1. ש: מהם ההבדלים העיקריים בהרכב ובטיפול בחום בין צינורות עגולים ללא תפרים של Incoloy 800, 800H ו-800HT?
A:Incoloy 800, 800H ו-800HT הן שלוש דרגות קשורות של סגסוגות ניקל-ברזל-שחולקות את אותו הרכב בסיס אך שונות בתכולת הפחמן, תוספות סגסוגות מכוונות וטיפול בחום. הבדלים אלו קובעים את התאמתם לטווחי טמפרטורות ותנאי שירות ספציפיים.
הרכב הבסיס (כל שלוש הכיתות):30-35% ניקל, 19-23% כרום, 0.15-0.60% אלומיניום, 0.15-0.60% טיטניום ואיזון ברזל. תכולת הניקל הגבוהה מספקת עמידות בפני פיצוח קורוזיה של כלוריד ושומרת על יציבות אוסטניטית. כרום מציע עמידות לחמצון ולקרבוריזציה. אלומיניום וטיטניום תורמים לחיזוק המשקעים בטמפרטורות גבוהות.
Incoloy 800 (UNS N08800):זוהי הדרגה הסטנדרטית עם תכולת פחמן מקסימלית של 0.10% (ללא דרישה מינימלית). זה חישול ב-1800-2100 מעלות פרנהייט (982-1149 מעלות) ומקורר במהירות. מבנה הגרגירים המתקבל הוא בדרך כלל גס (גודל גרגיר ASTM No. 5 או גס יותר). כיתה זו מציעה עמידות טובה לחמצון וקרבוריזציה אך בעלת חוזק הזחילה הנמוך ביותר מבין השלושה. הוא מתאים לטמפרטורות שירות של עד כ-1100 מעלות פרנהייט (593 מעלות) כאשר זחילה אינה עניין עיצובי.
Incoloy 800H (UNS N08810):כיתה זו כוללת טווח פחמן מבוקר של 0.05-0.10% ודורשת טמפרטורת חישול תמיסה גבוהה יותר של 2100 מעלות F (1149 מעלות) מינימום. טמפרטורת החישול הגבוהה יותר בשילוב עם תכולת הפחמן המבוקרת מייצרת מבנה גרגר עדין ואחיד יותר (גודל גרגיר ASTM No. 5 או עדין יותר). מבנה גרגר עדין זה משפר באופן משמעותי את חוזק השבר-, מה שהופך את 800H מתאים לטמפרטורות שירות מעל 1100 מעלות F (593 מעלות ) שבהן עיוות התלוי בזמן הופך להיות קריטי.
Incoloy 800HT (UNS N08811):זוהי הדרגה המתקדמת ביותר, עם טווח פחמן זהה ל-800H (0.06-0.10%) אך עם תוספות מבוקרות של אלומיניום (0.15-0.60%) וטיטניום (0.15-0.60%) בקצה הגבוה של הטווחים. טמפרטורת חישול התמיסה גבוהה אפילו יותר-למינימום 2150 מעלות F (1177 מעלות ). זה מייצר בכוונה מבנה גרגר גס יותר המייעל את ההתנגדות לזחילה. השילוב של אלומיניום/טיטניום גבוה יותר (מקדם משקעי Ni₃(Al,Ti) במהלך השירות) וגודל גרגר אופטימלי מעניק חוזק טמפרטורות גבוה יותר ל-800HT-.
בחירת הציון הנכון:עבור יישומים מתחת ל-1100 מעלות פרנהייט ללא לחץ מתמשך, תקן 800 מתאים והחסכוני ביותר. עבור שירות מעל 1100 מעלות פרנהייט עם חששות לזחילה, נדרש 800H. עבור יישומי הטמפרטורות הגבוהות ביותר- (פיצוח אתילן, חידוש מתאן בקיטור) שבהם חיי זחילה מקסימליים חיוניים, 800HT היא הבחירה המועדפת.
2. ש: אילו תקנים ומפרטים בתעשייה חלים על צינורות עגולים ללא תפרים של Incoloy 800/800H/800HT?
