Apakah keperluan kimpalan kritikal untuk paip Incoloy 864 berbanding Incoloy 890?

1. S: Apakah perbezaan komposisi dan sifat asas antara paip Incoloy 864 dan Incoloy 890?

A:Incoloy 864 dan Incoloy 890 ialah keluli tahan karat austenit berprestasi tinggi-tetapi ia dibangunkan untuk persekitaran kakisan yang berbeza. Perbezaan mereka terletak terutamanya pada kandungan nikel, kromium, dan molibdenum.

Incoloy 864 (UNS N08864)ialah keluli tahan karat austenit beraloi tinggi yang direka untuk rintangan kakisan berair yang melampau. Komposisi nominalnya ialah 38–42% nikel, 20–24% kromium, 6.0–8.0% molibdenum, 1.0–2.0% kuprum, 0.15–0.25% nitrogen, dan besi keseimbangan. Aloi ini mempunyai nikel yang sangat tinggi (kira-kira 40%) dan molibdenum tinggi (6–8%), meletakkannya dalam keluarga-super austenit. Gabungan nikel tinggi dan molibdenum memberikan ketahanan yang luar biasa terhadap retakan kakisan tekanan klorida (SCC) dan pitting. Penambahan kuprum meningkatkan daya tahan terhadap asid penurun seperti asid sulfurik dan fosforik. Kandungan nitrogen (0.15–0.25%) menstabilkan struktur austenit dan seterusnya meningkatkan rintangan pitting. Incoloy 864 bukan kerpasan-pengerasan; ia memperoleh kekuatannya daripada larutan pepejal dan pengukuhan celahan nitrogen. Kekuatan hasil biasa ialah 35–50 ksi (241–345 MPa) pada suhu bilik.

Incoloy 890 (UNS N08890)ialah besi-nikel-aloi kromium yang direka untuk-suhu tinggi sulfidizing dan persekitaran pengoksidaan. Komposisi nominalnya ialah 32–35% nikel, 25–28% kromium, 0.5–1.5% molibdenum, 0.3–0.8% silikon, 0.5–1.0% mangan, 0.02–0.06% karbon, dan besi keseimbangan. Perhatikan nikel yang jauh lebih rendah (~33%) dan molibdenum yang lebih rendah berbanding Incoloy 864. Ciri membezakan utama ialah kandungan kromium yang sangat tinggi (25-28%), yang jauh lebih tinggi daripada keluli tahan karat standard (304L mempunyai 18%, 310H mempunyai 24-26%). Tahap kromium yang tinggi ini, digabungkan dengan silikon dan mangan terkawal, memberikan rintangan yang luar biasa terhadap sulfidasi (serangan oleh gas galas sulfur-pada suhu tinggi) dan-pengoksidaan suhu tinggi. Incoloy 890 ialah penyelesaian pepejal-diperkukuh tanpa penambahan pemendakan-pengerasan yang disengajakan. Kekuatan hasil biasa ialah 30–45 ksi (207–310 MPa) pada suhu bilik.

Implikasi metalurgi:Incoloy 864 direka untukbasah, rendah-hingga-suhu sederhana (sehingga 500 darjah F / 260 darjah ) kakisan berair, terutamanya dalam air laut, air garam berasid, dan aliran proses kimia yang mengandungi klorida dan asid penurun. Ia tidak mempunyai keupayaan suhu tinggi-istimewa. Incoloy 890 direka untukperkhidmatan suhu kering-tinggi (1000–1800 darjah F / 538–982 darjah ) dalam atmosfera yang mengandungi sulfur-, seperti yang terdapat di kilang penapisan, loji janakuasa dan insinerator sisa. Ia tidak mempunyai rintangan khas terhadap kakisan akueus.

