1. Incoloy 864 (UNS S31254) ja Incoloy 890 (UNS N08926) peetakse mõlemat "super" austeniitseteks roostevabadeks terasteks. Milline põhiline koostise erinevus määrab nende erinevad korrosioonikindlusprofiilid ja kuidas see juhib nende kasutamist keemilises töötlemises ning avamere nafta- ja gaasitööstuses?
Kuigi mõlemad sulamid on suure jõudlusega-austeniitsest roostevabast terasest, loovad nende kroomi---nikli tasakaal ja spetsiifilised lisandid selged "korrosiooni omadused", mis sobivad erinevatesse agressiivsetesse keskkondadesse.
Incoloy 864 (S31254 / "254 SMO"): kõrge -molübdeenkloriidi sõdalane
Koostisprofiil: ~20% Cr, 18% Ni, 6,1% Mo, 0,2% N, 0,7% Cu. See on klassikaline 6% Mo super-austeniitsulam.
Iseloomulik tunnus: selle väga kõrge molübdeenisisaldus (suurem või võrdne 6%) koos lämmastikuga annab sellele erakordse täppide tekkekindluse ekvivalentarvu (PREN suurem või võrdne 43). See muudab selle esmaseks tugevuseks konkurentsitult vastupidavaks lokaalsele korrosioonile (täpp- ja pragukorrosioon) kloriidikeskkonnas.
Rakenduse juhised:
Keemiline töötlemine: kasutatakse seal, kus kloriidid on esmaseks ohuks-nt kloori ja hüpokloriti käitlemisel, kloriidiga-saastunud väävel- ja fosforhappevoogudel ning protsessides, mis kasutavad jahutusvedelikuna merevett.
Avamere nafta ja gaas: parim materjal mereveesüsteemide{0}}merevee sissepritsetorustike, tuletõrjeveesüsteemide, ballastiliinide ja jahutusveetorustike jaoks. See on standardvalik ümbritseva temperatuuriga merevee jaoks, kus töökindlus on kriitiline.
Suitsugaaside väävlitustamine (FGD): sobib suurepäraselt märgpesuri sisemiste osade jaoks, mis käitlevad klooritud puhastusmassi.
Incoloy 890 (N08926): kõrge{2}}kroom, tasakaalustatud kõik{3}}
Koostisprofiil: ~25% Cr, 25% Ni, 6,5% Mo, 0,2% N, 1,0% Cu. Pange tähele, et kroomi ja nikli sisaldus on oluliselt suurem.
Iseloomulik tunnus: kõrge kroomisisaldus (~25%) annab suure eelise oksüdeeriva keskkonna ja väävlikindluse osas, säilitades samal ajal väga kõrge PREN-i (~48) selle 6,5% Mo-st. Kõrgem niklisisaldus suurendab üldist korrosioonikindlust ja pingekorrosioonipragunemise (SCC) vastupidavust.
Rakenduse juhised:
Keemiline töötlemine: ideaalne segatud happekeskkondades, mis sisaldavad nii oksüdeerivaid kui ka redutseerivaid aineid,-nt lämmastik/väävelhappe segud, tugevalt oksüdeerivad kasutatud hapukurgivedelikud ja väävliühenditega protsessid. Selle kõrge Cr annab suurepärase vastupidavuse kuumale lämmastikhappele.
Avamere nafta ja gaas: valitud kõige raskemate teenuste -puuraugutorude, voolutorude ja protsessitorustike jaoks, kus kõrgel temperatuuril eksisteerivad koos kõrge H₂S, CO₂, kloriidide ja elementaarse väävli kontsentratsioonid. Selle kõrge Cr-sisaldus võitleb sulfidatsiooniga, samal ajal kui Mo ja Ni käsitlevad kloriide ja SCC-d.
Tselluloos ja paber: sobib suurepäraselt kääriti- ja pleegitussüsteemide jaoks, millel on keeruline kloriid- ja oksüdeeriv keemia.
Valiku rusikareegel: valige 864, kui keskkond on kloriidi-rikas, oksüdeeriv või neutraalne ja temperatuur on mõõdukas. Valige 890, kui keskkond on keeruline-samaaegselt redutseeriv/oksüdeeriv, kõrge väävlisisaldusega või kõrgem temperatuur,-mis nõuab tasakaalustatumat ja vastupidavamat sulamit.