A:צינורות עגולים ללא תפרים של Incoloy 800/800H/800HT מיוצרים ונבדקים על פי מסגרת מקיפה של ASTM, ASME ומפרטים בינלאומיים. הבנת הסטנדרטים הללו חיונית לרכש, ייצור ועמידה ברגולציה.
מפרטי צינור וצינור ראשיים:
ASTM B163 / ASME SB163- זהו המפרט הסטנדרטי עבור צינורות מעבה ומחליף חום חלקים. הוא מכסה את Incoloy 800, 800H ו-800HT (UNS N08800, N08810, N08811) והוא המפרט הנפוץ ביותר עבור מוצרי שפופרת. הדרישות כוללות הרכב כימי, תכונות מתיחה, בדיקת שיטוח, בדיקת התלקחות ובדיקות חשמליות הידרוסטטיות או לא הרסניות. הסיבולות הדוקות יותר מאשר לצינור, מה שהופך את זה למתאים ליישומי העברת חום.
ASTM B407 / ASME SB407– מפרט סטנדרטי לצינור סגסוגת כרום-ניקל ללא תפר-. זה מכסה קטרים גדולים יותר ועובי דופן כבדים יותר עבור יישומי צנרת תהליך. אותם מספרי UNS חלים.
מפרטים משלימים:
ASTM B829- דרישות כלליות לצינור וצינור ללא תפרים מסגסוגת ניקל (מספק דרישות משלימות לטיפול בחום, דגימה, הסמכה וסובלנות ממדים)
ASTM B751- דרישות כלליות לצינור מסגסוגת ניקל (מכסה ישרות, גימור פני השטח וגימור קצה)
תקני קוד וכלי לחץ:
ASME דוודים וכלי לחץ קוד סעיף II, חלק ד'- מספק ערכי מתח מותרים עבור כל שלוש הדרגות בטמפרטורות גבוהות. באופן קריטי, 800H ו-800HT מקבלים מתחים מותרים גבוהים משמעותית מעל 1100 מעלות פרנהייט (593 מעלות) בהשוואה לתקן 800.
ASME סעיף VIII, חטיבה 1– כללים לבניית מכלי לחץ באמצעות חומרים אלו.
תקני מימד:
ASME B36.19– ממדי צינור נירוסטה (לעיתים קרובות מיושמים על צינורות -בקוטר גדולים יותר)
ASTM B163כולל סובלנות ממדי משלה עבור צינורות מחליף חום (בדרך כלל ±0.004 אינץ' על OD עבור צינורות מתחת ל-1")
דרישות אבטחת איכות:צינורות מאושרים חייבים להיות מלווה בדוח בדיקת חומר (MTR) המתעד:
מספר חום וניתוח כימי (כולל תכולת פחמן ועבור 800HT, אלומיניום וטיטניום)
תכונות מכניות (תנובה, מתיחה, התארכות)
פרטי טיפול בחום (טמפרטורה, זמן החזקה, שיטת קירור) - קריטיים עבור 800H/800HT לאימות טמפרטורת חישול מינימלית
גודל גרגר (מספר גודל גרגר ASTM) - נדרש עבור 800H ו-800HT כדי לאשר טיפול תקין בחום
תוצאות בדיקה לא הרסניות (זרם מערבולת או בדיקות אולטרסאונד)
הערת רכש קריטית:עבור 800H ו-800HT, ה-MTR חייב לתעד במפורש את טמפרטורת חישול התמיסה (גדולה או שווה ל-2100 מעלות F עבור 800H, גדולה או שווה ל-2150 מעלות F עבור 800HT) ואת גודל הגרגירים (ASTM No. 5 או עדין יותר עבור 800H). ללא אלה, לא ניתן לאשר את החומר כ-800H או 800HT ללא קשר לכימיה.
3. ש: מדוע הוא צינורית עגולה ללא תפרים של Incoloy 800HT החומר המועדף עבור יישומי תנורי פיצוח אתילן ורפורמר מתאן בקיטור?