Memilih antara mereka:Jika permohonan melibatkanair laut, FGD (penyahsulfuran gas serombong), atau pemprosesan kimia dengan klorida dan asid penurun, pilih Incoloy 864. Jika permohonan melibatkan-persekitaran sulfida suhu tinggi-seperti pemanas penapisan,-komponen dandang pembakaran arang batu atau tiub insinerator sisa, pilih Incoloy 890. Terdapat pertindihan minimum dalam sampul perkhidmatan mereka.

---

2. S: Apakah piawaian dan spesifikasi industri yang mengawal paip lancar Incoloy 864 dan Incoloy 890?

A:Kedua-dua aloi ini diliputi oleh rangka kerja spesifikasi yang berbeza kerana domain aplikasinya yang berbeza-pemprosesan kimia untuk 864 dan-penjanaan penapisan suhu tinggi untuk 890.

Untuk paip lancar Incoloy 864:

ASTM B677 / ASME SB677– Spesifikasi standard untuk nikel lancar-besi-kromium-molibdenum-kuprum-paip aloi nitrogen. Ini ialah spesifikasi utama untuk UNS N08864 dan gred super-austenit yang serupa (termasuk Incoloy 926). Ia meliputi kimia, sifat tegangan, ujian hidrostatik, dan toleransi dimensi.

ASTM B829– Keperluan am untuk paip lancar aloi nikel (tambahan kepada B677).

NORSOK M-630– Piawaian minyak dan gas Norway yang termasuk Incoloy 864 untuk perkhidmatan air laut dan air garam.

Dandang ASME dan Kod Kapal Tekanan Seksyen II, Bahagian D– Menyediakan nilai tegasan yang dibenarkan untuk N08864 pada suhu sehingga lebih kurang 600 darjah F (316 darjah ). Aloi biasanya tidak digunakan melebihi 600 darjah F kerana rintangan kakisan yang berkurangan.

Untuk paip lancar Incoloy 890:

ASTM B407 / ASME SB407– Spesifikasi standard untuk paip aloi kromium-besi{1}}nikel lancar. Incoloy 890 (UNS N08890) diliputi di bawah spesifikasi ini sebagai-varian kromium tinggi. Spesifikasi memerlukan pengesahan kimia dan ujian tegangan.

ASTM B163 / ASME SB163– Pemeluwap lancar dan tiub penukar haba, sering digunakan untuk tiub 890 dalam-penukar haba suhu tinggi.

Kes Kod ASME 2588– Membenarkan penggunaan Incoloy 890 (UNS N08890) dalam pembinaan ASME Boiler dan Pressure Vessel Code untuk perkhidmatan sehingga 1800 darjah F (982 darjah ) dalam persekitaran sulfidizing.

API 938-C– Institut Petroleum Amerika mengesyorkan amalan untuk penggunaan Incoloy 890 dalam komponen pemanas penapisan yang terdedah kepada kakisan sulfur.

Pertimbangan perolehan:Incoloy 864 paip lancar tersedia daripada berbilang kilang global tetapi kurang biasa berbanding Incoloy 926 (gred super-austenit yang serupa). Masa utama biasanya 10-16 minggu. Incoloy 890 ialah gred khusus dengan sumber kilang terhad; jangkakan masa utama 12–20 minggu dan kos yang lebih tinggi daripada keluli tahan karat 310H standard. Untuk kedua-dua aloi, sentiasa sahkan dokumen laporan ujian bahan nombor UNS yang betul dan, untuk Incoloy 864, kandungan nitrogen (0.15–0.25%).

---

3. S: Mengapakah paip lancar Incoloy 864 menjadi bahan pilihan untuk sistem penyahsulfuran air laut dan gas serombong (FGD)?

A:Paip lancar Incoloy 864 telah menjadi bahan utama untuk dua persekitaran kakisan perindustrian yang paling mencabar: pengendalian air laut hangat dan penyental nyahsulfurisasi gas serombong (FGD). Empat ciri khusus menerangkan keunggulannya berbanding aloi super-austenit dan nikel lain.

