Kodėl „Incoloy 27-7MO“ besiūlis vamzdis yra tinkamas ekstremaliam jūros vandeniui ir aplinkai, kurioje yra daug chlorido?

1. Kl.: Kokie yra pagrindiniai Incoloy 27-7MO ir A-286 lydinio vamzdžių sudėties ir savybių skirtumai?

A:„Incoloy 27-7MO“ ir „A-286“ yra labai našūs lydiniai,

Incoloy 27-7MO (UNS S31277)yra super-austenitinis nerūdijantis plienas, sukurtas ypač atspariam vandens korozijai, ypač jūros vandenyje ir agresyvioje chlorido aplinkoje. Jo vardinė sudėtis – 27–29 % nikelio, 20–22 % chromo, 6,0–7,0 % molibdeno, 1,5–2,5 % vario, 0,25–0,35 % azoto ir balanso geležies. Pavadinimas „27-7“ reiškia maždaug 27 % nikelio ir 7 % molibdeno. Šiame lydinyje yra labai daug molibdeno (6–7 %) ir azoto (0,25–0,35 %), todėl jo atsparumo įdubimams ekvivalentinis skaičius (PREN) yra 50–55 - vienas didžiausių iš bet kurio komerciškai prieinamo austenitinio nerūdijančio plieno. Didelis nikelio kiekis (27–29 %) užtikrina puikų atsparumą chlorido įtempiams korozijai įtrūkimams. „Incoloy 27-7MO“ yra sutvirtintas kietu tirpalu, kurio tipinė takumo riba yra 50–65 ksi (345–448 MPa) kambario temperatūroje, didesnė nei standartinė austenitinė medžiaga dėl stiprinimo azotu. Jis NĖRA skirtas naudoti aukštoje temperatūroje virš maždaug 600 laipsnių F (316 laipsnių).

A-286 (UNS S66286)yra geležies{0}}bazinis superlydinys, sustiprintas grūdinimu krituliais. Jo vardinė sudėtis: 24–27 % nikelio, 13,5–16,0 % chromo, 1,0–1,5 % molibdeno, 1,9–2,35 % titano, 0,1–0,5 % aliuminio, 0,003–0,01 % boro, 0,1–0,5 % geležies. Atkreipkite dėmesį, kad yra titano, aliuminio ir boro{17}}šie elementai leidžia sukietėti nuo kritulių, nes susidaro gama{18}}pirminės (Ni₃(Al,Ti)) dalelės. A-286 nėra nerūdijantis plienas; tai superlydinys, sukurtas atsparumui aukštoje temperatūroje ir atsparumui oksidacijai iki maždaug 1300 laipsnių F (704 laipsnių). Tipinė takumo riba po terminio apdorojimo yra 90–110 ksi (621–758 MPa) kambario temperatūroje, nukrenta iki 70–80 ksi esant 1200 F (649 laipsnių). Lydinyje taip pat yra žymiai mažiau chromo (13,5–16 %) nei Incoloy 27-7MO, todėl jis mažiau atsparus vandeninei korozijai.

Metalurgijos pasekmės:Incoloy 27-7MO skirtasšlapios, žemos{0}} iki-vidutinės temperatūros (iki 600 laipsnių F / 316 laipsnių) vandens korozijos paslaugajūros vandens, cheminio apdorojimo ir išmetamųjų dujų desulfuravimo srityse. Jis nepasižymi dideliu-temperatūrų stiprumu ar atsparumu oksidacijai. A-286 yra skirtasAukštos-temperatūros (iki 1300 F/704 laipsnių) aptarnavimas su dideliais stiprumo reikalavimaisaviacijos, dujų turbinų ir automobilių srityse. Jis turi tik vidutinį atsparumą vandeninei korozijai, o jūros vandenyje gali atsirasti duobių ir korozijos.

Pasirinkimas tarp jų:Jei paraiška apimajūros vanduo, sūrymas arba rūgštiniai chloridai esant vidutinei temperatūrai, kai reikia vidutinio stiprumo, pasirinkite Incoloy 27-7MO. Jei paraiška apimaaukšta temperatūra (1000–1300 laipsnių F / 538–704 laipsnių), kuriai reikalingas didelis stiprumas ir atsparumas oksidacijai, pasirinkite A-286. Jų paslaugų paketai sutampa minimaliai.

