1. Kl.: Kokie yra pagrindiniai Incoloy 800, 800H ir 800HT apvalių besiūlių vamzdžių cheminės sudėties, terminio apdorojimo ir valkšnumo stiprumo skirtumai?
A:
Visos trys rūšys yra pagrįstos ta pačia nikelio-geležies-chromo sistema (Ni 30–35%, Cr 19–23%, Fe balansas), tačiau kontroliuojami anglies kiekio, grūdelių dydžio ir kritulių -kietėjimo elementų skirtumai sukuria skirtingus našumo lygius dirbant aukštoje{7}}temperatūroje.
Incoloy 800 (UNS N08800):
Anglies kiekis: mažesnis arba lygus 0,10 % (ne apatinės ribos)
Grūdelių dydis: jokių specialių reikalavimų (paprastai smulkiagrūdis{0}})
Aliuminis + titanas: 0,15–0,60 %
Stiprinimo mechanizmas:Kietas{0}}tirpalas su ribotu karbido nusodinimu
Tipinis valkšnumo stiprumas (100 000 val. plyšimas 700 laipsnių kampu):≈ 35 MPa
Maksimali eksploatavimo temperatūra:600 laipsnių (1112 laipsnių F) apkrovą{2}}laikantiems darbams
Incoloy 800H (UNS N08810):
Anglies kiekis: 0,05–0,10% (griežtai kontroliuojama)
Grūdelių dydis: minimalus ASTM Nr.{0}} (stambiagrūdis)
Aliuminis + titanas: 0,15–0,60 %
Stiprinimo mechanizmas:Kontroliuojamas grūdelių dydis + vienodas M23C6 karbido nusodinimas grūdelių ribose
Tipinis valkšnumo stiprumas (100 000 val. plyšimas 700 laipsnių kampu):≈ 55 MPa
Maksimali eksploatavimo temperatūra:900 laipsnių (1652 laipsnių F)
Incoloy 800HT (UNS N08811):
Anglies kiekis: 0,06–0,10 %
Grūdelių dydis: minimalus ASTM Nr. 5
Aliuminis + titanas: 0,85–1,20% (žymiai didesnis)
Stiprinimo mechanizmas:Stambiagrūdis + M23C6 karbidai + smulkūs Ti(C,N) karbonitridai, atsparūs grubėjimui
Tipinis valkšnumo stiprumas (100 000 val. plyšimas 700 laipsnių kampu):≈ 70 MPa
Maksimali eksploatavimo temperatūra:980 laipsnių (1796 laipsnių F)
Pagrindinis gamybos skirtumas:
800 paprastai tiekiamas atkaitintas tirpalu (1100–1200 laipsnių, greitas aušinimas) be tolesnio terminio apdorojimo. 800H ir 800HT reikia galutinai atkaitinti tirpalą 1150–1200 laipsnių (2100–2190 laipsnių F), po to greitai atvėsinti, kad būtų pasiekta nurodyta stambi struktūra. Šis atkaitinimas aukštoje temperatūroje tirpdo karbidus ir leidžia kontroliuoti grūdų augimą, kuris yra būtinas atsparumui valkšnėjimui užtikrinti.
Pasirinkimo vadovas:
Naudokite800eksploatuoti žemesnėje nei 600 laipsnių temperatūroje, kai šliaužimas nekelia rūpesčių.
Naudokite800Heksploatuoti 600–900 laipsnių temperatūroje esant statinėms apkrovoms.
Naudokite800HTreikliausioms aukštos -temperatūros reikmėms (etileno krekingui, garo metano reformavimui) arba ten, kur šiluminis ciklas yra stiprus.
2. Kl.: Kodėl Incoloy 800H / 800HT apvalus besiūlis vamzdis yra tinkamiausia medžiaga garo metano riformingo (SMR) krosnies išleidimo angoms ir perdavimo linijoms?
A:
Garų metano riformingas (SMR) yra pagrindinis pramoninis vandenilio gamybos procesas. Išleidimo angos ir perdavimo linijos teka reformuotas dujas (H₂, CO, CO₂, H2O, likutinį CH₄) iš spinduliavimo sekcijos esant 800–950 laipsnių (1472–1742 laipsnių F) temperatūrai ir 15–35 barų slėgiui. Šios sąlygos sukuria unikalų šliaužimo, terminio nuovargio ir korozijos iššūkių derinį.
