Kurioms konkrečioms pramoninėms reikmėms naudojamas Incoloy 825 apvalus besiūlis vamzdis?

1. Kl.: Kokia yra tipinė Incoloy 825 apvalaus besiūlio vamzdžio cheminė sudėtis ir kaip kiekvienas elementas prisideda prie jo veikimo?

A:
Incoloy 825 (UNS N08825) yra nikelio-geležies-chromo lydinys su kontroliuojamais molibdeno, vario ir titano priedais. Įprastas apvalus besiūlis vamzdis atitinka šiuos sudėties diapazonus:

Nikelis (Ni):38,0 – 46,0 % – Suteikia austenitinį stabilumą, atsparumą chlorido įtempių korozijos įtrūkimams (SCC) ir sudaro pagrindą, kad lydinys puikiai redukuotų rūgštis.

Chromas (Cr):19,5–23,5% – būtina formuojant pasyvią Cr₂O₃ oksido plėvelę, kuri apsaugo nuo oksiduojančios aplinkos ir prisideda prie bendro atsparumo korozijai.

Geležis (Fe):balansas (paprastai 22–32 %) – užtikrina ekonomišką-masių ir struktūrinį vientisumą, kartu užtikrinant gerą darbingumą.

Molibdenas (Mo):2,5–3,5 % – itin svarbu atsparumui duobių ir plyšių korozijai aplinkoje, kurioje yra chlorido. Molibdenas padidina pasyvios plėvelės stabilumą.

Varis (Cu):1,5 – 3,0 % – užtikrina puikų atsparumą sieros ir fosforo rūgštims. Varis yra pagrindinis elementas, leidžiantis 825 veikti redukuojant rūgštinę terpę.

Titanas (Ti):0,6 – 1,2% – Pridėta kaip stabilizuojantis elementas. Titanas pirmiausia jungiasi su anglimi, kad susidarytų TiC, užkertant kelią chromo karbido nusodinimui ties grūdelių ribomis (jautrinimu) suvirinant arba veikiant aukštai temperatūrai.

Anglis (C):Mažiau arba lygus 0,05 % (paprastai 0,02–0,03 %) – Laikoma mažai, kad būtų sumažintas karbido susidarymas.

Manganas (Mn):Mažiau arba lygus 1,0 %Silicis (Si):Mažiau arba lygus 0,5 %Siera (S):Mažiau nei arba lygus 0,03 % – kontroliuojamas kaip švaros likutis.

Titano stabilizatorius yra pagrindinis skirtumas nuo ne{0}}stabilizuotų lydinių. Kai apvalus besiūlis vamzdis suvirinamas arba veikiamas jautrinimo diapazono (550–750 laipsnių / 1022–1382 laipsnių F) temperatūrų, titanas suriša anglį, todėl matricoje lieka chromo, kad būtų išlaikytas atsparumas korozijai. Be šio stabilizavimo chromo karbidai susidarytų ties grūdelių ribomis, o tai sukeltų tarpgranulinį ataką.

Atsparumo įdubimui ekvivalento numeris (PREN)825 paprastai yra 30–34, skaičiuojant taip:
PREN=%Cr + 3.3×%Mo + 16×%N (su azotu ≈ 0,03%). Dėl to 825 yra virš 316 l (PREN 24–26), bet žemiau super-austenitinių klasių, pvz., 6 % Mo lydinių (PREN 42–48).

---

2. Kl.: Kokie yra pagrindiniai Incoloy 825 apvalaus besiūlio vamzdžio ir standartinio nerūdijančio plieno 316L vamzdžio skirtumai korozinėje aplinkoje?

A:
„Incoloy 825“ apvalus besiūlis vamzdis turi didelių našumo pranašumų, palyginti su 316 l, esant kelioms agresyvioms aplinkoms, nors ir už didesnę pradinę kainą.

1. Atsparumas sieros rūgščiai (H2SO4):

316Lturi labai ribotą atsparumą sieros rūgščiai. Esant 10–50 % koncentracijai ir aukštesnei nei 50 laipsnių temperatūrai, 316L patiria greitą bendrą koroziją (greitai > 1 mm per metus).

