Miks eelistatakse Incoloy 27-7MO õmblusteta toru äärmuslikes merevee- ja kõrge kloriidisisaldusega keskkondades?

1. K: Millised on põhilised koostise ja omaduste erinevused Incoloy 27-7MO ja A-286 sulamist torude vahel?

A:Incoloy 27-7MO ja A-286 on mõlemad suure jõudlusega-sulamid, kuid need teenivad põhimõtteliselt erinevaid rakendusi,-üks neist on super-austeniitne roostevaba teras veepõhise korrosiooni jaoks, teine ​​on aga sademete-kõvastus kõrge temperatuuriga raudaluseks.

Incoloy 27-7MO (UNS S31277)on super-austeniitsest roostevaba teras, mis on loodud äärmise veepõhise korrosioonikindluse tagamiseks, eriti merevees ja agressiivses kloriidikeskkonnas. Selle nimikoostis on 27–29% niklit, 20–22% kroomi, 6,0–7,0% molübdeeni, 1,5–2,5% vaske, 0,25–0,35% lämmastikku ja tasakaalus rauda. Nimetus "27-7" viitab ligikaudu 27% niklit ja 7% molübdeeni. Sellel sulamil on väga kõrge molübdeenisisaldus (6–7%) ja kõrge lämmastikusisaldus (0,25–0,35%), mis annab sellele erakordselt kõrge täppide tekitamise takistuse ekvivalentarvu (PREN) 50–55{34}}, mis on üks suurimaid kaubanduslikult saadaolevatest austeniitsetest roostevabast terasest. Kõrge niklisisaldus (27–29%) tagab silmapaistva kloriidipinge korrosioonipragunemiskindluse. Incoloy 27-7MO on tahke lahusega tugevdatud, tüüpilise voolavuspiiriga 50–65 ksi (345–448 MPa) toatemperatuuril, mis on lämmastiku tugevdamise tõttu kõrgem kui standardsed austeniidid. See EI ole ette nähtud kasutamiseks kõrgel temperatuuril üle ligikaudu 600 kraadi F (316 kraadi).

A-286 (UNS S66286)on raua{0}}aluseline supersulam, mida tugevdab sademetega kõvenemine. Selle nimikoostis on 24–27% niklit, 13,5–16,0% kroomi, 1,0–1,5% molübdeeni, 1,9–2,35% titaani, 0,1–0,5% alumiiniumi, 0,003–0,01% boori, tasakaalus 0,1–0,5% raudvanaadiumi. Pange tähele titaani, alumiiniumi ja boori olemasolu,{17}}need elemendid võimaldavad gamma{18}}põhiosakeste (Ni₃(Al,Ti)) moodustumise kaudu sademete kõvenemist. A-286 ei ole roostevaba teras; see on supersulam, mis on loodud kõrge temperatuuri tugevuse ja oksüdatsioonikindluse tagamiseks kuni ligikaudu 1300 kraadi F (704 kraadi). Tüüpiline voolavuspiir pärast kuumtöötlemist on 90–110 ksi (621–758 MPa) toatemperatuuril, langedes 70–80 ksi temperatuuril 1200 kraadi F (649 kraadi). Sulam sisaldab ka oluliselt vähem kroomi (13,5–16%) kui Incoloy 27-7MO, mistõttu on see vähem vastupidav veepõhisele korrosioonile.

Metallurgilised tagajärjed:Incoloy 27-7MO on mõeldudmärg, madala{0}} kuni-mõõduka temperatuuriga (kuni 600 kraadi F / 316 kraadi) veepõhine korrosiooniteenusmerevees, keemilises töötlemises ja suitsugaaside väävlitustamises. Sellel puudub märkimisväärne kõrge-temperatuuritugevus ega oksüdatsioonikindlus. A-286 on mõeldudkõrge{0}}temperatuuri teenus (kuni 1300 kraadi F / 704 kraadi) kõrgete tugevusnõuetegalennunduses, gaasiturbiinides ja autotööstuses. Sellel on vaid mõõdukas veekorrosioonikindlus ning see võib merevees süvendada ja korrodeeruda.

Nende vahel valimine:Kui taotlus hõlmabmerevesi, soolvesi või happelised kloriidid mõõdukatel temperatuuridel mõõdukate tugevusnõuetega, valige Incoloy 27-7MO. Kui taotlus hõlmabkõrged temperatuurid (1000–1300 kraadi F / 538–704 kraadi), mis nõuavad suurt tugevust ja oksüdatsioonikindlust, valige A-286. Nende teenuste ümbrikud kattuvad minimaalselt.

