1. Sp.: Hver er grundvallarmunur á samsetningu og málmvinnslu á Incoloy 800H og Incoloy 925 óaðfinnanlegum rörum?
A:Incoloy 800H og Incoloy 925 þjóna greinilega mismunandi forritum og munurinn á þeim byrjar með efnafræði og hitameðferð.
Incoloy 800H (UNS N08810)er járn-nikkel-krómblendi sem er hannað fyrir skriðþjónustu við háan-hita. Nafnsamsetning þess er 30–35% nikkel, 19–23% króm og jafnvægisjárn. Helsta aðgreiningaratriðið er stýrt kolefnisinnihald þess 0,05–0,10% og lögboðin lausnarglæðingarmeðferð við lágmarkshitastig 2100 gráður F (1149 gráður). Þessi hár-hitaglæðing framleiðir fína, einsleita kornabyggingu (ASTM kornastærð nr. 5 eða fínni). Málblönduna inniheldur engin viljandi mólýbden, kopar eða títan viðbætur. Styrkur þess við hærra hitastig kemur fyrst og fremst frá styrkingu á föstu lausnum og fínstilltu kornauppbyggingu, ekki frá úrkomuherðingu.
Incoloy 925 (UNS N09925)er úrkomu-harðnandi nikkel-járn-krómblendi sem er unnið úr Incoloy 825. Samsetning þess er verulega flóknari: 42–46% nikkel, 19,5–23,5% króm, 2,5–3,5% mólýbden, 1,0% kólíbden, 1,0% kórós, 1,0% 1,9–2,4% títan og 0,1–0,5% ál. Títan- og álviðbæturnar gera útfellingu harðnandi með myndun Ni₃(Al,Ti) gamma-prima agna við stýrða öldrun hitameðhöndlunar. Incoloy 925 inniheldur einnig mólýbden fyrir gryfjuþol og kopar til að draga úr sýruþol. Dæmigerð kornbygging þess er miklu fínni og er hönnuð fyrir mikinn styrk við hitastig allt að um það bil 850 gráður F (454 gráður), ekki fyrir skriðþol við mikla hitastig.
Málmfræðileg áhrif:Incoloy 800H fær notagildi sitt fráskriðstyrkur við háan hita(1100–1800 gráður F / 593–982 gráður). Það mýkist með hækkandi hitastigi en viðheldur gagnlegum styrk með kornmarkatækni. Incoloy 925 fær notagildi sitt fráhár tog- og flæðistyrkur við lágt til meðalhitastig(kryogenic til 850 gráður F). Styrkur þess er náð með tveggja-þrepa öldrunarmeðferð: lausnarglæðing við 1800 gráður F (982 gráður) fylgt eftir með öldrunarherðingu við 1325 gráður F (718 gráður) og 1150 gráður F (621 gráður). Dæmigerður afrakstursstyrkur fyrir Incoloy 925 fer yfir 100 ksi (690 MPa), á meðan Incoloy 800H býður upp á um það bil 30–45 ksi (207–310 MPa) við stofuhita og lækkar umtalsvert við hærra hitastig.
Til að velja á milli þeirra þarf skýrt svar við einni spurningu: Krefst forritið mótstöðu viðháan-hitaskrið(veljið 800H) eðahár-styrkur auk tæringarþols í súru/olíusviðum(velja 925)?
2. Sp.: Hvaða iðnaðarstaðlar og forskriftir gilda um Incoloy 800H og Incoloy 925 óaðfinnanlega rör?
A:Málblöndurnar tvær falla undir gjörólíkar forskriftarramma vegna þess að þær þjóna mismunandi atvinnugreinum. Skilningur á þessum stöðlum er nauðsynlegur fyrir innkaup og samræmi við reglur.
Fyrir Incoloy 800H óaðfinnanlega rör:
ASTM B407 / ASME SB407– Staðlað forskrift fyrir óaðfinnanlega nikkel-járn-krómblendi rör. Þetta er aðal forskriftin sem nær yfir N08810 (800H) sem og N08800 (800) og N08811 (800HT).
ASTM B163 / ASME SB163– Óaðfinnanlegur eimsvala og varmaskiptarör. Þessi forskrift er oft notuð fyrir 800H slöngur í jarðolíuvarmaskiptum.
