1. Millised on põhilised koostise erinevused Incoloy 800, 800H, 800HT ja Incoloy 825 vahel ning kuidas need erinevused määravad nende peamised kasutusvaldkonnad nafta- ja gaasitööstuses ning keemiatööstuses?
Kuigi kõik need on nikkel{0}}raud-kroomisulamid, on nende spetsiifiline koostis ja sellest tulenevad omadused suunatud erinevatele teeninduskeskkondadele.
Incoloy 800 seeria on loodud kõrge-temperatuuritugevuse ja oksüdatsioonikindluse jaoks. Selle põhikoostis on ligikaudu 32,5% Ni, 21% Cr ja tasakaalustatud Fe, millele on lisatud kontrollitud titaani ja alumiiniumi.
Incoloy 800: standardse süsinikusisaldusega baasklass.
Incoloy 800H: "H" tähistab kõrget temperatuuri. Sellel on kõrgem süsinikusisaldus (0,05{3}}0,10%) ja see lõõmutatakse, et saada jämedateraline struktuur, mis tagab suurepärase roomamistugevuse temperatuuril üle 540 °C (1000 °F).
Incoloy 800HT: sarnane 800H-ga, kuid alumiiniumi ja titaani (Al+Ti ≥ 0,85%) veelgi rangema kontrolliga, mis tagab veelgi parema stabiilsuse ja tugevuse kõrgel temperatuuril.
Peamised rakendused (800H/HT): nende nišš on kõrge -temperatuuri korrodeerivates protsessikeskkondades. Nafta ja gaasi puhul hõlmab see pürolüüsitorusid, küttetorusid ja kiirgustorusid etüleeni krakkimisahjudes, kus need taluvad temperatuure 850 °C kuni 1100 °C karburiseerivas ja oksüdeerivas atmosfääris. Keemilises töötlemises kasutatakse neid metaani aurureformi sõlmedes, vesinikutehastes ja jäätmepõletussüsteemides.
Incoloy 825 on seevastu optimeeritud erakordseks veepõhiseks korrosioonikindluseks, eriti redutseerivate hapete vastu. Selle koostis (umbes . 42% Ni, 21,5% Cr, 3% Mo, 2,2% Cu, tasakaalustatud Fe) on selgelt erinev. Kõrge niklisisaldus tagab vastupidavuse kloriid-ioonide pinge-korrosioonipragunemisele (SCC). Molübdeen annab kloriidikeskkonnas vastupidavuse punktide ja pragude korrosioonile, vask aga väävel- ja fosforhappele.
Peamised rakendused (825): selle valdkond on agressiivne, märg ja sageli madalamal temperatuuril{1}}. Nafta ja gaasi puhul on see kriitilise tähtsusega aukude torude, hapude hoolduskomponentide ja protsessitorustiku jaoks, mis käsitleb toodetud vett, mis sisaldab kloriide, H₂S-i ja CO₂. Keemilises töötlemises on see väävel- ja fosforhappe peitsimissüsteemide, merevee jahutustorustiku, tuumakütuse ümbertöötlemise ja avamere mereveetorustike standard. Õmblusteta toru vorm on oluline kõrgsurve ja kriitilise teenuse jaoks, kus keevitatud torude keevisõmbluse terviklikkus võib olla ohtlik.
2. Miks on "õmblusteta" tootmisprotsess eriti oluline Incoloy 800/825 torude puhul, mis on ette nähtud kõrgrõhu, kõrge temperatuuri- või söövitavaks kasutamiseks?
Õmblusteta protsess, kus toru pressitakse välja või torgatakse läbi tahke tooriku, ei ole nõudlike rakenduste jaoks läbiräägitav, kuna keevitatud (õmblustatud) torude ees on kolm peamist eelist:
Homogeenne struktuur ja suurepärane terviklikkus: õmblusteta torul on kogu ümbermõõdul pidev ühtlane teraline struktuur. See välistab pikisuunalise keevisõmbluse loomupärase nõrkuse, mis on potentsiaalne koht:
Korrosiooni initsiatsioon: keevistsoonide mikrostruktuuris võivad olla väikesed erinevused (kuum{0}}mõjutatud tsoonid), mis on vastuvõtlikumad täppide, pragude korrosiooni või pingekorrosioonipragude tekkele agressiivses keskkonnas, nagu kloriidid või märg H₂S.
Vead: Hoolimata edusammudest võivad keevisõmblused sisaldada lisandeid, poorsust või mittetäielikku sulandumist, mis on pinge kontsentraatorid ja tsüklilise rõhu (väsimuse) või kõrgel temperatuuril roomamise alguse punktid.
Täiustatud rõhu piiramine: keevisõmbluse puudumine tähendab, et torul on ühtlased mehaanilised omadused. See võimaldab suuremat ohutusvaru ja usaldusväärset jõudlust kõrgsurvesüsteemides, nagu puuraukude torud, hüdroliinid või kõrgsurvesoojusvaheti torud{2}}. Seina paksus on ka ühtlasem.