Pertama, rintangan kakisan pitting dan celah yang luar biasa dalam klorida.Nombor bersamaan rintangan pitting (PREN=%Cr + 3.3×%Mo + 16×%N) untuk Incoloy 864 ialah lebih kurang 44–50, dikira sebagai:

Kromium: 20–24%

Molibdenum: 6.0–8.0%

Nitrogen: 0.15–0.25%

PREN ini adalah antara yang tertinggi daripada mana-mana keluli tahan karat austenit yang tersedia secara komersial. Secara perbandingan:

Keluli tahan karat 316L: PREN ~24–26

Dupleks 2205: PREN ~35–38

Incoloy 825: PREN ~30–33

Incoloy 926: PREN ~40–45

Dalam air laut suam pada 80–120 darjah F (27–49 darjah ), malah keluli tahan karat super dupleks boleh mengalami hakisan celah di bawah biofouling atau mendapan. Incoloy 864 menahan kakisan pitting dan celah dalam air laut sehingga lebih kurang 150 darjah F (65 darjah ), menjadikannya sesuai untuk sistem penyejukan air laut tropika, saluran air api dan paip balast di mana suhu boleh dinaikkan.

Kedua, rintangan yang luar biasa terhadap retakan kakisan tegasan klorida (SCC).Dengan kira-kira 40% nikel, Incoloy 864 mempunyai kandungan nikel yang jauh lebih tinggi daripada keluli tahan karat austenit standard (304L: 8–12%) dan lebih tinggi daripada kebanyakan gred-austenit super (Incoloy 926: 24–26% Ni). Kandungan nikel yang tinggi secara asasnya mengubah tingkah laku SCC-aloi menentang klorida SCC merentas semua suhu yang ditemui dalam perkhidmatan akueus, termasuk dalam air garam pekat, pemeluwapan wap dengan pemindahan klorida dan keadaan atmosfera marin. Ini menjadikannya pilihan yang sangat baik untuk paip platform luar pesisir, loji penyahgaraman dan kemudahan kimia pantai di mana SCC merupakan ancaman berterusan.

Ketiga, prestasi cemerlang dalam persekitaran asid campuran FGD.Sistem penyahsulfuran gas serombong mendedahkan bahan kepada koktel kompleks asid sulfurik, asid hidroklorik, klorida, fluorida dan asid sulfur pada pH rendah (1–4) dan suhu sehingga 200 darjah F (93 darjah ). Gabungan 6–8% molibdenum dan 1–2% kuprum memberikan rintangan yang luar biasa kepada kedua-dua keadaan pengoksidaan dan pengurangan asid. Kandungan nikel yang tinggi juga menahan kakisan{10}}klorida. Dalam menara penyerap FGD, saluran masuk dan saluran keluar, Incoloy 864 mengatasi aloi molibdenum yang lebih tinggi-seperti C-276 di zon tertentu disebabkan nisbah kos-kepada prestasi yang lebih baik dan rintangan kakisan yang mencukupi untuk kebanyakan persekitaran FGD.

Keempat, kebolehkimpalan yang baik tanpa-rawatan haba kimpalan.Tidak seperti aloi pengerasan-pemendakan, Incoloy 864 adalah pepejal-larutan yang diperkukuh dan boleh dikimpal menggunakan teknik standard dengan logam pengisi padan atau terlalu padan (ERNiCrMo-3 atau ERNiCrMo-4). Tiada rawatan haba selepas kimpalan diperlukan, memudahkan fabrikasi medan dan pembaikan.

