържание на никел фундаментално променя поведението на SCC{10}}сплавта е устойчива на хлорид SCC при всички температури, срещани във водна среда, включително в концентрирани солеви разтвори, парен кондензат с пренасяне на хлорид и морски атмосферни условия. Това го прави отличен избор за тръбопроводи на офшорни платформи, инсталации за обезсоляване и крайбрежни химически съоръжения, където SCC е постоянна заплаха.

Трето, отлична производителност в FGD смесени киселинни среди.Системите за десулфуризация на димни газове излагат материалите на сложен коктейл от сярна киселина, солна киселина, хлориди, флуориди и сярна киселина при ниско pH (1–4) и температури до 200 градуса F (93 градуса). Комбинацията от 6–8% молибден и 1–2% мед осигурява изключителна устойчивост както на окислителни, така и на редуциращи киселинни условия. Високото съдържание на никел също е устойчиво на корозия,-предизвикана от хлорид. В FGD абсорбиращи кули, входни канали и изходящи канали, Incoloy 864 превъзхожда по-високите-молибденови сплави като C-276 в определени зони поради по-доброто си съотношение цена-към производителност и адекватна устойчивост на корозия за повечето FGD среди.

Четвърто, добра заваряемост без термична обработка след-заваряване.За разлика от утаечно{0}}втвърдяващите се сплави, Incoloy 864 е твърдо-укрепено с разтвор и може да се заварява с помощта на стандартни техники със съвпадащи или свръхсъвпадащи добавъчни метали (ERNiCrMo-3 или ERNiCrMo-4). Не се изисква топлинна обработка след заваряване, което опростява производството и ремонта на място.

Сравнителни режими на отказ:В топлообменник с-охлаждане с морска вода при 110 градуса F (43 градуса) със застояли пукнатини под уплътненията:

Тръбите 316L развиват течове в рамките на 3–6 месеца

Duplex 2205 може да оцелее 2–4 години, но корозията на пукнатините започва от уплътненията

Incoloy 864 осигурява 15–20+ години експлоатация, често надхвърлящ проектния живот на оборудването

Типични приложения:Тръбопроводи за охлаждане на морска вода (електроцентрали, терминали за втечнен природен газ, обезсоляване), системи за противопожарна вода (офшорни платформи), колектори за абсорбиращи спрейове FGD, опори за премахване на мъгла, линии за товарни танкери за химикали и тръбопроводи на инсталации за избелване на целулоза и хартия (услуга за хлорен диоксид).

---

4. В: Защо безшевната тръба Incoloy 890 е предпочитаният материал за високо-температурни сулфидизиращи среди в рафинерии?

A:Безшевната тръба Incoloy 890 е широко разпространена в петролни рафинерии, въглищни-електроцентрали и инсинератори за отпадъци, където съдържащите сяра-газове при висока температура причиняват бързо сулфидиране (серна атака) на стандартни неръждаеми стомани. Три специфични характеристики обясняват неговото доминиране.

Първо, изключителна устойчивост на сулфидиране от високо съдържание на хром.Сулфидирането е форма на високо-температурна корозия, при която сярата реагира с желязо, никел и хром, за да образува сулфиди с ниска-точка на-точка на топене. За разлика от окисляването (което образува защитна скала Cr₂O3), сулфидирането обикновено произвежда не-защитни, порести люспи, които позволяват продължителна бърза атака. Ключът към устойчивостта на сулфидиране е поддържането на достатъчно съдържание на хром за образуване на защитна скала от хромен сулфид (Cr₃S₄ или Cr₂S3), която е по-стабилна и по-малко пропусклива от железните или никелови сулфиди. Incoloy 890 съдържа 25–28% хром-, което е значително повече от стандартния 310H (24–26%) и много повече от 304H (18–20%). Този допълнителен хром осигурява граница на безопасност в най-тежките сулфидизиращи среди, като например нагревателни тръби на рафинерии, изложени на високо-серно съдържание на суров нефт (2–4% сяра) при 1200–1600 градуса F (649–871 градуса). Опитът на място в нагревателните тръби със забавено коксуване показва, че Incoloy 890 издържа 3–5 пъти по-дълго от 310H при същите условия.