ASME ketils- og þrýstihylkiskóði II, hluti D– Veitir leyfileg álagsgildi fyrir 800H við hækkað hitastig. Mikilvægt er að 800H fær marktækt hærra leyfilegt álag yfir 1100 gráður F samanborið við staðlaða Incoloy 800.
ASTM B829– Almennar kröfur um óaðfinnanlega nikkelblendirör (viðbót við B407).
Fyrir Incoloy 925 óaðfinnanlega rör:
ASTM B983– Stöðluð forskrift fyrir úrkomu-herðandi nikkel-járn-krómblendi óaðfinnanlega rör (sérstaklega þróað fyrir UNS N09925). Þetta er aðal pípuforskriftin.
ASTM B805– Hylur stöng og stöng fyrir Incoloy 925, oft vísað til fyrir festingar og vélræna íhluti.
API 6ACRA– Forskrift frá American Petroleum Institute fyrir aldurs-hertu nikkel-málmblöndur sem notaðar eru í súrþjónustu. Incoloy 925 er oft skráð fyrir íhluti niðri í holu og yfirborðsbúnað.
NACE MR0175 / ISO 15156– Þetta er án efa mikilvægasti staðallinn fyrir Incoloy 925. Hann vottar málmblönduna til notkunar í súrt (H₂S-innihaldandi) olíu- og gasumhverfi. Staðallinn tilgreinir hámarks hörkumörk (venjulega 35 HRC eða lægri) og viðunandi hitameðhöndlunarskilyrði til að koma í veg fyrir sprungur í brennisteinsálagi.
Viðbótarupplýsingar:Fyrir Incoloy 800H verður efnisprófunarskýrslan að skjalfesta hitastig lausnarinnar (lágmark 2100 gráður F / 1149 gráður) og kornastærð (ASTM nr. 5 eða fínni). Fyrir Incoloy 925 verður kaupandinn að tilgreina hvort pípunnar sé krafist í lausninni-glæðu ástandi (mjúkt, fyrir síðari kaldvinnslu) eða í eldra ástandi (hart, fyrir beina þjónustu). Flestar óaðfinnanlegar pípur eru afgreiddar í lausninni -glöðuð og kalt-unnið ástand, síðan eldað af framleiðanda eftir mótun og suðu, eða afhent for-foreldrað af myllunni.
3. Sp.: Af hverju er Incoloy 800H óaðfinnanlegur pípa ákjósanlegur efniviður fyrir há-hita jarðolíuofna og varmaskiptaþjónustu?
A:Incoloy 800H óaðfinnanlegur pípa hefur orðið viðmiðunarefni í jarðolíuiðnaðinum fyrir notkun sem felur í sér viðvarandi háan-hita ásamt innri þrýstingi. Þrír sérstakir eiginleikar skýra yfirburði þess.
Í fyrsta lagi fínstilltur skrið-rofstyrk með kornastærðarstýringu.Ólíkt venjulegu Incoloy 800, sem kann að hafa grófa og stjórnlausa kornabyggingu, er 800H lausnarglæðing við að lágmarki 2100 gráður F (1149 gráður) til að framleiða fína, einsleita kornabyggingu (ASTM nr. 5 eða fínni). Þessi fínkorna uppbygging veitir frábæra mótstöðu gegn skriðaflögun við langtímaálag við hitastig á milli 1100 gráður F og 1800 gráður F (593–982 gráður). Í etýlensprunguofnrörum, umbótahausum og pigtails verða íhlutir að standast hringspennu frá innri þrýstingi allt að 500 psi (3,4 MPa) við málmhitastig 1600–1700 gráður F (870–927 gráður). Við þessar aðstæður myndi staðall 800 upplifa óviðunandi skriðálag (bungu) innan nokkurra mánaða, en 800H veitir áreiðanlega þjónustu í 5–10 ár eða lengur. Larson-Miller færibreytan sem almennt er notuð til að spá fyrir um skriðlíf sýnir 800H sem býður upp á um það bil 10 sinnum lengri roflífi en staðall 800 við jafnmikið álag og hitastig.
