1. ש: מהם ההבדלים הבסיסיים בהרכבה בין צינורות ללא תפרים של Incoloy 800 ו- Incoloy 825, וכיצד הם משפיעים על הביצועים שלהם?
A:בעוד שגם Incoloy 800 וגם Incoloy 825 שייכים למשפחת סגסוגות הניקל-ברזל-כרום, ההבדלים בהרכב שלהם משמעותיים וקובעים ישירות את חלונות היישום שלהם.
Incoloy 800 (UNS N08800)יש הרכב נומינלי של 32.5% ניקל, 21% כרום, ואיזון ברזל, עם פחמן מבוקר ב-0.10% מקסימום. הוא מכיל רק כמויות קורט של מוליבדן ונחושת. הרכב זה מותאם עבורחוזק-בטמפרטורה גבוהה ועמידות לחמצוןבמקום עמידות בפני קורוזיה מימית. תכולת הניקל הגבוהה מייצבת את המבנה האוסטניטי, בעוד הכרום מספק עמידות לחמצון ולקרבוריזציה בטמפרטורות גבוהות.
Incoloy 825 (UNS N08825)היא כיתה בעלת סגסוגת גבוהה יותר המכילה 38-46% ניקל, 19.5-23.5% כרום, 2.5-3.5% מוליבדן, 1.5-3.0% נחושת ו-0.6-1.2% טיטניום. תוספת של מוליבדן ונחושת משנה מהותית את התנהגות הסגסוגת. מוליבדן משפר את העמידות בפני קורוזיה וחריצים בסביבות המכילות כלוריד, בעוד שנחושת מספקת עמידות יוצאת דופן להפחתת חומצות כגון חומצה גופרתית וחומצה זרחתית. טיטניום מתווסף לייצוב הסגסוגת מפני קורוזיה בין-גרגירית לאחר הריתוך.
השלכות ביצועים:צינור ללא תפרים של Incoloy 800 מצטיין בסביבות גז יבשות ו-גבוהות, כגון צינורות תנורים, מחליפי חום בפיצוח פטרוכימי ורכיבי מחמם-על. זה שומר על יציבות מבנית עד ל-1800 מעלות F (982 מעלות) בקירוב. לעומת זאת, Incoloy 825 מיועד לסביבות רטובות וקורוזיביות בטמפרטורות מתונות (בדרך כלל מתחת ל-1000 מעלות פרנהייט / 538 מעלות). זוהי הבחירה המועדפת עבור שירות חומצה גופרתית, בארות גז חמצמצות המכילות H₂S וכלורידים, ומערכות טיפול במי ים שבהן חריפות ופיצוח קורוזיה מהווים דאגה.
בחירת הציון הלא נכון מובילה לכישלון בטרם עת. שימוש ב- Incoloy 800 בסביבת חומצה גופרתית רטובה יגרום לקורוזיה כללית מהירה. לעומת זאת, שימוש ב- Incoloy 825 בתנור פיצוח אתילן מעל 1500 מעלות F יגרום לעיוות זחילה מוגזם מכיוון שהסגסוגת אינה מותאמת לחוזק זחילה בטמפרטורה- גבוהה.
2. ש: אילו תהליכי ייצור ותקנים שולטים בצינורות ללא תפרים של Incoloy 800 ו-825?
A:צינורות ללא תפרים של Incoloy 800 ו-825 מיוצרים תוך שימוש בתהליכים מיוחדים המבטיחים שלמות מתכות, דיוק ממדי ועמידה בתקנים בינלאומיים מחמירים.