2. Miks on nende sulamite puhul punktide tekitamise ekvivalendiarv (PREN) mittekaubeldav spetsifikatsiooniparameeter ning kuidas seda torude valmistamisel arvutatakse ja kontrollitakse?
Kloriid{0}}laagrite teenuste puhul on kõige levinumad ja salakavalamad rikkeviisid punkt- ja pragukorrosioon. PREN pakub ühtset kvantitatiivset indeksit sulamile omase vastupidavuse järjestamiseks, muutes selle oluliseks hanke- ja kvaliteeditagamisvahendiks.
PREN-valem (austeniitsete roostevabade teraste jaoks):
PREN=%Cr + (3,3 × %Mo) + (16 × %N)
See valem kaalub iga elemendi tõhusust empiiriliste andmete põhjal. Molübdeen on 3,3 korda tugevam kui kroom ja lämmastik on 16 korda tugevam.
PREN-i miinimumnõuded:
Incoloy 864 (S31254): tavaliselt määratakse minimaalse PREN-iga 43. Mõned spetsifikatsioonid nõuavad 43,5 või suuremat.
Incoloy 890 (N08926): tavaliselt määratakse minimaalse PREN-iga 47 või 48.
Miks see ei ole{0}}hangete puhul läbiräägitav:
Toimivuse garantii: minimaalse PREN-i määramine tagab, et sulamiskeemia on optimeeritud lokaalse korrosioonikindluse jaoks. Väikesed, majanduslikult ahvatlevad Mo või N vähendamised võivad jõudlust drastiliselt vähendada.
Pakkumiste võrdlus: see võimaldab objektiivselt võrrelda erinevate veski pakkumiste vahelist tehnilist võrdlust.
Kood ja standardtuvastus: Paljudel rahvusvahelistel standarditel (nt NORSOK M-630) on mereveeteenuse PREN väärtustel põhinevad materjalivaliku tabelid.
Kontrollimine torude valmistamise ajal:
Kuumuse keemiakontroll: sulatuskoja eesmärk on koostise vahemiku keskmine, et tagada PREN-i miinimumi täitmine isegi tootmise varieeruvuse korral. Tehakse kulbanalüüs.
Toote analüüs: ASTM E1473 järgi analüüsitakse valmistoote (toru) proovi. Selle analüüsi tegelikke Cr, Mo ja N protsente kasutatakse ametlikuks PREN arvutuseks, mis on esitatud Mill Test Certificate (MTC).
MTC aruandlus: MTC peab loetlema üksikud Cr, Mo ja N protsendid ning selgelt väljendama arvutatud PREN. On tavaline, et sertifikaadil on rida: "PREN (Cr+3.3Mo+16N)=[value]".
Ostja audit: lõpp{0}}kasutaja või kolmandast osapoolest{1}}inspektor kontrollib arvutust esitatud keemia põhjal.
Mittevastavuse tagajärg-: toru, mis ei vasta kindlaksmääratud minimaalsele PREN-ile, loetakse mittevastavaks ja seda ei saa ettenähtud teenuse jaoks aktsepteerida, hoolimata muude mehaaniliste testide läbimisest. See teeb PRENist nende sulamite jaoks kõige olulisema materjali aktsepteerimise kriteeriumi.
3. Incoloy 864 ja 890 torude valmistamine, eriti keevitamine, on nende korrosioonikindluse säilitamiseks ülioluline. Millised on peamised keevitamise väljakutsed ja spetsiifilised protseduurilised kontrollid, mida on vaja keevisõmbluse lagunemise vältimiseks?
Kõrge sulamisisaldus, mis annab nendele materjalidele korrosioonikindluse, muudab nende keevistsoonid ka väga vastuvõtlikuks kahjulike sekundaarsete faaside tekkele, mis põhjustab lokaalset korrosioonikindluse{0}}kadu, mida tavaliselt nimetatakse keevisõmbluse lagunemiseks. See ei ole sensibiliseerimine klassikalises 304 tähenduses, vaid sageli intermetalliliste faaside (sigma, chi) ja nitriidide moodustumine.
