Kokie yra svarbiausi suvirinimo ir terminio apdorojimo reikalavimai Incoloy 945 ir Incoloy 803 vamzdžiams?

1. Kl.: Kokie yra esminiai Incoloy 945 ir Incoloy 803 vamzdžių sudėties ir savybių skirtumai?

A:„Incoloy 945“ ir „Incoloy 803“ tarnauja visiškai skirtingiems pramonės sektoriams, o jų skirtumai prasideda nuo iš esmės skirtingos lydinio dizaino filosofijos ir taikymo tikslų.

Incoloy 945 (UNS N09945)yra nusodinimo -kietėjimo nikelio-geležies-chromo lydinys, sukurtas specialiai rūgščiam naftos ir dujų naudojimui. Jo vardinė sudėtis – 48–52 % nikelio, 19–23 % chromo, 2,5–3,5 % molibdeno, 1,5–2,5 % vario, 1,0–2,0 % titano, 0,3–0,6 % aliuminio, 0,3–0,6 % niobio ir likučio geležies. Tai labai legiruota medžiaga su daugybe stiprinamųjų ir korozijai atsparių elementų. Didelis nikelio kiekis (apie 50%) užtikrina išskirtinį atsparumą chlorido įtempių korozijos įtrūkimams. Molibdenas ir varis padidina atsparumą įdubimams ir redukuojančioms rūgštims. Titanas, aliuminis ir niobis susijungia ir sudaro kelias nuosėdų fazes -pirmiausia gama-pirminis (Ni₃(Al,Ti)) ir gama-dvigubas-pirminis (Ni₃Nb)-kuris suteikia kritulių. „Incoloy 945“ takumo stiprumas svyruoja nuo 80 iki 130 ksi (552–896 MPa), priklausomai nuo terminio apdorojimo sąlygų.

Incoloy 803 (UNS S30815)yra austenitinis nerūdijantis plienas, sukurtas taip, kad būtų atsparus oksidacijai ir karburizacijai aukštoje -temperatūroje. Jo vardinė sudėtis – 18–20 % chromo, 8–10 % nikelio, 0,08–0,12 % anglies, 0,3–0,6 % silicio, 0,04–0,10 % azoto, 0,03–0,08 % cerio ir balanso geležies. Atkreipkite dėmesį, kad nėra molibdeno, vario, titano, aliuminio ir niobio. Šis lydinys nėra{16}}kietėjantis nuo kritulių; jo stiprumas gaunamas iš kieto tirpalo ir smulkių nitrido/karbido dispersijų. Pagrindinis skiriamasis bruožas yra cerio -retųjų žemių elemento- priedas, kuris žymiai pagerina atsparumą oksidacijai aukštesnėje temperatūroje. Lydinyje taip pat yra kontroliuojamo silicio ir azoto, kad būtų padidintas valkšnumo stiprumas. „Incoloy 803“ pasiekia tipišką 35–45 ksi (241–310 MPa) takumo ribą kambario temperatūroje.

Metalurgijos pasekmės:Incoloy 945 skirtasdidelis stiprumas ir atsparumas korozijai drėgnoje, rūgštoje aplinkojeesant maždaug 600 laipsnių F (316 laipsnių) temperatūrai. Jis nėra skirtas naudoti aukštoje -temperatūroje, aukštesnėje nei 1000 laipsnių F (538 laipsniai), kai nuosėdos perpiltų ir sutirštės. Incoloy 803 yra skirtasaukštos{0}}temperatūros paslauga(iki 1850 laipsnių F / 1010 laipsnių) sausoje arba šiek tiek oksiduojančioje/karbonizuojančioje atmosferoje. Jis neturi ypatingo atsparumo vandeninei korozijai, o jūros vandenyje ar rūgštiniuose sūrymuose lengvai rūdys ir duobės.