Второ, балансирано съдържание на никел за оптимална устойчивост на сяра.Докато високото съдържание на никел е полезно за много форми на корозия, самият никел образува никелови сулфиди с ниска{0}}точка на-точка на топене (Ni₃S₂, точка на топене 1179 градуса F / 637 градуса), които могат да причинят катастрофално сулфидиране в течна-фаза. Incoloy 890 съдържа 32–35% никел-достатъчно високо, за да устои на хлорид SCC, ако това се превърне в проблем в процесите надолу по веригата, но достатъчно ниско, за да се избегнат тежките проблеми със сулфидирането на никел, наблюдавани при по-високи{10}}никелови сплави като Incoloy 800 (32–35% Ni, всъщност подобно) и Inconel 600 (72% Ni). Съдържанието на никел в сплавта е внимателно оптимизирано, за да балансира устойчивостта както на сулфидиране, така и на други форми на атака.

Трето, добавки от силиций и манган за подобрена защита.Incoloy 890 съдържа 0,3–0,8% силиций и 0,5–1,0% манган. Тези елементи насърчават образуването на богат на силициев двуокис (SiO₂)-под-слой под люспите от хромен сулфид. Този силициев слой допълнително намалява дифузията на сяра в основния метал. Силицият е особено ефективен в сулфидизиращи среди; много устойчиви-на сулфидиране сплави (напр. RA330, 353MA) разчитат на добавки на силиций. Съдържанието на манган помага за свързването на остатъчната сяра като стабилни манганови сулфиди, намалявайки активността на сярата, налична за атака на хром и желязо.

Механизъм на повреда в по-слаби сплави:В нагревателна тръба на рафинерия, обработваща 3% сярен суров нефт при 1400 градуса F (760 градуса):

Неръждаемата стомана 304H (18% Cr) образува нагар от железен сулфид в рамките на седмици; люспи, разкриващи свеж метал; типично изтъняване на стените на тръбата от 0,1 инча/година

310H неръждаема стомана (24–26% Cr) се представя по-добре, но все още изпитва сулфидиране при 0,02–0,05 инча/година

Incoloy 890 (25–28% Cr + Si) има нива на сулфидация под 0,005 инча/година, осигурявайки 10+ години работа

Типични приложения:Нагревателни тръби за рафинерия (суров, вакуумен, коксов, риформинг нагреватели), въглищни{0}}прегревателни и повторно нагревателни тръби (горелки с ниско-NOx създават условия за сулфидизиране), отпадъци{2}}за-енергийни тръби за котли (високо съдържание на сяра от отпадъчни пластмаси/каучук) и компоненти на котли за химическо възстановяване в целулоза мелници (сяра от черна луга).

---

5. Въпрос: Какви са критичните изисквания за заваряване на тръби Incoloy 864 спрямо Incoloy 890?

A:Заваряването на Incoloy 864 и Incoloy 890 изисква внимание към различни проблеми: поддържане на съпротивлението на питинг за 864 и избягване на горещо напукване за 890. И двете сплави обикновено са заваряеми с подходящи процедури.

За тръба Incoloy 864 (супер-аустенит):

Избор на добавъчен метал:ИзползвайтеERNiCrMo-3(Inconel 625) илиERNiCrMo-4(C-276) като стандартни пълнители. Пълнителят трябва да съвпада или да надвишава съдържанието на молибден в основния метал (6–8%), за да поддържа устойчивост на питинг.ERNiCrMo-3(9–10% Mo) се предпочита за морска вода и FGD услуга. Никога не използвайте пълнители от неръждаема стомана (308L, 316L)-те създават клетка с галванична корозия и не съдържат молибден.

