מדוע צינור ללא תפרים של Incoloy 27-7MO מועדף עבור סביבות קיצוניות של מי ים וסביבות עתירות כלוריד?

1. ש: מהם ההבדלים הבסיסיים בהרכב ובמאפיינים בין צינורות סגסוגת Incoloy 27-7MO ו-A-286?

A:Incoloy 27-7MO ו-A-286 הן סגסוגות-בעלות ביצועים גבוהים, אך הן משרתות יישומים שונים מהותית-האחת היא פלדת אל-חלד סופר-אוסטניטית עבור קורוזיה מימית, בעוד שהשניה היא משקעים-מסע מתקשה ברזל בעל בסיס גבוה.

Incoloy 27-7MO (UNS S31277)היא פלדת אל-חלד סופר-אוסטניטית המיועדת לעמידות גבוהה בפני קורוזיה מימית, במיוחד בסביבות מי ים וסביבות כלוריד אגרסיביות. הרכבו הנומינלי הוא 27-29% ניקל, 20-22% כרום, 6.0-7.0% מוליבדן, 1.5-2.5% נחושת, 0.25-0.35% חנקן, ושאר הברזל. הכינוי "27-7" מתייחס לכ-27% ניקל ו-7% מוליבדן. סגסוגת זו כוללת מוליבדן גבוה מאוד (6-7%) וחנקן גבוה (0.25-0.35%), מה שמקנה לה מספר שווה ערך במיוחד של עמידות בפני חריצים (PREN) של 50-55-מהגבוהים מכל פלדת אל-חלד אוסטניטית זמינה מסחרית. תכולת הניקל הגבוהה (27-29%) מספקת עמידות יוצאת דופן בפני פיצוח מתח כלוריד. Incoloy 27-7MO הוא תמיסה מוצקה מחוזקת עם חוזק תפוקה טיפוסי של 50-65 ksi (345-448 MPa) בטמפרטורת החדר, גבוה מהאוסטניטיקה הרגילה בשל חיזוק החנקן. הוא אינו מיועד לשירות בטמפרטורה גבוהה מעל כ-600 מעלות פרנהייט (316 מעלות).

A-286 (UNS S66286)הוא סגסוגת על בסיס ברזל- שמחוזקת על ידי התקשות משקעים. ההרכב הנומינלי שלו הוא 24–27% ניקל, 13.5–16.0% כרום, 1.0–1.5% מוליבדן, 1.9–2.35% טיטניום, 0.1–0.5% אלומיניום, 0.003–0.01% בורון, 0.1–0% ברזל ונדיום. שימו לב לנוכחות של טיטניום, אלומיניום ובור-אלמנטים אלה מאפשרים התקשות משקעים באמצעות יצירת חלקיקי גמא-ראשי (Ni₃(Al,Ti)). A-286 אינה פלדת אל חלד; זוהי סגסוגת-על המיועדת לחוזק בטמפרטורה גבוהה ועמידות בחמצון עד ל-1300 מעלות F (704 מעלות בקירוב). חוזק תפוקה אופייני לאחר טיפול בחום הוא 90-110 ksi (621-758 MPa) בטמפרטורת החדר, יורד ל-70-80 ksi ב-1200 מעלות F (649 מעלות ). הסגסוגת מכילה גם פחות כרום באופן משמעותי (13.5-16%) מאשר Incoloy 27-7MO, מה שהופך אותה לפחות עמידה בפני קורוזיה מימית.

השלכות מתכות:Incoloy 27-7MO מיועדשירות קורוזיה מימי רטוב,-עד-בטמפרטורה בינונית (עד 600 מעלות F / 316 מעלות )במי ים, עיבוד כימי והסרת גזי פליטה. אין לו חוזק- משמעותי בטמפרטורה או עמידות לחמצון. A-286 מיועדשירות-בטמפרטורה גבוהה (עד 1300 מעלות F / 704 מעלות ) עם דרישות חוזק גבוהותביישומי תעופה וחלל, טורבינת גז ויישומי רכב. יש לו עמידות בפני קורוזיה מימית בינונית בלבד והוא יתנקם ויחליד במי ים.

