απαιτήσεις συγκόλλησης και συστάσεις μετάλλου πλήρωσης για το Incoloy 864 και το Incoloy 890

1. Ε: Ποιες είναι οι θεμελιώδεις διαφορές στη χημική σύνθεση και τη φιλοσοφία σχεδιασμού κράματος μεταξύ των σωλήνων χωρίς ραφή Incoloy 864 και Incoloy 890;

A:
Το Incoloy 864 και το Incoloy 890 είναι και τα δύο κράματα-νικελίου-σιδήρου-χρωμίου υψηλής απόδοσης, αλλά αναπτύχθηκαν για διαφορετικές προκλήσεις διάβρωσης με ξεχωριστές στρατηγικές κράματος.

Incoloy 864 (UNS N08864)έχει ονομαστική σύνθεση:

Νικέλιο: 34–37% (μετρίως υψηλό)

Χρώμιο: 21–24% (υψηλό για αντοχή στην οξείδωση)

Μολυβδαίνιο: 3,0–4,0% (προσθέτει αντίσταση στα σκασίματα)

Χαλκός: 0,5–1,5% (μέτρια αντοχή σε οξύ)

Άζωτο: 0,10–0,20% (προστίθεται για ενίσχυση και αντοχή σε σκασίματα)

Σίδηρος: ισορροπία

Η προσθήκη αζώτου (έως 0,20%) είναι ένα βασικό χαρακτηριστικό - παρέχει στερεά-ενίσχυση του διαλύματος χωρίς συμβιβασμούς στην αντίσταση στη διάβρωση και βελτιώνει συνεργικά την αντίσταση στα σκασίματα σε περιβάλλοντα που περιέχουν χλωρίδιο-. Η περιεκτικότητα σε χαλκό είναι μέτρια, καθιστώντας το 864 κατάλληλο για ήπια αναγωγή οξέων.

Incoloy 890 (UNS N08890)έχει διαφορετική σύνθεση:

Νικέλιο: 33–37%

Chromium: 24–28% (υψηλότερο από 864)

Μολυβδαίνιο: 4,0–6,0% (υψηλότερο για ανώτερη αντίσταση στα σκασίματα)

Χαλκός: 1,0–2,0% (βελτιωμένη αναγωγική αντίσταση σε οξύ)

Πυρίτιο: 0,2–0,8% (βελτιώνει την αντίσταση στην οξείδωση)

Σίδηρος: ισορροπία

Καμία σκόπιμη προσθήκη αζώτου

Η φιλοσοφία σχεδιασμού του κράματος διαφέρει:864δίνει έμφαση σε μια ισορροπημένη προσέγγιση με ενίσχυση αζώτου, κατάλληλη για αποθείωση καυσαερίων (FGD) και συστήματα εξάτμισης θαλάσσης.890στοχεύει σε πιο επιθετικά περιβάλλοντα χημικών διεργασιών με υψηλότερο χρώμιο και μολυβδαίνιο, παρέχοντας ανώτερη αντίσταση τόσο στα οξειδωτικά όσο και στα αναγωγικά οξέα σε ένα ευρύτερο εύρος pH.

Σύγκριση θερμοκρασίας υπηρεσίας:Και τα δύο κράματα έχουν καλή απόδοση έως περίπου 500 μοίρες (932 βαθμοί F). Πάνω από αυτή τη θερμοκρασία, η αντίσταση στην οξείδωση ευνοεί το 890 λόγω της υψηλότερης περιεκτικότητάς του σε χρώμιο και πυρίτιο, ενώ το άζωτο του 864 δεν προσφέρει κανένα όφελος σε υψηλές θερμοκρασίες.

---

2. Ε: Γιατί ο σωλήνας χωρίς ραφή Incoloy 864 προτιμάται έναντι του ανοξείδωτου χάλυβα 316L σε συστήματα αποθείωσης καυσαερίων (FGD) σε σταθμούς παραγωγής ενέργειας με καύση άνθρακα-;

A:
Τα συστήματα αποθείωσης καυσαερίων (FGD) δημιουργούν ένα από τα πιο διαβρωτικά περιβάλλοντα στη βιομηχανική επεξεργασία: υγρό, ζεστό (50-80 μοίρες), πολύ χλωριωμένο (έως 100.000 ppm Cl-), με χαμηλό pH (1,5-3,5) και επιθετικά είδη όπως θειώδη και φθοριούχα άλατα, σουλφίδια.