Pasirinkimas tarp jų:Jei paraiška apimarūgštus aliejus ir dujos, aukštas{0}}slėgis, aukšti{1}}stiprumo reikalavimai(gręžiniai vamzdžiai, povandeniniai kolektoriai), pasirinkite Incoloy 945. Jei taikymas susijęs suaukštos{0}}temperatūros krosnies komponentai, spinduliavimo vamzdžiai arba termiškai apdoroti krepšeliaiOksiduojančioje arba anglies dioksido atmosferoje rinkitės Incoloy 803. Praktiškai nėra pritaikymo, kuriame abu lydiniai būtų tinkama alternatyva.

---

2. Kl.: Kokie pramonės standartai ir specifikacijos reglamentuoja besiūlius Incoloy 945 ir Incoloy 803 vamzdžius?

A:Šie du lydiniai atitinka visiškai skirtingas specifikacijų sistemas, atspindinčias jų skirtingas rinkas-naftos ir dujų (945) ir aukštos{2}}temperatūrinio pramoninio šildymo rinkas (803).

Besiūliams vamzdžiams Incoloy 945:

ASTM B983– Standartinė specifikacija, skirta nusodinamajam -kietėjančiam nikelio-geležies-chromo lydinio besiūliams vamzdžiams (taikoma UNS N09945 ir panašioms klasėms). Tai yra pagrindinė vamzdžio specifikacija.

API 6ACRA– „American Petroleum Institute“ specifikacija, taikoma senam -sukietintam nikeliui- pagrįstiems lydiniams, naudojamiems rūgščių paslaugoms. Ši specifikacija apima specifinius kietumo, tempimo ir smūgio reikalavimus.

NACE MR0175 / ISO 15156– Tai pats svarbiausias „Incoloy 945“ standartas. Jis sertifikuoja lydinį, skirtą naudoti rūgščioje (H₂S-turinčioje) naftos ir dujų aplinkoje. Standarte nurodytos didžiausios kietumo ribos (paprastai 35 HRC arba mažesnės) ir priimtinos terminio apdorojimo sąlygos, kad būtų išvengta įtrūkimų dėl sulfido įtempių.

ISO 13680– Naftos ir gamtinių dujų pramonės{0}}gręžinių įrangos specifikacijos, įskaitant „Incoloy 945“.

Papildomi reikalavimai:„Incoloy 945“ pirkėjai turi nurodyti pageidaujamą terminio apdorojimo būklę:

Atkaitintas tirpalas (minkštas)– Vėlesniam šaltam apdirbimui arba formavimui

Tirpalas atkaitintas + sendintas– Tiesioginiam aptarnavimui visu pajėgumu

Dvigubai sensta– Optimaliam stiprumo ir kietumo deriniui

Besiūliams vamzdžiams Incoloy 803:

ASTM A312 / ASME SA312– Standartinė besiūlių austenitinio nerūdijančio plieno vamzdžių specifikacija. Incoloy 803 paprastai yra sertifikuotas pagal šią specifikaciją su papildomais reikalavimais.

ASTM A240– Plokštelei, bet nurodyta dėl chemijos ir savybių reikalavimų.

EN 10088– Europos standartas nerūdijančiam plienui (lydinys 803 taip pat žinomas kaip 1.4893).

ASME kodo byla 2487– Leidžia naudoti Incoloy 803 (S30815) ASME katilo ir slėginio indo kodo konstrukcijoje, skirtoje aptarnavimui iki 1850 laipsnių F (1010 laipsnių).

Pagrindinis pirkimo skirtumas:„Incoloy 945“ besiūlis vamzdis yra specialus gaminys, turintis ribotus malūnų šaltinius, ilgą pristatymo laiką (paprastai 12–20 savaičių) ir didelę kainą. „Incoloy 803“ besiūlis vamzdis yra labiau parduodamas kaip standartinis nerūdijančio plieno tipas, tačiau rečiau nei 304H arba 310H. Visada patikrinkite, ar medžiagų bandymo ataskaitoje nurodytas cerio kiekis (0,03–0,08 %) Incoloy 803 – tai išskiria jį nuo standartinio 309S arba 310S nerūdijančio plieno.

