מהן דרישות הריתוך הקריטיות עבור צינורות Incoloy 832 לעומת Incoloy 890?

1. ש: מהם ההבדלים הבסיסיים בהרכבה ובמאפיינים בין צינורות Incoloy 832 ו- Incoloy 890?

A:Incoloy 832 ו-Incoloy 890 הן סגסוגות אוסטניטיות בעלות ביצועים גבוהים- המיועדות לסביבות גופרות וחמצון בטמפרטורה- גבוהה, אך הן שונות בתכולת הכרום, הסיליקון והניקל, מה שמשפיע על מעטפות הביצועים שלהן.

Incoloy 832 (UNS N08832)היא סגסוגת אוסטניטית בעלת שינוי גבוה ב-כרום, סיליקון- שפותחה במיוחד עבור סביבות גופרתי חמורות. הרכבו הנומינלי הוא 30-35% ניקל, 26-30% כרום, 0.5-1.5% מוליבדן, 1.5-2.5% סיליקון, 0.5-1.0% מנגן, 0.02-0.06% פחמן, ושאר הברזל. המאפיינים העיקריים המבדילים הם תכולת הכרום הגבוהה מאוד (26-30%, גבוה מ-Incoloy 890's 25-28%) ותכולת הסיליקון המוגברת (1.5-2.5%, גבוהה משמעותית מ-0.3-0.8% של 890). שילוב זה מספק עמידות יוצאת דופן בפני גופרית (התקפת גופרית) בטמפרטורות גבוהות. הסיליקון הגבוה מעודד יצירת תת-שכבת סיליקה (SiO₂) מגינה מתחת לסולם תחמוצת כרום/סולפיד. Incoloy 832 הוא פתרון מוצק-חוזק ללא משקעים מכוונים-תוספות התקשות. חוזק תנובה אופייני הוא 30-45 ksi (207-310 MPa) בטמפרטורת החדר, עם חוזק זחילה שימושי עד ל-1800 מעלות F (982 מעלות ).

Incoloy 890 (UNS N08890)היא סגסוגת ברזל-ניקל-כרום המיועדת גם לסביבות גופרית וחמצון-בטמפרטורה גבוהה. הרכבו הנומינלי הוא 32-35% ניקל, 25-28% כרום, 0.5-1.5% מוליבדן, 0.3-0.8% סיליקון, 0.5-1.0% מנגן, 0.02-0.06% פחמן, ושאר הברזל. בהשוואה ל-Incoloy 832, ל-Incoloy 890 יש כרום מעט נמוך יותר (25–28% לעומת . 26–30%) וסיליקון נמוך משמעותית (0.3–0.8% לעומת. 1.5–2.5%). תכולת הסיליקון הנמוכה יותר הופכת את Incoloy 890 לקל יותר לייצור ולריתוך, שכן רמות סיליקון גבוהות יכולות לקדם היווצרות של שלב סיגמה שביר ולהפחית את יכולת הריתוך. עם זאת, הסיליקון התחתון פירושו גם עמידות גופרית נמוכה במקצת בסביבות האגרסיביות ביותר. Incoloy 890 הוא גם תמיסה מוצקה-מחוזקת עם חוזק תפוקה טיפוסי של 30–45 ksi (207–310 MPa).

השלכות מתכות:Incoloy 832 מציע עמידות מעולה לגופרית הודות לכרום ולסיליקון הגבוהים שלו, אך במחיר של יכולת ריתוך מופחתת ופוטנציאל להיווצרות פאזה שבירה במהלך חשיפה לטמפרטורה-לטווח ארוך-. Incoloy 890 מציע איזון של עמידות טובה בפני גופרית, עמידות מצוינת לחמצון ויכולת עיבוד טובה יותר. בסביבות הגופרית הקשות ביותר (למשל, מחממי נפט גולמי-גבוהים, דוודים-פחמים עם מבערים נמוכים-NOx), עדיף Incoloy 832. עבור שירות חימום כללי של בתי זיקוק שבו הגופרציה מתונה ויכולת הריתוך חשובה, לעתים קרובות נבחר Incoloy 890.

בחירה ביניהם:אם הבקשה כרוכהextreme sulfidation with high sulfur content (>3% בדלק) וטמפרטורות מעל 1600 מעלות F (871 מעלות), בחרו ב-Incoloy 832. אם האפליקציה כוללתסולפידציה בינונית עד חמורה עם דרישות יצירתיות טובות, בחרו ב-Inkoloy 890.