Mod kegagalan perbandingan:Dalam air laut-penukar haba yang disejukkan pada 110 darjah F (43 darjah ) dengan celah bertakung di bawah gasket:

Tiub 316L menghasilkan kebocoran lubang jarum dalam masa 3–6 bulan

Dupleks 2205 boleh bertahan 2–4 tahun tetapi kakisan celah bermula pada gasket

Incoloy 864 menyediakan perkhidmatan selama 15–20+ tahun, selalunya melebihi hayat reka bentuk peralatan

Aplikasi biasa:Paip penyejuk air laut (loji janakuasa, terminal LNG, penyahgaraman), sistem air api (platform luar pesisir), pengepala semburan penyerap FGD, sokongan penghapus kabus, saluran kargo tangki kimia dan paip loji peluntur pulpa dan kertas (perkhidmatan klorin dioksida).

---

4. S: Mengapakah paip lancar Incoloy 890 menjadi bahan pilihan untuk-persekitaran sulfidizing suhu tinggi di kilang penapisan?

A:Paip lancar Incoloy 890 telah mendapat penerimaan meluas dalam penapisan petroleum, loji janakuasa arang batu-dan insinerator buangan yang mengandungi gas belerang-pada suhu tinggi menyebabkan sulfidatif (serangan sulfur) yang cepat bagi keluli tahan karat standard. Tiga ciri khusus menjelaskan penguasaannya.

Pertama, rintangan sulfidasi yang luar biasa daripada kandungan kromium yang tinggi.Sulfidasi ialah satu bentuk kakisan suhu tinggi-di mana sulfur bertindak balas dengan besi, nikel dan kromium untuk membentuk takat sulfida-lebur-rendah. Tidak seperti pengoksidaan (yang membentuk skala Cr₂O₃ pelindung), sulfidasi lazimnya menghasilkan skala berliang bukan pelindung dan tidak{4}}yang membolehkan serangan pantas berterusan. Kunci kepada rintangan sulfidasi ialah mengekalkan kandungan kromium yang mencukupi untuk membentuk skala kromium sulfida pelindung (Cr₃S₄ atau Cr₂S₃) yang lebih stabil dan kurang telap daripada besi atau nikel sulfida. Incoloy 890 mengandungi 25–28% kromium-lebih tinggi dengan ketara daripada 310H standard (24–26%) dan lebih tinggi daripada 304H (18–20%). Kromium tambahan ini memberikan margin keselamatan dalam persekitaran sulfidizing yang paling teruk, seperti tiub pemanas penapisan yang terdedah kepada{18}}minyak mentah sulfur tinggi (2–4% sulfur) pada 1200–1600 darjah F (649–871 darjah ). Pengalaman lapangan dalam tiub pemanas coker tertunda menunjukkan Incoloy 890 tahan 3–5 kali lebih lama daripada 310H dalam keadaan yang sama.

Kedua, kandungan nikel yang seimbang untuk rintangan sulfur yang optimum.Walaupun nikel tinggi bermanfaat untuk pelbagai bentuk kakisan, nikel sendiri membentuk nikel sulfida-titik lebur-rendah (Ni₃S₂, takat lebur 1179 darjah F / 637 darjah ) yang boleh menyebabkan cecair malapetaka-pensulfidaan. Incoloy 890 mengandungi 32–35% nikel-cukup tinggi untuk menentang klorida SCC jika itu menjadi kebimbangan dalam proses hiliran, tetapi cukup rendah untuk mengelakkan masalah sulfidasi nikel teruk yang dilihat dalam-aloi nikel lebih tinggi seperti Incoloy 800 (32–35% Ni, sebenarnya serupa) dan Inconel 60). Kandungan nikel aloi dioptimumkan dengan teliti untuk mengimbangi rintangan kepada kedua-dua sulfidasi dan bentuk serangan lain.