---

3. Kl.: Kodėl besiūliai „Incoloy 945“ vamzdžiai yra tinkamiausia medžiaga, skirta didelio-stiprumo rūgščiosios naftos ir dujų gręžiniams?

A:Besiūliai „Incoloy 945“ vamzdžiai tapo etalonine medžiaga, tinkančia itin rūgščioms eksploatavimo aplinkoms giliuose, aukšto{1}}slėgio, aukštos{2}}temperatūros naftos ir dujų gręžiniuose. Keturios specifinės savybės paaiškina jo dominavimą prieš kitus kritulių{4}}kietėjimo lydinius.

Pirma, išskirtinis atsparumas sulfido įtempių įtrūkimams (SSC) esant dideliam stiprumui.NACE MR0175/ISO 15156 nustato griežtas kietumo ribas (paprastai mažesnis arba lygus 35 HRC) medžiagoms, naudojamoms rūgščiomis medžiagomis. Daugelis didelio stiprumo lydinių (pvz., Inconel 718) gali pasiekti didesnį stiprumą, bet viršyti kietumo ribas, todėl jų naudojimas ribojamas sunkiausioje H₂S aplinkoje. „Incoloy 945“ pasiekia 100–130 ksi (689–896 MPa) takumo stiprumą, išlaikant kietumą žemiau 35 HRC. Šis unikalus derinys pasiekiamas atidžiai kontroliuojant senėjimo reakciją,{16}}lydinys sukuria smulkias, vientisas nuosėdas, kurios sustiprina be per didelio kietumo. Patirtis naudojant šulinius, kuriuose H₂S dalinis slėgis viršija 100 psi (0,7 MPa), patvirtina Incoloy 945 atsparumą SSC.

Antra, puikus atsparumas chlorido įtempiams korozijai (SCC) dėl didelio nikelio kiekio.Maždaug 50 % nikelio turintis Incoloy 945 turi daug daugiau nikelio nei kiti kietėjantys lydiniai, tokie kaip Inconel 718 (~52 % Ni), bet dar svarbiau, kad nikelio matrica suteikia būdingą atsparumą chlorido SCC. Giliuose šuliniuose, kuriuose susidaro vandens chloridų, viršijančių 150 000 ppm, o dugno temperatūra 350–450 laipsnių F (177–232 laipsniai), žemesnės -nikelio medžiagos SCC sugenda per mėnesius. Incoloy 945 vamzdžių tarnavimo laikas tokiomis sąlygomis viršija 10 metų.

Trečia, puikus atsparumas įdubimams ir plyšiams korozijai.2,5–3,5 % molibdeno ir 1,5–2,5 % vario derinys suteikia Incoloy 945 atsparumo įdubimams ekvivalentinį skaičių (PREN=%Cr + 3.3×%Mo + 16×%N) maždaug 32–36. Tai žymiai didesnis nei Incoloy 825 (PREN ~30–33) ir panašus į super duplex nerūdijantį plieną. Aplinkoje, kurioje yra elementinės sieros (dažnai rūgščių dujų gręžiniuose), varis suteikia papildomą apsaugą nuo sieros{14}}sukeltos korozijos.

Ketvirta, terminis stabilumas{0}}ilgalaikės eksploatacijos metu.Skirtingai nuo kai kurių nuo kritulių-kietėjančių lydinių, kurie greitai suminkštėja aukštesnėje nei 400 °F (204 °F) temperatūroje, „Incoloy 945“ išlaiko savo stiprumą ir ilgą laiką veikiant 450–500 °F (232–260 laipsnių). Niobio priedas stabilizuoja nuosėdų struktūrą, apsaugodamas nuo grubumo. Šis terminis stabilumas yra labai svarbus giliems šuliniams, kuriuose gamybos temperatūra išlieka aukšta dešimtmečius.