Peamised keevitamise väljakutsed:
Intermetalliliste faaside moodustumine: kuumas-mõjutatud tsoonis (HAZ) võib kokkupuude temperatuuridega vahemikus ~600 kraadi kuni 1000 kraadi (1112-1832 kraadi F) põhjustada sigmafaasi (Fe-Cr-Mo) ja faasi (Fe{-}Ce) sadestumist. Need faasid on rikkad kroomi ja molübdeeni poolest, kahandavad ümbritsevat maatriksit ja tekitavad mikrogalvaanilisi rakke, mis on väga altid kiirele täppide tekkele.
Nitriidide sadestamine: kõrge lämmastikusisaldusega klassid võivad liiga aeglase jahutamise korral HAZ-i terade piiridel moodustada kroomnitriide (Cr₂N), mis põhjustab ka kroomi ammendumist.
Mikro-segregatsioon keevismetallis: as-valatud keevismetalli mikrostruktuuril võib olla Mo ja Cr ebaühtlane jaotumine (eraldatus), mis tekitab väiksema täppimiskindlusega lokaalseid laike.
Spetsiifilised protseduurilised kontrollid keevisõmbluse lagunemise vältimiseks:
Täitematerjali valik (KRIITILINE):
ÄRGE kasutage sobivat täitematerjali 864/890 jaoks. Keevismetall on vastuvõtlik mikro-segregatsioonile.
Tavapraktika: kasutage nikli{0}}põhist, legeeritud, suurema Mo-sisaldusega täitemetalli, et kompenseerida eraldumist ja tagada, et keevismetalli PREN ületab mitteväärismetalli.
Nii 864 kui ka 890 puhul: INCONEL 625 (ERNiCrMo-3) täiteaine on kõige levinum ja soovitatavam valik. Selle 9% Mo-sisaldus tagab, et keevismetalli punkttakistus ületab mitteväärismetalli, tagades korrosioonikindla keevisõmbluse.
Alternatiiv: INCO-WELD 686CPT (ERNiCrMo-14) veelgi kriitilisema kloriiditeenuse jaoks.
Keevitusprotsess ja soojussisendi juhtimine:
Eelistatud protsess: gaasvolframkaarkeevitus (GTAW/TIG) juur- ja täitekäikude jaoks. Selliseid protsesse nagu SAW välditakse üldiselt suure soojussisendi tõttu.
Madal soojussisend: kasutage nööriga helmeid, vältige kudumist. Eesmärk on minimeerida aega kriitilises temperatuurivahemikus, kus tekivad kahjulikud faasid.
Läbipääsudevaheline temperatuur: hoidke rangelt maksimaalselt 100 kraadi (212 kraadi F). Jahutage toru käikude vahel aktiivselt õhuga.
Vuukide disain ja sobivus-: suurepärane sobivus-minimeerib vajaliku keevismetalli mahu ja vähendab üldist soojussisendit.
Keevisõmbluse puhastamine ja passiveerimine pärast-
Kuumtooni eemaldamine: kõik värvimuutused (kuumtoonid) tuleb eemaldada lihvimise või peitsimise teel (kasutades HNO₃/HF segu, mis sobib kõrge -Mo sulamitele). Kuumvärv on kroomi-vaese oksüdeeritud kiht, mis hakkab koheselt aukuma.
Passiveerimine: lämmastikhappega passiveerimistöötlus aitab taastada ühtlase kroomoksiidi passiivse kile keevisõmbluses ja HAZ-is.
Kontrollimine: kriitiliste keevisõmbluste puhul saab keevisliite punkt-resistentsuse empiiriliseks kontrollimiseks määrata keevisõmbluse raudkloriidi korrosioonitesti (ASTM G48 meetod A).
4. Milliseid konkreetseid eeliseid pakub Incoloy 890 toru hapuõli ja gaasi tootmisel (H₂S, CO₂, kloriidid) duplekssete roostevabade teraste (nt 2205 või 2507) ees, eriti seoses pikaajalise töökindlusega?