---

2. Kl.: Kokie pramonės standartai ir specifikacijos reglamentuoja besiūlius Incoloy 27-7MO ir A-286 lydinio vamzdžius?

A:Šiuos du lydinius reglamentuoja visiškai skirtingos specifikacijos-27-7MO jūrų / chemijos ir A-286 oro erdvės / dujų turbinos.

Besiūliams vamzdžiams Incoloy 27-7MO:

ASTM B677 / ASME SB677– Standartinė besiūlių nikelio-geležies-chromo-molibdeno-vario-azoto lydinio vamzdžių specifikacija. Tai yra pagrindinė UNS S31277 ir panašių super{7}austenitinių klasių specifikacija.

ASTM B829– Bendrieji nikelio lydinio besiūlių vamzdžių reikalavimai (papildomas B677).

NORSOK M-630– Norvegijos naftos ir dujų standartas, apimantis 27-7MO jūros vandens ir sūrymo paslaugų.

ASME katilo ir slėginio indo kodo II skyriaus D dalis– Teikia leistinas S31277 įtempių vertes esant maždaug 600 laipsnių F (316 laipsnių) temperatūrai.

Besiūliams vamzdžiams A-286:

ASTM A453 / ASME SA453– Standartinė specifikacija aukštos temperatūros{0}}varžtų medžiagai, tačiau dažnai taikoma vamzdžiams ir vamzdeliams taikant papildomus reikalavimus. A, B arba C klasė (priklausomai nuo terminio apdorojimo) apima A-286.

AMS 5731– Aerokosminių medžiagų specifikacija besiūliams vamzdžiams A-286, apdorotam tirpalu ir grūdintam nuosėdomis. Tai yra labiausiai paplitusi A-286 vamzdžio / vamzdžio specifikacija aviacijos ir kosmoso srityse.

AMS 5732– Panašus į 5731, bet mažesnis kietumas ir geresnis apdirbamumas.

ASTM B983(kartais nurodoma) – nusodinimo-kietėjimo nikelio-geležies-chromo lydinio vamzdis, nors A-286 rečiau tiekiamas kaip vamzdis nei kaip strypas ar kalimas.

ASME katilo ir slėginio indo kodo II skyriaus D dalis– Teikia leistinas įtempių vertes A-286 (UNS S66286) iki 1300 laipsnių F (704 laipsnių) temperatūroje.

Pirkimo svarstymai:Incoloy 27-7MO besiūlis vamzdis yra specialios klasės su ribotais malūnų šaltiniais; numatomas 12–18 savaičių pristatymo laikas. Besiūlis vamzdis A-286 taip pat yra specialus produktas, paprastai gaminamas pagal individualų užsakymą, o pristatymo laikas yra 12–20 savaičių. A-286 pirkėjai turi nurodyti pageidaujamą terminio apdorojimo būklę (tirpalas apdorotas ir sendintas), o kritinėms reikmėms reikalingas tempimo bandymas aukštesnėje temperatūroje pagal AMS specifikacijas.

---

3. Kl.: Kodėl Incoloy 27-7MO besiūlis vamzdis yra tinkamas ekstremaliam jūros vandeniui ir aplinkai, kurioje yra daug chlorido?

A:Besiūlis Incoloy 27-7MO vamzdis yra aukščiausias austenitinio nerūdijančio plieno atsparumo duobėms ir plyšinei korozijai lygis, todėl tai yra tinkamiausia medžiaga reikliausioms jūros vandens ir sūrymo paslaugų reikmėms. Trys specifinės savybės paaiškina jos pranašumą.

Pirma, išskirtinai didelis atsparumo įbrėžimams ekvivalentinis skaičius (PREN).PREN apskaičiuojamas kaip %Cr + 3.3×%Mo + 16×%N. „Incoloy 27-7MO“:

Chromas: 20–22 %

Molibdenas: 6,0–7,0 %

Azotas: 0,25–0,35 %

Tai duoda maždaug 50–55 PREN. Palyginimui:

316L nerūdijantis plienas: PREN ~24–26

Duplex 2205: PREN ~35–38

Incoloy 825: PREN ~30-33

Incoloy 926 (6 % Mo): PREN ~40-45

Laikoma, kad PREN virš 40 yra puikus jūros vandens aptarnavimui. PREN virš 50 yra išskirtinis. „Incoloy 27-7MO“ yra atsparus duobių ir plyšių korozijai jūros vandenyje, kurio temperatūra iki maždaug 180–200 laipsnių F (82–93 laipsnių)-gerokai aukštesnė nei įprasta jūros vandens temperatūra. Dėl to jis tinkamas jūros vandens aušinimo sistemoms atogrąžų klimato sąlygomis, taip pat sūrymo koncentratoriams ir aukštos temperatūros sūriame vandenyje, kur kiti 6% Mo lydiniai vis tiek gali patirti vietinį poveikį.