Incoloy 825išsiskiria vario kiekiu (1,5–3,0 %). Varis skatina pasyvavimą redukuojančioje rūgštinėje aplinkoje . 825 yra tinkamas naudoti 0–70 % H₂SO₄ iki 80 laipsnių (176 laipsnių F) temperatūroje, o korozijos greitis paprastai mažesnis nei 0,1 mm per metus. 30–50 % H₂SO₄ esant 60 laipsnių 825 dažnai pasirenkama medžiaga.

2. Atsparumas fosforo rūgščiai (H₃PO4):

316Lkenčia nuo agresyvaus drėgno{0}}proceso fosforo rūgšties (kurioje yra chloridų, fluoridų ir sulfatų) atakos 70–90 laipsnių temperatūroje.

Incoloy 825teikia patikimas paslaugas dėl sinerginio molibdeno ir vario poveikio. Jis plačiai naudojamas fosforo rūgšties garintuvuose, šilumokaičiuose ir vamzdynuose.

3. Chlorido duobė ir plyšių korozija:

316L(PREN 24–26), esant aukštesnei nei 25 laipsnių temperatūrai, įdubimas jūros vandenyje arba sūryme, kuriame yra daug -chlorido, įvyksta per kelias savaites ar mėnesius.

Incoloy 825(PREN 30–34) siūlo reikšmingą patobulinimą. Jis gali apdoroti 20 000–30 000 ppm chloridų iki 80 laipsnių temperatūroje su minimalia duobių atsiradimo rizika. Tačiau esant itin dideliam chloridų kiekiui arba jūros vandeniui, kurio temperatūra viršija 40 laipsnių, rekomenduojamos super-austenitinės klasės (PREN > 40).

4. Chlorido įtempių korozijos įtrūkimai (SCC):

316Lyra jautrus SCC karštuose chlorido tirpaluose, aukštesnėje nei 60 laipsnių (140 laipsnių F), ypač esant deguonies ir tempimo įtempiams.

Incoloy 825turi daug nikelio (38–46%), o tai užtikrina puikų atsparumą chloridui SCC. Lydinys išlieka plastiškas ir nesutrūkinėja- net atliekant verdančio magnio chlorido bandymus, kai 316 l sugenda per kelias valandas.

5. Išlaidų palyginimas:

316L vamzdisyra maždaug 1 × bazinės linijos.

Incoloy 825 vamzdispaprastai yra 3–5 kartus daugiau nei 316 litrų už -kilogramą. Tačiau kai tarnavimo laikas pailginamas nuo mėnesių iki dešimtmečių, gyvavimo ciklo kaina dažnai yra palanki 825.

Santrauka:Pasirinkite 316L švelniam aptarnavimui (švarus vanduo, praskiestos rūgštys kambario temperatūroje). Pasirinkite Incoloy 825, jei norite naudoti sieros/fosforo rūgštį, karštus chloridus arba aplinką, kurioje yra SCC rizika.

---

3. Kl.: Kokie gamybos procesai naudojami gaminant Incoloy 825 apvalų besiūlį vamzdelį ir kokie standartai reglamentuoja jo gamybą?

A:
Incoloy 825 apvalus besiūlis vamzdis gaminamas kruopščiai kontroliuojant karšto ir šalto darbo operacijų seką.

Gamybos procesas:

Lydymas ir rafinavimas– Lydinys paprastai gaminamas lydant elektros lanku (EAF), po to dekarbonizuojant argoną deguonimi (AOD) arba vakuuminiu dekarbonizavimu deguonimi (VOD), kad būtų užtikrinta griežta anglies, sieros ir azoto kontrolė. Kritinėms reikmėms (branduolinės, aukšto slėgio) gali būti naudojamas vakuuminis indukcinis lydymas (VIM).

Luitų arba ruošinių liejimas– Išvalytas lydalas išliejamas į apvalius luitus arba ištisai liejamus ruošinius. Ruošiniai vėliau kondicionuojami (šlifuojami, tekinami), kad būtų pašalinti paviršiaus defektai.