Kodėl nurodytas 800H / 800HT:
1. Valkšnumo plyšimo stiprumas esant temperatūrai:
SMR išleidimo vamzdžiai patiria pastovų vidinį slėgį (lankų įtempį) esant tokioms temperatūroms, kuriose dauguma lydinių greitai deformuojasi. 800H/800HT kontroliuojama anglies ir stambių grūdelių struktūra užtikrina 100 000 valandų valkšnumo plyšimo stiprumą, kuris yra maždaug 40–50 MPa 900 laipsnių kampu. Tai leidžia dizaineriams naudoti pagrįstą sienelių storį (paprastai 4–8 mm 4–8 colių vamzdynams) su saugiu įtempio lygiu.
2. Atsparumas šiluminiam nuovargiui:
SMR krosnys dažnai paleidžiamos{0}}ir išjungiamos (kartais kas savaitę techninei priežiūrai atlikti). Stambiagrūdė 800H/800HT struktūra užtikrina geresnį atsparumą šiluminiam nuovargiui nei smulkus
3. Atsparumas anglies susidarymui:
Reformuotose dujose yra anglies monoksido ir metano, kurie gali sudeginti daugelį lydinių, todėl gali susidaryti trapumas ir įtrūkimai. „Incoloy 800H/800HT“ sudaro stabilią, lėtai -augančią Cr₂O₃ apnašą, kuri atspari anglies patekimui. Kontroliuojamas silicio kiekis (paprastai 0,3–0,7 %) dar labiau padidina atsparumą karbiuracijai, sudarydamas sub- masto SiO₂ sluoksnį.
4. Atsparumas oksidacijai:
19–23 % chromo kiekis užtikrina puikų atsparumą oksidacijai aukštoje -temperatūroje. Net esant garams (kuris gali pagreitinti kai kurių lydinių oksidaciją), 800H/800HT išlaiko apsauginę skalę.
5. Gamyba:
SMR košėms reikia sudėtingų lenkimų ir suvirinimų. 800H/800HT vamzdžiai gali būti šaltai arba karštai lenkti ir suvirinti naudojant standartinius metodus (GTAW su ERNiCr-3 užpildu). Terminis apdorojimas po suvirinimo nereikalingas, todėl supaprastinama lauko gamyba.
Išvengti gedimų režimai:
800 (smulkia-grūdė)per 2–3 metus nukentėtų nuo šliaužimo plyšimo dėl grūdų ribos slinkimo.
310 nerūdijantis plienasper 12–18 mėnesių pasikartotų ir taptų trapūs.
600 lydinysveiktų panašiai, bet už žymiai didesnę kainą.
Lauko patirtis:
„Incoloy 800HT“ besiūliai vamzdeliai yra standartiniai SMR košėms vandenilio gamyklose visame pasaulyje, jų tipinis tarnavimo laikas yra 8–12 metų. Paprastai pakeitimas vyksta dėl šliaužimo iškraipymo (išsipūtimo) arba terminio nuovargio įtrūkimų po 80 000–100 000 valandų, o ne dėl katastrofiško gedimo.
3. Kl.: Kokie yra rekomenduojami suvirinimo būdai ir užpildų metalai jungiant Incoloy 800H / 800HT apvalius besiūlius vamzdžius ir ar reikalingas po-suvirinimo terminis apdorojimas?
A:
„Incoloy 800H“ ir 800HT yra lengvai suvirinami naudojant įprastus lankinio suvirinimo procesus, tačiau norint išlaikyti aukštą -temperatūrinį stiprumą, būtina tinkamai parinkti užpildo metalą ir atlikti techniką.
Suvirinimo procesai:
GTAW (TIG)– Pirmenybė teikiama plonasienių{0}}vamzdžių ir šaknų kanalams. Užtikrina geriausią šilumos tiekimo ir suvirinimo baseino valdymą.
GMAW (MIG)– Tinka užpildymui ir uždengimui ant storesnių sienų.
SMAW (lazda)– Priimtinas lauko suvirinimui, kai nėra GTAW įrangos.
Užpildo metalo rekomendacijos:
| Užpildas Metalas | AWS klasifikacija | Taikymas |
|---|---|---|
| ERNiCr-3 | A5.14 („Inconel 82“) | Dažniausias pasirinkimas. Geras stiprumo atitikimas, puikus atsparumas oksidacijai. |
| ERNiCrCoMo-1 | A5.14 („Inconel 617“) | Aptarnavimui virš 900 laipsnių. Didesnis valkšnumo stiprumas, bet brangesnis. |
| ERNiFeCr-2 | A5.14 (800H / HT atitikimas) | Suteikia artimiausią kompozicijos atitiktį. Galima, bet rečiau. |
Suvirinimui nuo 800H iki 800H:Rekomenduojamas ERNiCr-3. Suvirinimo metalas sudaro apie 70–80 % nikelio, 20 % chromo ir 2–3 % niobio. Didelis nikelio kiekis palaiko lankstumą, o niobis apsaugo nuo karšto įtrūkimo.
