1. ש: מהם ההבדלים העיקריים בהרכב הכימי ועמידות בפני קורוזיה בין צינורות של Incoloy 800 ו- Incoloy 825 ללא תפרים?
A:
בעוד ששניהם הם סגסוגות של ניקל-ברזל-אוסטניטי, ההרכבים שלהם מותאמים לסביבות קורוזיביות שונות.
Incoloy 800(UNS N08800) מכיל בדרך כלל:
ניקל: 30-35%
כרום: 19-23%
ברזל: איזון (בערך. 39–50%)
פחמן: פחות או שווה ל-0.10% (עם גרסאות מבוקרות 800H/800HT)
כוחו טמון בעמידות חמצון-בטמפרטורה גבוההוחוזק זחילה טוב, אך יש לו עמידות מוגבלת להפחתת חומצות.
אינקולי 825(UNS N08825) מוסיף אלמנטים סגסוגים משמעותיים:
ניקל: 38-46% (גבוה יותר לעמידות טובה יותר לחומצה)
כרום: 19.5-23.5%
מוליבדן: 2.5-3.5% (מספק עמידות בבור)
נחושת: 1.5-3.0% (קריטי להתנגדות לחומצות גופריתיות וזרחתיות)
טיטניום: 0.6-1.2% (מתייצב נגד רגישות)
השוואה עמידות בפני קורוזיה:
Incoloy 800מצטיין בסביבות חמצון-בטמפרטורה גבוהה, קיטור וקרבור.
אינקולי 825הוא מעולה בהפחתת מדיה חומצית (גופרית, זרחנית), מי ים וגז חמוץ (H₂S/CO₂/כלוריד) בשל תכולת ה-Mo וה-Cu שלה.
ביישומי צינור חלקים,800 נבחר עבור צינורות מחליף חום מעל 500 מעלות, תוך כדי825 נבחר עבור שירות קורוזיבי רטוב עד 550 מעלות- לדוגמה, קווי זרימת נפט וגז או צנרת חומצה מפעל כימי.
2. ש: מדוע צינור ללא תפרים של Incoloy 825 מועדף על פני נירוסטה 316L בשירות חמוץ (סביבות H₂S רטובות)?
A:
בשירות חמוץ המוגדר על ידי NACE MR0175/ISO 15156, החומרים חייבים להתנגדפיצוח מתח גופרתי (SSC)ומימן-פיצוח (HIC). פלדת אל-חלד 316L, על אף שהיא עמידה בפני קורוזיה כללית, סובלת מגורים ו-SSC כאשר כלורידים ו-H₂S מתקיימים במקביל בטמפרטורות מעל 60 מעלות.
צינור ללא תפרים של Incoloy 825 מציע:
תכולת ניקל גבוהה (38-46%)- מייצב את המבנה האוסטניטי ומפחית את שבירות המימן.
מוליבדן (2.5-3.5%)- משפר את המספר המקביל להתנגדות בור (PREN > 32), העולה בהרבה על 316L (PREN ~24-26).
נחושת (1.5-3.0%)- מתנגד במיוחד לפירוק אנודי המושרה על ידי H₂S.
עמידות בפני פיצוח קורוזיה של כלוריד (SCC)- מצב כשל נפוץ עבור 316L בסביבות חמות ורטובות H₂S/Cl⁻.
NACE MR0175 מפרט במפורשIncoloy 825 (UNS N08825)כמקובל עבור שירות חמוץ בכל מזג אוויר ותנאי קשיות (פחות או שווה ל-35 HRC), בעוד ש-316L מוגבל לעתים קרובות או דורש בקרת קשיות קפדנית. כתוצאה מכך, צינור 825 ללא תפרים הוא הבחירה הסטנדרטית עבור צינורות למטה, קווי זרימה עיליים ומחלפי חום בשדות גז חמוץ.
3. ש: אילו תקני ייצור שולטים בצינורות ללא תפרים של Incoloy 800 ו-825, ומהן דרישות הבדיקה הקריטיות?
A:
התקנים הנפוצים ביותר הם:
ASTM B407- צינור וצינור ללא תפרים עבור Incoloy 800, 800H, 800HT
ASTM B423- צינור וצינור ללא תפרים במיוחד עבור Incoloy 825
ASME SB-407 / SB-423- אותם מפרטים שאומצו עבור יישומי מיכל לחץ ודודים תחת סעיף II של קוד ASME.
מימדים וסובלנות קריטייםעקוב אחר ASME B36.19 עבור גדלי צינורות נירוסטה, אם כי לסגסוגות ניקל עשויות להיות קצבאות עובי דופן שונות במקצת.
מבחנים חובה ואופציונליים כוללים:
בדיקה הידרוסטטית- כל צינור נבדק למתח של לפחות 60% מחוזק התפוקה המינימלי שצוין.
זרם מערבולת או בדיקה אולטרסאונד– עבור NDE (בדיקה לא-הרסנית) כאשר צוין.
בדיקת רידוד(עבור צינור עד 6 אינץ' NPS) - מעריך את המשיכות.
בדיקת קשיות- בדרך כלל פחות או שווה ל-85 HRB עבור 825 חישול, פחות או שווה ל-90 HRB עבור 800.
בדיקת קורוזיה בין-גרגירית(ASTM A262 תרגול E או C) - במיוחד עבור 825 כדי לאשר ייצוב (Ti מונע משקעים Cr קרביד).