Í öðru lagi, óvenjuleg viðnám gegn kolvetni og oxun.19–23% króminnihaldið stuðlar að myndun samfelldrar, viðloðandi krómoxíðs (Cr₂O₃) á öllum yfirborðum sem verða fyrir háum-hitagasi. Þessi kvarði virkar sem dreifingarhindrun gegn kolefni, súrefni og köfnunarefni. Í kolvetnissprunguþjónustu er kolefnisdreifing (carburization) aðal bilunarkerfi. Kolefnislög verða brothætt, missa sveigjanleika og mynda misræmi í hitaþenslu sem leiðir til sprungna meðan á hitauppstreymi stendur. Hátt nikkelinnihald (30–35%) dregur enn frekar úr kolefnisleysni og dreifingu í undirliggjandi málmi. Reynsla á vettvangi staðfestir að 800H rör viðhalda sveigjanleika og burðarvirki eftir margra ára útsetningu fyrir kolvetni, en lægri-nikkelblendi eins og 310H ryðfríu stáli karburast hraðar.
Í þriðja lagi, hitaþreytuþol við afkoksunarlotur.Jarðolíuofnar krefjast reglubundinnar afkoksun til að fjarlægja kolefnisútfellingar. Þetta felur í sér innleiðingu á gufu og lofti til að brenna uppsöfnuðu kolefni, sem skapar hraðar hitasveiflur frá venjulegu vinnsluhitastigi (∼1600 gráður F) til nálægt -umhverfis og til baka. Þessar varmalotur valda verulegu álagi. Hóflegur varmaþenslustuðull Incoloy 800H (svipað og austenítískt ryðfríu stáli) ásamt frábærri sveigjanleika við háan-hita gerir það kleift að standast hundruð eða þúsundir varmalota án þess að mynda sprungur. Fín, einsleit kornbygging þolir einnig kavitation á kornamörkum, sem er undanfari varmaþreytubilunar.
Dæmi um notkun:Úttaksrör fyrir vetnisbreytingar, etýlensprunguflutningslínuskipti, ammoníakverksmiðjuafgangshitakatlar og ofurhitarrör í gufuþjónustu við háan-hita. Í öllum þessum tilfellum veitir 800H nauðsynlegt jafnvægi á skriðstyrk, umhverfisþoli og varmaþreytulífi sem staðlað ryðfrítt stál getur ekki jafnast á við.
4. Sp.: Hvers vegna er Incoloy 925 óaðfinnanlegur pípa ákjósanlegur efniviður fyrir súr olíu og gas niður í holu og neðansjávar?
A:Incoloy 925 óaðfinnanlegur pípa hefur öðlast víðtæka viðurkenningu í olíu- og gasiðnaði fyrir alvarlegt súrt þjónustuumhverfi þar sem mikils styrks, tæringarþols og mótstöðu gegn brennisteinssprungum (SSC) er samtímis krafist. Enginn stakur eiginleiki skýrir árangur þess-frekar, það er samsetning af fimm hönnuðum eiginleikum.
Í fyrsta lagi herti úrkoma-styrkur.Með stýrðri öldrun hitameðhöndlunar nær Incoloy 925 uppskerustyrk á bilinu 80 til 120 ksi (552–827 MPa) en viðheldur góðri sveigjanleika (15–25% lenging). Þetta styrkleikastig er nauðsynlegt fyrir djúpar holur (15.000–25.000 fet / 4.500–7.600 metrar) þar sem fall- og sprengiþrýstingur er mikill, og fyrir neðansjávartengingar þar sem rör verða að standast uppsetningarálag og rekstrarþrýsting. Hefðbundið austenitískt ryðfrítt stál eins og 316L getur ekki náð þessum styrkleikastigum án kaldvinnslu, sem rýrir tæringarþol. Incoloy 800H, með dæmigerðan flæðistyrk upp á 35 ksi (241 MPa), er algjörlega ófullnægjandi fyrir þessar vélrænu kröfur.