תהליך ייצור:הייצור מתחיל במעטפת חלולה שחולצה או מנוקבת. השיטה המועדפת עבור סגסוגות ניקל אלו היאשִׁחוּל, שבו בילט מחומם נאלץ דרך קובייה באמצעות ציר ליצירת חלול חלק. אקסטרוזיה מציעה זרימת תבואה מעולה ומבטלת את נקבוביות קו המרכז שיכולה להתרחש עם פירסינג סיבובי של סגסוגות ניקל בעוצמה גבוהה-. לאחר שחול, הצינור עובר ריבוי קר או מעברי גלגול קר עם חישול תמיסת ביניים. עבודה קרה מעדנת את מבנה התבואה, משפרת את דיוק הממדים ומאפשרת ייצור של קירות דקים וקטרים קטנים שאינם ניתנים להשגה באמצעות שחול בלבד. חישול פתרון סופי בטמפרטורות של 1900-2100 מעלות פרנהייט (1038-1149 מעלות) ואחריו קירור מהיר (כיבוי מים) משחזר עמידות בפני קורוזיה וגמישות.
מפרט מפתח:
ASTM B407 / ASME SB407– מפרט סטנדרטי עבור צינור סגסוגת כרום ניקל-חלק ללא תפרים (מכסה את Incoloy 800, 800H, 800HT)
ASTM B423 / ASME SB423– מפרט סטנדרטי לצינור סגסוגת נחושת-ברזל-כרום-מוליבדן-חלק ללא תפרים (במיוחד עבור Incoloy 825)
ASTM B163 / ASME SB163- צינורות מעבה ומחליף חום חלקים לשתי משפחות הסגסוגות
ASTM B829- דרישות כלליות לצינור ללא תפרים מסגסוגת ניקל (משלימה ל-B407 ו-B423)
בדיקה ובדיקה:צינורות מאושרים חייבים לעבור:
ניתוח כימי- אישור ייעוד UNS וטווחי אלמנטים
בדיקת מתיחה- חוזק תנובה, חוזק מתיחה אולטימטיבי והתארכות
בדיקה חשמלית הידרוסטטית או לא הרסנית- לפי ASTM E213 עבור קולי או E426 עבור זרם מערבולת
בדיקות רידוד והתלקחות- למוצרי צינור לאימות משיכות
בדיקת קורוזיה בין-גרגירית- לפי ASTM G28 עבור Incoloy 825 לאימות ייצוב
תקני מימד:בעוד ASTM B407 ו-B423 מציינים סובלנות, רוב הצינורות המסחריים מיוצרים לפיASME B36.19(מידות צינור נירוסטה) לעובי דופן ולקוטר חיצוני. לוחות זמנים מיוחדים (למשל, Sch 10S, 40S, 80S) זמינים. על הקונים לציין אם הצינור מיועד לשמירה על לחץ (הדורש בדיקה הידרוסטטית מלאה) או ליישומים ללא-לחץ.
3. ש: מדוע צינור חסר תפרים של Incoloy 825 הוא החומר המועדף לשירות חומצה גופרתית וגז חמוץ?
A:צינור ללא תפרים של Incoloy 825 זכה למוניטין שלו כחומר מוביל עבור שתיים מהסביבות התעשייתיות המאתגרות ביותר: טיפול בחומצה גופרתית מרוכזת וייצור גז חמוץ (H₂S + כלוריד). עליונותו נובעת מתכנון סגסוגת מכוון וביצועי שטח מוכחים.
שירות חומצה גופרתית:Incoloy 825 מציג עמידות יוצאת דופן לחומצה גופרתית בטווח ריכוזים רחב, במיוחד בין 0% ל-60% ריכוז בטמפרטורות של עד כ-250 מעלות F (121 מעלות ). המנגנון כרוך בהשפעה הסינרגטית של מוליבדן ונחושת. מוליבדן מקדם היווצרות של סרט מוליבדאט פסיבי, בעוד שנחושת מעבירה את פוטנציאל הקורוזיה לאזור הפסיבי. לעומת זאת, נירוסטה סטנדרטית 316L סובלת מתקפה מהירה בחומצה גופרתית עקב תכולת מוליבדן לא מספקת וחוסר נחושת. לדוגמה, בחומצה גופרתית 40% ב-200 מעלות פרנהייט, 316L קורוזיס בקצבים העולה על 100 מיליליטר לשנה, בעוד ש-Inkoloy 825 מציג בדרך כלל שיעורים מתחת ל-5 MPY. ביצועים אלה מאפשרים לציין את Incoloy 825 עבור טי ערבוב חומצה, צנרת העברה ושקעי מיכל אחסון שבהם דילול או חימום מקומיים יכולים ליצור תנאים אגרסיביים.