Antra, išskirtinis atsparumas chlorido įtempių korozijos įtrūkimams (SCC).27–29 % nikelio turintis Incoloy 27-7MO nikelio kiekis gerokai didesnis nei standartinėse superaustenitinėse klasėse (Incoloy 926 turi 24–26 % Ni). Didesnis nikelio kiekis suteikia didesnę saugumo ribą nuo chlorido SCC. Lydinys atsparus SCC visoms temperatūroms, su kuriomis susiduriama naudojant vandeninį tirpalą, įskaitant koncentruotus sūrymus, garų kondensatą su chlorido pernešimu ir jūros atmosferos sąlygomis su purškiančia druska.

Trečia, didesnis stiprumas nei standartiniai 6% Mo lydiniai.Padidėjęs azoto kiekis (0,25–0,35 %) suteikia kieto tirpalo stiprinimą, todėl Incoloy 27-7MO tipinis takumo stiprumas yra 50–65 ksi (345–448 MPa) – maždaug 30–40 % didesnis nei standartinių 6 % Mo lydinių (kurių paprastai išeiga 35–45). Dėl šio didesnio stiprumo galima naudoti plonesnes vamzdžių sieneles, todėl kai kuriais atvejais sumažėja svoris ir sąnaudos.

Lyginamasis našumas:Jūros vandens atvirkštinio osmoso (SWRO) gėlinimo gamykloje aukšto -slėgio sūrymo srovė 160 °F (71 laipsnis) ir 70 000 ppm chloridų:

Duplex 2205 plyšinė korozija patiriama per 6–12 mėnesių

„Incoloy 926“ (6 % Mo) gali išgyventi 2–3 metus, tačiau ant tarpiklių atsiranda duobių

„Incoloy 27-7MO“ tarnauja 10+ metų be jokių aptiktų duobių

Tipiškos programos:Jūros vandens atvirkštinio osmoso (SWRO) aukšto -slėgio vamzdynai, sūrymo koncentratoriai, atviroje jūroje įrengtos platformos gaisrinio vandens sistemos (tropinėse vietovėse), jūros vandens aušinimo sistemos elektrinėse (vieną kartą-per ir recirkuliuojančios), cheminių tanklaivių krovinių linijos, kuriose tvarkomi agresyvūs sūrymai, ir farmacinių reaktorių sistemos, kurioms reikalingas maksimalus atsparumas chloridui.

---

4. Kl. Kodėl A-286 lydinio vamzdis naudojamas kosmose ir dujų turbinose, nepaisant nedidelio chromo kiekio?

A:A-286 lydinio vamzdis nuo šeštojo dešimtmečio buvo naudojamas aviacijos ir kosmoso, dujų turbinų ir automobilių turbokompresorių reikmėms dėl savo unikalaus derinio.aukštoje{0}}temperatūroje, gamyboje ir ekonomiškumo{1}}efektyvumu. Trys specifinės savybės paaiškina jos ilgalaikį populiarumą.

Pirma, kritulių{0}}stiprumas iki 1300 laipsnių F (704 laipsnių).Dėl kontroliuojamo dviejų -pakopų terminio apdorojimo (tirpalo atkaitinimas 1800 °F / 982 laipsniais, po to sendinimas 1325 °F / 718 laipsniais ir 1150 °F / 621 laipsniais), A-286 sukuria smulkią gama-286 gama-₃(Alpitiates). Šios nuosėdos yra suderintos su austenitine matrica, todėl jos labai sustiprina be trapumo. Įprasta takumo riba yra 90–110 ksi (621–758 MPa) kambario temperatūroje, ir, svarbiausia, lydinys išlaiko 70–80 % šio stiprumo esant 1200 laipsnių F (649 laipsnių). Šis derinys neprilygsta standartiniam austenitiniam nerūdijančiam plienui (kuris greitai minkštėja virš 1000 laipsnių F / 538 laipsnių) ir palankiai konkuruoja su brangesniais nikelio pagrindu pagamintais superlydiniais, tokiais kaip Inconel 718, esant žemesnei nei 1300 laipsnių F temperatūrai.