A:צינור עגול ללא תפרים של Incoloy 800HT הפך לתקן התעשייה עבור יישומי תנורים פטרוכימיים התובעניים ביותר-תנורי פיצוח אתילן ורפורמי מתאן בקיטור (SMR). יישומים אלה דורשים חומרים שיכולים לעמוד בטמפרטורות קיצוניות, אטמוספרות קרבורציה ולחץ פנימי מתמשך במשך עשרות שנים. שלושה מאפיינים ספציפיים מסבירים את הדומיננטיות של 800HT.
ראשית, חוזק קרע זחילה- מעולה בטמפרטורות קיצוניות.סלילי תנור פיצוח אתילן פועלים בטמפרטורות מתכת של 1600-1900 מעלות F (870-1040 מעלות) עם לחצים פנימיים של עד 500 psi (3.4 MPa). מתח החישוק מלחץ פנימי, בשילוב עם טמפרטורה קיצונית, גורם לעיוות-תלוי בזמן (זחילה). השילוב של Incoloy 800HT של פחמן מבוקר (0.06-0.10%), אלומיניום וטיטניום גבוהים (0.15-0.60% כל אחד), וחישול תמיסת{14}}בטמפרטורה גבוהה (מינימום 2150 מעלות F / 1177 מעלות) מייצר מבנה גרגר אופטימלי שמתנגד לזחילה. האלומיניום והטיטניום יוצרים משקעים עדינים של Ni₃(Al,Ti) במהלך השירות, ומספקים חיזוק נוסף. חוזק השבר של 100,000-שעות של 800HT ב-1650 מעלות F (899 מעלות) הוא בערך 2.5-3.5 ksi (17-24 MPa), בהשוואה ל-1.5-2.0 ksi עבור 800H סטנדרטי וזניח עבור 800- 800. שנות חיי שירות, בעוד ש-800H עלול להיכשל תוך 2-3 שנים.
שנית, עמידות יוצאת דופן בפני קרבוריזציה.תהליך הפיצוח הפחמימני מייצר פחמן פירוליטי, שיכול להתפזר לתוך קירות הצינור -תופעה הנקראת קרבוריזציה. שכבות קרבוריות הופכות שבירות, מאבדות משיכות ומפתחות אי התאמה חמורה של התפשטות תרמית עם מתכת בסיס לא מקרבת. תכולת הניקל הגבוהה של Incoloy 800HT (30-35%) מפחיתה את מסיסות הפחמן ואת הדיפוזיה במטריקס האוסטניטי. אבנית התחמוצת העשירה בכרום- שנוצרת בקוטר הפנימי של הצינור פועלת גם כמחסום דיפוזיה. בניסיון בשטח, צינורות 800HT עמידים בשיעורי חדירת קרבוריזציה של 0.02-0.05 אינץ' בשנה, ומספקים שירות של עשרות שנים לפני שההתפרקות הופכת קריטית.
שלישית, התנגדות לעייפות תרמית במהלך מחזורי בישול.תנורי אתילן עוברים פירוק תקופתי (הסרת משקעי פחמן) על ידי החדרת קיטור ואוויר, מה שגורם לתנודות טמפרטורה מהירות. מחזורים תרמיים אלו גורמים למתח משמעותי. השילוב של Incoloy 800HT של מקדם התפשטות תרמית בינוני וגמישות-טמפרטורות גבוהות מאפשר לו לעמוד באלפי מחזורים תרמיים מבלי להיסדק. מבנה הגרגירים הגס והמבוקר (המיוצר בכוונה על ידי חישול התמיסה בטמפרטורה-ת גבוהה) מתנגד לקוויטציה בגבול הגרגרים, מבשר לכשל של עייפות תרמית.