Kui superdupleks (2507) pakub suurt tugevust ja head kloriidikindlust, siis Incoloy 890 pakub selgeid eeliseid ka kõige nõudlikumates happelistes keskkondades, eriti seoses valmistamise usaldusväärsusega ja vastupidavusega kasutusel -haprusele.
| Aspekt | Incoloy 890 (UNS N08926) | Super Duplex 2507 (UNS S32750) | Sour Service'is eelis 890 eest |
|---|---|---|---|
| Mikrostruktuuri stabiilsus | Täielikult austeniitne. Faasi muundumine puudub. Stabiilne krüogeensest kuni sulamistemperatuurini. | Kahe-faasi ( + ). Peab hoidma ~50/50 faasi tasakaalu. Kuumutamisel vahemikus ~600-1000 kraadi on kalduvus tekkida rabedate intermetallide (sigma, chi) tekkeks. | Suurem fabritseerimise andestus. Keevitamine või juhuslik kuumenemine (nt lähedal asuvate kuumade tööde tõttu) on vähem tõenäoline, et 890 katastroofiliselt habrastub. Faasi tasakaalu kaotamise oht puudub. |
| Sitkus ja rabedus | Suurepärane vastupidavus madalal{0}}temperatuuril. Ei mingit 475 kraadi haprust. | Hea sitkus, kuid pikaajalisel kokkupuutel vastuvõtlik 475 kraadi (885 kraadi F) haprusele. Tugevus võib kuuma töö ajal aja jooksul väheneda. | Suurepärane{0}}pikaajaline töökindlus. Kõikuvate temperatuuridega kaevudes ei kannata 890 aeglase, temperatuurist-sõltuva murenemise tõttu, mis võib mõjutada dupleksteraseid. |
| Vastupidavus kloriidi pingekorrosioonile (Cl-SCC). | Sisuliselt immuunne kõrge niklisisalduse tõttu (~25%). | Suurepärane vastupidavus tänu dupleksstruktuurile, kuid mitte absoluutne. Võib olla tundlik rasketes kuumades happelistes kloriidi tingimustes. | Tugevam halvimatel{0}}stsenaariumidel. Annab ootamatult rasketes keskkondades täiendava ohutusvaru SCC vastu. |
| Vastupidavus sulfiidpingele tekitamisele (SSC). | Suurepärane, kvalifitseeritud NACE MR0175/ISO 15156 järgi kõrge H₂S osarõhu jaoks, eriti kõrgematel temperatuuridel. | Suurepärane, kuid rangemate kõvaduspiirangutega (tavaliselt HRC 28 max keevisõmbluse HAZ puhul), et vältida SSC-d. | Lihtsam keevitaja kvalifikatsioon. Nõutava HAZ-i kõvaduse kontrolli saavutamine paksu-seinaga duplekstoru keevitamisel on väljakutse. 890 austeniitstruktuuril on suurem loomupärane SSC-takistus ja vähem piiravad kõvaduspiirid. |
| Vastupidavus elementaarsele väävlile | Väga hea. Kõrge nikli- ja kroomisisaldus tagab hea vastupidavuse. | Võib olla problemaatiline. Elementaarne väävel võib agressiivselt rünnata dupleksteraseid, eriti H₂S juuresolekul. | Eelistatud väävlit{0}}kandvate kaevude. 890 jaoks on usaldusväärsem valik, kui elementaarne väävli sadestumine on oht. |
Kokkuvõte: Paksu-seina, kõrgsurvevooluliini või süvendustorude puhul sügavas, kuumas ja hapukaevus, kus keevitamine on keeruline, võivad temperatuurid varieeruda ja pikaajaline (20+ aasta) terviklikkus on ülimalt oluline, Incoloy 890 austeniitne stabiilsus ja muudab selle sageli eelistatavaks vananemiskäitumiseks. "sobita-ja-unusta" materjal superdupleksi asemel, hoolimata suuremast algsest materjalihinnast. See vähendab elutsükli riski.
5. Millised on asjakohased ASTM/ASME ja NACE materjalispetsifikatsioonid Incoloy 864 ja 890 torude jaoks ning milliseid unikaalseid teste peale keemia/mehaanika on vaja hapu teenuse kvalifitseerimiseks?
Nende sulamite täpsustamiseks on vaja viidata õigetele tootevormidele ja kasutada täiendavaid nõudeid söövitava teenuse valideerimiseks.