---

2. K: Millised tööstusharu standardid ja spetsifikatsioonid reguleerivad Incoloy 27-7MO ja A-286 sulamist õmblusteta torusid?

A:Neid kahte sulamit reguleerivad täiesti erinevad spetsifikatsiooniraamistikud-mere-/keemiatööstuse jaoks 27-7MO jaoks ja lennundus-/gaasiturbiinide A-286 jaoks.

Incoloy 27-7MO õmblusteta toru jaoks:

ASTM B677 / ASME SB677– Standardne spetsifikatsioon õmblusteta nikkel{0}}raud-kroom-molübdeen-vask-lämmastikusulamist torudele. See on UNS S31277 ja sarnaste super{7}}austeniitsete klasside peamine spetsifikatsioon.

ASTM B829– Üldnõuded niklisulamist õmblusteta torudele (täiendav B677-le).

NORSOK M-630– Norra nafta- ja gaasistandard, mis sisaldab 27-7MO merevee ja soolvee teenuse jaoks.

ASME katla ja surveanuma koodi II jaotis, D osa– Annab S31277 jaoks lubatud pingeväärtused temperatuuril kuni ligikaudu 600 kraadi F (316 kraadi).

A-286 õmblusteta toru jaoks:

ASTM A453 / ASME SA453– Kõrge temperatuuriga{0}}poltmaterjalide standardspetsifikatsioon, kuid sageli laiendatakse seda torudele ja torudele koos täiendavate nõuetega. Hinne A, klass B või C (olenevalt kuumtöötlusest) hõlmab A-286.

AMS 5731– Aerospace materjali spetsifikatsioon õmblusteta torudele A-286, lahusega töödeldud ja sademega karastatud. See on A-286 torude/torude kõige levinum spetsifikatsioon kosmoserakendustes.

AMS 5732– Sarnane 5731-ga, kuid madalama kõvaduse ja parema töödeldavuse jaoks.

ASTM B983(mõnikord viidatud) – Sadestamis-kõvastuv nikkel-raud-kroomisulamist toru, kuigi toruna A-286 tarnitakse harvemini kui varda või sepistamisena.

ASME katla ja surveanuma koodi II jaotis, D osa– Pakub A-286 (UNS S66286) lubatud pingeväärtusi temperatuuril kuni 1300 kraadi F (704 kraadi).

Hanke kaalutlused:Incoloy 27-7MO õmblusteta toru on eriklass piiratud veskiallikatega; eeldatav tarneaeg on 12–18 nädalat. Õmblusteta toru A-286 on samuti eritoode, mida toodetakse tavaliselt eritellimusel ja mille tarneaeg on 12–20 nädalat. A-286 puhul peavad ostjad määrama soovitud kuumtöötlemise tingimused (lahus töödeldud ja vanandatud) ning kriitiliste rakenduste jaoks on vajalik kõrgendatud temperatuuriga tõmbekatse vastavalt AMS-i spetsifikatsioonidele.

---

3. K: Miks eelistatakse Incoloy 27-7MO õmblusteta toru äärmusliku merevee ja kõrge kloriidisisaldusega keskkondades?

A:Incoloy 27-7MO õmblusteta toru esindab austeniitsest roostevabast terasest kõrgeimat punkt- ja pragukorrosioonikindluse taset, mistõttu on see materjal kõige nõudlikumate merevee- ja soolveeteenuste jaoks. Selle paremust selgitavad kolm spetsiifilist omadust.

Esiteks, erakordselt kõrge punktide tekitamise takistuse ekvivalentarv (PREN).PREN arvutatakse kui %Cr + 3.3×%Mo + 16×%N. Incoloy 27-7MO jaoks:

Kroom: 20–22%

Molübdeen: 6,0–7,0%

Lämmastik: 0,25–0,35%

See annab PREN-i ligikaudu 50–55. Võrdluseks:

316L roostevaba teras: PREN ~24–26

Duplex 2205: PREN ~35–38

Incoloy 825: PREN ~30–33

Incoloy 926 (6% Mo): PREN ~40–45

Üle 40-aastase PREN-i peetakse suurepäraseks merevee teenindamiseks. Üle 50-aastane PREN on erandlik. Incoloy 27-7MO talub merevee täpp- ja pragukorrosiooni temperatuuril kuni umbes 82–93 kraadi -tuntavalt üle tüüpilise merevee temperatuuri. See muudab selle sobivaks troopilises kliimas merevee jahutussüsteemides, aga ka soolvee kontsentraatorites ja kõrge temperatuuriga riimvee rakendustes, kus teised 6% Mo-sulamid võivad siiski lokaalselt rünnata.