Karštas auskarų vėrimas (Mannesmann procesas)– Ruošinys pašildomas iki 1150–1250 laipsnių (2100–2280 laipsnių F) ir praduriamas per įtvarą, kad būtų sukurtas tuščiaviduris apvalkalas. Tai yra pradinis besiūlių vamzdžių gamybos žingsnis.

Karštas valcavimas arba karšta ekstruzija– Pramušto apvalkalo skersmuo ir sienelės storis dar labiau sumažinamas naudojant daugiafunkcinį valcavimo staklę (pvz., Assel malūną, kamščių malūną) arba vertikalų ekstruzijos presą. Mažo skersmens arba plonoms sienoms pageidautina karšta ekstruzija.

Šaltas piešimas– Karštas{0}}užbaigtas vamzdelis marinuojamas (valomas rūgštimi), kad pašalintų apnašas, tada šaltai ištraukiamas per štampelį virš šerdies. Keli šaltojo tempimo ėjimai su tarpiniu atkaitinimu (apdorojimas tirpalu 950–1050 laipsnių) ir ėsdinimas leidžia pasiekti galutinius matmenis ir paviršiaus apdailą. Šaltasis apdorojimas taip pat pagerina matmenų tikslumą ir mechanines savybes.

Galutinis tirpalo atkaitinimas– Užbaigtas vamzdelis yra tirpalas atkaitintas 940–980 laipsnių (1724–1796 laipsnių F), po to greitai atvėsinamas (gesinimas vandeniu arba priverstinis oras). Tai ištirpina visus karbidus ar nuosėdas ir sukuria visiškai austenitinę struktūrą, o titano karbonitridai yra tolygiai pasiskirstę.

Tiesinimas, pjovimas ir{0}}neardomasis tyrimas (NDE)– Vamzdžiai ištiesinami, supjaustomi iki ilgio ir tikrinami sūkurine srove, ultragarsu arba hidrostatiniu bandymu pagal taikomus standartus.

Incoloy 825 apvaliam besiūliui vamzdžiui taikomi standartai:

Galimi tipiniai dydžiai:Išorinis skersmuo nuo 6,0 mm (0,236″) iki 273 mm (10,75″), sienelės storis nuo 0,5 mm iki 25 mm (0,020″ iki 1,0″), ilgis iki 12–15 metrų.

---

4. Kl.: Kokie yra rekomenduojami suvirinimo būdai ir užpildų metalai sujungiant Incoloy 825 apvalų besiūlį vamzdį ir ar reikalingas po-suvirinimo terminis apdorojimas?

A:
Incoloy 825 sukurtas taip, kad būtų gerai suvirinama, tačiau norint išlaikyti atsparumą korozijai, būtina atlikti tinkamas procedūras.

Suvirinimo procesai:
GTAW (TIG/Tungsten Inert Gas) pirmenybė teikiama plonasieniams vamzdžiams ir svarbiems darbams. GMAW (MIG), SMAW (stick) ir SAW (panardintas lankas) tinka sunkesnėms sienoms.

Užpildo metalo pasirinkimas:
Dažniausiai rekomenduojamas užpildas suvirinant 825 prie savęs yraERNiCrMo-3(UNS N06625), komerciškai žinomas kaip Inconel 625 užpildas. Šis užpildas suteikia:

Didesnis molibdeno kiekis (8–10 %) nei netauriajame metale, todėl suvirinimo metalas, kurio atsparumas įdubimams yra lygus arba geresnis už pagrindinį 825.

Geras jėgos derinimas.

Puikus atsparumas korozijai tiek redukuojančioje, tiek oksiduojančioje aplinkoje.

Alternatyvūs užpildai:

ERNiCrMo-4(C-276 užpildas) – Agresyviausiam cheminiam aptarnavimui; didesnis molibdenas (15–17%) ir volframas.

ENiCrMo-3(SMAW lazdelinis elektrodas) – skirtas lauko suvirinimui, kai GTAW nepraktiškas.