Ketiga, tambahan silikon dan mangan untuk perlindungan yang dipertingkatkan.Incoloy 890 mengandungi 0.3–0.8% silikon dan 0.5–1.0% mangan. Unsur-unsur ini menggalakkan pembentukan silika (SiO₂)-sublapisan kaya-di bawah skala kromium sulfida. Lapisan silika ini mengurangkan lagi resapan sulfur ke dalam logam asas. Silikon amat berkesan dalam persekitaran sulfida; banyak aloi tahan sulfidasi-(cth, RA330, 353MA) bergantung pada penambahan silikon. Kandungan mangan membantu mengikat sisa sulfur sebagai sulfida mangan yang stabil, mengurangkan aktiviti sulfur yang tersedia untuk menyerang kromium dan besi.

Mekanisme kegagalan dalam aloi yang lebih rendah:Dalam tiub pemanas penapisan memproses minyak mentah sulfur 3% pada 1400 darjah F (760 darjah ):

Keluli tahan karat 304H (18% Cr) membentuk skala besi sulfida dalam beberapa minggu; skala spalls, mendedahkan logam segar; penipisan dinding tiub 0.1 inci/tahun biasa

Keluli tahan karat 310H (24–26% Cr) berprestasi lebih baik tetapi masih mengalami sulfidasi pada 0.02–0.05 inci/tahun

Incoloy 890 (25–28% Cr + Si) mengalami kadar sulfidasi di bawah 0.005 inci/tahun, menyediakan 10+ tahun perkhidmatan

Aplikasi biasa:Tiub pemanas penapisan (mentah, vakum, coker, pemanas reformer), arang batu-pemanas lampau dandang yang dinyalakan dan tiub pemanas semula (pembakar NOx-rendah menghasilkan keadaan sulfida), sisa-ke-tiub dandang tumbuhan tenaga (sulfur tinggi daripada bahan buangan dan komponen dalam getah/getah), sulfur tinggi daripada bahan buangan plastik/getah minuman keras).

---

5. S: Apakah keperluan kimpalan kritikal untuk paip Incoloy 864 berbanding Incoloy 890?

A:Kimpalan Incoloy 864 dan Incoloy 890 memerlukan perhatian kepada isu yang berbeza: mengekalkan rintangan pitting untuk 864 dan mengelakkan keretakan panas untuk 890. Kedua-dua aloi biasanya boleh dikimpal dengan prosedur yang betul.

Untuk paip Incoloy 864 (super-austenit):

Pemilihan logam pengisi:gunaERNiCrMo-3(Inconel 625) atauERNiCrMo-4(C-276) sebagai pengisi standard. Pengisi mesti sepadan atau melebihi kandungan molibdenum logam asas (6–8%) untuk mengekalkan rintangan pitting.ERNiCrMo-3(9–10% Mo) diutamakan untuk perkhidmatan air laut dan FGD. Jangan sekali-kali menggunakan pengisi keluli tahan karat (308L, 316L)-ia menghasilkan sel kakisan galvanik dan kekurangan molibdenum.

Kawalan input haba:Suhu interpass maksimum: 250 darjah F (121 darjah ). Input haba terhad kepada 20–40 kJ/inci (8–16 kJ/cm). Input haba yang lebih tinggi boleh menyebabkan kerpasan fasa kaya molibdenum-(fasa sigma atau chi) yang mengurangkan rintangan pitting sebanyak 50% atau lebih. Gunakan manik bertali daripada menganyam.

Pra{0}}pembersihan kimpalan:Bersihkan dengan aseton atau berus keluli tahan karat khusus. Gunakan roda pengisar yang dikhaskan untuk aloi nikel. Alih keluar semua pencemaran keluli karbon-zarah besi yang tertanam akan berkarat dan memulakan pitting.

Pasca-rawatan haba kimpalan (biasanya tidak diperlukan):Untuk kebanyakan aplikasi, Incoloy 864 digunakan dalam-keadaan dikimpal. Untuk rintangan kakisan maksimum dalam persekitaran yang teruk (cth, air laut hangat dengan keadaan bertakung, buburan penyerap FGD), penyepuh larutan pada 1950–2050 darjah F (1066–1121 darjah ) diikuti dengan pelindapkejutan air pantas memulihkan rintangan pitting penuh. Ini jarang dilakukan pada paip kerana risiko herotan dan biasanya hanya ditentukan untuk tiub penukar haba kritikal.