---

2. ש: אילו תקנים ומפרטים בתעשייה חלים על צינורות ללא תפרים של Incoloy 832 ו- Incoloy 890?

A:שתי הסגסוגות הללו מכוסות במסגרות מפרט דומות, אך Incoloy 832 פחות סטנדרטי, ולרוב דורש מפרט- ספציפי לרוכש.

עבור צינור ללא תפרים של Incoloy 832:

לא קיים מפרט צינור ASTM ייעודי.Incoloy 832 הוא כיתה קניינית או חצי-תקני. צינור מיוצר בדרך כלל לפי -מפרט שפותח על ידי הרוכש המתייחס ל-ASTM B407 (עבור סגסוגות ניקל-ברזל-כרום) עם דרישות משלימות לכימיה (Cr ו-Si גבוהים יותר) ותכונות- טמפרטורה גבוהות.

ASTM B407 / ASME SB407- משמש כמפרט הבסיס, עם כימיה ששונתה כדי לעמוד בדרישות של Incoloy 832.

מארז קוד ASME– קיימות כמה מקרי קוד עבור סגסוגות סיליקון גבוהות- דומות; על הרוכשים להתייעץ עם המפעל לעמידה בקוד.

API 938-C– American Petroleum Institute המליץ ​​על תרגול לעמידות בגופרית, הכולל הנחיות לגבי סגסוגות כמו Incoloy 832.

עבור צינור של Incoloy 890 ללא תפרים:

ASTM B407 / ASME SB407– מפרט סטנדרטי עבור צינור סגסוגת כרום-ניקל ללא תפר-. זהו המפרט העיקרי עבור UNS N08890.

ASTM B163 / ASME SB163– צינורות מעבה ומחליף חום חלקים, המופעלים לעתים קרובות עבור צינורות 890 במחלפי חום- גבוהים.

ASME Code Case 2588- מאפשר שימוש ב-Incoloy 890 (UNS N08890) בבניית קוד דוודים וכלי לחץ ASME עבור שירות עד 1800 מעלות פרנהייט (982 מעלות ) בסביבות גופרה.

API 938-C- מספק הנחיות לגבי השימוש ב-Incoloy 890 ובסגסוגות דומות לרכיבי מחממי בתי זיקוק.

שיקולי רכש:צינור ללא תפרים של Incoloy 832 הוא מוצר מיוחד עם מקורות טחנה מוגבלים מאוד. על הרוכשים לצפות לזמני אספקה ​​ארוכים (16-24 שבועות) ועליהם לעבוד בשיתוף פעולה הדוק עם המפעל כדי לקבוע מפרט רכש. ניתוח כימי חייב לאשר תכולת סיליקון (1.5-2.5%) ותכולת כרום (26-30%). Incoloy 890 זמין יותר מסחרית, אם כי עדיין דרגת התמחות עם זמני אספקה ​​של 12-20 שבועות. עבור שתי הסגסוגות, ייתכן שיידרשו בדיקות מתיחה וזחילה בטמפרטורה{{14} מוגברת עבור יישומים קריטיים.

---

3. ש: מדוע צינור ללא תפרים של Incoloy 832 מועדף עבור סביבות גופרתי קיצוניות בבתי זיקוק ובתחנות כוח?

A:צינור ללא תפרים של Incoloy 832 זכה להכרה בסביבות הגופרית הקשות ביותר בהן אפילו Incoloy 890 ו-310H נירוסטה חוות שיעורי קורוזיה בלתי קבילים. שלושה מאפיינים ספציפיים מסבירים את עליונותו.

ראשית, עמידות סולפידציה יוצאת דופן מכרום גבוה וסיליקון גבוה.גופרית היא צורה של קורוזיה בטמפרטורה- גבוהה שבה הגופרית מגיבה עם מתכת ויוצרות סולפידים בנקודת -התכה- נמוכה. המפתח להתנגדות הוא יצירת אבנית סולפידית או תחמוצת מגוננת, -איטית. Incoloy 832 מכיל 26-30% כרום (לעומת . 25-28% עבור 890 ו-24-26% עבור 310H) ו-1.5-2.5% סיליקון (לעומת . 0.3-0.8% עבור 890). הכרום הגבוה מקדם היווצרות של אבנית סולפיד/תחמוצת עשירה{{21} בכרום. הסיליקון הגבוה מקדם יצירת תת-שכבת סיליקה אמורפית (SiO₂) רציפה- מתחת לסולם הכרום. שכבת סיליקה זו יציבה במיוחד ופועלת כמחסום דיפוזיה נגד גופרית. בבדיקות מעבדה המדמות תנאי מחמם בתי זיקוק (1400–1600 מעלות פרנהייט / 760–871 מעלות, 2–4% גופרית בדלק), Incoloy 832 מציג שיעורי גופרה של 0.001–0.003 אינץ’ בשנה (ipy), בהשוואה ל-0.0105–0.010 ב-0.0105–0. 0.020–0.050 ipy עבור 310H.

