Millised on Incoloy 800H/HT toru korrosioonipiirangud?

1. K: Millised on Incoloy 800, 800H ja 800HT peamised erinevused keemilise koostise, kuumtöötlemise ja kõrgel -temperatuuri tugevuse osas?

A:Incoloy 800 (UNS N08800), 800H (N08810) ja 800HT (N08811) on kõik raud-nikkel-kroomisulamid, mille nominaalsisaldus on 30–35% Ni, 19–23% Cr ja 39–42% Fe. Kuid need erinevad oluliseltsüsinikusisaldus, alumiiniumi + titaani sisaldus ja kuumtöötlus, mis mõjutavad otseselt nende kõrgel -temperatuuril mehaanilist jõudlust.

Incoloy 800 (UNS N08800):

Süsinik: maksimaalselt 0,10% (tavaliselt 0,05–0,07%)

Al + Ti: 0,3–1,2% (kombineeritud)

Kuumtöötlus: lahus lõõmutatud temperatuuril 980–1038 kraadi (1800–1900 kraadi F), seejärel jahutatud veega või kiiresti jahutatud

Tera suurus: ASTM 5 või peenem (tavaliselt 20–50 μm)

Peamine omadus: Suurim plastilisus ja valmistatavus, kuid madalaim roometugevus. Kasutatakse peamiselt rakendustes alla 600 kraadi (1110 kraadi F), kus libisemine ei ole muret tekitav.

Incoloy 800H (UNS N08810):

Süsinik: 0,05–0,10% (kontrollitud ülemisse vahemikku)

Al + Ti: 0.3–1.2%

Kuumtöötlus: lahus lõõmutatud temperatuuril 1121–1177 kraadi (2050–2150 kraadi F) - oluliselt kõrgem kui 800 -, millele järgnes kiire jahutamine

Tera suurus: ASTM 5 või jämedam (vähemalt 90 μm keskmine tera läbimõõt ASME koodi kohta)

Peamine omadus: Jäme tera suurus ja suurem süsinikusisaldus tagavad parema roomamistugevuse üle 650 kraadi (1200 kraadi F). Jämedad terad vähendavad teravilja piiride libisemist kõrgemal temperatuuril.

Incoloy 800HT (UNS N08811):

Süsinik: 0.06–0.10%

Al + Ti: 0,85–1,2% (kontrollitud ülemisse vahemikku, minimaalselt 0,85% kombineeritud)

Kuumtöötlus: sama mis 800H: 1121–1177 kraadi (2050–2150 kraadi F), kiire jahutus

Tera suurus: ASTM 5 või jämedam (vähemalt 90 μm)

Peamine omadus: kõrgem Al + Ti sisaldus (minimaalselt 0,85%) soodustab peente koherentsete (Ni₃(Al,Ti)) sademete moodustumist töö käigus, mis tugevdavad sademeid . 800HT pakub kolme klassi seas kõrgeimat roometugevust, ligikaudu 20–30% kõrgem 100 000 rebenemiskraadi juures 80 000-tunnil.

Praktiline tähendus torude valikul:

800 toru: Kasutage madalal-temperatuuril (600 kraadi või alla selle) või mitte-libisevate-teenuste jaoks, nagu aurugeneraatori toiteveetorud, söövitav ülekandetorustik.

800H toru: Standardvalik naftakeemia ahju torudele, reformeri väljalaskekollektoritele ja etüleeni krakkimisspiraalidele, mis töötavad 650–800 kraadi juures.

800HT toru: Eelistatud suure -pingega, kõrgel-temperatuuriliste rakenduste jaoks, nagu ülekuumenditorud, ammoniaagireformeri patsid ja vesinikureformeri väljalasketorud, kus on nõutav maksimaalne roomamisiga.

2. K: Miks eelistatakse Incoloy 800H/800HT toru roostevabast terasest 310H auruga metaanireformi (SMR) ja etüleeni krakkimisahjude rakendustes?