בחירה ביניהם:אם הבקשה כרוכהמי ים, מי מלח או כלורידים חומציים בטמפרטורות מתונות עם דרישות חוזק מתונות, בחרו ב-Incoloy 27-7MO. אם הבקשה כרוכהטמפרטורות גבוהות (1000-1300 מעלות פרנהייט / 538-704 מעלות) הדורשות חוזק גבוה ועמידות לחמצון, בחר A-286. יש חפיפה מינימלית במעטפות השירות שלהם.

---

2. ש: אילו תקנים ומפרטים בתעשייה חלים על צינורות ללא תפרים של Incoloy 27-7MO ו-A-286?

A:שתי הסגסוגות האלה נשלטות על ידי מסגרות מפרט שונות לחלוטין-ימית/כימיקלים עבור 27-7MO, ותעופה וחלל/טורבינת גז עבור A-286.

עבור צינור ללא תפרים של Incoloy 27-7MO:

ASTM B677 / ASME SB677– מפרט סטנדרטי לצינור-ברזל-כרום-מוליבדן-נחושת-ניקל חלק ללא תפרים מסגסוגת חנקן. זהו המפרט העיקרי עבור UNS S31277 וציונים סופר-אוסטניטיים דומים.

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

NORSOK M-630– תקן נפט וגז נורבגי הכולל 27-7MO עבור שירות מי ים ותמלחות.

ASME דוודים וכלי לחץ קוד סעיף II, חלק ד'- מספק ערכי מתח מותרים עבור S31277 בטמפרטורות של עד כ-600 מעלות F (316 מעלות).

עבור צינור A-286 ללא תפרים:

ASTM A453 / ASME SA453– מפרט סטנדרטי עבור חומר ברגים בטמפרטורה-גבוהה, אך לרוב מורחב לצינור וצינור עם דרישות משלימות. דרגה A, Class B או C (בהתאם לטיפול בחום) מכסה A-286.

AMS 5731– מפרט חומר תעופה וחלל עבור צינורות A-286 ללא תפרים, מטופלים בתמיסה ומשקעים מוקשים. זהו המפרט הנפוץ ביותר עבור צינור/צינור A-286 ביישומי תעופה וחלל.

AMS 5732– דומה ל-5731 אך לקשיות נמוכה יותר ושיפור יכולת העיבוד.

ASTM B983(לעיתים מוזכר) - צינור סגסוגת כרום-התקשות ניקל-מתקשות-משקעים, אם כי A-286 מסופק פחות כצינור מאשר כבר או פרזול.

ASME דוודים וכלי לחץ קוד סעיף II, חלק ד'- מספק ערכי מתח מותרים עבור A-286 (UNS S66286) בטמפרטורות של עד 1300 מעלות F (704 מעלות ).

שיקולי רכש:צינור ללא תפרים של Incoloy 27-7MO הוא כיתה מיוחדת עם מקורות טחנה מוגבלים; צפו לזמני אספקה ​​של 12-18 שבועות. צינור A-286 ללא תפרים הוא גם מוצר מיוחד, המיוצר בדרך כלל בהזמנה אישית עם זמני אספקה ​​של 12-20 שבועות. עבור A-286, על הרוכשים לציין את מצב טיפול החום הרצוי (טופלה ומיושנת בתמיסה), ועבור יישומים קריטיים, נדרשת בדיקת מתיחה בטמפרטורה גבוהה לפי מפרטי AMS.

---

3. ש: מדוע מועדף צינור ללא תפרים של Incoloy 27-7MO עבור מי ים קיצוניים וסביבות עתירות כלוריד?

A:צינור ללא תפרים של Incoloy 27-7MO מייצג את הרמה הגבוהה ביותר של עמידות בפני קורוזיה וחריצים הזמינה בפלדת אל-חלד אוסטניטית, מה שהופך אותו לחומר המועדף עבור יישומי שירות מי ים ותמלחות התובעניים ביותר. שלושה מאפיינים ספציפיים מסבירים את עליונותו.