שירות גז חמוץ (הפקת נפט וגז):גז טבעי המכיל מימן גופרתי (H₂S), פחמן דו חמצני, כלורידים וגופרית יסודית יוצר קוקטייל קורוזיבי הגורם לפיצוח מתח גופרתי (SSC) ופיצוח מתח כלוריד (SCC). Incoloy 825 עומד בדרישות שלNACE MR0175 / ISO 15156עבור יישומי שירות חמוץ. השילוב של 38-46% ניקל מספק עמידות בפני כלוריד SCC, בעוד מוליבדן (2.5-3.5%) משפר את עמידות החריצים. היכולת של הסגסוגת ליצור סרט סולפיד מגן במקום להיסדק מבדילה בינה לבין חומרים פחות עמידים. ניסיון שטח בצינורות למטה, קווי זרימה עיליים ומערכות איסוף גז מאשר שצינור ללא תפרים של Incoloy 825 עמיד בפני SSC בלחצים חלקיים של H₂S עד 100 psi (0.7 MPa) ומעלה.
יתרונות נוספים:Incoloy 825 מתנגד גם לחומצה זרחתית (חומצה זרחתית בתהליך רטוב המשמשת בייצור דשנים), מי ים וסביבות קאוסטיות. העמידות שלו בפני קורוזיה בין-גרגירית לאחר ריתוך, מובטחת על ידי ייצוב טיטניום, מאפשרת ייצור בשטח ללא טיפול בחום לאחר-ריתוך. עם זאת, מעצבים צריכים לשים לב כי Incoloy 825 אינו מומלץ עבור חומצות חמצון חזק כגון חומצה חנקתית, כאשר סגסוגות כרום גבוהות יותר כמו Incoloy 800 או נירוסטה 304L מתפקדות טוב יותר.
4. ש: מהן דרישות הריתוך הקריטיות והאתגרים הפוטנציאליים בעת הצטרפות לצינורות ללא תפרים של Incoloy 800 ו-825?
A:ריתוך צינורות 800 ו-825 של Incoloy ללא תפרים דורש גישות שונות מכיוון שההתנהגות המתכתית שלהם שונה באופן משמעותי. הבנת ההבדלים הללו מונעת סדקים, אובדן עמידות בפני קורוזיה ותקלות שירות בטרם עת.
בחירת מתכת מילוי:
עבור Incoloy 800:לְהִשְׁתַמֵשׁERNiCr-3(AWS A5.14) כחומר המילוי הסטנדרטי. מילוי 67% ניקל, 20% כרום תואם את מאפייני ההתפשטות התרמית של המתכת הבסיסית ומספק חוזק טמפרטורות גבוה-. עבור שירות זחילה מעל 1500 מעלות פרנהייט (816 מעלות),ERNiCrCoMo-1(Inconel 617) עשוי להיות מועדף בשל תכונות הטמפרטורות הגבוהות- שלו.
עבור Incoloy 825:לְהִשְׁתַמֵשׁERNiCrMo-3(Inconel 625) כחומר המילוי הסטנדרטי. חומר מילוי זה מכיל מוליבדן וניוביום, המספק עמידות בפני קורוזיה התואמת או עולה על המתכת הבסיסית.ERNiCrMo-10(Inconel 622) הוא חלופה לסביבות קשות.
לעולם אל תשתמש בחומרי מילוי מנירוסטה(308L, 309L, 316L) עבור כל אחת מהסגסוגות. דילול מהמתכת הבסיסית יוצר קומפוזיציה מעורבת הרגישה לסדקים חמים ועמידות מופחתת בפני קורוזיה.