A:Incoloy 800H ja 800HT torud on tööstusharu standardidauru metaani reformijad (SMR)vesiniku ja ammoniaagi taimedes, samutietüleeni pürolüüsi ahjudnaftakeemia kreekerites. Mitmed põhiomadused õigustavad nende eelistamist 310H roostevaba terasele (UNS S31009, 25% Cr, 20% Ni):

a) Suurepärane roometugevus 700–950 kraadi juures (1290–1740 kraadi F):

Temperatuuril 870 kraadi (1600 kraadi F) on 800HT 100 000-tunnine roomamistugevus ligikaudu 20–25 MPa, võrreldes 310H puhul 12–15 MPa. See tähendab 40–60% paksemaid toruseinaid 310H jaoks, et saavutada sama projekteeritud eluiga (tavaliselt 100 000 tundi reformijatel).

b) Vastupidavus sigmafaasi haprusele:

310H sisaldab 25% Cr ja ei ole rikastatud nikliga; see moodustab pärast pikaajalist kokkupuudet 550–750 kraadi juures hapra sigma faasi (FeCr intermetalliline), mis vähendab elastsust ja löögitugevust nulli lähedale. Suurema niklisisaldusega (30–35%) Incoloy 800H/HT pärsib sigmafaasi moodustumise täielikult. See on kriitilise tähtsusega reformertorude puhul, mis kogevad tehase käivitamise ja seiskamise ajal termilist tsüklit.

c) Madalam soojuspaisumine:

Incoloy 800H/HT soojuspaisumistegur (CTE) on ligikaudu 14,4 × 10⁻⁶ kraadi kohta (20–800 kraadi), võrreldes 310H puhul 17,5 × 10⁻⁶ kraadi kohta. Madalam CTE vähendab paksuseinalistes torudes{9}}soojuspingeid ja minimeerib ahju poolide moonutusi.

d) Vastupidavus metalli tolmamisele (katastroofiline söestumine):

Sünnigaasi keskkonnas (CO + H₂) temperatuuril 450–750 kraadi kannatab 310H metallitolmu - metalli lagunemisel peenteks süsiniku-rikasteks osakesteks. Incoloy 800H/HT kõrgem niklisisaldus (30–35%) moodustab kaitsvama nikli{10}}rikkama pinnakihi, mis takistab süsiniku sissetungimist. Raskete metallitolmu tingimuste korral tagab kontrollitud Al + Ti-ga 800HT veelgi parema vastupidavuse.

e) Keevitatavus ja remont:

310H torud on keevitamise ja keevitusjärgse kuumtöötlemise ajal altid kuumpragunemisele, kuna need on täielikult ferriit-austeniitsed. Incoloy 800H/HT keevitab usaldusväärselt sobivate täitemetallidega (ERNiCr-3) ja seda saab tehase seiskamise ajal kohapeal parandada – see on reformertoru vahetamise kriitiline eelis.

Majanduslik võrdlus:

Seega, kuigi 310H-l on madalam esialgsed materjalikulud, muudavad Incoloy 800H/HT nõutavad paksemad seinad, lühem konstruktsiooni kasutusiga ja murenemisoht.tehniliselt parem ja majanduslikult põhjendatud valikkriitilise kõrge temperatuuriga{0}}ahju torustiku jaoks.

3. K: Milliseid tootmis- ja keevitusvõtteid on vaja Incoloy 800H/800HT toru jaoks, et säilitada kõrgel temperatuuril{3}}libisemisomadused?

A:Incoloy 800H/HT toru nõuetekohane valmistamine ja keevitamine on oluline, et säilitada jämedateraline struktuur ja sademete -tugevduspotentsiaal, mis tagavad kõrge temperatuuri{2}}libisemiskindluse. Valed tavad võivad roomamisaega lühendada 50–80%.

Keevitusprotsessid ja täitemetallid:

Eelistatud protsessid: GTAW (TIG) juurkäikude jaoks, GTAW või GMAW (MIG) täitmiseks ja korgiks. SMAW (pulk) on põllukeevitamiseks vastuvõetav, kuid nõuab rangemat kontrolli.

Täiteaine metall: ERNiCr-3 (Inconel 82) või ERNiCrFe-6. Ärge kasutage sobivat 800H täiteainet – sellel puudub kuumpragunemise vältimiseks vajalik nioobium. ERNiCr-3 sisaldab 2–3% Nb-d, mis seob väävli ja fosfori lisandeid.

Eelpuhastus-: eemaldage kõik õli-, rasva-, värvi- ja väävlit{0}}sisaldavad märgistavad ühendid. Kasutage atsetooni või alkoholiga puhastust, millele järgneb roostevabast terasest traatharjamine.

Kriitilised keevituskontrollid:

Soojussisendi piirang: Hoidke läbipääsudevaheline temperatuur alla 150 kraadi (300 kraadi F). Maksimaalne soojussisend: 25–35 kJ/in seinapaksusega 6–15 mm. Liigne kuumus lahustab jämedateralised piirid, luues peeneteralise kuumuse-mõjutatud tsooni (HAZ), millel on oluliselt väiksem roomamistugevus.