Parem jõudlus kõrgel{0}}temperatuuril: roomamisrežiimides kasutatavate klasside (nt 800H/HT) puhul on ühtlane kontrollitud mikrostruktuur ülimalt oluline. Õmblusteta protsess, millele järgneb lahuse nõuetekohane lõõmutamine ja (800H/HT puhul) tera jämedamaks muutmise kuumtöötlemine, tagab prognoositava ja optimaalse roomamis{5}rebenemise tugevuse. Keevisõmblus võib olla peente teradega lokaalne piirkond või muutunud sademe struktuur, mis põhjustab enneaegset purunemist pikaajalisel temperatuuril{7}}.
Sisuliselt valitakse õmblusteta toru kõige kriitilisemate teenuste jaoks, kus rike ei ole võimalik, õigustades selle kõrgemat maksumust võrreldes keevitatud alternatiividega.
3. Millised on peamised korrosioonimehhanismid, mille vastu Incoloy 825 õmblusteta toru on spetsiaalselt loodud ja kuidas selle koostis neid kõiki käsitleb?
Incoloy 825 on mitmekülgne "keemiline sõdalane", mis on loodud söövitavate ainete kokteili käsitlemiseks. Selle koostis on otsene reaktsioon konkreetsetele rikkemehhanismidele:
Chloride{0}}Indutseeritud pingekorrosioonipragunemine (Cl-SCC): see on tavaliselt plastilise materjali habras purunemine tõmbepinge all kloriidide ja hapniku juuresolekul. Kõrge niklisisaldus (≥42%) on peamine kaitse, mis muudab sulami Cl-SCC suhtes immuunseks kõigis praktilistes eesmärkides enamikus protsessikeskkondades. See on ülioluline merevee jahutamise, avamere rakenduste ja soola{6}}sisaldavate protsessivoogude jaoks.
Punkt- ja pragukorrosioon: lokaalne rünnak seisvates kloriidilahustes või setete/tihendite all. 3% molübdeeni lisamine tõstab märkimisväärselt sulami kriitilist täppimistemperatuuri (CPT) ja vastupidavust pragude korrosioonile, muutes selle sobilikuks riimveele, mereveele ja kloriidiga -laetud protsessivedelikele.
Redutseerivad happed (väävel-, fosforhape): vastupidavus väävelhappele on peamine tugevus. Nikli ja vase kombinatsioon tagab suurepärase vastupidavuse lahjendatud väävelhappele ja hea vastupidavuse fosforhappele. See muudab 825 ideaalseks happega peitsimise liinide, happekaevanduste äravoolusüsteemide ja fosfaatväetise töötlemise seadmete jaoks.
Oksüdeeriv keskkond ja polütioonhape SCC: 21,5% kroom moodustab stabiilse kaitsva kroomoksiidi (Cr₂O₃) passiivse kile, mis tagab vastupidavuse lämmastikhappele, nitraatidele ja oksüdeerivatele sooladele. See kroomitase võimaldab sulamit tõhusalt stabiliseerida polütioonhappe pingekorrosioonipragunemise (PASCC) vastu rafineerimistehase/naftakeemiateenistuse seiskamise ajal nõuetekohaste passiveerimisprotseduuride abil.
Sulfiidne ja hapu korrosioon: H₂S-i (hapu teenus) sisaldavas nafta- ja gaasikeskkonnas tagab sulami kõrge nikli- ja kroomisisaldus hea vastupidavuse sulfiidide kihistumisele ja pragunemisele, eriti kui temperatuur ja kloriidide tase on samuti kõrged.
4. Millised on Incoloy 800/825 õmblusteta torusüsteemide keevitamise ja keevitusjärgse kuumtöötluse (PWHT) kriitilised kaalutlused valmistamisel?
Vale valmistamine võib täielikult kahjustada nende esmaklassiliste sulamite omaseid korrosiooni- ja{0}}kõrgetemperatuurilisi omadusi.
Keevitamise kaalutlused:
Täitemetalli valik: tuleb kasutada sobivaid või üle{0}}legeeritud täitemetalle.
Incoloy 800/800H/800HT: tavaliselt keevitatakse Inconel 82 (ERNiCr-3) või Incoloy 800HT täiteainega (ERNiFeCr-1). Need täiteained vastavad mitteväärismetalli kõrgetemperatuurilisele tugevusele ja oksüdatsioonikindlusele.
Incoloy 825: keevitatud INCO-Weld 825/INCO-Filler 825-ga (ERNiCrMo-3). Roostevabast terasest täiteaine (nagu 309) kasutamine loob madala-molübdeenisisaldusega, pragudele tundliku keevisõmbluse, mis ei suuda vastu seista täppide tekkele.