ביצועי שטח השוואתיים בשירות פיצוח אתילן:
| נֶכֶס | 310H נירוסטה | Incoloy 800H | Incoloy 800HT |
|---|---|---|---|
| טמפ' מתכת מקסימלית | 1800 מעלות פרנהייט (982 מעלות) | 1800 מעלות פרנהייט (982 מעלות) | 1900 מעלות פרנהייט (1038 מעלות) |
| חיי זחילה ב-1650 מעלות F | 1-2 שנים | 3-4 שנים | 8-12 שנים |
| התנגדות לקרבוריזציה | יָרוּד | טוֹב | מְעוּלֶה |
| עמידות בפני עייפות תרמית | הוֹגֶן | טוֹב | מְעוּלֶה |
יישומים אופייניים:סלילי תנורים לפיצוח אתילן ומחליפים קווי העברה, צמות קיטור וסעפות יציאות, צינורות רפורמר ראשיים של מפעלי אמוניה, רכיבי תנורי רפורמי מימן וצינורות חימום-על בתחנות כוח סופר{0}}על קריטיות מתקדמות.
4. ש: מהן דרישות הריתוך הקריטיות עבור צינורות עגולים ללא תפרים של Incoloy 800/800H/800HT?
A:ריתוך צינורות עגולים ללא תפרים של Incoloy 800/800H/800HT מצריך תשומת לב קפדנית לבחירת מתכת מילוי, בקרת כניסת חום וניקוי- מראש. שלא כמו סגסוגות התקשות-של משקעים, ציונים אלה ניתנים לריתוך בדרך כלל ללא טיפול בחום שלאחר-ריתוך חובה, אך שמירה על מבנה הגרגיר העדין של 800H/800HT הוא קריטי.
בחירת מתכת מילוי:
ERNiCr-3(AWS A5.14) - זהו חומר המילוי הסטנדרטי עבור כל שלוש הכיתות. הוא מכיל כ-67% ניקל, 20% כרום ו-2.5% מנגן, המספק חוזק טמפרטורות גבוה- ומאפייני התפשטות תרמית תואמים.
ERNiCrCoMo-1(Inconel 617) - משמש לשירות הזחילה התובעני ביותר מעל 1500 מעלות פרנהייט (816 מעלות). חומר מילוי זה מציע חוזק מעולה בטמפרטורה- ועמידות בפני חמצון.
לעולם אל תשתמשחומרי מילוי מנירוסטה (308L, 309L, 310H, 316L) - הם יוצרים אזורי דילול המועדים לסדקים חמים ובעלי חוזק זחילה נמוך יותר.
בקרת כניסת חום עבור 800H ו-800HT (קריטי):ציונים אלה שואבים את עמידותם לזחילה ממבנה גרגר עדין מבוקר (800H) או מבנה גרגר גס אופטימלי (800HT). הזנת חום מוגזמת במהלך הריתוך עלולה לגס את מבנה הגרגירים באזור-המושפע מהחום (HAZ), להפחית באופן מקומי את התנגדות הזחילה וליצור פוטנציאל לתחילת כשל.
טמפרטורת מעבר מקסימלית: 200 מעלות F (93 מעלות)
כניסת חום מוגבלת ל-25-45 קילו-ג'יי/אינץ' (10-18 קילו-ג'יי/ס"מ)
השתמש בחרוזי חוט במקום אריגה
עבור צינורות קיר דקים- (0.065 אינץ' / 1.6 מ"מ דופן ודקים יותר), השתמש ב-GTAW (ריתוך קשת טונגסטן בגז) עם כניסת חום מינימלית
ניקוי טרום-ריתוך ומניעת זיהום:גופרית, זרחן ומתכות נמוכות -התכה- (נחושת, אבץ, עופרת) גורמים לפיצוח חם.
נקה אזור ריתוך עם אצטון או מברשת נירוסטה ייעודית
השתמש בגלגלי שחיקה השמורים אך ורק לסגסוגות ניקל-לעולם אל תשתמש בגלגלים ששימשו בעבר על פלדות פחמן
עבור ריתוך צינורות, טהר את הקוטר הפנימי בגז אינרטי (ארגון) כדי למנוע חמצון פנימי (סוכר)
טיפול בחום לאחר-ריתוך (PWHT):בדרך כלל לא נדרש עבור עובי דופן אופייניים לצינורות (עד 0.500 אינץ' / 12.7 מ"מ). עם זאת, עבור חלקי קיר כבדים- או כאשר הרכיב יפעל בטווח הזחילה ונדרש חוזק זחילה מרבי, ניתן לציין טיפול בחום חישול בפתרון מלא:
עבור 800H: 2100 מעלות F (1149 מעלות) מינימום, ולאחר מכן קירור מהיר
עבור 800HT: 2150 מעלות F (1177 מעלות) מינימום, ולאחר מכן קירור מהיר
שדה PWHT מעשי רק לעתים רחוקות עבור ריתוך צינורות, ולכן הכשרה נכונה של הליך ריתוך חיונית.