Í öðru lagi, NACE MR0175/ISO 15156 samræmi.Þessi alþjóðlegi staðall vottar málmefni fyrir súr þjónustu þar sem H₂S er til staðar. Incoloy 925 er sérstaklega skráð í staðlinum til notkunar í umhverfi allt að 0,1 bör (1,45 psi) H₂S hlutþrýstingur og hærri með viðeigandi hörkustjórnun. Viðnám málmblöndunnar gegn brennisteinssprungum stafar af vandlega stýrðri örbyggingu þess. Gamma-útfellingarnar (Ni₃(Al,Ti)) eru í samræmi við austenítíska fylkið, sem framkallar jafna herðingu án þess að búa til mjög ófærðar eða martensítískar byggingar sem eru næmar fyrir SSC. Að auki krefst staðallinn hámarks hörku upp á 35 HRC (eða 38 HRC við sérstakar aðstæður), sem Incoloy 925 getur auðveldlega náð í eldra ástandi.
Í þriðja lagi, viðnám gegn klóríðálags tæringarsprungum (SCC).Hátt nikkelinnihald (42–46%) breytir í grundvallaratriðum SCC hegðun. Öfugt við ryðfríu stáli (8–12% Ni), sem er mjög næmt fyrir klóríð SCC yfir 140 gráður F (60 gráður), þolir Incoloy 925 SCC í öllum hitastigum sem koma fram við olíu- og gasframleiðslu, þar með talið há-djúphola og gufuinnsprautunarlínur. Þessi viðnám er mikilvæg í umhverfi þar sem myndunarvatn inniheldur þúsundir ppm klóríða.
Í fjórða lagi, hola og sprungu tæringarþol frá mólýbdeni.2,5–3,5% mólýbdeninnihaldið veitir viðnám gegn staðbundinni árás í saltvatni sem inniheldur klóríð-. Jafngildistalan við gryfjuþol (PREN=%Cr + 3.3×%Mo) fyrir Incoloy 925 er um það bil 30–33, umtalsvert hærra en 316L ryðfríu stáli (PREN ~24–26). Þetta þýðir hærra mikilvæga gryfjuhitastig og betri frammistöðu í stöðnuðum eða rifnum aðstæðum sem eru algengar í holuuppfyllingu og neðansjávarbúnaði.
Í fimmta lagi, kopar viðbót til að draga úr sýruþol.1,5–3,0% koparinnihald veitir vörn gegn afoxandi sýrum eins og snefilbrennisteins- eða saltsýrum sem geta verið til staðar í súrgaskerfum vegna efnafræðilegra meðhöndlunar eða myndunarefnafræði. Þessi óvirka filma sem inniheldur kopar- er sérstaklega gagnleg í umhverfi með H₂S og CO₂ þar sem lítið magn af þéttum sýrum getur myndast.
Dæmigert forrit:Framleiðsluslöngur niðri í holu, pökkunarvélar, öryggisventlar undir yfirborði, neðansjávargreinir, köfnunarhlutar og jólatrésíhlutir. Í þessum forritum keppir Incoloy 925 við önnur úrkomu-hert málmblöndur eins og Inconel 718 og Inconel 725. Það er oft valið þegar umhverfið er minna alvarlegt en það sem krefst Inconel 718 en fer yfir getu tvíhliða eða ofur tvíhliða ryðfríu stáli.
5. Sp.: Hverjar eru mikilvægar suðu- og hitameðferðarkröfur fyrir Incoloy 800H á móti Incoloy 925 óaðfinnanlegum rörum?
A:Suðu- og hitameðhöndlunaraðferðir fyrir þessar tvær málmblöndur eru í grundvallaratriðum ólíkar vegna þess að Incoloy 925 er úrkomu-herðandi en Incoloy 800H er það ekki. Að beita rangri aðferð leiðir til tafarlausrar bilunar eða verulega skerts endingartíma.
Fyrir Incoloy 800H óaðfinnanlega rör:
Val á fylliefni:NotaðuERNiCr-3(AWS A5.14) sem staðlað fylliefni. Fyrir krefjandi skriðþjónustu yfir 1500 gráðu F (816 gráður),ERNiCrCoMo-1(Inconel 617) veitir yfirburða hækkuðum-hitastyrk. Notaðu aldrei fylliefni úr ryðfríu stáli, sem skapa brothætt hita-svæði sem verða fyrir áhrifum.