ראשית, מספר שווה ערך גבוה במיוחד של התנגדות בור (PREN).PREN מחושב כ-%Cr + 3.3×%Mo + 16×%N. עבור Incoloy 27-7MO:

כרום: 20-22%

מוליבדן: 6.0-7.0%

חנקן: 0.25-0.35%

זה מניב PREN של בערך 50-55. לשם השוואה:

נירוסטה 316L: PREN ~24–26

דופלקס 2205: PREN ~35–38

Incoloy 825: PREN ~30–33

Incoloy 926 (6% מו): PREN ~40–45

PREN מעל 40 נחשב מצוין עבור שירות מי ים. PREN מעל 50 הוא יוצא דופן. Incoloy 27-7MO עמיד בפני קורוזיה וחריצים במי ים בטמפרטורות של עד כ-180-200 מעלות F (82-93 מעלות)-הרבה מעל טמפרטורות מי ים טיפוסיות. זה הופך אותו למתאים למערכות קירור מי ים באקלים טרופי, כמו גם עבור רכזי תמלחות ויישומי מים מליחים בטמפרטורה גבוהה שבהם סגסוגות אחרות של 6% Mo עשויות עדיין לחוות התקפה מקומית.

שנית, עמידות יוצאת דופן בפני פיצוח קורוזיה של כלוריד (SCC).עם 27-29% ניקל, ל-Incoloy 27-7MO יש תכולת ניקל גבוהה משמעותית מהדרגות הסופר-אוסטיניות הסטנדרטיות (Incoloy 926 מכיל 24-26% Ni). תכולת ניקל גבוהה יותר מספקת מרווח בטיחות גדול יותר נגד כלוריד SCC. הסגסוגת מתנגדת ל-SCC בכל הטמפרטורות שבהן נתקלים בשירות מימי, כולל בתמיסות מרוכזות, עיבוי קיטור עם העברה של כלוריד, ותנאים אטמוספריים ימיים עם תרסיס מלח.

שלישית, חוזק גבוה יותר מסגסוגות מו סטנדרטיות של 6%.תכולת החנקן המוגברת (0.25-0.35%) מספקת חיזוק פתרון מוצק, ומעניקה ל-Incoloy 27-7MO עוצמות תפוקה טיפוסיות של 50-65 ksi (345-448 MPa) - גבוה ב-30-40% בקירוב מסגסוגות Mo סטנדרטיות של 6% (שבדרך כלל 35-45 ksi). חוזק גבוה זה מאפשר קטעי צנרת דקים יותר, הפחתת משקל ועלות ביישומים מסוימים.

ביצועים השוואתיים:במפעל התפלה של מי ים אוסמוזה הפוכה (SWRO) זרם מלח בלחץ גבוה-ב-160 מעלות F (71 מעלות) עם כלורידים של 70,000 ppm:

דופלקס 2205 חווה קורוזיה בסדקים תוך 6-12 חודשים

Incoloy 926 (6% Mo) עשוי לשרוד 2-3 שנים, אך פיתולים מתחילים באטמים

Incoloy 27-7MO מספק 10+ שנות שירות ללא פיתולים ניתנים לזיהוי

יישומים אופייניים:אוסמוזה הפוכה של מי ים (SWRO) צנרת בלחץ גבוה-, רכזי תמלחות, מערכות מי אש של פלטפורמות ימיות (מקומות טרופיים), מערכות קירור מי ים בתחנות כוח (פעם-דרך ומחזרה), קווי מטען של מיכליות כימיקלים המטפלות בתמלחות אגרסיביות ומערכות כורים פרמצבטיות הדורשות עמידות מקסימלית לכלוריד.

---

4. ש: מדוע נעשה שימוש בצינור מסגסוגת A-286 ביישומי תעופה וחלל וטורבינות גז למרות תכולת הכרום המתונה שלו?

A:צינור סגסוגת A-286 היה חומר סוס עבודה ביישומי תעופה וחלל, טורבינות גז ומגדשי טורבו לרכב מאז שנות ה-50 בגלל השילוב הייחודי שלו שלחוזק-טמפרטורות גבוהות, כושר יצור ועלות-יעילות גבוהה. שלושה מאפיינים ספציפיים מסבירים את הפופולריות המתמשכת שלו.