Γιατί αποτυγχάνει το 316L:
Ο τυπικός ανοξείδωτος χάλυβας 316L (2–3% Mo) έχει ισοδύναμο αριθμό αντίστασης διάτρησης (PREN) περίπου 24–26. Στους πολτούς πλυσίματος FGD, η τοπική διάβρωση διάτρησης και σχισμής εμφανίζεται εντός εβδομάδων ή μηνών, οδηγώντας σε διάτρηση-του τοίχου των σωληνώσεων. Επιπλέον, το 316L είναι ευαίσθητο σε ρωγμές λόγω διάβρωσης λόγω καταπόνησης (SCC) παρουσία χλωριδίων και υπολειμματικών τάσεων εφελκυσμού.

Γιατί το Incoloy 864 πετυχαίνει:

Υψηλό μολυβδαίνιο (3,0–4,0%)– Αυξάνει το PREN σε περίπου 35–38. Αυτό παρέχει κρίσιμη αντίσταση στη διάβρωση με κοιλότητες και ρωγμές σε περιβάλλοντα υψηλού-χλωριούχου και χαμηλού pH-. Το όριο PREN για αξιόπιστη υπηρεσία FGD είναι γενικά αποδεκτό ως μεγαλύτερο ή ίσο με 35.

Προσθήκη αζώτου (0,10–0,20%)– Το άζωτο ενισχύει την αντίσταση στα κοιλώματα μέσω μιας συνεργιστικής δράσης με το μολυβδαίνιο. Παρέχει επίσης ισχυρή-ενίσχυση στερεού διαλύματος, επιτρέποντας λεπτότερα τοιχώματα σωλήνων για την ίδια ονομαστική πίεση.

Μέτριο νικέλιο (34–37%)– Αρκετά υψηλό για να αντέχει το χλωριούχο SCC, το οποίο μαστίζει τους ανοξείδωτους χάλυβες της σειράς 300-. Σε αντίθεση με τα κράματα υψηλής-νικελίου (π.χ. C-276), το 864 παραμένει οικονομικά αποδοτικό ενώ παρέχει επαρκή αντίσταση SCC.

Χαλκός (0,5–1,5%)– Παρέχει κάποια αντίσταση στα θειικά και θειικά οξέα, τα οποία υπάρχουν στους πολτούς απορροφητών FGD.

Επιδόσεις πεδίου:Σε δοκιμές-παράπλευρα-, ο σωλήνας 316L απέτυχε εντός 6–12 μηνών στους αναθερμαντήρες και τους αγωγούς FGD. Ο σωλήνας χωρίς ραφές Incoloy 864 έχει επιδείξει διάρκεια ζωής που υπερβαίνει τα 15–20 χρόνια στις ίδιες εφαρμογές, καθιστώντας τον το βιομηχανικό πρότυπο για σωληνώσεις απορροφητικού πολτού FGD, κεφαλές ψεκασμού και στηρίγματα εξάλειψης ομίχλης.

Σύγκριση κόστους:Το 864 είναι περίπου 2-3 ​​φορές το κόστος των 316 λίτρων, αλλά προσφέρει 10-20 φορές τη διάρκεια ζωής. Για κρίσιμα εξαρτήματα FGD όπου η αντικατάσταση απαιτεί διακοπή λειτουργίας της εγκατάστασης, τα οικονομικά στοιχεία του κύκλου ζωής ευνοούν έντονα το 864.

---

3. Ε: Πώς συγκρίνεται ο σωλήνας χωρίς ραφή Incoloy 890 με το Incoloy 864 σε περιβάλλοντα χημικών διεργασιών που περιλαμβάνουν μικτά οξέα (θειικό + νιτρικό + χλωριούχα);

A:
Τα μικτά όξινα περιβάλλοντα - όπως αυτά που βρίσκονται σε γραμμές αποστράγγισης μετάλλων, η ανάκτηση χρησιμοποιημένου οξέος και ορισμένες χημικές διαδικασίες παραγωγής - αποτελούν μια μοναδική πρόκληση: το κράμα πρέπει να ανθίσταται τόσο στα αναγωγικά οξέα (θειικό, υδροχλωρικό) όσο και στα οξειδωτικά οξέα (νιτρικό, χρωμικό), συχνά με παρουσία χλωριούχων.