800H suvirinimui su skirtingais metalais (pvz., nerūdijančiu plienu 310 arba 347):
Naudokite ERNiCr-3 arba ERNiCrFe-6. Daug nikelio turintis užpildas užtikrina skirtingą lydinių šiluminį plėtimąsi.
Suvirinimo atsargumo priemonės:
Išankstinis pašildymas nereikalingas– Išankstinis šildymas yra nereikalingas ir gali paskatinti grūdų rupėjimą-šilumos paveiktoje zonoje (HAZ).
Interpass temperatūra– Palaikykite žemesnę nei 150 laipsnių (300 laipsnių F). Per aukšta tarptakų temperatūra gali sukelti įjautrinimą arba nepageidaujamų karbido nuosėdų.
Mažas šilumos tiekimas– Naudokite 0,5–1,5 kJ/mm. Styginiai karoliukai (be pynimo) ir daug plonų eilučių sukuria geriausią mikrostruktūrą.
Atgal-valymas– Vamzdžių suvirinimui atgal{0}}pravalykite argonu, kad būtų išvengta šaknies praėjimo oksidacijos. Oksiduotų šaknų karoliukai sumažino valkšnumo stiprumą.
Apsauginės dujos– 100% argonas GTAW. GMAW naudokite argono-helio mišinius (75 % Ar + 25 % He), kad pagerintumėte prasiskverbimą.
Po{0}}suvirinimo siūlės terminis apdorojimas (PWHT):
Paprastai NEPRIVALOMA800H/800HT vamzdeliams, naudojamiems aukštoje-temperatūroje. Suvirinta konstrukcija išlaiko pakankamą valkšnumo stiprumą daugeliu atvejų.
Tačiau PWHT (tirpalo atkaitinimas 1150–1200 laipsnių ir greitas aušinimas) gali būti taikomas:
Labai šaltai{0}}apdirbtas vamzdis, kuris vėliau suvirinamas (atkuria lankstumą)
Komponentai, kuriems reikalingas maksimalus valkšnumo stiprumas suvirinimo srityje
Eksploatavimo sąlygos esant dideliam šiluminiam ciklui (PWHT homogenizuoja suvirinimo mikrostruktūrą)
Svarbi pastaba:Jei atliekama PWHT, visas vamzdžio mazgas turi būti vienodai termiškai{0}}apdorotas. Vietinis PWHT (pvz., suvirinimo siūlės kaitinimas degikliu) yra neveiksmingas ir gali sukelti vietinį grūdelių augimą arba iškraipymą.
NACE reikalavimas:800H / 800HT paprastai nenaudojami rūgščioms šlapioms eksploatavimo sąlygoms. Aukštos-temperatūros vandenilio paslaugoms (pvz., reformerio išleidimo angai) NACE apribojimai netaikomi.
4. Kl.: Kokios yra konkrečios programos, kuriose Incoloy 800H apvalus besiūlis vamzdis turi viršyti standartinį 800, o kur vietoj 800H reikalingas 800HT?
A:
Pasirinkimas tarp 800, 800H ir 800HT priklauso nuo darbinės temperatūros, įtempių lygio ir numatomo tarnavimo laiko.