Контрол на входящата топлина:Максимална междинна температура: 250 градуса F (121 градуса). Подаването на топлина е ограничено до 20–40 kJ/inch (8–16 kJ/cm). По-високото подаване на топлина може да причини богато на молибден-фазово утаяване (сигма или чи фази), което намалява устойчивостта на питинг с 50% или повече. Използвайте стринг мъниста вместо тъкане.

Почистване преди-заваряване:Почистете с ацетон или специална четка от неръждаема стомана. Използвайте шлифовъчни дискове, запазени за никелови сплави. Отстранете всички замърсявания от въглеродна стомана-вградените железни частици ще ръждясват и ще предизвикат образуване на язви.

Термична обработка след -заваряване (обикновено не се изисква):За повечето приложения Incoloy 864 се използва в-заварено състояние. За максимална устойчивост на корозия в тежки среди (напр. топла морска вода със застояли условия, FGD абсорбираща суспензия), отгряването на разтвора при 1950–2050 градуса F (1066–1121 градуса), последвано от бързо закаляване с вода, възстановява пълната устойчивост на питинг. Това рядко се извършва на тръба поради рискове от изкривяване и обикновено се определя само за критични топлообменни тръби.

За тръба Incoloy 890 (устойчива-на сулфидиране-на висока температура):

Избор на добавъчен метал:ИзползвайтеER310илиER309пълнители от неръждаема стомана. За съответстваща устойчивост на сулфидиране,ER310(25–28% Cr) е за предпочитане. Специализирани високо-силициеви пълнители (напр. ER312) могат да се използват за най-тежките сулфидизиращи среди. Никога не използвайте ниско-сплавни пълнители или никелови-пълнители с ниско съдържание на хром.

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). Прекомерното влагане на топлина може да причини утаяване на хромен карбид по границите на зърната, намалявайки устойчивостта на сулфидиране.

Предотвратяване на горещо напукване:Incoloy 890, със своето високо съдържание на хром и относително ниско съдържание на никел, има по-висока чувствителност към горещо напукване от стандартния 310H. Предпазните мерки включват:

Почистете добре повърхностите-замърсяването със сяра от флуиди за рязане или маркиращи писалки е особено вредно

Използвайте леко изпъкнал профил на заваръчни шевове-вдлъбнатите шевове увеличават риска от напукване

Избягвайте прекомерно ограничаване на заваръчните шевове-позволете на модула да се движи свободно

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 за полево заваряване и рядко се посочва.

Критични предупреждения:

За Incoloy 864:Не използвайте пълнители от неръждаема стомана-те нямат молибден и ще създадат предразположена към корозия-заваръчна зона. Не прегрявайте-образуването на сигма фаза е необратимо без пълно отгряване на разтвора. Не използвайте замърсени шлифовъчни дискове-вградените частици от въглеродна стомана причиняват питинг.

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. Не заварявайте без почистване на сяра-съдържащи остатъци-сярата насърчава горещо напукване.

Квалификационни изисквания:

За Incoloy 864 в морска вода или FGD услуга, квалификацията на заваръчната процедура трябва да включва изпитване за точкова корозия съгласно ASTM G48 (железен хлорид), за да се провери дали заварените и термично-засегнатите зони поддържат PREN-еквивалентни характеристики. Стандартният критерий за приемане е липса на хлътване след 72 часа при 77 градуса F (25 градуса) за повечето приложения или при 104 градуса F (40 градуса) за по-тежка работа.

За Incoloy 890 при високо-температурно сулфидизиране, квалификацията трябва да включва-тестване за окисление/сулфидиране при повишена температура, въпреки че не съществува стандартен кодифициран тест. Много оператори на рафинерии изискват демонстрация, че завареното съединение не се превръща в предпочитано място за атака чрез излагане на симулиран технологичен газ при температура.