Incoloy 864 σε μικτά οξέα:

Το μολυβδαίνιο (3,0–4,0%) και ο χαλκός (0,5–1,5%) παρέχουν καλή αντοχή στα αναγωγικά οξέα.

Το χρώμιο (21–24%) προσφέρει επαρκή αντοχή στα οξειδωτικά οξέα.

Ωστόσο, ο συνδυασμός υψηλών χλωριδίων με οξειδωτικά είδη μπορεί να δημιουργήσει συνθήκες κοίλωσης που προκαλούν το 35 PREN του 864.

Nitrogen addition helps but is not sufficient for severe mixed acid service with high chlorides (>10,000 ppm) and elevated temperatures (>80 μοίρες).

Incoloy 890 σε μικτά οξέα:

Το υψηλότερο χρώμιο (24–28%) βελτιώνει σημαντικά την αντίσταση σε οξειδωτικά οξέα όπως το νιτρικό και το χρωμικό. Το επιπλέον χρώμιο σταθεροποιεί επίσης το παθητικό φιλμ σε μεταβαλλόμενες συνθήκες οξειδοαναγωγής.

Το υψηλότερο μολυβδαίνιο (4,0–6,0%) αυξάνει το PREN σε 40–45, παρέχοντας ένα σημαντικό περιθώριο κατά της δημιουργίας κοιλοτήτων χλωρίου ακόμη και παρουσία οξειδωτικών ειδών.

Ο υψηλότερος χαλκός (1,0–2,0%) ενισχύει τη μείωση της αντίστασης στα οξέα, ιδιαίτερα στα θειικά και μυρμηκικά οξέα.

Το πυρίτιο (0,2–0,8%) βελτιώνει την αντίσταση στην οξείδωση σε υψηλές{{2} θερμοκρασίες και μειώνει την απολέπιση σε θερμούς ατμούς οξέος.

Πρακτικά δεδομένα απόδοσης:

Οδηγίες επιλογής:

ΧρήσηIncoloy 864για σέρβις μικτών οξέων με ήπια επίπεδα χλωρίου (<2000 ppm) and temperatures below 70°C.

ΧρήσηIncoloy 890για σοβαρή υπηρεσία μικτού οξέος με υψηλά χλωρίδια, υψηλότερες θερμοκρασίες ή όταν οι συγκεντρώσεις οξειδωτικών οξέων κυμαίνονται.

For the most aggressive conditions (e.g., boiling mixed acids with >10.000 ppm Cl-), υψηλότερα κράματα όπως το C{5}}276 (UNS N10276) μπορεί να εξακολουθούν να απαιτούνται, αλλά το 890 προσφέρει μια οικονομικά αποδοτική ενδιάμεση επιλογή.

---

4. Ε: Ποιες είναι οι απαιτήσεις συγκόλλησης και οι συστάσεις μετάλλου πλήρωσης για τους σωλήνες χωρίς ραφή Incoloy 864 και Incoloy 890 και απαιτούν θερμική επεξεργασία μετά την-συγκόλληση;

A:
Τόσο το Incoloy 864 όσο και το 890 έχουν σχεδιαστεί για καλή συγκολλησιμότητα, αλλά τα διαφορετικά κράματα τους απαιτούν συγκεκριμένες προσεγγίσεις.

Incoloy συγκόλλησης 864:

Διαδικασίες:Τα GTAW (TIG), GMAW (MIG) και SMAW (stick) είναι όλα κατάλληλα.

Μέταλλο πλήρωσης:Προτιμώνται το ERNiCrMo-10 (Inconel 686) ή το ERNiCrMo-4 (C-276). Αυτά τα πληρωτικά υψηλής περιεκτικότητας σε μολυβδαίνιο διατηρούν αντίσταση στα σκασίματα ισοδύναμη με το βασικό μέταλλο.

Εναλλακτικό υλικό πλήρωσης:Το ERNiCrMo-3 (Inconel 625) είναι αποδεκτό για λιγότερο κρίσιμες εφαρμογές, αλλά η χαμηλότερη περιεκτικότητα σε μολυβδαίνιο (8–10% έναντι . 15–16% στο ERNiCrMo-10) μειώνει την αντίσταση στη διάτρηση στο μέταλλο συγκόλλησης.