Suvirinimo atsargumo priemonės:

Paviršiaus paruošimas– Nuvalykite vamzdžio galą ir gretimą sritį (mažiausiai 25 mm) iki šviesaus metalo, naudodami švarų, tam skirtą nerūdijančio plieno šepetį arba šlifavimo diską. Užteršimas angliniu plienu, riebalais ar nešvarumais sukels suvirinimo defektus.

Jokio išankstinio pašildymo– Iš anksto pašildyti paprastai nereikia. Jei aplinkos temperatūra yra žemesnė nei 5 laipsniai (41 laipsnis F), drėgmei pašalinti galima švelniai pašildyti iki 15–20 laipsnių.

Interpass temperatūra– Palaikykite žemesnę nei 150 laipsnių (300 laipsnių F). Aukštesnė tarpinė temperatūra gali paskatinti jautrinimą arba nepageidaujamą fazių susidarymą.

Šilumos tiekimo valdymas– Naudokite mažą šilumos įvadą (paprastai 0,5–1,5 kJ/mm). Styginiai karoliukai (be pynimo) ir daug plonų eilučių sukuria geriausią mikrostruktūrą.

Atgal-valymas– Suvirindami vamzdžius, išvalykite vidų 100 % argonu (arba argono -vandenilio mišiniu, kad būtų pagerintas drėkinimas), kad išvengtumėte šaknies kanalo oksidacijos. Dėl šaknies karoliuko užteršimo deguonimi susidarys chromo- nuosėdos, todėl sumažės atsparumas įdubimams.

Apsauginės dujos– 100 % argonas arba argonas su 1–2 % azoto, skirtas GTAW. GMAW naudokite argono-helio mišinius arba argono + 1–2% CO₂ (tačiau venkite azoto{7}}turinčių dujų, kurios gali sukelti poringumą).

Po{0}}suvirinimo siūlės terminis apdorojimas (PWHT):
„Incoloy 825“ yra stabilizuotas titanu, todėl yra labai atsparus įjautrinimui suvirinimo metu.PWHT paprastai nereikalingasdaugeliui korozinių paslaugų programų, įskaitant rūgščią paslaugą pagal NACE MR0175.

Tačiau PWHT (tirpalo atkaitinimas 940–980 laipsnių ir greitas aušinimas) gali būti taikomas:

Labai šaltai{0}}apdirbtas vamzdis, kuris vėliau suvirinamas (atkuria lankstumą)

Aptarnavimas itin agresyvioje tarpkristalinės korozijos aplinkoje (pvz., verdant 65 % azoto rūgšties bandymą)

Komponentai, kurie gamybos metu buvo netinkamai{0}}termiškai apdoroti

Svarbi pastaba:Jei atliekama PWHT, visas komponentas turi būti vienodai termiškai{0}}apdorotas. Lokalizuotas PWHT (pvz., suvirinimo siūlės kaitinimas degikliu) yra neveiksmingas ir gali padaryti daugiau žalos nei naudos.

NACE reikalavimas:Aplinkos, kuriose yra H₂S-rūgščios paslaugos, suvirinimo siūlių kietumas turi būti patikrintas. 825. Suvirinimo siūlės, pagamintos naudojant ERNiCrMo-3 užpildą, paprastai atitinka Mažesnį arba lygų 35 HRC reikalavimą be PWHT.

---

5. Kl.: Kurioms konkrečioms pramoninėms reikmėms taikomas Incoloy 825 apvalus besiūlis vamzdis ir kokių tipinių gedimų reikia vengti?

A:
„Incoloy 825“ apvalus besiūlis vamzdis skirtas naudoti, kai standartinis nerūdijantis plienas yra netinkamas, bet didelio -nikelio lydinio (pvz., C-276) kiekis yra per didelis ir per brangus.

Privalomos programos:

Tipiški gedimų būdai ir prevencija:

1. Taškinė ir plyšinė korozija

Priežastis: Exposure to high-chloride environments (> 50,000 ppm) at elevated temperatures (>80 laipsnių).