Antra, geras atsparumas oksidacijai, atsižvelgiant į chromo lygį.Turint tik 13,5–16 % chromo, A-286 nebūtų pasirinktas ypatingos oksidacijos paslaugai. Tačiau esant temperatūrai iki 1300 laipsnių F (704 laipsnių), šis chromo lygis yra pakankamas apsauginei chromo oksido skalei susidaryti. Lydinys taip pat naudingas dėl nedidelių aliuminio priedų (0,1–0,5 %), o tai dar labiau padidina atsparumą oksidacijai. Dujų turbinos kompresoriaus išleidimo vamzdynuose (paprastai 800–1200 laipsnių F / 427–649 laipsnių) A-286 užtikrina puikų tarnavimo laiką, nereikalaujant didesnio chromo (ir brangesnių) lydinių.

Trečia, puikus apdirbamumas ir suvirinamumas.Skirtingai nuo daugelio kritulių{0}}superlydinių, kurie yra linkę į deformaciją-senėjimo įtrūkimus, A-286 gali būti suvirinamas tirpalu-atkaitintas ir vėliau sendinamas. Dėl mažesnio lydinio kietėjimo, palyginti su nikelio pagrindu pagamintais superlydiniais, jis yra atlaidesnis suvirinant ir formuojant. Dėl to jis tapo mėgstamiausiu pagamintų komponentų, tokių kaip išmetimo kolektoriai, turbokompresoriaus korpusai ir reaktyvinių variklių kompresorių korpusai. Lydinys taip pat pakankamai gerai apdirbamas seno amžiaus, nors įrankių nusidėvėjimas yra didesnis nei standartinio nerūdijančio plieno.

Palyginamas turbokompresoriaus veikimas:Dyzelinio variklio turbokompresoriuje, veikiančiame 1250 laipsnių F (677 laipsnių) ir ciklinės šiluminės apkrovos:

304H nerūdijantis plienas: nepakankamas stiprumas, valkšnumo deformacija sukelia korpuso iškraipymą per 1–2 metus

Inconel 718: puikus našumas, bet didelė kaina (3–5 × A-286) ir sunku pagaminti

A-286: suteikia 5–8 metų tarnavimo laiką, kurio kaina yra maždaug 1,5–2 kartus didesnė už 304H

Tipiškos programos:Reaktyvinių variklių kompresorių korpusai ir oro išleidimo kanalai, dujų turbinos kompresoriaus išleidimo vamzdžiai, dyzelinių variklių turbokompresoriaus korpusai ir turbinų ratai, automobilių išmetimo vožtuvai ir kolektoriai (didelio{0}}našumo įrenginiai), erdvėlaivių tvirtinimo detalės ir varžtai (ASTM A453 A klasė), garo turbinos varžtai ir smeigės.

---

5. Kl.: Kokie yra svarbiausi suvirinimo ir terminio apdorojimo reikalavimai Incoloy 27-7MO ir A-286 lydinio vamzdžiams?

A:Norint suvirinti šiuos du lydinius, reikia iš esmės skirtingų požiūrių-Incoloy 27-7MO yra tvirtas-tirpalas, sustiprintas ir gerai suvirinamas (taikant atsargumo priemones, kad būtų išlaikytas atsparumas įdubimams), o A-286 yra kietėjantis nuo kritulių ir norint pasiekti visišką stiprumą, po suvirinimo reikalingas senėjimas.

Incoloy 27-7MO vamzdžiui (super-austenitinis, kietas tirpalas):

Užpildo metalo pasirinkimas:NaudokiteERNiCrMo-3(Inconel 625) arbaERNiCrMo-10(Inconel 622) kaip standartiniai užpildai. Užpildas turi atitikti arba viršyti netauriųjų metalų molibdeno kiekį (6–7%), kad būtų išlaikytas atsparumas duobėms.ERNiCrMo-4(C-276) taip pat priimtinas. Niekada nenaudokite nerūdijančio plieno užpildų (308L, 316L) – jie sukuria galvaninės korozijos elementą ir trūksta molibdeno.

Šilumos tiekimo valdymas:Maksimali tarpinio praėjimo temperatūra: 250 laipsnių F (121 laipsnis). Šilumos tiekimas ribojamas iki 20–40 kJ/colis (8–16 kJ/cm). Didesnis šilumos įvedimas gali sukelti molibdeno -fazių nusodinimą (sigma arba chi fazės), o tai sumažina atsparumą duobėms 50 % ar daugiau. Naudokite styginius karoliukus, o ne audimą.