Προφυλάξεις:

Δεν απαιτείται προθέρμανση

Θερμοκρασία ενδιάμεσης διέλευσης Μικρότερη ή ίση με 150 μοίρες (300 βαθμοί F)

Χαμηλή εισροή θερμότητας (Μικρότερη ή ίση με 1,5 kJ/mm) για αποφυγή απώλειας αζώτου και αποφυγή ευαισθητοποίησης

Πίσω-εκκαθάριση με αργό απαραίτητο για τα περάσματα των ριζών για την πρόληψη της οξείδωσης

Μετά-θερμική επεξεργασία συγκόλλησης (PWHT) για 864:
Γενικάδεν απαιτείται. Το κράμα παραμένει σταθερό στην-συγκολλημένη κατάσταση για τις περισσότερες εφαρμογές FGD και θαλάσσιες εφαρμογές. Ωστόσο, εάν απαιτείται μέγιστη αντίσταση στη διάβρωση (π.χ. για υπηρεσία υψηλής οξύτητας χλωρίου), μια ανόπτηση διαλύματος στους 1100–1150 βαθμούς που ακολουθείται από γρήγορη ψύξη μπορεί να αποκαταστήσει την πλήρη αντίσταση στη διάβρωση. Αυτό είναι σπάνια πρακτικό για συγκολλήσεις πεδίου.

Welding Incoloy 890:

Μέταλλο πλήρωσης:Το ERNiCrMo-10 (Inconel 686) είναι ο προτιμώμενος αγώνας. Το ERNiCrMo-3 (625) είναι αποδεκτό για λιγότερο σοβαρή εξυπηρέτηση.

Ειδικές εκτιμήσεις:Η υψηλότερη περιεκτικότητα σε χρώμιο (24–28%) και πυρίτιο (0,2–0,8%) καθιστά το 890 ελαφρώς πιο επιρρεπές σε θερμό ράγισμα από το 864. Για να ελαχιστοποιήσετε τον κίνδυνο:

Χρησιμοποιήστε πληρωτικό με υψηλότερη περιεκτικότητα σε νιόβιο (το ERNiCrMo-3 έχει 3,15–4,15% Nb) για να δεσμεύσει άνθρακα και να μειώσει την ευαισθησία σε ρωγμές

Ελαχιστοποιήστε τη συγκράτηση της συγκόλλησης μέσω του κατάλληλου σχεδιασμού αρμών

Εφαρμόστε χαμηλή παροχή θερμότητας και χρησιμοποιήστε κορδόνια αντί για ύφανση

Δεν απαιτείται προθέρμανση.Θερμοκρασία ενδιάμεσης διέλευσης Μικρότερη ή ίση με 150 μοίρες .

PWHT για 890:
Δεν απαιτείται για τις περισσότερες εφαρμογές χημικών διεργασιών. Ωστόσο, εάν ο σωλήνας έχει υποστεί πολύ κρύο κατεργασία (π.χ. λυγίσει σε μια σφιχτή ακτίνα) πριν από τη συγκόλληση, μια ανόπτηση του διαλύματος συγκόλλησης μετά{{3}στο 1100–1150 μοίρες μπορεί να αποκαταστήσει την ολκιμότητα. Θα πρέπει να ακολουθείται από γρήγορη ψύξη (απόσβεση νερού για λεπτά τμήματα, εξαναγκασμένος αέρας για βαρείς τοίχους).

Κοινή απαίτηση και για τα δύο κράματα:Σε ξινό σέρβις (NACE MR0175/ISO 15156), οποιαδήποτε συγκόλληση πρέπει να ελεγχθεί σκληρότητα. Και τα δύο κράματα συνήθως πληρούν την απαίτηση Λιγότερο ή ίσο με 35 HRC στην κατάσταση ως-συγκόλλησης, αλλά η επαλήθευση είναι υποχρεωτική.

---

5. Ε: Σε ποιες συγκεκριμένες βιομηχανικές εφαρμογές επιβάλλονται οι σωλήνες χωρίς ραφή Incoloy 864 και Incoloy 890 και πώς συγκρίνεται το κόστος του κύκλου ζωής με τα εναλλακτικά κράματα;

A:
Αυτά τα κράματα καταλαμβάνουν ξεχωριστές θέσεις όπου τα χαμηλότερα κράματα αποτυγχάνουν, αλλά τα υπερκράματα με υψηλό-νικέλιο είναι υπερβολικά-καθορισμένα και πολύ ακριβά.