Prevencija:Jei norite naudoti jūros vandenį, kurio temperatūra viršija 40 laipsnių arba sūrymus > 50 000 ppm Cl⁻, atnaujinkite į super-austenitinį klasę (6 % Mo, PREN > 40). Nemanykite, kad 825 yra apsaugotas nuo įdubimų.

2. Įtempių korozijos įtrūkimai (SCC)

Priežastis:Nors 825 pasižymi puikiu SCC atsparumu, buvo pranešta apie gedimą verdant magnio chloridui arba esant labai dideliam-įtempimui, aukštai{2}}temperatūrai chloridas.

Prevencija:Venkite liekamųjų tempimo įtempių dėl šalto darbo. Tirpalo atkaitinimas po stipraus formavimo. Palaikykite žemesnę nei 200 laipsnių (392 laipsniai F) temperatūrą, kai naudojate didelį-chloridą.

3. Galvaninė korozija

Priežastis:Kai 825 elektrolite (jūros vandenyje, rūgštyje) sujungiamas su mažiau tauriaisiais metalais (anglies plienu, 316 l), pirmenybė teikiama mažiau tauriųjų metalų korozijai.

Prevencija:Jungtyse tarp 825 ir skirtingų metalų naudokite izoliacinius rinkinius (dielektrinius flanšus, plastikines įvores). Galvaninio suderinamumo dizainas.

4. Plyšinė korozija po tarpinėmis arba nuosėdomis

Priežastis:Dėl deguonies-netekančių plyšių (pvz., po PTFE tarpikliais, biologiniu užteršimu ar nuosėdomis) gali sumažėti chlorido koncentracija ir pH kritimas.

Prevencija:Jei įmanoma, vietoj sandariklių naudokite suvirinimo siūles visiškai Išlaikykite didesnį nei 1,5 m/s srauto greitį, kad išvengtumėte kietųjų dalelių nusėdimo. Nurodykite dizainą be plyšių{4}.

5. Vandenilio trapumas

Priežastis:Katodinė apsauga virš{0}}apsaugos (potencialas < –850 mV Ag/AgCl) arba rūgštus aptarnavimas su dideliu H₂S daliniu slėgiu gali patekti į vandenilį.

Prevencija:Kontroliuokite katodinės apsaugos potencialą. Labai rūgštus (H₂S > 0,1 MPa), įsitikinkite, kad medžiaga atitinka NACE MR0175 kietumo reikalavimus (mažiau nei 35 HRC arba lygi). Naudokite tinkamai sendintą medžiagą (tik ne šaltai apdorotą{5}}).

6. Jautrinimas (retas 825 m. dėl titano stabilizavimo)

Priežastis:Netinkamas terminis apdorojimas (lėtas aušinimas iki 550–750 laipsnių) arba suvirinimas be stabilizavimo.

Prevencija:Laikykitės rekomenduojamo tirpalo atkaitinimo (940–980 laipsnių + greitas aušinimas). Dėl titano stabilizavimo 825 yra labai atsparus, tačiau rimtas piktnaudžiavimas vis tiek gali sukelti chromo karbido susidarymą.

Gyvenimo ciklo sąnaudos:
Nors 825 kainuoja 3–5 kartus daugiau nei 316 l, jo tarnavimo laikas agresyvioje aplinkoje dažnai būna 10–20 kartų ilgesnis. Įprasto FGD skruberio arba rūgščių dujų srauto linijos bendros įdiegtos 825 išlaidos atsiperka per 1–3 metus, nes sumažėja prastovos ir pakeitimo išlaidos. Ne tokiai rimtai eksploatacijai 316L arba 904L gali būti ekonomiškesnis.

Paskutinis patarimas:Visada patikrinkite konkrečią aplinką (chlorido koncentraciją, pH, temperatūrą, H₂S dalinį slėgį) pagal paskelbtus 825 korozijos duomenis. Jei kyla abejonių, peržiūrėkite lydinio gamintojo korozijos inžinerijos gaires arba atlikite kupono bandymus su faktiniu proceso skysčiu.