שנית, עמידות הן לגופרציה והן לחמצון.סגסוגות רבות העמידות בפני גופרתי (לדוגמה, אלה עם סיליקון גבוה מאוד) יכולות להיות רגישות לחמצון בסביבות המתנדנדות בין תנאי הפחתה (סולפידיזציה) לבין תנאי חמצון. תכולת הכרום הגבוהה של Incoloy 832 (26-30%) מספקת עמידות מצוינת לחמצון, ויוצרת סולם Cr₂O₃ מגן כאשר הסביבה מתחמצת. יכולת כפולה זו היא קריטית בתנורי חימום בבתי זיקוק, שבהם פגיעה של להבה, חדירת אוויר או הפרעות בתהליך עלולים לגרום לאטמוספירה לתנודות. הסגסוגת שומרת על הגנה בשני התנאים.

שלישית, חוזק זחילה טוב בטמפרטורות גבוהות.למרות שאינה סגסוגת-התקשות משקעים, Incoloy 832 משיגה חוזק זחילה שימושי באמצעות חיזוק תמיסה מוצקה מכרום, סיליקון ומוליבדן. חוזק השבר של 100,000-שעות ב-1600 מעלות F (871 מעלות) הוא כ-1.5-2.5 ksi (10-17 MPa), דומה ל-310H ומתאים לרוב יישומי צינורות מחממי הזיקוק שבהם מתח החישוק נמוכים יחסית (בדרך כלל 0.5-1 ksi).

מצבי כשל השוואתיים:בצינור מחמם נפט גולמי מעבד 3.5% גופרית גולמית ב-1550 מעלות F (843 מעלות) עם לחץ פנימי של 500 psig:

נירוסטה 310H: קצב גופרית 0.030 ipy, חיי צינור כ-3-4 שנים

Incoloy 890: קצב גופרית 0.008 ipy, חיי צינור כ-10-12 שנים

Incoloy 832: קצב גופרית 0.002 ipy, חיי צינור עולה על 20 שנים

יישומים אופייניים:צינורות מחמם גולמי של בתי הזיקוק (שירות גולמי-גבוה בגופרית), צינורות מחממי קוקר מושהים, צינורות מחממי ואקום, מחמם-על של דודים-פחמיים וצינורות מחממים מחדש (מבערי NOx נמוכים-יוצרים תנאי גופרית), רכיבי דוודים לשחזור משקאות שחורים במטחנות גזית ומשרפות של צינורות גופרית, פלסטיק וגומי).

---

4. ש: מדוע נבחר לעתים קרובות צינור ללא תפרים של Incoloy 890 על פני אפשרויות סגסוגת- גבוהה יותר עבור שירות מחממי בתי זיקוק?

A:צינור ללא תפרים של Incoloy 890 תופס "נקודה מתוקה" ביישומי חימום בתי זיקוק-המציע עמידות גופרית טובה משמעותית מפלדת אל-חלד סטנדרטית 310H, תוך מתן יכולת עיבוד טובה יותר ועלות נמוכה יותר מאשר סגסוגות סיליקון- גבוהות יותר כמו Incoloy 832. שלושה גורמים מסבירים את השימוש הנרחב שלה.

ראשית, איזון אופטימלי של התנגדות לגופרית ויכולת הבד.25-28% כרום של Incoloy 890 ו-0.3-0.8% סיליקון מספקים עמידות גבוהה בפני גופרית בהשוואה ל-310H (24-26% Cr, 0.3-0.5% Si אופייני). השיפור הוא משמעותי-בדרך כלל הפחתה של 50-70% בשיעור הגופרת. עם זאת, תכולת הסיליקון נשמרת מתחת ל-1% כדי למנוע את קשיי הריתוך והייצור הקשורים לסגסוגות סיליקון גבוהות-. סגסוגות סיליקון גבוהות-(מעל 1.5% Si) יכולות ליצור שלב סיגמה שביר במהלך ריתוך או שירות-לטווח ארוך, והן נוטות יותר לסדקים חמים. ניתן לרתך את Incoloy 890 באמצעות נהלים סטנדרטיים עם מתכת מילוי ER310, ללא צורך בחימום מוקדם מיוחד או טיפול בחום לאחר-ריתוך. זה הופך אותו למעשי הן לייצור טחנה והן לתיקוני שטח.