זיהוי חומר חיובי (PMI)- נדרש 100% ברוב הקודים התעשייתיים כדי למנוע ערבוב סגסוגות.
בנוסף, עבור שירות גרעיני או בטמפרטורה גבוהה, ייתכן שיידרשו בדיקות זחילה ופריצת מתח (לפי ASTM E139) עבור צינור 800H/800HT ללא תפרים.
4. ש: כיצד משתווה היציבות התרמית של צינור ללא תפרים של Incoloy 800 עם Incoloy 825 בטמפרטורות גבוהות (600-900 מעלות)?
A:
זוהי הבחנה מרכזית:
Incoloy 800(במיוחד גרסאות 800H/800HT) מיועדחוזק-בטמפרטורה גבוהה. עם פחמן מבוקר (0.05–0.10%) וגודל גרגר מינימלי של ASTM No. 5, הוא עמיד בפני זחילה ופריצת מתח עד 900 מעלות (1652 מעלות F). המשקעים של קרבידים M₂₃C₆ בגבולות התבואה משפרים למעשה את התנגדות הזחילה מבלי לגרום להתפרקות. זה גם יוצר סולם Cr₂O₃ מגן העמיד בפני חמצון וקרבוריזציה.
אינקולי 825, לעומת זאת, הואלא מומלץ לחשיפה ממושכת מעל 550 מעלות (1022 מעלות F). בטמפרטורות גבוהות יותר, תוספות המוליבדן והנחושת שלו מאבדות את תועלת הקורוזיה שלהן, והסגסוגת הופכת להיות רגישה להיווצרות פאזה סיגמה (שלב בין-מתכתי שביר), מה שמוביל לאובדן קשיחות הפגיעה והמשיכות. יתר על כן, הייצוב עם טיטניום אינו יכול למנוע באופן מלא רגישות במהלך קירור איטי מעל 700 מעלות.
מסקנה מעשית:
לְהִשְׁתַמֵשׁצינור של Incoloy 800 ללא תפריםעבור צינורות תנורים, כותרות חימום-על וסלילי פיצוח אתילן (650-900 מעלות).
לְהִשְׁתַמֵשׁצינור של Incoloy 825 ללא תפריםעבור שירות רטוב וקורוזיבי עד 550 מעלות - לעולם לא עבור יישומים מבניים בטמפרטורה גבוהה.
אם פרויקט דורש הן טמפרטורה גבוהה והן עמידות H₂S רטובה בטמפרטורות ביניים (400-550 מעלות), Incoloy 825 עדיין עשוי לעבוד, אך תכנון הזחילה חייב לעקוב אחר הלחצים המותרים המופחתים של ASME מעל 500 מעלות.
5. ש: מהם מצבי הכשל הנפוצים של צינור ללא תפרים של Incoloy 825 בייצור ימי, וכיצד ניתן למנוע אותם?
A:
למרות העמידות המצוינת בפני קורוזיה, צינור ללא תפרים של Incoloy 825 עלול להיכשל בסביבות ימיות בתנאים ספציפיים:
מצבי כשל נפוצים:
קורוזיה של חריצים/חריצים- מתרחשת כאשר מי ים עומדים תחת גידול או אבנית ימית, במיוחד אם פני הצינור אינו פסיבי כראוי או אם רמות החמצן משתנות.
פיצוח קורוזיה של כלוריד (Cl-SCC) – Rare in 825 due to high Ni, but can occur at temperatures >150°C (>302 מעלות צלזיוס) במלחים מרוכזים מאוד עם מתחי מתיחה.
קורוזיה גלוונית- בשילוב עם מתכות פחות אצילות (פלדת פחמן, פלדת סגסוגת נמוכה) במי ים, 825 פועל כקתודה, ומאיץ את ההתקפה על החומר האנודי.
שבירות מימן- אפשרי אם ההגנה הקתודית מופעלת יתר על המידה (פוטנציאל < -850 mV לעומת Ag/AgCl) לייצור מימן אטומי.
שחיקה-קורוזיה– בנוזלים מיוצרים המכילים חול, במיוחד בכיפופי צינורות ומפחיתים.
אמצעי מניעה:
גימור פני השטח:ציין משטחים פנימיים כבושים ופסיביים (לא רק מלוטשים מכני) כדי להסיר ברזל מוטבע ולהבטיח סרט תחמוצת עשיר ב-Cr.
לְעַצֵב: Avoid crevices (use full penetration welds, continuous gaskets) and maintain flow velocities >1.5 מ' לשנייה כדי למנוע שיקוע אבל<4–5 m/s to avoid erosion.
זיווג חומרים:השתמש בערכות בידוד או במפרקי מעבר בעת חיבור 825 לאוגנים מפלדת פחמן.
בקרת הגנה קתודית:הגבל את הפוטנציאל ל-800 mV עד -900 mV (Ag/AgCl) והחל ציפוי על 825 משטחים במידת האפשר כדי להפחית את טעינת המימן.
טיפול לאחר ריתוך:למרות ש-825 אינו נוטה לרגישות, חישול תמיסה (940-980 מעלות ואחריו קירור מהיר) משחזר עמידות אופטימלית בפני קורוזיה לאחר עבודה קרה או ריתוך חמורים.
על ידי ביצוע נהלים אלה, צינורות ללא תפרים של Incoloy 825 יכולים להשיג 20-30 שנות שירות ביישומים עליון ותת-ימי בים.