Keevisõmbluse järel{0}}kuumtöötlus puudub (PWHT): Erinevalt paljudest legeerterastest peaksid 800H/HT torud olemamittesaada PWHT. Kuumtöötlus üle 1000 kraadi rekristalliseerib jämedateralise struktuuri (minimaalselt 90 μm) peeneks teradeks (20–30 μm), hävitades roomamiskindluse. Keevitatud olek ERNiCr-3 täiteainega on vastuvõetav kuni 950-kraadiseks hoolduseks.

Tagasi{0}}puhastamine: juurekäikude puhul puhastage sisemise oksüdatsiooni vältimiseks tagasi-argooniga (minimaalselt 99,995%). Oksüdatsioon keevisõmbluse juurtes tekitab kroomi-vaesemaid tsoone, mis roomekoormuse mõjul pragunevad.

Painutamine ja vormimine:

Kuum painutamine: Kuumutage ühtlaselt temperatuurini 1050–1150 kraadi (1920–2100 kraadi F). Tera piiride karbiidide sulamise vältimiseks ärge ületage 1170 kraadi (2140 kraadi F). Painutage, seejärel jahutage kiiresti (pihustatud vesi või sundõhk).Ärge tehkeaeglane jahtumine - sadestab kontrollimatult tera piiri karbiidid.

Külm painutamine: Diameetriga kuni 200 mm ja paksuse suhtega (D/t) > 20 on külmpainutamine võimalik 15–20% venivuspiiriga. Külmpainutamine tekitab aga jääkpingeid ja vähendab roomamisiga 10–20%. Stressi leevendamine 870 kraadi (1600 kraadi F) juures 1 tunni jooksul taastab suurema osa roomamiskindlusest.

Kontrolli nõuded:

Radiograafiline testimine (RT) : 100% of girth welds in reformer service - reject any porosity >1,5 mm või lineaarsed näidud.

Vedeliku läbitungimise testimine (PT): Kõik valmis keevisõmblused, sealhulgas remonditud alad.

Kõvaduse testimine: Weld metal hardness should be within 10 HRC of base metal. Excessive hardness (>95 HRB) näitab vale soojussisendi või täiteaine valimist.

Levinud valmistamisvead, mida vältida:

Lihvimine saastunud ratastega: Ärge kunagi kasutage rattaid, mida on varem kasutatud süsinikterasel. - sisseehitatud rauaosakesed põhjustavad kuumpragusid.

Kuumpainutamise ajal üle-vananemine: Holding at 1050–1150°C for >30 minutit jämestab sademeid ja vähendab tugevust.

Kasutades süsinikterasest tugirõngaid: Need põhjustavad väävli- ja süsiniku saastumist. Kasutage keraamilist-või niklisulamist.

Nende tavade järgimine tagab, et keevitatud Incoloy 800H/HT toru saavutab rohkem kui 90% või võrdne mitteväärismetallist roomamisrebenemisiga -, mis on oluline 100 000-tunniseks kavandatud tööeaks naftakeemiaahjudes.

4. K: Millised on Incoloy 800H/HT torude projekteerimise kaalutlused kõrgel -temperatuuril ja kõrgsurvel- vesiniku töös (nt vesinikureformerid, ammoniaagitehased)?

A:Incoloy 800H/HT torusid kasutatakse laialdaseltvesiniku töö 700–950 kraadi juures ja rõhul kuni 35 baari (500 psi), eriti auru metaanireformaatorites (SMR) ja ammoniaagitehastes. Rakendatakse mitmeid ainulaadseid disainilahendusi:

a) hiiliva{0}}väsimuse vastasmõju:

Reformaatorid läbivad igapäevaseid termilisi tsükleid (käivitamine/seiskamine) ja pikaajalist -stabiilse-oleku libisemist. Kombinatsioon vähendab eluiga rohkem kui kumbki mehhanism eraldi. Projekteerimiskoodid (ASME Section VIII Division 2, EN 13445) nõuavadcreep{0}}väsimuse interaktsiooni analüüskasutades lineaarse kahjustuse liitmise reeglit:

∑(n/Nd)+∑(t/Tr) Väiksem või võrdne 1∑(n/Nd​)+∑(t/Tr​) Väiksem kui 1 või sellega võrdne

Kus n=tsüklite arv, N_d=lubatud tsüklit ainult väsimuse korral, t=aeg temperatuuril, T_r=roomamisrebenemise eluiga sellel pingel/temperatuuril.