Teiseks suurepärane vastupidavus kloriidi pingekorrosioonipragunemisele (SCC).27–29% niklit sisaldav Incoloy 27-7MO niklisisaldus on oluliselt suurem kui tavalistel superausteniitsetel klassidel (Incoloy 926 niklisisaldus on 24–26%). Suurem niklisisaldus tagab suurema ohutusvaru kloriid-SCC vastu. Sulam on vastupidav SCC-le kõigil veepõhisel kasutamisel esinevatel temperatuuridel, sealhulgas kontsentreeritud soolvees, aurukondensaadis koos kloriidi ülekandmisega ja mereatmosfääri tingimustes soolapihustiga.

Kolmandaks, suurem tugevus kui tavalistel 6% Mo-sulamitel.Kõrgendatud lämmastikusisaldus (0,25–0,35%) tagab tahke lahuse tugevdamise, andes Incoloy 27-7MO tüüpiliseks voolavuspiiriks 50–65 ksi (345–448 MPa) – ligikaudu 30–40% kõrgem kui standardsetel 6% Mo-sulamitel (mis tavaliselt annab ksi 35–45). See suurem tugevus võimaldab kasutada õhemaid seinatorusid, vähendades mõne rakenduse kaalu ja kulusid.

Võrdlev jõudlus:Merevee pöördosmoosi (SWRO) magestamistehases kõrgrõhu{0}}soolvee vool temperatuuril 160 °F (71 °F) koos 70 000 ppm kloriididega:

Duplex 2205 kogeb pragukorrosiooni 6–12 kuu jooksul

Incoloy 926 (6% Mo) võib vastu pidada 2–3 aastat, kuid tihenditel tekib auk

Incoloy 27-7MO pakub 10+ aastat teenust ilma tuvastatavate aukudeta

Tüüpilised rakendused:Merevee pöördosmoosi (SWRO) kõrgsurvetorustik-, soolvee kontsentraatorid, avamereplatvormi tuleveesüsteemid (troopilised kohad), merevee jahutussüsteemid elektrijaamades (üks kord-läbi ja tsirkulatsiooniga), kemikaalitankerite lastiliinid, mis käitlevad agressiivseid soolveesid, ja farmaatsiareaktorisüsteemid, mis nõuavad maksimaalset kloriidikindlust.

---

4. K: Miks kasutatakse A-286 sulamist torusid kosmosetööstuses ja gaasiturbiinides, hoolimata selle mõõdukast kroomisisaldusest?

A:A-286 sulamist toru on olnud kosmosetööstuses, gaasiturbiinides ja autode turboülelaadurites kasutatavaks töömaterjaliks alates 1950. aastatest, kuna sellel on ainulaadne kombinatsioonkõrge-temperatuuritugevus, valmistatavus ja kulu{1}}efektiivsus. Kolm spetsiifilist omadust selgitavad selle püsivat populaarsust.

Esiteks, sademetega{0}}karastatud tugevus kuni 1300 kraadi F (704 kraadi).Kontrollitud kahe-etapilise kuumtöötluse (lahuse lõõmutamine temperatuuril 1800 F/982 kraadi, millele järgneb vanandamine temperatuuril 1325 F/718 kraadi ja 1150 F/621 kraadi) tekitab A-286 gamma-286 gamma-₃priimi (Alpitiates) (Alpitiates)i. Need sademed on koherentsed austeniitmaatriksiga, tagades olulise tugevnemise ilma rabeduseta. Tüüpilised voolavuspiirid on 90–110 ksi (621–758 MPa) toatemperatuuril ja mis on oluline, sulam säilitab 70–80% sellest tugevusest temperatuuril 1200 ° F (649 ° F). See kombinatsioon on võrreldamatu tavaliste austeniitsete roostevabade terastega (mis pehmeneb kiiresti üle 1000 kraadi F / 538 kraadi) ja konkureerib soodsalt kallimate niklipõhiste supersulamitega nagu Inconel 718 temperatuuril alla 1300 kraadi F.