שנית, ביצועים מוכחים במגוון רחב של סביבות בתי זיקוק.Incoloy 890 צברה עשרות שנים של ניסיון בשטח בתנורי חימום גולמיים, מחממי ואקום, מחממי קוקר ומחממי רפורמר. הוא מתפקד בצורה מהימנה בטווח של תכולת גופרית (0.5-3.0%), טמפרטורות (1200-1650 מעלות פרנהייט / 649-899 מעלות) ותנאי רכיבה תרמיים. רקורד נרחב זה נותן למהנדסי בתי הזיקוק ביטחון בציון הסגסוגת. לעומת זאת, לסגסוגות{10}}סיליקון גבוהות יותר כמו Incoloy 832 יש היסטוריית שטח מוגבלת יותר והן שמורות בדרך כלל לתנאים הקיצוניים ביותר.

שלישית, עלות-יעילות בהשוואה לסגסוגות-על מבוססות-ניקל.בסביבות שבהן הגופרציה חמורה, חלק מהמהנדסים עשויים לשקול סגסוגות על בסיס ניקל מוצק- כמו Inconel 600 או Incoloy 800H. עם זאת, לסגסוגות הללו יש בעיות גופרתי משלהן-גבוהות-סגסוגות ניקל יכולות ליצור ניקל גופרתי בנקודת-התכה-נמוכה (Ni₃S₂, נקודת התכה 1179 מעלות F / 637 מעלות ) הגורמות לשלב גופרתי קטסטרופלי-. Incoloy 890, עם תכולת הניקל המאוזנת שלו (32–35%), מונעת בעיה זו תוך מתן עמידות מצוינת לגופרית בעלות נמוכה יותר מסגסוגות על בסיס ניקל-. עלות הסגסוגת של Incoloy 890 היא בדרך כלל פי 2-3 מזו של 310H אך רק פי 0.6-0.8 מסגסוגות ניקל מוצקות, מה שהופך אותה לשדרוג חסכוני.

השוואת ביצועים בשירות חימום טיפוסי של בתי זיקוק (1500 מעלות פרנהייט / 816 מעלות, 2% דלק גופרית):

יישומים אופייניים:קטעי קרינה של מחממי גולמי ותחממי ואקום של בתי זיקוק, צינורות מחממי קוקר מושהים, צמות וסעפות של מחמם רפורמר, מחליפי חום-הזנה של מי קולחים (בצד-בטמפרטורה גבוהה) וצינורות מחמם-על של תחנת כוח- בפחם (סולפידציה מתונה).

---

5. ש: מהן דרישות הריתוך הקריטיות עבור צינורות Incoloy 832 לעומת Incoloy 890?

A:ריתוך של Incoloy 832 ו- Incoloy 890 מצריך תשומת לב לנושאים שונים: תכולת הסיליקון הגבוהה של Incoloy 832 יוצרת סיכוני פיצוח חם ושלב סיגמה, בעוד Incoloy 890 סלחן יותר אך עדיין דורש טכניקה נכונה.

עבור צינור Incoloy 832 (סיליקון גבוה, כרום גבוה):

סיכון גבוה לסדיקה חמה והיווצרות שלב סיגמה.תכולת הסיליקון של 1.5-2.5%, על אף שהיא מועילה לעמידות בפני גופרית, יוצרת אתגרי ריתוך משמעותיים. סיליקון מוריד את נקודת ההיתוך של סרטי גבול גרגרים, ומגביר את הרגישות לפיצוח חם. אמצעי הזהירות כוללים:

כניסת חום נמוכה:טמפרטורת מעבר מקסימלית: 250 מעלות F (121 מעלות). קלט חום מוגבל ל-15-30 קילו-ג'יי/אינץ' (6-12 קילו-ג'יי/ס"מ). השתמש בחרוזי חוט בלבד-ללא אריגה.

הניקיון הוא קריטי:זיהום גופרית, זרחן ונחושת מנוזלי חיתוך, עטי סימון או כלי טיפול מגבירים מאוד את הסיכון לסדקים. השתמש במברשות ייעודיות מנירוסטה ובגלגלי שחיקה.

חימום מוקדם:בדרך כלל לא נדרש, אבל חימום מוקדם מתון של 200-300 מעלות פרנהייט (93-149 מעלות) עשוי להפחית שיפועים תרמיים וסיכון לסדקים.