ראשית, המשקעים-התקשות עד 1300 מעלות F (704 מעלות).באמצעות טיפול חום מבוקר דו-(חישול תמיסה ב-1800 מעלות F / 982 מעלות ולאחר מכן יישון ב-1325 מעלות F / 718 מעלות ו-1150 מעלות F / 621 מעלות), A-286 מפתח פיזור עדין של גמא- משקעים (Al.Ti)prime(N.Ti) משקעים אלה קוהרנטיים עם המטריצה ​​האוסטניטית, ומספקים חיזוק משמעותי ללא התפרקות. עוצמות תפוקה אופייניות הן 90-110 ksi (621-758 MPa) בטמפרטורת החדר, וחשוב מכך, הסגסוגת שומרת על 70-80% מחוזק זה ב-1200 מעלות פרנהייט (649 מעלות). לשילוב זה אין תחרות לפלדות אל-חלד אוסטניטיות סטנדרטיות (אשר מתרככות במהירות מעל 1000 מעלות פרנהייט / 538 מעלות) ומתחרה לטובה עם סגסוגות-על מבוססות ניקל יקרות יותר כמו Inconel 718 בטמפרטורות מתחת ל-1300 מעלות פרנהייט.

שנית, עמידות חמצון טובה לרמת הכרום שלו.עם 13.5-16% כרום בלבד, A-286 לא ייבחר עבור שירות חמצון קיצוני. עם זאת, עבור טמפרטורות של עד 1300 מעלות פרנהייט (704 מעלות), רמת כרום זו מתאימה ליצירת אבנית תחמוצת כרום מגינה. הסגסוגת נהנית גם מתוספות קטנות של אלומיניום (0.1-0.5%), מה שמשפר עוד יותר את עמידות החמצון. בצנרת פריקה של מדחס טורבינת גז (בדרך כלל 800-1200 מעלות F / 427-649 מעלות), A-286 מספק חיי שירות מצוינים ללא צורך בסגסוגות בעלות כרום גבוה יותר (ויקרה יותר).

שלישית, יכולת יצירת ריתוך מצוינת.בשונה מסגסוגות-על רבות המתקשות-שנוטות להתאמץ-לסדקות גיל, ניתן לרתך A-286 במצב חישול-תמיסה ולאחר מכן להתיישן. יכולת ההתקשות הנמוכה של הסגסוגת בהשוואה לסגסוגות-על מבוססות ניקל הופכת אותה לסלחנית יותר במהלך הריתוך והצורה. זה הפך אותו למועדף עבור רכיבים מיוצרים כגון סעפות פליטה, בתי מגדש טורבו ומכסי מדחס מנוע סילון. הסגסוגת גם מכונות בצורה סבירה במצב מיושן, אם כי בלאי כלי עבודה גבוה יותר מאשר עבור פלדות אל חלד סטנדרטיות.

ביצועים השוואתיים ביישומי מגדש טורבו:במגדש טורבו של מנוע דיזל הפועל ב-1250 מעלות פרנהייט (677 מעלות) עם העמסה תרמית מחזורית:

נירוסטה 304H: חוזק לא מספיק, עיוות זחילה גורם לעיוות דיור בתוך 1-2 שנים

Inconel 718: ביצועים מצוינים אך עלות גבוהה (3-5× A-286) וקשה לייצור

A-286: מספק 5–8 שנות שירות בעלות של כ-1.5–2× מזו של 304H

יישומים אופייניים:מארזי מדחס מנועי סילון וצינורות דימום אוויר, צנרת פריקת מדחס טורבינת גז, בתי מגדשי טורבו וגלגלי טורבינה של מנועי דיזל, שסתומי פליטה וסעפות לרכב (יישומים בעלי ביצועים-גבוהים), מחברים וברגים לתעופה וחלל (ASTM A453 Grade A), וטורבינות קיטור בריח.

---

5. ש: מהן הדרישות הקריטיות לריתוך ולטיפול בחום עבור צינורות סגסוגת Incoloy 27-7MO לעומת A-286?

A:ריתוך שתי הסגסוגות הללו מצריך גישות שונות מהותית-Incoloy 27-7MO הוא פתרון מוצק-שמחוזק עם יכולת ריתוך טובה (עם אמצעי זהירות לשמירה על עמידות בבור), בעוד A-286 הוא התקשות משקעים ודורש התיישנות לאחר הריתוך כדי להשיג חוזק מלא.