Programos, reikalaujančios Incoloy 800H virš 800:
| Pramonė | Komponentas | Darbinė temp | Kodėl reikalingas 800h |
|---|---|---|---|
| Naftos chemija | Etileno krekingo krosnies perdavimo linijos šilumokaičiai (TLE) | 850–950 laipsnių | 800 plyštų per < 1 metus; 800H užtikrina 5–8 metų tarnavimo laiką |
| Vandenilio gamyba | SMR krosnies išėjimo košės | 800-900 laipsnių | Terminis nuovargis + šliaužimas; 800 sugenda slenkant grūdų ribai |
| Terminis apdorojimas | Krosnies spinduliavimo vamzdžiai (karbonizuojanti atmosfera) | 900-1000 laipsnių | 800 neturi stambių grūdelių struktūros, kad būtų atsparus valkšnumui |
| Branduolinės | Labai aukštos temperatūros reaktorių (VHTR) tarpiniai šilumokaičiai | 750–850 laipsnių | ASME Code Case 2225 specialiai leidžia 800H dizaino įtempius |
Programos, reikalaujančios Incoloy 800HT virš 800H:
| Pramonė | Komponentas | Darbinė temp | Kodėl reikalingas 800HT |
|---|---|---|---|
| Etileno įtrūkimai | Krekingo ritės (pirolizės vamzdeliai) | 950–1050 laipsnių | 800H valkšnumo stiprumas nepakankamas 1000 laipsnių kampu; 800HT Ti + Al papildomai sustiprina |
| Vandenilis | SMR pirminio reformatoriaus vamzdeliai | 900–950 laipsnių | Leidžiami didesni projektiniai įtempiai; ilgesnis vamzdžio tarnavimo laikas (10–12 metų, palyginti su . 6–8 metų 800H) |
| Cheminis | Katalizatoriaus atraminiai vamzdeliai (egzoterminės reakcijos) | 850–950 laipsnių su terminiais ciklais | 800HT smulkesni, stabilesni karbidai atsparūs šiurkštėjimui važiuojant dviračiu |
| Energijos gamyba | Perkaitintuvo vamzdeliai (pažangūs itin{0}}superkritiniai katilai) | 700–800 laipsnių, aukštas slėgis | 800HT suteikia didesnį leistiną įtempimą pagal ASME kodo atvejį 2159 |
Lyginamojo eksploatavimo trukmės pavyzdys (etileno krekingo krosnis TLE 950 laipsnių kampu, 5 MPa):
| Įvertinimas | 100 000 val. valkšnumo stiprumas (MPa) | Numatomas vamzdžio tarnavimo laikas | Keitimo dažnis |
|---|---|---|---|
| 800 | Neįvertintas 950 laipsnių kampu | < 1 year | Nepriimtina |
| 800H | ≈ 18 MPa | 4-6 metai | 4-6 metų apyvarta |
| 800HT | ≈ 25 MPa | 8-12 metų | 2-3 apsisukimai |
Sąnaudų{0}}naudos analizė:
800HT besiūlis vamzdis paprastai kainuoja 10–20 % daugiau nei 800H, tačiau dėl ilgesnio tarnavimo laiko (dažnai dvigubai) jis yra ekonomiškai efektyvus, kai reikia pakeisti svarbius-sunkiai{6}}komponentus. Lengvai pasiekiamiems vamzdynams esant vidutinei temperatūrai (600–750 laipsnių), 800H išlieka standartinis pasirinkimas.
Pasirinkimo nykščio taisyklė:
T < 600 laipsnių, nesijaudinkite → 800
600 laipsnių < T < 850 laipsnių , nuolatinis aptarnavimas → 800H
T > 850 laipsnių arba terminis ciklas, arba > 5 MPa įtempis →800HT
T > 950 laipsnių →800HT yra minimalus; ekstremalioms sąlygoms apsvarstykite lietus lydinius arba ugniai atsparius metalus
5. Kl.: Kokie yra svarbiausi Incoloy 800H ir 800HT apvalių besiūlių vamzdžių terminio apdorojimo reikalavimai ir kaip jie veikia mikrostruktūrą ir savybes?
A:
Skirtingai nuo daugelio kritulių{0}}kietėjimo lydinių, Incoloy 800H ir 800HT valkšnumo stiprumas pasiekiamas dėl kontroliuojamo grūdelių dydžio ir karbido pasiskirstymo, o ne dėl senėjimo. Tačiau tinkamas tirpalo atkaitinimas yra labai svarbus.
Atkaitinimas tirpalu – kritinis terminis apdorojimas:
„Incoloy 800H“:
Temperatūra:1150–1200 laipsnių (2100–2190 laipsnių F)
Laikas:15–60 minučių (priklausomai nuo sienelės storio)
Aušinimas:Greitas (gesinimas vandeniu arba priverstinis oras)
Gautas grūdelių dydis:Minimalus ASTM Nr. 5 (apytikslis)
„Incoloy 800HT“:
Temperatūra:1150–1200 laipsnių (2100–2190 laipsnių F)
Laikas:15-60 minučių
Aušinimas:Greitas (paprastai reikalingas vandens gesinimas)
Gautas grūdelių dydis:Minimalus ASTM Nr.{0}} su vienodais Ti(C,N) karbonitridais
Kodėl šis specialus terminis apdorojimas yra būtinas:
Grūdų dydžio kontrolė– Atkaitinimas aukštoje -temperatūroje ištirpina visus karbidus ir leidžia grūdams užaugti iki nurodyto stambaus dydžio (ASTM Nr. . 5 atitinka maždaug 64–128 µm vidutinį skersmenį). Stambūs grūdeliai sumažina grūdelių ribos plotą, o tai sumažina grūdelių ribos slydimą -, pirminį valkšnumo mechanizmą esant aukštai temperatūrai.