Υποχρεωμένες εφαρμογές Incoloy 864 -:

Κεφαλίδες ψεκασμού αποθείωσης καυσαερίων (FGD) και σωληνώσεις πολτού

Ο συνδυασμός χαμηλού pH, υψηλών χλωριδίων και σωματιδίων διαβρωτικής ιπτάμενης τέφρας καταστρέφει 316 λίτρα μέσα σε μήνες.

Το 864 παρέχει το απαραίτητο PREN (35–38) στο 60–70% περίπου του κόστους του C-276.

Βιομηχανικό πρότυπο ανά κατευθυντήριες γραμμές EPRI για κρίσιμα εξαρτήματα FGD.

Πλυντήρια καυσαερίων θαλάσσης (ανοικτά-συστήματα βρόχου)

Ο καθαρισμός με βάση το θαλασσινό νερό-δημιουργεί χλωρίδια > 20.000 ppm με χαμηλό pH από την απορρόφηση SO2.

Το 864 αντιστέκεται τόσο στη γενική διάβρωση όσο και στην επίθεση με σχισμή υπό θαλάσσια ανάπτυξη.

Αντικαθιστά το ακριβό τιτάνιο ή το C-276 με σημαντική εξοικονόμηση κόστους.

Εγκαταστάσεις λεύκανσης χαρτοπολτού και χαρτιού (στάδια διοξειδίου του χλωρίου)

Η λεύκανση με διοξείδιο του χλωρίου δημιουργεί συνθήκες υψηλής οξείδωσης,-πλούσιες σε χλωριούχα.

Το 864 ξεπερνά τα 317L ή ακόμη και τα 904L σε αυτά τα περιβάλλοντα.

Υποχρεωμένες εφαρμογές Incoloy 890 -:

Μεταλλικές γραμμές παστοποίησης (δεξαμενές μικτών οξέων και σωληνώσεις)

Τα διαλύματα τουρσί περιέχουν νιτρικό οξύ (10–25%), υδροφθορικό οξύ (1–5%) και υψηλά χλωρίδια από την ανακύκλωση του νερού έκπλυσης.

Το υψηλό χρώμιο του 890 (24–28%) αντιστέκεται στο νιτρικό οξύ, ενώ το μολυβδαίνιο (4–6%) και ο χαλκός (1–2%) χειρίζονται τα αναγωγικά συστατικά.

Το 316L αποτυγχάνει γρήγορα. Το 904L έχει ανεπαρκές χρώμιο. Το 890 παρέχει μια-οικονομική λύση.

Εγκαταστάσεις ανάκτησης και αναγέννησης χρησιμοποιημένων οξέων

Συμπυκνωμένα οξέα υψηλής-θερμοκρασίας (90–150 βαθμοί ) με μεταβλητό δυναμικό οξειδοαναγωγής.

Η προσθήκη πυριτίου του 890 σταθεροποιεί το παθητικό φιλμ κάτω από συνθήκες διακύμανσης.

Άμεση αντικατάσταση για κράματα υψηλότερου-κόστους όπως το C-276.

Δεξαμενόπλοια χημικών (πλοία τύπου ΙΙ ΙΜΟ για όξινα φορτία)

Ορισμένοι νηογνώμονες εγκρίνουν το 890 για δεξαμενές φορτίου που μεταφέρουν ανάμεικτα όξινα απόβλητα.

Παρέχει καλύτερη συγκολλησιμότητα και χαμηλότερο κόστος από το νικέλιο 200 ή το C-276.

Σύγκριση κόστους κύκλου ζωής (5 χρόνια σέρβις, 100 μέτρα 6″ χρονοδιάγραμμα 40 σωλήνα):

Σύναψη:Για σοβαρή υπηρεσία FGD, το 864 προσφέρει την καλύτερη τιμή κύκλου ζωής. Για μικτές υπηρεσίες οξέων με υψηλά χλωρίδια, το 890 είναι συχνά η βέλτιστη ισορροπία μεταξύ απόδοσης και κόστους. Και τα δύο κράματα αποφεύγουν την υψηλή πριμοδότηση του C-276 ενώ παρέχουν αξιόπιστη εξυπηρέτηση όταν οι τυπικοί ανοξείδωτοι χάλυβες αποτυγχάνουν μέσα σε μήνες.