Tipiškos programos:Gręžinių gamybos vamzdžiai, tankintuvai, požeminiai apsauginiai vožtuvai, poliruoto gręžinio talpyklos ir pakabų sistemos HP/HT (aukšto slėgio / aukštos temperatūros) rūgščių dujų gręžiniuose. Šiose programose Incoloy 945 konkuruoja su Inconel 718 ir Incoloy 925. Jis dažnai pasirenkamas, kai reikia derinti 120 ksi takumo ribą, NACE MR0175 atitiktį ir atsparumą duobėms.

---

4. Kl. Kodėl Incoloy 803 nerūdijančio plieno vamzdis yra tinkamas naudoti aukštos-temperatūros krosnyse ir termiškai apdoroti?

A:„Incoloy 803“ nerūdijančio plieno vamzdis (UNS S30815) sulaukė didelio pripažinimo aukštoje -temperatūros pramoninio šildymo įrenginiuose, kai standartinis austenitinis nerūdijantis plienas, pvz., 309S ir 310S, sugenda anksčiau laiko. Trys specifinės savybės paaiškina jos pranašumą.

Pirma, išskirtinis atsparumas oksidacijai dėl cerio pridėjimo.Visi austenitiniai nerūdijantys plienai yra apsaugoti nuo oksidacijos, naudojant chromo oksido (Cr₂O₃) skalę. Tačiau esant aukštesnei nei 1800 laipsnių F (982 laipsniai) temperatūrai, chromo oksidas tampa vis lakesnis ir šiluminio ciklo metu išsisluoksniuoja. „Incoloy 803“ sudėtyje yra 0,03–0,08 % cerio -retųjų žemių elemento-, kuris modifikuoja oksido skalę dviem svarbiais būdais. Pirma, ceris pagerina nuosėdų sukibimą ir apsaugo nuo išsisluoksniavimo terminio ciklo metu. Antra, ceris skatina smulkesnės{11}}grūdės, labiau apsauginės oksido struktūros susidarymą. Nepertraukiamo atkaitinimo krosnyse, cemento krosnyse ir atliekų šilumos katiluose įgyta patirtis rodo, kad Incoloy 803 vamzdžiai tomis pačiomis sąlygomis tarnauja 2–3 kartus ilgiau nei 310H tipo (UNS S31009). Cerio efektas yra toks ryškus, kad Incoloy 803 dažnai nurodomas iki 1850 laipsnių F (1010 laipsnių) -aukštesnei nei įprasta 310H riba (1850 laipsnių F palyginti su . 2000 laipsniu F trumpalaikiu-laiku, bet su geresniu ilgalaikiu{{27}).

Antra, padidintas silicio ir azoto atsparumas anglies susidarymui.Angliavandenilių{0}}turinčiose atmosferose (pvz., naftos chemijos krosnyse, termiškai apdorojant endoterminėmis dujomis) anglies difuzija (karburizacija) trapūs standartinis nerūdijantis plienas. „Incoloy 803“ sudėtyje yra 0,3–0,6 % silicio, kuris skatina silicio dioksido (SiO₂) sub-sluoksnio susidarymą po chromo oksido nuosėdomis. Šis silicio sluoksnis veikia kaip difuzijos barjeras nuo anglies. Kontroliuojamas azoto kiekis (0,04–0,10 %) taip pat padeda formuoti smulkius nitridus, kurie sutvirtina grūdelių ribas ir sumažina anglies difuzijos kelius. Garų metano keitiklio košelėse ir perdavimo linijose Incoloy 803 atsparumas karbiuracijai buvo žymiai geresnis nei 310H.

Trečia, valkšnumo stiprumas aukštoje{0}}temperatūroje dėl smulkių nuosėdų dispersijos.Nors „Incoloy 803“ nėra kietėjantis lydinys nuo kritulių, jis pasiekia naudingą valkšnumo stiprumą esant 1500–1700 laipsnių F (816–927 laipsnių) dėl smulkios chromo karbidų ir nitridų dispersijos. 0,08–0,12 % anglies ir 0,04–0,10 % azoto derinys sukuria tankų, stabilų nuosėdų tinklą. 100 000 -valandžių „Incoloy 803“ valkšnumo plyšimo stipris esant 1650 laipsnių F (899 laipsniai) yra maždaug 1,5–2,0 ksi (10–14 MPa), panašus į 310 H arba geresnis už lygiavertę temperatūrą.