בקרת כניסת חום:שתי הסגסוגות דורשות כניסת חום נמוכה כדי למנוע רגישות והתגבשות גרגרים. הפרמטרים המומלצים כוללים:
טמפרטורת מעבר מקסימלית: 250 מעלות פרנהייט (121 מעלות ) עבור Incoloy 800; 200 מעלות פרנהייט (93 מעלות) עבור Incoloy 825
השתמש בחרוזי חוט, לא באריגה
הגבל את כניסת החום ל-25-45 קילו-ג'יי/אינץ' (10-18 קילו-ג'יי/ס"מ)
ריתוך גז טונגסטן בקשת (GTAW) מועדף עבור מעברי שורשים, במיוחד עבור צינורות דקים-
ניקוי-לפני ריתוך:זיהום על ידי גופרית, זרחן או מתכות נמוכות -התכה- (נחושת, אבץ, עופרת) גורם לפיצוח חם. נקה אזורי ריתוך עם אצטון או מברשת נירוסטה ייעודית. השתמש בגלגלי שחיקה השמורים אך ורק לסגסוגות ניקל-לעולם אל תשתמש בגלגלים ששימשו בעבר על פלדות פחמן או פלדות מסגסוגת- נמוכה.
טיפול בחום לאחר-ריתוך (PWHT):Incoloy 800 בדרך כלל אינו דורש PWHT עבור עובי דופן אופייניים בצנרת. עם זאת, Incoloy 825, למרות היותו ייצוב עם טיטניום, עשוי להפיק תועלת מחיתוך מאמץ ב-1600-1700 מעלות F (871-927 מעלות) עבור חלקי קיר כבדים- או כאשר נדרשת עמידות מקסימלית בפני פיצוח קורוזיה במתח. טיפול זה מבוצע לעתים רחוקות בריתוך בשטח בשל אילוצים מעשיים.
פגמים נפוצים ומניעה:
פיצוח חם- נמנע על ידי הכנסת חום נמוכה, תנאים נקיים ובחירת מילוי נכונה
פיצול מיקרו באזור-מושפע החום– הימנע מהתאמת ריסון- גבוהה ומדילול מוגזם
אובדן עמידות בפני קורוזיה ב-Incoloy 825– התחממות יתר עלולה לגרום למשקעים-בשלב עשיר של מוליבדן; לשלוט בקפדנות על טמפרטורת המעבר
תמיד להכשיר את הליכי הריתוך ל-ASME סעיף IX עם בדיקות מכניות ובדיקות קורוזיה מתאימות. עבור Incoloy 825 בשירות חמוץ, ייתכן שתידרש בדיקות נוספות לפי NACE TM0177.
5. ש: באילו סביבות קורוזיביות ספציפיות יש לבחור צינור ללא תפרים של Incoloy 825 על פני Incoloy 800, ולהיפך?
A:הבחירה בין צינורות ללא תפרים של Incoloy 800 ו-Incoloy 825 אינה עניין של האחד "טוב יותר" מהשני-אלא, כל כיתה מותאמת לסביבות שירות שונות מהותית. בחירה שגויה מובילה לכישלון בטרם עת יקר.
בחר את Incoloy 825 כאשר הסביבה כוללת:
חומצה גופרתית (H₂SO₄)- Incoloy 825 היא אחת הסגסוגות הבודדות הזמינות מסחרית, המתנגדת לחומצה גופרתית בטווח ריכוזים רחב (0-60%) בטמפרטורות של עד 250 מעלות פרנהייט (121 מעלות). היישומים כוללים מפעלי התחדשות חומצה, יחידות אלקילציה וקווי כבישה. ל-Incoloy 800 יש מוליבדן או נחושת זניח ומחליד במהירות בחומצה גופרתית.