Teiseks hea oksüdatsioonikindlus selle kroomitaseme kohta.Kui kroomi on ainult 13,5–16%, ei sobiks A-286 äärmuslikuks oksüdatsiooniks. Kuid temperatuuridel kuni 1300 kraadi F (704 kraadi) on see kroomitase piisav kaitsva kroomoksiidi skaala moodustamiseks. Sulamile on kasulikud ka väikesed alumiiniumilisandid (0,1–0,5%), mis suurendab veelgi oksüdatsioonikindlust. Gaasiturbiini kompressori tühjendustorustikus (tavaliselt 800–1200 kraadi F / 427–649 kraadi) tagab A-286 suurepärase kasutusea, ilma et oleks vaja kasutada kõrgema kroomisisaldusega (ja kallimaid) sulameid.

Kolmandaks suurepärane valmistatavus ja keevitatavus.Erinevalt paljudest sademes{0}}kõvenevatest supersulamitest, mis on altid deformatsiooni-pragunemisele, saab A-286 lahusega lõõmutatud olekus- keevitada ja seejärel vanandada. Sulami madalam karastatavus võrreldes niklipõhiste supersulamitega muudab selle keevitamise ja vormimise ajal andestavamaks. See on muutnud selle lemmikuks valmistatud komponentide, näiteks väljalaskekollektorite, turboülelaaduri korpuste ja reaktiivmootori kompressori korpuste jaoks. Sulam töödeldakse ka vananenud seisukorras suhteliselt hästi, kuigi tööriistade kulumine on suurem kui tavaliste roostevabade teraste puhul.

Võrdlev jõudlus turboülelaadurite rakendustes:Diiselmootori turboülelaaduris, mis töötab temperatuuril 1250 kraadi F (677 kraadi) tsüklilise termilise koormusega:

304H roostevaba teras: ebapiisav tugevus, roomamise deformatsioon põhjustab korpuse moonutusi 1–2 aasta jooksul

Inconel 718: suurepärane jõudlus, kuid kõrge hind (3–5 × A-286) ja raskesti valmistatav

A-286: pakub 5–8 aastat teenust, mille maksumus on ligikaudu 1,5–2 korda suurem kui 304H

Tüüpilised rakendused:Reaktiivmootori kompressori korpused ja õhutustorud, gaasiturbiini kompressori tühjendustorustik, diiselmootori turboülelaaduri korpused ja turbiinirattad, autode väljalaskeventiilid ja -kollektorid (suure{0}}jõudlusega rakendused), kosmosesõidukite kinnitused ja poldid (ASTM A453 klass A) ning auruturbiini poldid ja poldid.

---

5. K: Millised on Incoloy 27-7MO ja A-286 sulamist torude kriitilised keevitus- ja kuumtöötlusnõuded?

A:Nende kahe sulami keevitamiseks on vaja põhimõtteliselt erinevaid lähenemisviise-Incoloy 27-7MO on hea keevitatavusega tahke-lahus (koos ettevaatusabinõudega, et säilitada täppide tekitamise vastupanu), samas kui A-286 on sademetega kõvenev ja vajab täieliku tugevuse saavutamiseks keevitusjärgset vanandamist.

Incoloy 27-7MO toru jaoks (super-austeniitne tahke lahus):

Täitemetalli valik:KasutageERNiCrMo-3(Inconel 625) võiERNiCrMo-10(Inconel 622) tavaliste täiteainetena. Täiteaine peab vastama või ületama mitteväärismetalli molübdeenisisaldust (6–7%), et säilitada täppide tekkekindlus.ERNiCrMo-4(C-276) on samuti vastuvõetav. Ärge kunagi kasutage roostevabast terasest täiteaineid (308L, 316L) – need tekitavad galvaanilise korrosioonielemendi ja neis puudub molübdeen.

Soojussisendi juhtimine:Maksimaalne läbipääsu temperatuur: 250 kraadi F (121 kraadi). Soojussisend on piiratud 20–40 kJ/tolli kohta (8–16 kJ/cm). Suurem soojussisend võib põhjustada molübdeeni{8}}rikaste faaside sadenemist (sigma- või chi-faasid), mis vähendab täppide tekkekindlust 50% või rohkem. Kasutage kudumise asemel nööriga helmeid.

Eel{0}}keevituspuhastus:Puhastage atsetooni või spetsiaalse roostevabast terasest harjaga. Kasutage niklisulamitele mõeldud lihvkettaid. Eemaldage kogu süsinikterasest saaste-sisseehitatud rauaosakesed roostetavad ja tekitavad auke.