Lyginamieji gedimų režimai:Terminio apdorojimo krosnies spinduliavimo vamzdyje, veikiančiame 1750 laipsnių F (954 laipsnių) su kasdieniais terminiais ciklais:

309S tipo vamzdeliuose po 6 mėnesių susidaro oksidų atskilimas, dėl kurio susidaro karštos vietos ir perdega-

310H tipo vamzdeliai tarnauja 12–18 mėnesių, kol sugenda skilimas ir karbiuracija

„Incoloy 803“ vamzdžiai paprastai tarnauja 36–48 mėnesius, todėl sumažėja prastovos ir pakeitimo išlaidos

Tipiškos programos:Spinduliavimo vamzdžiai atkaitinimo ir karbiuravimo krosnyse, rekuperatoriai, degiklio antgaliai, krosnių komponentai, cemento gamyklos pakaitinimo ciklonai ir atliekų šilumos katilų vamzdžių atramos. Incoloy 803 taip pat naudojamas grotelėms ir krepšeliams terminio apdorojimo operacijose, kuriose dažni terminiai ciklai.

---

5. Kl.: Kokie yra svarbiausi suvirinimo ir terminio apdorojimo reikalavimai Incoloy 945 ir Incoloy 803 vamzdžiams?

A:„Incoloy 945“ ir „Incoloy 803“ suvirinimas reikalauja iš esmės skirtingų požiūrių, nes „Incoloy 945“ yra kietėjantis nuo kritulių- ir reikalaujamas po-suvirinimo senėjimo, o „Incoloy 803“ yra tvirtas- tirpalas, stabilizuotas ir puikiai suvirinamas.

„Incoloy 945“ vamzdžiui (kietėjimas nuo kritulių):

Užpildo metalo pasirinkimas:NaudokiteERNiCrMo-3(Inconel 625) arbaERNiCrMo-10(Inconel 622) kaip standartiniai užpildai. Šie molibdeno{2}}turintys užpildai užtikrina atsparumą korozijai, atitinkantį arba didesnį nei netauriųjų metalų. Didžiausio stiprumo pritaikymams,ERNiCrFe-2(Inconel 718 užpildas) gali būti naudojamas, tačiau tam reikia kruopščiai suderinti po-suvirinimo terminį apdorojimą. Niekada nenaudokite ERNiCr-3 (kuriame nėra molibdeno) arba nerūdijančio plieno užpildo.

Šilumos tiekimo valdymas:Maksimali praėjimo temperatūra: 200 laipsnių F (93 laipsniai). Šilumos tiekimas ribojamas iki 20–35 kJ/colis (8–14 kJ/cm). Didesnis šilumos kiekis sukelia niobio ir titano segregaciją, todėl padidėja įtrūkimų rizika.

Išankstinė-suvirinimo būklė:Visada suvirinkite tirpalu-atkaitintą (minkštą)-niekada seną. Suvirinant pasenusią medžiagą, karščio paveiktoje zonoje susidaro deformacijos-įtrūkimai.

Terminis apdorojimas po-suvirinimo siūlės yra privalomas norint atlikti pilno stiprumo darbus:

Tirpalo atkaitinimas(jei reikia po suvirinimo): 1900–1950 laipsnių F (1038–1066 laipsnių) 1 valandai colyje storio, po to greitai atvėsinama (gesinimas vandeniu)

Senėjimo gydymas:Įkaitinkite iki 1325 laipsnių F (718 laipsnių), palaikykite 8 valandas, krosnį atvėsinkite iki 1150 F (621 laipsnio) iki maksimalios 200 F (93 laipsnių) per valandą, palaikykite 8 valandas, tada atvėsinkite oru.