הַבלָגָה:מזעור ריסון ריתוך. השתמש במרווחי התאמת-ואפשר תנועה חופשית של המכלול.

בחירת מתכת מילוי:לְהִשְׁתַמֵשׁER310אוֹER309חומרי מילוי מנירוסטה. לקבלת עמידות הגופרית המתאימה ביותר,ER310(25-28% Cr) עדיף. קיימים כמה חומרי מילוי מיוחדים לסיליקון גבוהים- אך רק לעתים נדירות זמינים. לעולם אל תשתמש בחומרי מילוי על בסיס- סגסוגת נמוכים או על בסיס ניקל- עם תכולת כרום נמוכה.

טיפול בחום לאחר-ריתוך (בדרך כלל לא מומלץ):חישול פתרון ב-1950-2050 מעלות F (1066-1121 מעלות) ישחזר את המשיכות אך אינו מעשי לריתוך בשטח ועלול לגרום לעיוות. רוב רכיבי Incoloy 832 משמשים במצב -מרותך, ומקבלים הפחתה מסוימת בגמישות.

עבור צינור Incoloy 890 (סיליקון בינוני):

יכולת ריתוך טובה עם אמצעי זהירות סטנדרטיים.הסיליקון התחתון של Incoloy 890 (0.3–0.8%) מקל משמעותית על הריתוך מאשר Incoloy 832. חלים שיטות ריתוך סטנדרטיות של נירוסטה אוסטניטית.

בחירת מתכת מילוי:לְהִשְׁתַמֵשׁER310כחומר המילוי המועדף.ER309מקובל לשירות פחות חמור. חומר המילוי צריך להתאים לתכולת הכרום הגבוהה של המתכת הבסיסית (25-28%) לעמידות אופטימלית בגופרית.

בקרת כניסת חום:טמפרטורת מעבר מקסימלית: 300 מעלות F (149 מעלות). כניסת חום מוגבלת ל-25-45 קילו-ג'יי/אינץ' (10-18 קילו-ג'יי/ס"מ). הזנת חום גבוהה יותר עלולה לגרום למשקעים של כרום קרביד בגבולות התבואה (רגישות), מה שעשוי להפחית את עמידות הגופרית אך היא פחות קריטית מאשר עבור שירות קורוזיה מימית.

ניקוי-לפני ריתוך:נקה עם אצטון או מברשת נירוסטה ייעודית. הסר את כל זיהום פלדת הפחמן כדי למנוע התכלות פני השטח במהלך שירות-בטמפרטורה גבוהה.

טיפול בחום לאחר-ריתוך (לא חובה):נעשה שימוש ב-Incoloy 890 במצב מרותך-. חישול תמיסת ריתוך לאחר- ישחזר את עמידות הגופרית המקסימלית, אך אינו מעשי ולעיתים נדירות מצוין.

אזהרות קריטיות:

עבור Incoloy 832:הסגסוגת הזו לא סלחנית. לרתך רק עם נהלים מוסמכים. הימנע מכל מקורות זיהום הגופרית-אפילו שאריות של עטי סימון עלולות לגרום לסדקים. שקול שיטות חיבור חלופיות (למשל, ריתוך עם ER310 ואחריו הפגת מתח) עבור רכיבים קריטיים. יצרנים מסוימים דורשים בדיקה רנטגנית של 100% של כל הריתוכים עקב סכנת סדקים.

עבור Incoloy 890:אל תשתמש בחומרי מילוי-נמוכים בכרום (308L, 316L)-הם יוצרים חוליה חלשה להתקפת גופרית. אל תשתמש בהזנת חום מוגזמת-זה גורם לרגישות לאזור-החום המושפע ומפחית את עמידות בפני קורוזיה. אמנם יותר סלחנית מ-832, אבל הטכניקה הנכונה עדיין חשובה.

דרישות הסמכה:

עבור שתי הסגסוגות בשירות גופרית-בטמפרטורה גבוהה, ההסמכה של הליך הריתוך צריכה לכלול בדיקת טמפרטורה-מוגברת. אף על פי שלא קיים בדיקה קודמת סטנדרטית, מפעילי בתי זיקוק רבים דורשים:

מיקרוסקופ-חתך כדי לוודא שאין פיצוח חם או שלב סיגמה

בדיקת קשיות (בדרך כלל פחות או שווה ל-95 HRB או שווה ערך)

אופציונלי: חשיפה לגז תהליך מדומה בטמפרטורה כדי לוודא שאזור הריתוך אינו הופך לאתר תקיפה מועדף

טבלת השוואה: