מהן דרישות הריתוך הקריטיות עבור צינורות Incoloy 864 לעומת Incoloy 890?

1. ש: מהם ההבדלים הבסיסיים בהרכבה ובמאפיינים בין צינורות Incoloy 864 ו- Incoloy 890?

A:Incoloy 864 ו- Incoloy 890 הן שתיהן פלדות אל-חלד אוסטניטיות בעלות ביצועים- גבוהים, אך הן פותחו עבור סביבות קורוזיה שונות באופן מובהק. ההבדלים ביניהם נעוצים בעיקר בתכולת ניקל, כרום ומוליבדן.

Incoloy 864 (UNS N08864)היא פלדת אל חלד אוסטניטית בעלת סגסוגת גבוהה המיועדת לעמידות קיצונית בפני קורוזיה מימית. ההרכב הנומינלי שלו הוא 38-42% ניקל, 20-24% כרום, 6.0-8.0% מוליבדן, 1.0-2.0% נחושת, 0.15-0.25% חנקן, ושאר הברזל. סגסוגת זו כוללת ניקל גבוה במיוחד (כ-40%) ומוליבדן גבוה (6-8%), מה שמציב אותה במשפחה העל{15}}אוסטניטית. השילוב של ניקל גבוה ומוליבדן מספק עמידות יוצאת דופן בפני פיצוח קורוזיה של כלוריד (SCC) ובור. תוספת הנחושת משפרת את העמידות בפני חומצות מפחיתות כגון חומצה גופרתית וחומצה זרחתית. תכולת החנקן (0.15-0.25%) מייצבת את המבנה האוסטניטי ומשפרת עוד יותר את ההתנגדות לבור. Incoloy 864 אינו משקעים-התקשות; הוא שואב את כוחו מתמיסה מוצקה וחיזוק בין-תשתיות חנקן. חוזק תפוקה אופייני הוא 35-50 ksi (241-345 MPa) בטמפרטורת החדר.

Incoloy 890 (UNS N08890)הוא סגסוגת ברזל-ניקל-כרום המיועדת 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. שימו לב לניקל הנמוך משמעותית (כ-33%) והמוליבדן הנמוך יותר בהשוואה ל-Incoloy 864. המאפיין המבחין הוא תכולת הכרום הגבוהה מאוד (25-28%), שהיא גבוהה משמעותית מפלדות אל-חלד סטנדרטיות (304L יש 18%, 310H יש 24-26%). רמת הכרום הגבוהה הזו, בשילוב עם סיליקון ומנגן מבוקר, מספקת עמידות יוצאת דופן בפני גופרית (התקפה על ידי גזים נושאי גופרית בטמפרטורה גבוהה) וחמצון-בטמפרטורה גבוהה. Incoloy 890 הוא פתרון מוצק-חוזק ללא משקעים מכוונים-תוספות התקשות. חוזק תפוקה אופייני הוא 30-45 ksi (207-310 MPa) בטמפרטורת החדר.

השלכות מתכות:Incoloy 864 מיועדקורוזיה מימית רטובה,-עד-נמוכה (עד 500 מעלות F / 260 מעלות ), במיוחד במי ים, תמלחות חומציות וזרמי תהליך כימי המכילים כלורידים וחומצות מפחיתות. אין לו יכולות מיוחדות של-טמפרטורות גבוהות. Incoloy 890 מיועדשירות יבש,-בטמפרטורה גבוהה (1000-1800 מעלות פרנהייט / 538-982 מעלות) באטמוספרות נושאות- גופרית, כגון אלה המצויים בבתי זיקוק, תחנות כוח ומשרפות פסולת. אין לו עמידות מיוחדת בפני קורוזיה מימית.

בחירה ביניהם:אם הבקשה כרוכהמי ים, FGD (הסרת גזי פליטה), או עיבוד כימי עם כלורידים וחומצות מפחיתות, בחרו ב- Incoloy 864. אם האפליקציה כוללתסביבות-גופרות בטמפרטורה גבוהה-כגון מחממי בתי זיקוק, רכיבי דוודים-פחמים או צינורות משרפת פסולת, בחרו ב-Incoloy 890. יש חפיפה מינימלית במעטפות השירות שלהם.

---

2. ש: אילו תקנים ומפרטים בתעשייה שולטים בצינורות ללא תפרים של Incoloy 864 ו- Incoloy 890?

A:שתי סגסוגות אלו מכוסות על ידי מסגרות מפרט שונות בשל תחומי היישום המובהקים שלהן-עיבוד כימי עבור 864, וייצור אנרגיה בטמפרטורה{{2} גבוהה עבור 890.

עבור Incoloy 864 צינור חלק:

ASTM B677 / ASME SB677– מפרט סטנדרטי לצינור-ברזל-כרום-מוליבדן-נחושת-ניקל חלק ללא תפרים מסגסוגת חנקן. זהו המפרט העיקרי עבור UNS N08864 וציונים סופר-אוסטניטיים דומים (כולל Incoloy 926). זה מכסה כימיה, תכונות מתיחה, בדיקות הידרוסטטיות וסובלנות ממדי.

ASTM B829– דרישות כלליות לצינור ללא תפרים מסגסוגת ניקל (משלימה ל-B677).

NORSOK M-630– תקן נפט וגז נורבגי הכולל את Incoloy 864 לשירות מי ים ומלח.

ASME דוודים וכלי לחץ קוד סעיף II, חלק ד'- מספק ערכי מתח מותרים עבור N08864 בטמפרטורות של עד כ-600 מעלות F (316 מעלות). הסגסוגת אינה משמשת בדרך כלל מעל 600 מעלות פרנהייט עקב עמידות מופחתת בפני קורוזיה.

עבור צינור של Incoloy 890 ללא תפרים:

ASTM B407 / ASME SB407– מפרט סטנדרטי לצינור סגסוגת כרום-ניקל ללא תפר-. Incoloy 890 (UNS N08890) מכוסה תחת מפרט זה כגרסה גבוהה-בכרומיום. המפרט דורש אימות כימיה ובדיקת מתיחה.

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– American Petroleum Institute המליץ ​​על תרגול לשימוש ב-Incoloy 890 ברכיבי מחמם בתי זיקוק החשופים לקורוזיה גופרית.

שיקולי רכש:צינור ללא תפרים של Incoloy 864 זמין ממפעלים עולמיים מרובים, אך הוא פחות נפוץ מאשר Incoloy 926 (דרגה סופר-אוסטנית דומה). זמני ההובלה הם בדרך כלל 10-16 שבועות. Incoloy 890 היא כיתה מיוחדת עם מקורות טחנה מוגבלים; צפו לזמני אספקה ​​של 12-20 שבועות ולעלות גבוהה יותר מפלדת אל חלד סטנדרטית 310H. עבור שתי הסגסוגות, ודא תמיד שדוח בדיקת החומר מתעד את מספר ה-UNS הנכון, וכן, עבור Incoloy 864, את תכולת החנקן (0.15–0.25%).

---

3. ש: מדוע הוא צינור ללא תפרים של Incoloy 864 החומר המועדף עבור מערכות מי ים ופיזור גזי פליטה (FGD)?

A:צינור ללא תפרים של Incoloy 864 הפך לחומר מוביל עבור שתיים מסביבות הקורוזיה התעשייתיות המאתגרות ביותר: טיפול במי ים חמים וסורקים להסרת גזי פליטה (FGD). ארבעה מאפיינים ספציפיים מסבירים את עליונותו על פני סגסוגות סופר-אוסטניטיות וניקל אחרות.

ראשית, עמידות בפני חריצים וחריצים בפני קורוזיה בכלורידים.המספר המקביל של התנגדות הבור (PREN=%Cr + 3.3×%Mo + 16×%N) עבור Incoloy 864 הוא בערך 44–50, מחושב כך:

כרום: 20-24%

מוליבדן: 6.0-8.0%

חנקן: 0.15-0.25%

PREN זה הוא מהגבוהים מכל פלדת אל-חלד אוסטניטית זמינה מסחרית. לשם השוואה:

נירוסטה 316L: PREN ~24–26

דופלקס 2205: PREN ~35–38

Incoloy 825: PREN ~30–33

Incoloy 926: PREN ~40–45

במי ים חמים בטמפרטורה של 80-120 מעלות פרנהייט (27-49 מעלות), אפילו פלדות אל-חלד סופר דופלקס עלולות לחוות קורוזיה של חריצים תחת זיהום ביולוגי או משקעים. Incoloy 864 עמיד בפני קורוזיה וחריצים במי ים עד לכ-150 מעלות F (65 מעלות), מה שהופך אותו למתאים למערכות קירור טרופיות של מי ים, קווי מי אש וצנרת נטל שבהם ניתן להעלות את הטמפרטורות.

שנית, עמידות יוצאת דופן בפני פיצוח קורוזיה של כלוריד (SCC).עם כ-40% ניקל, ל-Incoloy 864 יש תכולת ניקל גבוהה משמעותית מפלדות אל-חלד אוסטניטיות סטנדרטיות (304L: 8-12%) ואף גבוה יותר מדרגות סופר-אוסטניטיות רבות (Incoloy 926: 24-26% Ni). תכולת ניקל גבוהה משנה באופן מהותי את התנהגות SCC-הסגסוגת מתנגדת לכלוריד SCC בכל הטמפרטורות שבהן נתקלים בשירות מימי, כולל בתמיסות מרוכזות, עיבוי קיטור עם העברה של כלוריד ותנאים אטמוספריים ימיים. זה הופך אותו לבחירה מצוינת עבור צנרת פלטפורמה ימית, מפעלי התפלה ומתקנים כימיים לאורך החוף שבהם SCC מהווה איום מתמיד.

שלישית, ביצועים מצוינים בסביבות חומצה מעורבת FGD.מערכות להסרת גזי פליטה חושפות חומרים לקוקטייל מורכב של חומצה גופרתית, חומצה הידרוכלורית, כלורידים, פלואורידים וחומצה גופרתית ב-pH נמוך (1-4) ובטמפרטורות של עד 200 מעלות F (93 מעלות). השילוב של 6-8% מוליבדן ו-1-2% נחושת מספק עמידות יוצאת דופן הן לתנאי חמצון והן לתנאי חומצה מפחיתים. תכולת הניקל הגבוהה עמידה גם בפני קורוזיה-שנגרמת מכלוריד. במגדלי בולמי FGD, צינורות כניסה ותעלות יציאה, Incoloy 864 מתגבר על סגסוגות מוליבדן גבוהות יותר כמו C-276 באזורים מסוימים, בשל יחס העלות- לביצועים הטוב יותר שלה ועמידות בפני קורוזיה מספקת עבור רוב סביבות FGD.

רביעית, יכולת ריתוך טובה ללא טיפול בחום לאחר-ריתוך.בניגוד לסגסוגות-התקשות של משקעים, Incoloy 864 הוא פתרון מוצק- וניתן לרתך אותו באמצעות טכניקות סטנדרטיות עם מתכות מילוי תואמות או מתאימות יתר (ERNiCrMo-3 או ERNiCrMo-4). אין צורך בטיפול בחום לאחר ריתוך, מה שמפשט את הייצור והתיקון בשטח.

מצבי כשל השוואתיים:במחליף חום מקורר-במי ים ב-110 מעלות F (43 מעלות) עם חריצים עומדים מתחת לאטמים:

צינורות 316L מפתחים דליפות חריר בתוך 3-6 חודשים

דופלקס 2205 עשוי לשרוד 2-4 שנים אך קורוזיה של חריצים מתחילה באטמים

Incoloy 864 מספקת 15–20+ שנות שירות, ולעתים קרובות חורגת מהחיים בתכנון הציוד

יישומים אופייניים:צנרת קירור מי ים (תחנות כוח, מסופי LNG, התפלה), מערכות מי אש (פלטפורמות ימיות), ראשי ריסוס בולמי FGD, תומכים לסילוק ערפל, קווי מטען למיכליות כימיקלים וצנרת מפעלי הלבנת עיסת נייר (שירות כלור דו חמצני).

---

4. ש: מדוע צינור ללא תפרים של Incoloy 890 הוא החומר המועדף עבור סביבות גופרית-בטמפרטורה גבוהה בבתי זיקוק?

A:צינור ללא תפרים של Incoloy 890 זכה להכרה נרחבת בבתי זיקוק של נפט, תחנות כוח-של פחם ומשרפות פסולת שבהן גזים הנושאים גופרית-בטמפרטורה גבוהה גורמים לגופרציה מהירה (התקפת גופרית) של פלדות אל-חלד סטנדרטיות. שלושה מאפיינים ספציפיים מסבירים את הדומיננטיות שלו.

ראשית, עמידות סולפידציה יוצאת דופן מתכולת כרום גבוהה.גופרית היא צורה של קורוזיה בטמפרטורה- גבוהה שבה גופרית מגיבה עם ברזל, ניקל וכרום ויוצרות סולפידים בנקודת -התכה- נמוכה. שלא כמו חמצון (שיוצר קשקשת Cr₂O₃ מגן), הגופרציה מייצרת בדרך כלל קשקשים לא -מגנים ונקבוביים המאפשרים המשך התקפה מהירה. המפתח לעמידות גופרתי הוא שמירה על תכולת כרום מספקת ליצירת סולם כרום גופרתי מגן (Cr₃S₄ או Cr₂S₃) שהוא יציב יותר ופחות חדיר מגופרתי ברזל או ניקל. Incoloy 890 מכיל 25-28% כרום-גבוהה משמעותית מ-310H הסטנדרטי (24-26%) והרבה יותר מ-304H (18-20%). הכרום הנוסף הזה מספק מרווח בטיחות בסביבות הגופרית הקשות ביותר, כגון צינורות מחממים של בתי זיקוק החשופים לנפט גולמי- גבוה (2-4% גופרית) ב-1200-1600 מעלות פרנהייט (649-871 מעלות). ניסיון בשטח בצינורות מחממי קוקר מושהים מראה כי Incoloy 890 מחזיק מעמד פי 3-5 יותר מ-310H בתנאים זהים.

שנית, תכולת ניקל מאוזנת לעמידות אופטימלית לגופרית.בעוד שניקל גבוה מועיל לצורות רבות של קורוזיה, הניקל עצמו יוצר ניקל סולפידים בנקודת -התכה- נמוכה (Ni₃S₂, נקודת התכה 1179 מעלות F / 637 מעלות ) שעלולים לגרום לסולידציה קטסטרופלית של נוזל-. Incoloy 890 מכיל 32–35% ניקל- גבוה מספיק כדי להתנגד לכלוריד SCC אם זה הופך לדאגה בתהליכים במורד הזרם, אך נמוך מספיק כדי למנוע את הבעיות החמורות של גופרית ניקל הנראות בסגסוגות ניקל גבוהות יותר- כמו Incoloy 800 (32–35% ניקל דומה, 2600% Nicon, למעשה 2600%). תכולת הניקל של הסגסוגת מותאמת בקפידה כדי לאזן את העמידות בפני גופרית וצורות אחרות של התקפה.

שלישית, תוספות סיליקון ומנגן להגנה משופרת.Incoloy 890 מכיל 0.3-0.8% סיליקון ו-0.5-1.0% מנגן. יסודות אלו מקדמים יצירת תת-שכבה- עשירה בסיליקה (SiO₂) מתחת לסולם הכרום גופרתי. שכבת סיליקה זו מפחיתה עוד יותר את פיזור הגופרית למתכת הבסיס. סיליקון יעיל במיוחד בסביבות גופרה; סגסוגות רבות{10}העמידות בפני גופרית (למשל, RA330, 353MA) מסתמכות על תוספות סיליקון. תכולת המנגן עוזרת לקשור שאריות גופרית כגופריות מנגן יציבות, ומפחיתה את פעילות הגופרית הזמינה לתקוף כרום וברזל.

מנגנון כשל בסגסוגות פחותות:בצינור מחמם בית זיקוק מעבד שמן גולמי של 3% גופרית ב-1400 מעלות F (760 מעלות):

נירוסטה 304H (18% Cr) יוצרת אבנית גופרתי של ברזל תוך שבועות; כתמי אבנית, חשיפת מתכת טרייה; דילול דופן הצינור של 0.1 אינץ' לשנה אופייני

פלדת אל-חלד 310H (24-26% Cr) מתפקדת טוב יותר, אך עדיין חווה גופרית ב-0.02-0.05 אינץ' לשנה

Incoloy 890 (25–28% Cr + Si) חווה שיעורי גופרה מתחת ל-0.005 אינץ' לשנה, ומספק 10+ שנות שירות

יישומים אופייניים:צינורות מחממים של בתי זיקוק (גולמי, ואקום, קוקר, מחממי רפורמר), מחמם-על של דודי-פחם וצינורות מחממים חוזרים (מבערי NOx נמוכים-יוצרים תנאי גופרה), פסולת-ל-צינורות דוודים של מפעלי אנרגיה (גופרית גבוהה ממרכיבי פסולת פלסטיק/גומי גופרית מפסולת פלסטיק/גומי שחור), משקאות חריפים).

---

5. ש: מהן דרישות הריתוך הקריטיות עבור צינורות Incoloy 864 לעומת Incoloy 890?

A:ריתוך של Incoloy 864 ו- Incoloy 890 מצריך תשומת לב לנושאים שונים: שמירה על עמידות בבור עבור 864, והימנעות מסדיקה חמה עבור 890. בדרך כלל שתי הסגסוגות ניתנות לריתוך עם נהלים נאותים.

עבור Incoloy 864 pipe (סופר-אוסטני):

בחירת מתכת מילוי:לְהִשְׁתַמֵשׁERNiCrMo-3(אינקונל 625) אוERNiCrMo-4(C-276) כחומרי מילוי סטנדרטיים. חומר המילוי חייב להתאים או לעלות על תכולת המוליבדן של המתכת הבסיסית (6-8%) כדי לשמור על התנגדות לגורות.ERNiCrMo-3(9-10% Mo) מועדף עבור שירות מי ים ו-FGD. לעולם אל תשתמש בחומרי מילוי מנירוסטה (308L, 316L)-הם יוצרים תא קורוזיה גלווני וחסרים מוליבדן.

בקרת כניסת חום:טמפרטורת מעבר מקסימלית: 250 מעלות F (121 מעלות). כניסת חום מוגבלת ל-20-40 קילו-ג'יי/אינץ' (8-16 קילו-ג'יי/ס"מ). קלט חום גבוה יותר יכול לגרום למשקעים עשירים בפאזה-מוליבדן (שלבי סיגמא או צ'י) מה שמפחית את התנגדות הבור ב-50% או יותר. השתמש בחרוזי חוט במקום אריגה.

ניקוי-לפני ריתוך:נקה עם אצטון או מברשת נירוסטה ייעודית. השתמש בגלגלי שחיקה השמורים לסגסוגות ניקל. הסר את כל זיהום פלדת הפחמן -חלקיקי ברזל מוטבעים יחלידו ויתחילו פירוק.

טיפול בחום לאחר-ריתוך (בדרך כלל לא נדרש):עבור רוב היישומים, נעשה שימוש ב-Incoloy 864 במצב מרותך-. לעמידות מרבית בפני קורוזיה בסביבות קשות (למשל, מי ים חמים עם תנאים עומדים, תמיסת בולמי FGD), חישול תמיסה ב-1950-2050 מעלות F (1066-1121 מעלות) ואחריו כיבוי מהיר של מים משחזר עמידות מלאה לבור. זה מבוצע רק לעתים רחוקות על צינור עקב סיכוני עיוות, ובדרך כלל מצוין רק עבור צינורות מחליף חום קריטיים.

עבור צינור Incoloy 890 (עמיד ב-טמפרטורה גבוהה לגופרית-):

בחירת מתכת מילוי:לְהִשְׁתַמֵשׁER310אוֹER309חומרי מילוי מנירוסטה. להתאמת עמידות הגופרית,ER310(25-28% Cr) עדיף. ניתן להשתמש בחומרי מילוי מיוחדים של-סיליקון (למשל, ER312) בסביבות הגופרית הקשות ביותר. לעולם אל תשתמש בחומרי מילוי על בסיס-סגסוגת נמוכים או על בסיס ניקל- עם תכולת כרום נמוכה.

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 מוגזמת עלולה לגרום למשקעים של כרום קרביד בגבולות התבואה, ולהפחית את ההתנגדות לגופרית.

מניעת סדקים חמים:ל-Incoloy 890, עם הכרום הגבוה והניקל הנמוך יחסית, יש רגישות גבוהה יותר לפיצוח חם מאשר 310H סטנדרטי. אמצעי הזהירות כוללים:

נקה משטחים ביסודיות-זיהום גופרית מנוזלי חיתוך או עטי סימון מזיק במיוחד

השתמש בפרופיל חרוז ריתוך מעט קמור-חרוזים קעורים מגבירים את הסיכון להיסדק

הימנע מריתוך מוגזם-אפשר למכלול לנוע בחופשיות

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

אזהרות קריטיות:

עבור Incoloy 864:אל תשתמש בחומרי מילוי מנירוסטה-הם חסרים מוליבדן והם יוצרים אזור ריתוך-שנוטה לקורוזיה. אין לחמם יתר על המידה-היווצרות פאזה של סיגמא היא בלתי הפיכה ללא חישול מלא של הפתרון. אל תשתמש בגלגלי שחיקה מזוהמים-חלקיקי פלדת פחמן מוטבעים גורמים לבור.

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-שפגוע. אין לרתך ללא ניקוי גופרית-המכילה שאריות-גופרית מעודדת פיצוח חם.

דרישות הסמכה:

עבור Incoloy 864 בשירותי מי ים או FGD, הסמכת הליך הריתוך צריכה לכלול בדיקת קורוזיה בבור לפי ASTM G48 (כלוריד ברזל) כדי לוודא שהאזורים המרותכים והמושפעים בחום שומרים על ביצועים שוות ערך ל-PREN{{3}. קריטריון הקבלה הסטנדרטי הוא אי בור לאחר 72 שעות ב-77 מעלות F (25 מעלות) עבור רוב היישומים, או ב-104 מעלות F (40 מעלות) עבור שירות חמור יותר.

עבור Incoloy 890 בשירות גופרתי-בטמפרטורה גבוהה, ההסמכה צריכה לכלול בדיקת חמצון/סולפידציה בטמפרטורה-מוגברת, אם כי לא קיימת בדיקה קודמת סטנדרטית. מפעילי בתי זיקוק רבים דורשים הדגמה שהמפרק המרותך אינו הופך לאתר תקיפה מועדף באמצעות חשיפה לגז תהליך מדומה בטמפרטורה.