1. A-286 og 27-7MO eru báðar járn-nikkel-króm byggðar málmblöndur sem fá styrk sinn frá útfellingarherðingu. Hver er grundvallarmunurinn á frumútfellingarfasanum sem styrkir hverja málmblöndu og hvernig tengist það fyrirhuguðu þjónustuumhverfi þeirra?
Þetta er kjarna aðgreiningar. Báðir eru aldurs-herðanlegir, en efnafræði styrkingarfasa þeirra er sniðin fyrir mismunandi frammistöðumarkmið: annað fyrir hreinan styrk við hitastig, hitt fyrir styrk með mikla tæringarþol.
A-286 (UNS S66286 / W.Nr. 1.4980):
Aðalbotnfall: Gamma Prime ( '), með nafnsamsetningu Ni₃(Al, Ti). Þetta er sama tegund af samfelldu, skipuðu botni sem er notað til að styrkja nikkel-ofurblendi eins og INCONEL 718.
Rökstuðningur fyrir þjónustuumhverfi: Gamma Prime botnfallið er ótrúlega stöðugt við háan hita, gefur framúrskarandi skrið- og rofstyrk. Hins vegar er króminnihald A-286 (~15%) aðeins nægjanlegt fyrir miðlungs oxunarþol. Það er ekki hannað fyrir alvarlega vatnskennda tæringu. Lén þess er há-álag, háhitanotkun í lofti eða vægu oxandi andrúmslofti, eins og þotuhreyfil og íhluti í gastúrbínu.
Incoloy 27-7MO (UNS S31277 / W.Nr. 2.4675):
Aðalútfelling: Kí (χ) fasi og hugsanlega önnur flókin millimálmefni, mynduð úr miklu innihaldi þess af mólýbdeni (~7%) og krómi (~21%) á lágum-hita aldri (td 700-800 gráður).
Rökstuðningur fyrir þjónustuumhverfi: Hátt Mo og Cr innihald er fyrst og fremst fyrir tæringarþol. Úrkomuherðandi meðferðin er aukaskref til að auka uppskeruþol þessa þegar mjög tæringarþolna- fylkis. Lén þess eru umhverfis-hitanotkun þar sem sambland af fullkomnu tæringarþoli (sérstaklega gegn klóríðum) og mjög miklum styrk er krafist, eins og háþrýstibúnaði niðri í holu.
2. Fyrir háþrýsting, súr þjónustu (H₂S sem inniheldur) slöngustreng, hvers vegna væri pípa úr 27-7MO á aldrinum tilgreind yfir algengari A-286, þrátt fyrir frábæran háhitastyrk A-286?
Valið er knúið áfram af grundvallarógninni í súrri þjónustu: Sulfide Stress Cracking (SSC), ekki há-hitaskrið.
Af hverju 27-7MO er betri fyrir súr þjónustu:
Pitting Resistance Equivalent (PREN): Þetta er mikilvægasti þátturinn. SSC byrjar oft á stöðum þar sem gryfjutæringu er. PREN fyrir 27-7MO er einstaklega hátt: PREN=%Cr + 3.3*(%Mo) + 16*(%N)=21 + (3.3*7) + (16*0.3) ≈ 21 + 23.1 + 4.8=~49. Þetta tryggir ónæmi fyrir klóríðholum og tæringu á sprungum, fjarlægir hugsanlega upphafsstaði fyrir SSC sprungur.
Hátt mólýbdeninnihald: ~7% Mo innihaldið bætir sérstaklega viðnám gegn SSC í H₂S umhverfi með því að koma á stöðugleika óvirku filmunnar við afoxandi aðstæður.
Nákvæmur styrkur með lítilli hörku: Eftir öldrun getur 27-7MO náð uppskerustyrk sem fer yfir 125 ksi (860 MPa) en viðhalda fínni, einsleitri örbyggingu með hörku sem hægt er að stjórna til að uppfylla ströngu kröfur NACE MR0175/ISO 15156 (venjulega að hámarki 36 HRC).