Be po-sendinimo suvirinimo siūlės takumo riba yra tik 40–50 ksi (276–345 MPa) -visiškai netinkama naftos telkinių priežiūrai, kuriai reikalingas 100+ ksi.

„Incoloy 803“ vamzdžiui (tvirtas{1}}tirpalas):

Užpildo metalo pasirinkimas:NaudokiteER309LarbaER310nerūdijančio plieno užpildai. Kad atitiktų atsparumą oksidacijai,ER309HarbaER310Hteikiama pirmenybė. Užpildas turėtų turėti panašų chromo kiekį (20–25 %), o idealiu atveju, jei būtų pridėta cerio, -nors cerio -turinčių užpildų paprastai nėra, todėl standartiniai 309/310 užpildai yra priimtini.

Šilumos tiekimo valdymas:Maksimali tarpo temperatūra: 300 laipsnių F (149 laipsniai). Šilumos tiekimas ribojamas iki 25–45 kJ/colis (10–18 kJ/cm). Per didelis šilumos įvedimas gali sukelti chromo karbido nusodinimą prie grūdelių ribų (jautrinimą), sumažinant atsparumą oksidacijai.

Išankstinis suvirinimo{0}}valymas:Nuvalykite acetonu arba tam skirtu nerūdijančio plieno šepečiu. Pašalinkite visą anglinio plieno užteršimą, kuris gali sugadinti paviršių dirbant aukštoje temperatūroje{1}}.

Po-suvirinimo siūlės terminis apdorojimas (paprastai nebūtinas):Daugeliu atvejų „Incoloy 803“ naudojamas kaip-suvirintas. Jei reikalingas didžiausias atsparumas oksidacijai (pvz., cikliškai naudojami spinduliavimo vamzdžiai), atkaitinimas tirpalu 1900–2000 °F (1038–1093 °F) ir greitas aušinimas atkuria optimalią mikrostruktūrą. Tai retai atliekama suvirintam vamzdžiui dėl iškraipymo rizikos.

Kritiniai įspėjimai:

„Incoloy 945“:Niekada nevirinkite be kvalifikuotos procedūros. Niekada nevirinkite senos būklės. Niekada nepraleiskite po-suvirinimo elementų, kurių sudėtyje yra slėgio-senėjimo. Lydinio jautrumas įtempimui-senėjimo įtrūkimams reikalauja kruopštaus terminio apdorojimo greičio kontrolės.

„Incoloy 803“:Nenaudokite mažai -silicio turinčių užpildų-. Silicis netauriajame metale (0,3–0,6 %) pagerina atsparumą oksidacijai, todėl reikia atitinkamai parinkti atitinkamus užpildus. Suvirinimo metu neperkaitinkite-per didelis šilumos srautas sumažina atsparumą karbiuracijai. Nenaudokite anglinio plieno šepečių ar tvarkymo įrankių,{7}}įdėtos anglinio plieno dalelės sukuria silpnas oksidacijos vietas aukštoje temperatūroje.

Kvalifikacijos reikalavimai:

„Incoloy 945“ suvirinimo procedūroms turi būti atliktas kietumo bandymas pagal NACE MR0175. Kietumas karščio-veikiamoje zonoje ir suvirinimo metalas neturi viršyti 35 HRC. Tam dažnai reikia po-suvirinimo tirpalo atkaitinimo ir pakartotinio senėjimo{6}}ciklo. Be to, kritinėms reikmėms gali prireikti atlikti sulfido įtempių įtrūkimų bandymą pagal NACE TM0177 (A arba D metodas).

„Incoloy 803“, naudojamo cikliškai aukštoje-temperatūroje, kvalifikacija turėtų apimti terminio ciklo bandymą, kad būtų patikrintas oksido nuosėdų sukibimas. Nors tai nėra kodifikuota standartuose, daugelis krosnių operatorių reikalauja įrodyti, kad suvirintoji jungtis netampa pirmenybine oksidacijos vieta.