עבור צינור Incoloy 27-7MO (סופר-אוסטניטי, פתרון מוצק):

בחירת מתכת מילוי:לְהִשְׁתַמֵשׁERNiCrMo-3(Inconel 625) אוERNiCrMo-10(Inconel 622) כחומרי מילוי סטנדרטיים. חומר המילוי חייב להתאים או לעלות על תכולת המוליבדן של המתכת הבסיסית (6-7%) כדי לשמור על התנגדות בור.ERNiCrMo-4(C-276) מקובל גם כן. 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 עלול לגרום למשקעים עשירים בפאזה- של 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 27-7MO במצב מרותך. לעמידות מרבית בפני קורוזיה בסביבות קשות (למשל, מי ים חמים עם תנאים עומדים), 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.

עבור צינור A-286 (התקשות משקעים):

בחירת מתכת מילוי:לְהִשְׁתַמֵשׁחומר מילוי תואם A-286(המוגדר לעתים קרובות כ-ERNiCrFe-? או קנייני). חומר מילוי זה מכיל טיטניום ואלומיניום כדי לאפשר התקשות משקעים במשקע הריתוך. לעולם אל תשתמש בחומרי מילוי סטנדרטיים מנירוסטה או בחומרי מילוי נפוצים של ניקל כמו ERNiCr-3 - הם לא ישיגו את החוזק הנדרש בטמפרטורה גבוהה.

בקרת כניסת חום:טמפרטורת מעבר מקסימלית: 200 מעלות F (93 מעלות). קלט חום מוגבל ל-15-30 קילו-ג'יי/אינץ' (6-12 קילו-ג'יי/ס"מ). כניסת חום נמוכה יותר ממזערת את רוחב אזור החום-מושפע ומפחיתה מתחים שיוריים.

מצב טרום-ריתוך:תמיד לרתך במצב-חיתול (רך)-לעולם לא במצב מיושן. ריתוך של חומר מיושן גורם לסדקים-במתח באזור החום-שפגוע.

טיפול בחום לאחר-ריתוך הוא חובה עבור שירות במלוא העוצמה:

חישול פתרון(במידת הצורך לאחר ריתוך): 1800 מעלות פרנהייט (982 מעלות) למשך שעה אחת לאינץ' עובי, ולאחר מכן קירור מהיר (מרווה אוויר או שמן)

טיפול הזדקנות:מחממים ל-1325 מעלות פרנהייט (718 מעלות), החזק 16 שעות, תנור קירור ל-1150 מעלות פרנהייט (621 מעלות) ב-200 מעלות פרנהייט (93 מעלות) לכל שעה, החזק 16 שעות, ואז קירור אוויר

ללא התיישנות שלאחר-ריתוך, לחיבור הריתוך יש רק 40-50 ksi (276-345 MPa) חוזק תפוקה-שלא מתאים לחלוטין לשירות תעופה וחלל או טורבינת גז הדורשים 90+ ksi.

אזהרות קריטיות:

עבור Incoloy 27-7MO: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 A-286:לעולם אל תרתך ללא הליך מוסמך. לעולם אל תרתך במצב מיושן. לעולם אל תדלג על התיישנות לאחר-ריתוך עקב רכיבים המכילים-לחץ או-בטמפרטורה גבוהה. הרגישות של הסגסוגת לסדיקת מאמץ-מחייבת בקרת קצב רמפה קפדנית של טיפול בחום. תכולת בורון (0.003-0.01%) משפרת את חוזק הזחילה אך מגבירה את הרגישות לפיצוח חם{10}}שלוט בקלט החום בזהירות.

דרישות הסמכה:

עבור Incoloy 27-7MO בשירות מי ים, הסמכת הליך הריתוך חייבת לכלול בדיקת קורוזיה לפי ASTM G48 (כלוריד ברזל) בטמפרטורה מוגברת (בדרך כלל 104 מעלות F / 40 מעלות ) כדי לוודא שהאזורים המרותכים והחום-מושפעים שומרים על ביצועים שוות ערך ל-PREN.

עבור A-286 בשירות תעופה וחלל או בטורבינת גז, הסמכת הליך הריתוך חייבת לכלול בדיקת מתיחה בטמפרטורה מוגבהת (בטמפרטורת השירות המיועדת) ועבור יישומים קריטיים, בדיקת קרע זחילה. מפרטי AMS בדרך כלל דורשים 100% בדיקה רדיוגרפית של כל הריתוכים.