Protsess ja tehnika: korrosioonikindluse säilitamiseks eelistatakse juur- ja kuumkäikudel madala soojussisendiga protsesse, nagu gaasvolframkaarkeevitus (GTAW/TIG). Täitmiseks ja korgiks saab kasutada varjestatud metallkaare (SMAW/Stick). Range puhastamine õli, rasva ja väävli/plii saasteainete eemaldamiseks on ülioluline. Või ja keevisõmbluse tehnikat kasutatakse sageli süsinikterasest erinevate ühenduste jaoks.
Keevituse{0}}järgne kuumtöötlus (PWHT):
Incoloy 800H/HT: PWHT-d on üldiselt nõutavad üle 540°C (1000°F) hooldamiseks. Standard on lahusega lõõmutamine temperatuuril 1100–1175 °C (2012–2147 °F), millele järgneb kiire jahutamine (vesikarastus). See lahustab uuesti keevisõmbluses HAZ sadestuvad kroomkarbiidid, taastab elastsuse ja 800H/HT puhul võimaldab välja töötada vajaliku jämedateralise struktuuri.Stressi leevendamine madalamatel temperatuuridel (nt 850 °C) ei ole soovitatavkuna see võib põhjustada ülitundlikkust.
Incoloy 825: PWHT EI ole tavaliselt nõutav ega soovitatav standardse korrosioonihoolduse jaoks. Sulamit kasutatakse lahusega lõõmutatud olekus-. Kui PWHT peetakse vajalikuks pingete leevendamiseks pärast tõsist valmistamist, peab see olema täielik lahuse lõõmutamine (900–925 °C, millele järgneb kiire jahutamine), et vältida sensibiliseerimist kriitilises 425–870 °C vahemikus, kus tekivad kahjulikud kroomkarbiidid ja intermetallilised faasid, mis hävitavad korrosioonikindluse.
5. Kui määrate projekti jaoks Incoloy 800H/HT või 825 õmblusteta toru, siis millised on olulised ASTM/ASME materjalid ja testimisstandardid, millele tuleb viidata, et tagada kvaliteet ja sobivus-eesmärgiks{4}}?
Täpne standardimine on usaldusväärsuse võti. Järgmised on põhistandardid:
Incoloy 800/800H/800HT õmblusteta toru jaoks:
Materjalistandard: ASTM B407 / ASME SB407 - standardne spetsifikatsioon nikli-raud-kroomisulamist õmblusteta torude ja torude jaoks. See standard hõlmab keemilist koostist, mehaanilisi omadusi ja üldisi nõudeid.
Hinnete eristamine: konkreetne UNS-i number tuleb välja kutsuda:
Incoloy 800: UNS N08800
Incoloy 800H: UNS N08810 (süsinikuga ≥0,05%, Al+Ti ≥0,85%)
Incoloy 800HT: UNS N08811 (süsinikuga ≥0,05%, Al+Ti ≥0,85%)
Testimisstandardid:
ASTM A999 / ASME SA999: Üldnõuded legeerterasest torudele. Seda kasutatakse sageli täiendavate nõuete jaoks, nagu hüdrostaatiline testimine, mittepurustav elektrikatsetus (NDE) ja sertifitseerimine.
Hüdrostaatiline test: ASTM B407 järgi, testitakse tavaliselt standardvalemiga arvutatud rõhuga.
Mittepurustav uurimine (NDE): ASTM E213 (ultraheli testimine) või ASTM E709 (magnetosakeste testimine - ferromagnetiliste materjalide jaoks, nende puhul harvem) võib olla määratud vigade tuvastamiseks.
Tera suuruse kontroll 800H/HT jaoks: ASTM E112 kasutatakse optimaalse roomamiskindluse tagamiseks vajaliku jämedateralise suuruse (tavaliselt ASTM nr. 5 või jämedama) kontrollimiseks.
Incoloy 825 õmblusteta toru jaoks:
Materjalistandard: ASTM B423 / ASME SB423 - Standardne spetsifikatsioon nikkel-raud-kroom-molübdeen-vasesulam (UNS N08825) õmblusteta torud.
Testimisstandardid:
ASTM A999 / ASME SA999 kehtib jällegi üldiste torunõuete puhul.
Korrosioonitestimine (kui see on ette nähtud): kuigi see ei ole alati kohustuslik tarnetingimus, saab kriitilise hoolduse jaoks määrata teradevahelise korrosioonikatsed vastavalt ASTM G28 meetodi A (kroomi kahanemise tuvastamiseks), tagamaks, et materjal on korralikult lahustatud, -lõõmutatud ja mittetundlikus seisundis.
Hüdrostaatiline ja NDE: sarnased nõuded nagu ülal, kusjuures UT on esmane NDE meetod.
Kõigi projektide puhul reguleerib ASME B31.3 protsessitorustiku koodeks paigaldatud torustiku projekteerimist, valmistamist, kontrollimist ja testimist, viidates nendele materjalistandarditele.