Untuk paip Incoloy 890 (tahan-suhu sulfidasi-tinggi):

Pemilihan logam pengisi:gunaER310atauER309pengisi keluli tahan karat. Untuk memadankan rintangan sulfidasi,ER310(25–28% Cr) diutamakan. Pengisi silikon tinggi-khusus (cth, ER312) boleh digunakan untuk persekitaran sulfida yang paling teruk. Jangan sekali-kali menggunakan-pengisi aloi atau pengisi berasaskan nikel-yang rendah dengan kandungan kromium rendah.

Kawalan input haba:Suhu interpass maksimum: 300 darjah F (149 darjah ). Input haba terhad kepada 25–45 kJ/inci (10–18 kJ/cm). Input haba yang berlebihan boleh menyebabkan pemendakan kromium karbida pada sempadan butiran, mengurangkan rintangan sulfidasi.

Pencegahan retak panas:Incoloy 890, dengan kromium yang tinggi dan nikel yang agak rendah, mempunyai kerentanan yang lebih tinggi kepada keretakan panas berbanding 310H standard. Langkah berjaga-jaga termasuk:

Bersihkan permukaan dengan teliti-pencemaran sulfur daripada cecair pemotongan atau pena tanda amat berbahaya

Gunakan profil manik kimpalan sedikit cembung-manik cekung meningkatkan risiko keretakan

Elakkan sekatan kimpalan yang berlebihan-benarkan pemasangan bergerak dengan bebas

Pasca-rawatan haba kimpalan (tidak diperlukan):Incoloy 890 digunakan dalam-keadaan dikimpal. Anil-pasca penyelesaian kimpalan akan memulihkan rintangan sulfidasi maksimum tetapi tidak praktikal untuk kimpalan medan dan jarang dinyatakan.

Amaran kritikal:

Untuk Incoloy 864:Jangan gunakan pengisi keluli tahan karat-mereka tidak mempunyai molibdenum dan akan mewujudkan zon kimpalan mudah kakisan-kakisan. Jangan terlalu panas-pembentukan fasa sigma tidak dapat dipulihkan tanpa penyepuhlindapan penyelesaian penuh. Jangan gunakan roda pengisar yang tercemar-zarah keluli karbon terbenam menyebabkan pitting.

Untuk Incoloy 890:Jangan gunakan-pengisi kromium rendah (308L, 316L)-mereka mencipta pautan lemah untuk serangan sulfidasi. Jangan gunakan input haba yang berlebihan-ini akan mesensikan haba-zon terjejas. Jangan mengimpal tanpa membersihkan sulfur-mengandungi sisa-sulfur menggalakkan rekahan panas.

Syarat kelayakan:

Untuk Incoloy 864 dalam perkhidmatan air laut atau FGD, kelayakan prosedur kimpalan hendaklah termasuk ujian kakisan pitting setiap ASTM G48 (ferric chloride) untuk mengesahkan bahawa zon kimpalan dan haba-yang terjejas mengekalkan prestasi setara PREN-. Kriteria penerimaan standard ialah tiada pitting selepas 72 jam pada 77 darjah F (25 darjah ) untuk kebanyakan aplikasi, atau pada 104 darjah F (40 darjah ) untuk perkhidmatan yang lebih teruk.

Untuk Incoloy 890 dalam-perkhidmatan sulfidizing suhu tinggi, kelayakan hendaklah termasuk-ujian pengoksidaan/sulfidasi suhu tinggi, walaupun tiada ujian dikodkan standard wujud. Banyak pengendali penapisan memerlukan demonstrasi bahawa sambungan yang dikimpal tidak menjadi tapak serangan keutamaan melalui pendedahan kepada gas proses simulasi pada suhu.