גז חמוץ (H₂S + כלורידים)- בהפקת נפט וגז שבהם מימן גופרתי ויוני כלוריד מתקיימים במקביל, Incoloy 825 עומד בדרישות NACE MR0175. השילוב שלו של ניקל גבוה (עמיד בפני כלוריד SCC) ומוליבדנום (עמיד בבור) הוא חיוני. ל-Incoloy 800 חסר מספיק מוליבדן ואינו מאושר- של NACE לשירות חמוץ.
חומצה זרחתית (H₃PO₄)– בתהליך -רטוב ייצור חומצה זרחתית (תעשיית דשנים), פלואורידים וכלורידים יוצרים תנאים אגרסיביים. Incoloy 825 מתנגד הן לקורוזיה כללית והן להתקפה מקומית. אינקולי 800 אינו מומלץ.
מי ים עם מצבי קיפאון או נקיקים– בעוד שאף אחת הסגסוגות אינן בחירה ראשונה למי ים (פלדות אל-חלד סופר דופלקס מועדפות לעתים קרובות), Incoloy 825 מציע עמידות מעולה לחריצים בהשוואה ל-Incoloy 800 בשל תכולת המוליבדן שלו. השתמש ב-Incoloy 825 עבור יישומים ימיים שבהם קיימים חריצים (חיבורי אוגן, חיבורי צינור-ל-שפופרת).
בחר את Incoloy 800 כאשר הסביבה כוללת:
חמצון-בטמפרטורה גבוהה- Incoloy 800 שומר על אבנית תחמוצת כרום מגן עד ל-1800 מעלות F (982 מעלות) בקירוב באוויר או בגז פליטה. Incoloy 825, עם כרום נמוך יותר (19.5–23.5% לעומת . 21% עבור 800, אך חשוב מכך לא מותאם לחוזק-טמפרטורות גבוהות), בעל עמידות נמוכה יותר לזחילה ואינו מומלץ מעל 1000 מעלות F (538 מעלות ).
אטמוספרות קרבור או ניטריציה- בתנורים פטרוכימיים, במתקני טיפול בחום ובמפעלי אמוניה, דיפוזיה של פחמן או חנקן מפוררת את רוב הסגסוגות. תכולת הניקל הגבוהה של Incoloy 800 (32.5%) מפחיתה את פיזור הפחמן. Incoloy 825, למרות הניקל הגבוה יותר, מכיל מוליבדן שעלול ליצור פאזות בין-מתכתיות לא רצויות לאחר חשיפה ממושכת לטמפרטורה- גבוהה.
חידוש מתאן בקיטור ופיצוח אתילן– גרסאות 800H ו-800HT (תתי דרגות של Incoloy 800) הן תקני תעשייה עבור צינורות רפורמר ומחלפי קווי העברה. חוזק הזחילה שלהם ב-1600-1900 מעלות פרנהייט (870-1040 מעלות) אין כמותו של Incoloy 825.
תמיסות כלוריד ניטרליות וקוסטיות בטמפרטורה מתונה- כאשר כלוריד SCC הוא דאגה אך אין חומצות מפחיתות, Incoloy 800 מציע עמידות טובה בעלות נמוכה יותר מאשר Incoloy 825. לדוגמה, במחממי מי הזנה ומחוללי קיטור, ל-Incoloy 800 יש רקורד מצוין.
הדרכה מעשית:כשהסביבה היארטוב וחומצי(במיוחד גז גופרתי, זרחני או חמוץ), בחרו ב-Incoloy 825. כאשר הסביבה היאחם ויבש(אטמוספרות של תנור, גז בטמפרטורה- גבוהה), בחרו ב-Incoloy 800. כאשר יש ספק, עיין בטבלאות קורוזיה ושקול בדיקה בתנאי שירות מדומים. יש להצדיק את ההבדל בעלויות (Incoloy 825 בדרך כלל מקבל פרמיה על Incoloy 800 בגלל תכולת מוליבדן ונחושת גבוהה יותר) צריך להיות מוצדק בדרישות הביצועים הספציפיות.