פגמים נפוצים ומניעה:
פיצוח חם:נמנע על ידי כניסת חום נמוכה, תנאים נקיים ובחירת מילוי נכונה
מיקרו-פיסורה ב-HAZ:הימנע מהתאמת ריסון- ומדילול מוגזם ממתכת בסיסית
אובדן כוח הזחילה ב-HAZ:בקרת טמפרטורת מעבר; עבור 800HT, שקול חישול שלאחר-פתרון ריתוך עבור יישומים קריטיים
חמצון שורש (סוכר):השתמש בטיהור גז אינרטי במזהה הצינור
דרישות הסמכה:נהלי ריתוך צריכים להיות מוסמכים ל-ASME סעיף IX. עבור 800H ו-800HT בשירות זחילה, ניתן לציין-בדיקת מתיחה בטמפרטורות גבוהות (בטמפרטורת השירות המיועדת). עבור יישומי רפורמר ופיצוח אתילן, יצרנים רבים דורשים מיקרוסקופ -חתך רוחב של ה-HAZ כדי לוודא שאין התגבשות גרגרים מעבר לגבולות המקובלים.
5. ש: מהם השיקולים העיקריים לציון ורכישת צינורות עגולים ללא תפרים של Incoloy 800/800H/800HT?
A:ציון ורכישת צינורות עגולים ללא תפרים של Incoloy 800/800H/800HT דורשים תשומת לב לגורמים מרובים, כולל בחירת דרגות, אימות טיפול בחום, סובלנות ממדים, דרישות בדיקה והסמכה. מפרטים נכונים מונעים אי התאמה של חומרים יקרים וכשלי שירות מוקדמים.
בחירת כיתה על סמך טמפרטורת שירות ולחץ:זו החלטת הרכש הכי קריטית.
Incoloy 800:השתמש לטמפרטורות מתחת ל-1100 מעלות F (593 מעלות ) ללא לחץ מתמשך, או עבור יישומים ללא-זחילה כגון חומרת תנורים, מחליפי חום עם טמפרטורות מתונות ושירות קורוזיה כללי.
Incoloy 800H:השתמש לטמפרטורות שירות 1100-1600 מעלות פרנהייט (593-871 מעלות) כאשר זחילה היא שיקול עיצובי. דוגמאות: צמות של רפורמר, מחליפי חום- גבוהים וצינורות חימום-על.
Incoloy 800HT:השתמש עבור השירות התובעני ביותר מעל 1600 מעלות פרנהייט (871 מעלות), במיוחד צינורות פיצוח אתילן וקיטור רפורמת מתאן.
אימות טיפול בחום ב-MTR:עבור 800H ו-800HT, דוח בדיקת החומר (MTR) חייב לתעד במפורש:
טמפרטורת חישול תמיסה (גדולה או שווה ל-2100 מעלות פרנהייט עבור 800H, גדולה או שווה ל-2150 מעלות פרנהייט עבור 800HT)
גודל גרגר (ASTM No. 5 או עדין יותר עבור 800H; 800HT בדרך כלל גס יותר אך יש לתעד)
שיטת קירור (כיבוי מים או קירור מהיר הוא סטנדרטי)
ללא אלה, לא ניתן לאשר את החומר כ-800H או 800HT ללא קשר לכימיה.