Hitainntaksstýring:Haltu millihitastigi undir 200 gráðum F (93 gráður). Notaðu strengperlur frekar en að vefa. Takmarkaðu hitainntak við 25–45 kJ/tommu (10–18 kJ/cm). Óhóflegur varmainntak grófir fínkorna uppbygginguna sem gefur 800H skriðþol þess og gerir ávinninginn af 2100 gráðu F lausnarglæðingu að engu.
For-suðuhreinsun:Fjarlægðu öll brennisteins-, fosfór- og lág-bræðslumark-mengunar. Notaðu sérstakar nikkel-slípihjól. Hreinsið með asetoni áður en suðu.
Eftir-suðuhitameðferð (PWHT):Almennt ekki krafist fyrir veggþykkt sem er dæmigerð í lagnum (allt að 2 tommur / 50 mm). Fyrir þunga-vegghluta eða íhluti sem krefjast hámarks skriðstyrks endurheimtir fullgræðsla í fullri lausn við 2100 gráður F (1149 gráður) fylgt eftir með hraðri kælingu. PWHT á vettvangi er sjaldan hagnýtt, svo vandlega er hæfni til aðferða nauðsynleg.
Fyrir Incoloy 925 óaðfinnanlega rör:
Val á fylliefni:NotaðuERNiCrMo-3(Inconel 625) eðaERNiCrMo-10(Inconel 622). Þessi fylliefni sem innihalda mólýbden- passa við eða fara yfir tæringarþol grunnmálms.Aldrei notaERNiCr-3 (sem vantar mólýbden) eða hvaða fylliefni sem er úr ryðfríu stáli.
Hitainntaksstýring:Jafnvel strangari en fyrir 800H. Hámarkshitastig millivega: 200 gráður F (93 gráður). Hitainntak takmarkaður við 20–35 kJ/tommu (8–14 kJ/cm). Hærri varmainntak veldur ofeldingu-hitasvæðisins sem hefur áhrif á eða, það sem verra er, byrjandi bráðnun útfellinga á kornmörkum.
Eftir-suðuhitameðferð er skylda fyrir eldri notkun:Incoloy 925 er venjulega soðið í lausninni -glæðu ástandi (mjúkt). Eftir suðu verður öll samsetningin að gangast undir fulla úrkomu-herðandi hitameðferð:
Lausnglæðing(ef þörf krefur til að létta á suðuálagi): 1800 gráður F (982 gráður) í 1 klukkustund á hverja tommu af þykkt, fylgt eftir með hraðri kælingu (vatnsslökkva)
Fyrsta öldrunarskref:1325 gráður F (718 gráður) í 8 klukkustundir, fylgt eftir með ofnkælingu í 1150 gráður F (621 gráður)
Annað öldrunarskref:Haltu við 1150 gráður F (621 gráður) í 8 klukkustundir, loftkældu síðan
Þessi tveggja-þrepa öldrun framleiðir gamma-prime (Ni₃(Al,Ti)) botnfallið sem veitir styrk. Suðu án síðari öldrunar framleiðir mjúka uppbyggingu með aðeins 40–50 ksi (276–345 MPa) afrakstursstyrk -fullkomlega ófullnægjandi fyrir flestar olíusvæði. Suðu í for-aldra ástandi er möguleg en hætta er á ofeldingu eða sprungum og er ekki mælt með því fyrir þrýsting{10}} sem innihalda íhluti.
Mikilvæg viðvörun:Reyndu aldrei að sjóða Incoloy 925 með aðferðum sem þróaðar eru fyrir Incoloy 800H. Skortur á eftir-öldrun suðu mun skilja suðusamskeytin eftir í mjúku, veiklu ástandi sem er næmt fyrir tæringu og vélrænni bilun. Aftur á móti er öldrun Incoloy 800H óþörf og veitir engan ávinning á sama tíma og það eykur kostnað og hættu á röskun.
Hæfniskröfur:Fyrir Incoloy 925 í súrri þjónustu verða suðuaðferðir að vera hæfar með hörkuprófun samkvæmt NACE MR0175. Hörku á hita-svæðinu og suðumálmur má ekki fara yfir þau mörk sem tilgreind eru (venjulega 35 HRC hámark). Þetta krefst oft nákvæmrar stjórnunar á hitainntakinu og, í sumum tilfellum, eftir-suðulausnarglæðingu og endur-öldrun til að endurheimta bæði styrk og viðunandi hörku.