Keevisõmbluse -järgne kuumtöötlus (tavaliselt pole nõutav):Enamiku rakenduste puhul kasutatakse Incoloy 27-7MO-d keevitatud kujul. Maksimaalse korrosioonikindluse tagamiseks rasketes keskkondades (nt soe merevesi seisvate tingimustega) taastab lahuse lõõmutamine temperatuuril 1950–2050 kraadi F (1066–1121 kraadi), millele järgneb kiire veejahutus. Torude puhul tehakse seda moonutusohu tõttu harva.

Toru A-286 jaoks (sademete eest karastamine):

Täitemetalli valik:KasutageA-286 sobiv täiteaine(sageli tähistatud kui ERNiCrFe-? või varaline). See täiteaine sisaldab titaani ja alumiiniumi, et võimaldada keevisõmbluses sademete kõvenemist. Ärge kunagi kasutage tavalisi roostevabast terasest täiteaineid või tavalisi niklitäiteaineid, nagu ERNiCr-3 – need ei saavuta vajalikku tugevust kõrgel temperatuuril.

Soojussisendi juhtimine:Maksimaalne läbipääsu temperatuur: 200 kraadi F (93 kraadi). Soojussisend on piiratud 15–30 kJ/tolli kohta (6–12 kJ/cm). Madalam soojussisend minimeerib soojustsooni-laiust ja vähendab jääkpingeid.

Eel{0}}keevituse seisukord:Keevitage alati lahusega-lõõmutatud (pehme) olekus-mitte kunagi vananenud olekus. Vananenud materjali keevitamine põhjustab deformatsiooni-vananemispragusid kuumusest-mõjutatud tsoonis.

Keevisõmbluse järel{0}}kuumtöötlemine on täistugevusega hooldamiseks kohustuslik:

Lahuse lõõmutamine(vajadusel pärast keevitamist): 1800 kraadi F (982 kraadi) 1 tund tolli paksuse kohta, millele järgneb kiire jahutamine (õhu- või õlijahutus)

Vananemisravi:Kuumutage temperatuurini 1325 kraadi F (718 kraadi), hoidke 16 tundi, jahutage ahi temperatuurini 1150 F (621 kraadi) maksimaalselt 200 kraadi F (93 kraadi) tunnis, hoidke 16 tundi, seejärel jahutage õhk.

Ilma -järgse keevisvanandamiseta on keevisliite voolavuspiir ainult 40–50 ksi (276–345 MPa), mis on -täiesti ebapiisav 90+ ksi vajavate kosmose- või gaasiturbiiniteenuste jaoks.

Kriitilised hoiatused:

Incoloy 27-7MO jaoks:Ärge kasutage roostevabast terasest täiteaineid,{0}}nendes puudub molübdeen ja need tekitavad korrosiooniohtliku-keevituspiirkonna. Ärge ülekuumendage-sigmafaasi moodustumine on pöördumatu ilma lahuse täieliku lõõmutamiseta. Ärge kasutage saastunud lihvketasid,{5}}süsinikterasest osakesed põhjustavad auke.

A-286 puhul:Ärge kunagi keevitage ilma kvalifitseeritud protseduurita. Ärge kunagi keevitage vananenud seisukorras. Ärge jätke kunagi vahele-rõhuga-või kõrge temperatuuriga komponentide{2}}järgset keevisõmbluse vananemist. Sulami tundlikkus deformatsiooni-vanusepragude suhtes nõuab hoolikat kuumtöötluse kiiruse reguleerimist. Boorisisaldus (0,003–0,01%) parandab roomamistugevust, kuid suurendab kuumpragunemise tundlikkust{10}}kontrollige hoolikalt soojussisendit.

Kvalifikatsiooninõuded:

Mereveeteenuse Incoloy 27-7MO puhul peab keevitusprotseduuri kvalifitseerimine hõlmama punktkorrosiooni testimist vastavalt ASTM G48 (raudkloriid) kõrgendatud temperatuuril (tavaliselt 104 °F / 40 °C), et kontrollida, kas keevitatud ja kuumusega{5}}mõjutatud tsoonid säilitavad PREN-iga samaväärse jõudluse.

A-286 kosmose- või gaasiturbiiniteenuste puhul peab keevitusprotseduuri kvalifitseerimine hõlmama kõrgendatud-temperatuuri tõmbekatset (sihtotstarbelisel kasutustemperatuuril) ja kriitiliste rakenduste puhul roomamis-rebenemise testimist. AMS-i spetsifikatsioonid nõuavad tavaliselt kõigi keevisõmbluste 100% radiograafilist kontrolli.