Af hverju A-286 hentar ekki:
A-286 hefur mun lægra PREN (~19) vegna lægra Cr og lágmarks Mo, sem gerir það mjög viðkvæmt fyrir gryfju í klóríðríkum saltvatni niðri í holu.
Aðal styrkingarfas þess (Gamma Prime) krefst hás öldrunarhita, sem getur gert það erfitt að ná þeim mikla styrk sem þarf fyrir djúpa brunna á sama tíma og viðhalda nógu lágri hörku til að standast SSC. Það er einfaldlega ekki hannað fyrir þetta umhverfi.
3. A-286 álrör er tilgreint fyrir háan-hita, háþrýstingsofhitaða gufulínu. Hvaða sérstakur óstöðugleiki í örbyggingu skapar hættu ef pípunni er haldið á hitabilinu 650-870 gráður (1200-1600 gráður F) í langan tíma og hvernig hefur það áhrif á vélræna eiginleika þess?
Aðaláhættan er umbreyting á jákvæða, samhangandi Gamma Prime ( ') styrkingarfasa í skaðlega, ó-samhangandi Eta (η) fasa.
Örbyggingaróstöðugleiki: Gamma Prime til Eta Transformation
Gamma Prime ( '): Æskilegt botnfall. Það er samhangandi, raðaður Ni₃(Al,Ti) fasi með tenings-teningastefnusambandi við austenítfylki. Samhengi þess skapar gríðarlega grindarálag, sem er aðal uppspretta styrks málmblöndunnar.
Eta (η) Fasi: Stöðugt, ó-samhangandi, plötu-líkur fasi með nafnsamsetningu Ni₃Ti. Það myndast við of-öldrun eða samruna Gamma Prime agnanna þegar þau verða fyrir sérstöku hitastigi þess í langan tíma.
Áhrif á vélræna eiginleika:
Umbreytingin frá ' í η hefur skelfileg áhrif:
Tap á styrk og skriðþol: Tap á samhengi útilokar öflug styrkjandi áhrif. Grófu η plöturnar hindra ekki á áhrifaríkan hátt liðfærsluhreyfingu.
Alvarleg brothætta: Platan-eins og η fasi virkar sem brothættur brotvegur í gegnum kornin. Sveigjanleiki og höggseigni málmblöndunnar lækkar verulega.
Niðurstaða: Pípa sem þjáist af þessari of-öldrun umbreytingar myndi upplifa verulega lækkun á þrýstings-getu sinni og gæti bilað á brothættan hátt við hitauppstreymi eða vélrænt högg. Forðast verður þetta hitastig í notkun eða meðan á hitameðferð stendur.
4. Suða á úrkomu-hertum málmblöndur er alræmt krefjandi. Berðu saman mikilvægar kröfur eftir-suðuhitameðferð (PWHT) fyrir A-286 og 27-7MO til að endurheimta tæringarþol og vélræna eiginleika suðunnar.
Bæði krefjast fullrar-úrlausnar og aldursmeðferðar, en sérkenni og afleiðingar þess að sleppa því eru mismunandi.
A-286 suðu PWHT:
Aðferð: Suðu leysir upp Gamma Prime in the Heat-Affected Zone (HAZ) og skilur það eftir í mjúku, lausnar-glöðu ástandi. Til að endurheimta styrkleikann er fullri-upplausnarmeðferð (980 gráður / 1800 gráður F) fylgt eftir með stýrðri öldrun (720 gráður / 1325 gráður F) skylda.
Afleiðing þess að sleppa PWHT: Suðan mun hafa mikla eiginleika halla. Suðumálmurinn og HAZ verða veikur (lítill uppskeruþol) samanborið við sterka, eldaða grunnmálminn. Þetta gerir samskeytin að vélrænni veika hlekknum, viðkvæmt fyrir bilun undir álagi. Tæringarþolið er minna áhyggjuefni fyrir dæmigerð notkun A-286.