Išankstinis suvirinimo{0}}valymas:Nuvalykite acetonu arba tam skirtu nerūdijančio plieno šepečiu. Naudokite nikelio lydiniams skirtus šlifavimo diskus. Pašalinkite visą anglies plieno užteršimą-įterptosios geležies dalelės surūdys ir pradės įdubimus.

Po-suvirinimo siūlės terminis apdorojimas (paprastai nebūtinas):Daugeliu atvejų Incoloy 27-7MO naudojamas suvirintas. Siekiant maksimalaus atsparumo korozijai sunkioje aplinkoje (pvz., šiltame jūros vandenyje su stovinčiomis sąlygomis), tirpalo atkaitinimas 1950–2050 F (1066–1121 laipsnio) temperatūroje, o po to greitas gesinimas vandeniu, atkuria visišką atsparumą duobėms. Tai retai atliekama ant vamzdžio dėl iškraipymo rizikos.

A-286 vamzdžiui (kietėjimas nuo kritulių):

Užpildo metalo pasirinkimas:NaudokiteA-286 atitinkantis užpildas(dažnai žymimas kaip ERNiCrFe-? arba patentuotas). Šiame užpilde yra titano ir aliuminio, kad suvirinimo nuosėdose sukietėtų nuosėdos. Niekada nenaudokite standartinių nerūdijančio plieno užpildų arba įprastų nikelio užpildų, pvz., ERNiCr-3 – jie nepasieks reikiamo stiprumo aukštoje temperatūroje.

Šilumos tiekimo valdymas:Maksimali praėjimo temperatūra: 200 laipsnių F (93 laipsniai). Šilumos tiekimas ribojamas iki 15–30 kJ/col (6–12 kJ/cm). Mažesnis šilumos kiekis sumažina šilumos{8}}veikiamos zonos plotį ir sumažina liekamuosius įtempius.

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): 1800 laipsnių F (982 laipsnių) 1 valandą vienam colio storiui, po to greitai atvėsinama (gesinimas oru arba alyva)

Senėjimo gydymas:Įkaitinkite iki 1325 laipsnių F (718 laipsnių), palaikykite 16 valandų, krosnį atvėsinkite iki 1150 F (621 laipsnio) iki maksimalios 200 F (93 laipsnių) per valandą, palaikykite 16 valandų, tada atvėsinkite oru.

Be po-sendinimo suvirinimo siūlės takumo riba yra tik 40–50 ksi (276–345 MPa) -visiškai netinkama aviacijos ir erdvėlaivių arba dujų turbinų eksploatavimui, kuriam reikalingas 90+ ksi.

Kritiniai įspėjimai:

„Incoloy 27-7MO“:Nenaudokite nerūdijančio plieno užpildų,{0}}juose trūksta molibdeno ir jie sudarys korozijai{1}} jautrią suvirinimo zoną. Neperkaitinkite-sigmos fazės susidarymas yra negrįžtamas be viso tirpalo atkaitinimo. Nenaudokite užterštų šlifavimo diskų,{5}}įdėtos anglies plieno dalelės sukelia duobių susidarymą.

A-286:Niekada nevirinkite be kvalifikuotos procedūros. Niekada nevirinkite senos būklės. Niekada nepraleiskite po-suvirinimo elementų, kurių sudėtyje yra slėgio-arba aukštos{4}}temperatūros, senėjimo. Lydinio jautrumas įtempimui-senėjimo įtrūkimams reikalauja kruopštaus terminio apdorojimo greičio kontrolės. Boro kiekis (0,003–0,01 %) pagerina valkšnumo stiprumą, bet padidina jautrumą karštam įtrūkimui{10}}rūpestingai valdykite šilumos įvedimą.

Kvalifikacijos reikalavimai:

Naudojant „Incoloy 27-7MO“ jūros vandens tarnyboje, suvirinimo procedūros kvalifikacija turi apimti taškinės korozijos bandymą pagal ASTM G48 (geležies chloridas) aukštesnėje temperatūroje (paprastai 104 F / 40 laipsnių), siekiant patikrinti, ar suvirintos ir karščio paveiktos zonos išlaiko PREN ekvivalentą.

A-286 aviacijos ir dujų turbinų eksploatavimo srityje, suvirinimo procedūros kvalifikacija turi apimti tempimo bandymą aukštesnėje-tempimo temperatūroje (esant numatytai eksploatavimo temperatūrai), o kritiniais atvejais – valkšnumo ir plyšimo bandymą. AMS specifikacijose paprastai reikalaujama 100 % visų suvirinimo siūlių radiografinio patikrinimo.