מפרט מידות:
ציין קוטר חיצוני (OD) ועובי דופן (WT) עם סובלנות לפי ASTM B163 (עבור צינורות מחליף חום) או ASTM B407 (עבור צינור)
גדלי צינור סטנדרטיים: 1/4", 3/8", 1/2", 5/8", 3/4", 1", 1-1/4", 1-1/2", 2" OD ומעלה
עובי דופן: מדדי BWG (Birmingham Wire Gauge) 10 עד 22, או מקבילות מטריות
אורכים: אקראי (12-25 רגל), מדויק או אקראי כפול
דרישות בדיקה ובדיקה:ציין את רמת הבדיקה הנדרשת בהתבסס על קריטיות השירות:
בדיקה הידרוסטטית:נדרש עבור צינורות שמירה-ללחץ לפי ASTM B163/B407 (לחץ בדיקה מחושב לפי עובי דופן ומתח מותר)
בדיקת זרם מערבולת (ECT):לפי ASTM E426, תקן עבור צינורות מחליף חום; מזהה פגמים פני השטח וקרובים-לפני השטח
בדיקות אולטרסאונד (UT):לפי ASTM E213, עבור יישומים קריטיים הדורשים זיהוי פגמים פנימיים
בדיקת רידוד:לפי ASTM B163, מאמת משיכות; נדרש עבור צינורות מחליף חום
בדיקת התלקחות:לפי ASTM B163, מאמת את המשיכות עבור חיבורי צינור מורחבים (צינור-ל-שפופרת)
בדיקת קורוזיה (אופציונלי אך מומלץ לשירות חמור):
ASTM G28, שיטה א':בדיקת חומצה גופרתית-ברזלית עבור רגישות לקורוזיה בין-גרגירית
בדיקת חמצון-בטמפרטורה גבוהה:ניתן לציין עבור שירות רפורמר (ללא שיטה סטנדרטית, לעתים קרובות-צוין הרוכש)
דרישות הסמכה:ה-MTR חייב לכלול:
מספר חום ושם היצרן
ניתוח כימי (כולל C, Al, Ti לאימות ציונים)
תכונות מכניות (תנובה, מתיחה, התארכות בטמפרטורת החדר)
פרטי טיפול בחום (טמפרטורה, זמן, שיטת קירור) - קריטיים עבור 800H/800HT
גודל גרגר (מספר גודל גרגר ASTM) - קריטי עבור 800H/800HT
תוצאות של כל הבדיקות שצוינו (הידרוסטטי, NDE, שיטוח וכו')
חתימה של מפקח מוסמך
טעויות רכש נפוצות שיש להימנע מהן:
ציון 800H או 800HT ללא אימות טמפרטורת חישול מינימלית של פתרון ב-MTR
בהנחה שתקן 800 מקובל עבור שירות זחילה מעל 1100 מעלות פרנהייט
אי ציון בדיקות רידוד והתלקחות עבור צינורות מחליף חום
לא מאמת שמתכת המילוי שצוינה לריתוך תואמת לדרגת הצינור
קבלת חומר ללא גודל גרגר מתועד עבור 800H/800HT
| פָּרָמֶטֶר | Incoloy 800 | Incoloy 800H | Incoloy 800HT |
|---|---|---|---|
| מספר UNS | N08800 | N08810 | N08811 |
| תכולת פחמן | 0.10% מקסימום | 0.05–0.10% | 0.06–0.10% |
| אל + טי | 0.15–0.60% | 0.15–0.60% | 0.30-1.20% (משולב) |
| טמפ' חישול מינימלית של פתרון | 1800 מעלות פרנהייט (982 מעלות) | 2100 מעלות פרנהייט (1149 מעלות) | 2150 מעלות פרנהייט (1177 מעלות) |
| גודל גרגר (ASTM) | לא. 5 או גס יותר | לא. 5 או עדין יותר | מבוקר (בדרך כלל גס יותר) |
| טמפרטורת שירות מקסימלית (זחילה) | 1100 מעלות פרנהייט (593 מעלות) | 1650 מעלות פרנהייט (899 מעלות) | 1800 מעלות פרנהייט (982 מעלות) |
| מפרט ראשי | ASTM B163/B407 | ASTM B163/B407 | ASTM B163/B407 |