Tüüpilise SMR-teenuse puhul (10 000 tsüklit, 80 000 tundi 870 kraadi juures) peab roome{5}}väsimuskahjustuse summa olema<0.8 to provide safety margin.

b) Vesiniku rabestumine kõrgel temperatuuril:

Vastupidiselt levinud arvamusele on vesiniku rabestumine nikli-rauasulamiteskõige raskem 300–500 kraadi juures(572–932 kraadi F), mitte reformeri töötemperatuuril (800–900 kraadi). 800 kraadi juures difundeerub vesinik kiiresti ega kogune terade piiridele. Siiski ajalkäivitamine ja seiskamine(läbib 400–500 kraadi), võib kõrgel temperatuuril neeldunud vesinik põhjustada dekohesiooni.

Leevendus: Puhastage ahju inertse gaasiga (lämmastik või aur) jahtumise ajal alla 500 kraadi, et eemaldada vesinik. Disain minimaalse hoideaja jaoks vahemikus 400–500 kraadi.

c) Karburiseerimine ja koksimine:

Süsivesinike{0}}auru segudes võib süsiniku aktiivsus (aC) ületada 1,0, mis põhjustab süsivesikuid. Karburiseerimine suurendab tugevust, kuid vähendab plastilisust ja võib lokaalsetes tsoonides põhjustada "metalli tolmamist".

Projekteerimispiirangud API 530 kohta: 800H/HT puhul süsivesinike töös piirake metalli temperatuuri kuni 900 kraadini (1650 kraadi F) ja süsiniku aktiivsust AC < 0,8. Kui vahelduvvool > 0,8 on vältimatu, määrake 800HT (kõrgem Al+Ti) ja piirake 850 kraadini.

Koksimise vältimine: Disain turbulentse voolu jaoks (Reynoldsi arv > 10 000), et pühkida minema süsiniku lähteained. Sile ava (Ra < 0,8 μm) vähendab koksi nakkumist.

d) Oksüdatsioon ja lõhenemine:

Kaitsev Cr₂O₃ skaala 800H/HT-l puruneb termilise tsükli ajal, kulutades mitteväärismetallist kroomi. Pärast 50 000 tundi 870 kraadi juures võib kroomi ammendumine vähendada efektiivset Cr-i sisepinnal 20%-lt 12%-le, kiirendades edasist oksüdatsiooni.

Disainitoetus: API 530 määrab korrosioonivaru 1,5–2,5 mm reformertoru 100 000-tunnise tööea jaoks. See allahindlus arvestab oksüdatsioonist ja karburiseerumisest tingitud metallikadu.

e) keevisliidete asukoht ja suund:

Vesinikuteenistuses olevad vöökeevisõmblused peavad paiknemaväljaspool kõrgeima temperatuuri tsooni (typically >50 mm reformeri põleti leegist). Keevisõmblused kiirgavas osas (800–950 kraadi) purunevad peeneteralise HAZi tõttu 3–5 korda kiiremini kui mitteväärismetall.

Eelistatud disain: Kasutage kõigi kiirgavate sektsioonide jaoks õmblusteta toru; leidke keevisõmblused konvektsioonisektsioonis (temperatuur < 650 kraadi).

Vesiniku reformitorustiku projekteerimiskoodi kokkuvõte:

Insenerid, kes määravad vesiniku teenindamiseks 800H/HT toru, peavad ohutu ja ökonoomse 100 000-tunnise tööea saavutamiseks arvestama roome-väsimist, karburiseerumist, oksüdatsioonivaru ja keevisõmbluste paigutust.

5. K: Millised on Incoloy 800H/HT toru korrosioonipiirangud ja millal tuleks valida alternatiivsed materjalid (nt Inconel 625, Alloy 601)?

A:Kuigi Incoloy 800H/HT pakub suurepärast jõudlust paljudes kõrgete temperatuuride{1}}keskkondades, on sellel täpselt määratletud{2}}korrosioonipiirangud. Nende piiride teadvustamine hoiab ära enneaegse ebaõnnestumise.

a) Sulfideerimine (väävli rünnak) kõrgel temperatuuril:

Piirang: At >700°C (1290°F) in atmospheres containing >100 ppm H₂S või SO₂, Incoloy 800H/HT moodustab madala -sulamistemperatuuriga- nikkel-nikkelsulfiidi eutektika (Ni-Ni₃S₂, sulamistemperatuur 645 kraadi). See