Incoloy 27-7MO Welding PWHT:
Aðferð: Svipað og A-286, þarf fulla endur-lausnarglæðingu (oft yfir 1150 gráður / 2100 gráður F) fylgt eftir með vatnsslökkvun til að endur-leysa upp Chi fasann og gera uppbygginguna einsleitan. Þessu verður síðan fylgt eftir með sértækri öldrunarmeðferð til að herða á ný og ná tilætluðum háum styrk.
Afleiðing þess að sleppa PWHT: Þetta er enn mikilvægara fyrir 27-7MO. Án endur-lausnarmeðferðarinnar mun HAZ láta næma botnfall krómkarbíða og nítríða myndast meðfram kornamörkum, sem tæmir krómfylki í kring. Þetta gerir HAZ afar viðkvæmt fyrir millikorna tæringu, gryfju og SSC, sem gerir aðaltilgang málmblöndunnar algjörlega að engu. Samskeytin verða tæringarbilunarpunktur.
5. Frá sjónarhóli innkaupa og hönnunar, rökstyðjið val á mun dýrari Incoloy 27-7MO pípu yfir venjulegt tvíhliða ryðfríu stáli eins og 2205 fyrir dælupípu fyrir sjódælu sem krefst mikils styrkleika.
Rökstuðningurinn hvílir á magnbundnu bili í tæringarþoli og hörmulegum kostnaði við bilun.
Frammistöðubilið:
Tvíhliða 2205 (UNS S31803): Góð, almennt-tæringarþolin-blendi með PREN upp á ~35. Hins vegar, í heitum, kyrrstæðum sjó (sérstaklega undir útfellingum eða í sprungum), getur það verið viðkvæmt fyrir sprungutæringu. Hámarks uppskeruþol þess er venjulega um 65-70 ksi (450-485 MPa) í glæðu ástandi.
Incoloy 27-7MO: Með PREN upp á ~49 er það nánast ónæmt fyrir sprungutæringu í sjó við öll hagnýt hitastig. Ennfremur, í eldra ástandi, getur það náð lágmarks uppskerustyrk upp á 125 ksi (860 MPa) eða hærra.
Rökstuðningur fyrir innkaup og hönnun:
Útrýming tæringarhættu: Sjóinndæling er mikilvægt kerfi; bilun leiðir til tapaðrar framleiðslu og dýrra viðgerða á hafi úti. 27-7Endanlegt viðnám MO gegn staðbundinni tæringu veitir tryggingu fyrir því að duplex 2205 geti það ekki, og útilokar hættuna á niðurtíma.
Þyngd og stærðar fínstilling: Afrakstursstyrkur á aldrinum 27-7MO er næstum tvöfaldur á við 2205. Þetta gerir hönnuði kleift að nota þynnri veggpípu fyrir sömu þrýstingseinkunn, sem leiðir til verulegs þyngdarsparnaðar fyrir langa, upphengda súlupípu. Þetta dregur úr álagi á pallbygginguna og dæluna sjálfa. Að öðrum kosti, fyrir sömu veggþykkt, gerir það ráð fyrir miklu hærri rekstrarþrýstingi kerfisins.
Lífsferilskostnaður: Upphafsiðgjald fyrir 27-7MO er á móti gallalausri, langtímaframmistöðu og rekstrarsveigjanleika sem mikill styrkur hans veitir. Kostnaður við eina endurheimt og endurnýjun fyrir misheppnaða tvíhliða stálsúlupípu væri langt umfram upphaflegan efniskostnað.
Að lokum, A-286 er sérfræðingur í háhitastyrk, tilvalinn fyrir notkun í lofti eða oxandi andrúmslofti þar sem skriðþol er lykilatriði. Incoloy 27-7MO er sérfræðingur í tæringarþoli, hannaður til að veita áður óþekktum styrk og ónæmi fyrir klóríðum og súru umhverfi, sem réttlætir kostnaðinn við mikilvægustu niðurhols- og sjávarnotkunina.