Peamised toote spetsifikatsioonid:
Incoloy 864 (S31254) toru jaoks:
ASTM A312/A312M / ASME SA312:Standardspetsifikatsioon õmblusteta, keevitatud ja tugevalt külmtöödeldud austeniitsetest roostevabast terasest torudele.See on peamine spetsifikatsioon. Hinne on TP S31254.
ASTM A790/A790M / ASME SA790: Spetsiaalselt keevitatud torude jaoks.
Incoloy 890 (N08926) toru jaoks:
ASTM B423/B423M / ASME SB423:Nikkel-raud-kroom-molübdeen-vasesulamist õmblusteta torude standardspetsifikatsioon.See on esmane spetsifikatsioon, rühmitades selle teiste Ni{0}}Fe-Cr-Mo sulamitega.
ASTM B804:UNS N08325, UNS N08925, UNS N08926 ja UNS N31254 keevitatud toru standardspetsifikatsioon.Mine{0}}keevitatud 890 toru spetsifikatsiooni juurde.
Sour Service'i kvalifikatsioon (NACE MR0175/ISO 15156):
Haputeeninduses kasutamiseks peab materjal vastama standardile NACE MR0175/ISO 15156. See hõlmab enamat kui lihtsalt keemianõuete täitmist.
Nõutavad ainulaadsed testid ja dokumentatsioon:
Kõvadustest: kõige olulisem test.
Nõue: maksimaalne kõvadus ei tohi ületada HRC 35 mitteväärismetalli, keevismetalli ja kuume{1}}mõjutatud tsooni (HAZ) puhul.
Protseduur: ASTM E10 (Brinell) või ASTM E18 (Rockwell) järgi. Keevitatud torude puhul on vaja läbi keevisõmbluse kõvaduse liikumist, et tõestada, et HAZ vastab piirmäärale.
Aruandlus: Mitteväärismetalli, keevisõmbluse ja HAZ-i kõvaduse väärtused peavad olema MTC-s või eraldi kvalifikatsiooniaruandes.
Teradevaheline korrosioonikatse (IGC):
Testistandard: ASTM G28 meetod A (raud(III)sulfaadi – väävelhappe test) on kohustuslik nikli -põhiste sulamite (nt 890) puhul. 864 puhul ei kasutata ASTM A923 meetodit C (mitte tavaliselt austeniidide puhul); selle asemel võib määrata vask-vasksulfaadi-väävelhappe testi vastavalt ASTM A262 praktikale C.
Eesmärk: kontrollida, kas materjal on õiges lahuses{0}}lõõmutatud ega ole sensibiliseeritud. Määratud on maksimaalne korrosioonikiirus (nt 2,0 mm/kuus G28 meetodi A puhul).
Punktkorrosiooni test (sageli täpsustatud):
Testistandard: ASTM G48 meetod A (raudkloriidi punktide tuvastamise test) kindlaksmääratud temperatuuril (nt 50 kraadi 864 puhul).
Eesmärk: esitada empiirilisi tõendeid PREN-i kohta, mis ei näita 72 tunni möödudes täppide teket ega kaalulangust üle piiri.
Materjali dokumentatsioon:
Veski testimise sertifikaadil peab olema selgesõnaliselt märgitud vastavus standardile NACE MR0175/ISO 15156, viidates kohaldatavale väljaandele.
See peab loetlema kuumtöötluse (lahuse lõõmutamise temperatuur ja jahutusmeetod), mis on korrosioonikindluse saavutamiseks kriitiline.
Keevitatud torude puhul peavad keevitusprotseduuri spetsifikatsioon (WPS) ja protseduuride kvalifikatsioonikirje (PQR) olema kvalifitseeritud ka NACE nõuete kohaselt, mis tõendab keevisõmbluse kõvaduse kontrolli.
Hanke spetsifikatsiooni näide: hapu teenuse Incoloy 890 toru ostutellimusel oleks järgmine tekst: "ASTM B804, UNS N08926, keevitatud toru. Materjal, mis peab täielikult vastama standardile NACE MR0175/ISO 15156. Täiendavad nõuded: S1 hüdrotest, G5Max8 ASTM-i kõvaduse aruanne (S2Max8 ASTM3), Meetodi A katsearuanne, S8 sertifikaat EN 10204 3.2."