Karbido tirpinimas ir pakartotinis nusodinimas– Atkaitinimo tirpalu metu visi M3C6 karbidai ištirpsta. Atvėsus, smulkūs karbidai tolygiai nusėda išilgai grūdelių ribų. Šie karbidai sutvirtina kaiščius ir neleidžia judėti grūdų ribos eksploatacijos metu.
Karbonitrido susidarymas (tik 800HT)– Dėl didesnio titano ir aliuminio kiekio 800HT aušinimo metu susidaro stabilūs Ti(C,N) karbonitridai. Šios dalelės yra daug atsparesnės šiurkštumui nei chromo karbidai ir užtikrina ilgalaikį valkšnumo stiprumą net po 50 000–100 000 eksploatavimo valandų.
Netinkamo terminio apdorojimo pasekmės:
| Problema | Priežastis | Efektas |
|---|---|---|
| Smulkių grūdelių dydis (ASTM 6–8) | Per žema tirpalo atkaitinimo temperatūra (< 1100°C) | Prastas valkšnumo stiprumas; grūdų ribos slinkimas lemia ankstyvą gedimą |
| Ne{0}}vienodūs karbidai | Nepakankamas laikas esant temperatūrai | Lokalus šliaužimo pažeidimas; sumažintas plyšimo laikas |
| Jautrinta struktūra | Lėtas aušinimas iki 550–750 laipsnių | Chromo karbidai nuolat susidaro ties grūdelių ribomis; sumažintas atsparumas korozijai (dažniausiai tai nėra problema dirbant aukštoje{0}}temperatūroje sausai) |
| Grūdų grūdinimas (ASTM 2–3) | Excessive temperature (>1220 laipsnių) arba laiką | Sumažintas tempiamasis elastingumas; galimas trapumas |
Ar galimas terminis apdorojimas po-paslaugos?
Po ilgo -tarnavimo (pvz., 50 000 valandų 850 laipsnių kampu) karbido struktūra sutirštėja, o valkšnumo stiprumas sumažėja. Teoriškai įmanoma atkurti savybes iš naujo atkaitinant tirpalą, tačiau tai retai praktiška sumontuotam vamzdžiui dėl:
Dydžio ir geometrijos apribojimai (krosnies talpa)
Oksidacijos nuosėdų pašalinimo reikalavimai
Iškraipymo pavojus kaitinant
Kaina (dažnai viršija pakeitimo išlaidas)
Praktinis nurodymas:
Visada pirkite 800H/800HT vamzdžius iš kvalifikuotų gamyklųkurie patvirtina grūdelių dydį ir tirpalo atkaitinimo parametrus.
Neatlikite papildomo terminio apdorojimoant gatavų vamzdžių, nebent gamintojas specialiai patvirtino.
Jei reikalingas lauko lenkimas arba formavimas, atlikite operaciją tirpalu{0}}atkaitintos būsenos (minkštas). Šaltas darbas, po kurio pašalinamas įtempis 900–950 laipsnių kampu, nėra tolygus pilnam tirpalo atkaitinimui ir neatstatys valkšnumo stiprumo.
Patikrinimas:
Esant kritinėms reikmėms (etileno krekingui, SMR), malūno bandymo sertifikate patikrinkite šiuos dalykus:
Grūdelių dydis (minimalus ASTM Nr.{0}}, matuojamas pagal ASTM E112)
Anglies kiekis (0,05–0,10 % 800H; 0,06–0,10 % 800HT)
Aliuminis + titanas (0,15–0,60 % 800H; 0,85–1,20 % 800HT)
Mechaninės savybės kambario temperatūroje ir aukštesnėje temperatūroje (jei nurodyta)
Paskutinė pastaba:800H ir 800HT negalima{2}}sugrūdinti. Bandymas atlikti senėjimo apdorojimą žemoje -temperatūroje (pvz., 600–700 laipsnių) nepadidins stiprumo ir iš tikrųjų gali sumažinti plastiškumą per anksti grubinant karbidus. Vienintelis svarbus terminis apdorojimas yra pradinis tirpalo atkaitinimas.
