1. س: تفاوت های اولیه در ترکیب شیمیایی و مقاومت در برابر خوردگی بین لوله های بدون درز Incoloy 800 و Incoloy 825 چیست؟
A:
در حالی که هر دو آلیاژهای نیکل آستنیتی-آهن-کروم هستند، ترکیبات آنها برای محیطهای خورنده مختلف طراحی شده است.
Incoloy 800(UNS N08800) معمولاً شامل:
نیکل: 30-35٪
کروم: 19 تا 23 درصد
آهن: تعادل (حدود . 39–50%)
کربن: کمتر یا مساوی 0.10٪ (با نسخه های کنترل شده 800H/800HT)
قدرت آن نهفته استمقاومت در برابر اکسیداسیون در دمای بالا-و قدرت خزش خوبی دارد، اما مقاومت محدودی در برابر اسیدهای کاهنده دارد.
Incoloy 825(UNS N08825) عناصر آلیاژی قابل توجهی را اضافه می کند:
نیکل: 38 تا 46 درصد (برای مقاومت اسیدی بهتر بیشتر است)
کروم: 19.5–23.5٪
مولیبدن: 2.5-3.5٪ (مقاومت در حفره شدن ایجاد می کند)
مس: 1.5-3.0٪ (برای مقاومت در برابر اسیدهای سولفوریک و فسفریک حیاتی است)
تیتانیوم: 0.6-1.2٪ (در برابر حساس شدن تثبیت می کند)
مقایسه مقاومت در برابر خوردگی:
Incoloy 800در اتمسفرهای اکسیدکننده با دمای بالا، بخار، و محیطهای کربوریکننده عالی است.
Incoloy 825در کاهش محیط های اسیدی (سولفوریک، فسفر)، آب دریا و گاز ترش (H2S/CO2/کلرید) به دلیل محتوای مو و مس برتر است.
در کاربردهای لوله بدون درز،800 برای لوله مبدل حرارتی بالای 500 درجه انتخاب می شود، در حالی که825 برای سرویس خورنده مرطوب تا 550 درجه انتخاب شده است- برای مثال، خطوط جریان نفت و گاز یا لولهکشی اسید کارخانههای شیمیایی.
2. س: چرا لوله بدون درز Incoloy 825 نسبت به فولاد ضد زنگ 316L در سرویس ترش (محیط H2S مرطوب) ترجیح داده می شود؟
A:
در سرویس ترش تعریف شده توسط NACE MR0175/ISO 15156، مواد باید مقاومت کنندترک استرس سولفیدی (SSC)وترک ناشی از هیدروژن-(HIC). فولاد ضد زنگ 316L، اگرچه در برابر خوردگی عمومی مقاوم است، اما هنگامی که کلریدها و H2S در دماهای بالاتر از 60 درجه وجود دارند، از سوراخ شدن و SSC رنج می برد.
لوله بدون درز Incoloy 825 ارائه می دهد:
محتوای نیکل بالا (38-46٪)- ساختار آستنیتی را تثبیت می کند و شکنندگی هیدروژن را کاهش می دهد.
مولیبدن (2.5-3.5٪)- عدد معادل مقاومت حفره ای را افزایش می دهد (PREN > 32)، بسیار بیشتر از 316L (PREN ~24-26).
مس (1.5-3.0٪)- به طور خاص در برابر انحلال آندی ناشی از H2S مقاومت می کند.
مقاومت در برابر خوردگی تنش کلریدی (SCC)- یک حالت خرابی معمول برای 316L در محیط های گرم و مرطوب H2S/Cl-.
NACE MR0175 به صراحت فهرست می کندIncoloy 825 (UNS N08825)به عنوان قابل قبول برای سرویس ترش در همه مزاج ها و شرایط سختی (کمتر یا مساوی 35 HRC)، در حالی که 316L اغلب محدود است یا به کنترل سختی سختی نیاز دارد. در نتیجه، لوله بدون درز 825 انتخاب استاندارد برای لوله های پایین چاه، خطوط جریان سطحی و مبدل های حرارتی در میادین گاز ترش است.
3. س: چه استانداردهای تولیدی بر لوله های بدون درز Incoloy 800 و 825 حاکم است و الزامات آزمایش حیاتی چیست؟
A:
رایج ترین استانداردها عبارتند از:
ASTM B407- لوله و لوله بدون درز برای Incoloy 800, 800H, 800HT
ASTM B423- لوله و لوله بدون درز مخصوص Incoloy 825
ASME SB-407 / SB-423- همان مشخصات اتخاذ شده برای مخازن تحت فشار و کاربردهای دیگ بخار تحت کد ASME بخش II.
ابعاد و تلورانس های بحرانیبرای اندازه لوله های فولادی ضد زنگ از ASME B36.19 پیروی کنید، اگرچه آلیاژهای نیکل ممکن است ضخامت دیواره کمی متفاوت داشته باشند.
آزمون های اجباری و اختیاری عبارتند از:
تست هیدرواستاتیک- هر لوله با تنش حداقل 60 درصد حداقل استحکام تسلیم مشخص شده آزمایش شده است.
بررسی جریان گردابی یا اولتراسونیک– برای NDE (معاینه غیرمخرب{0}) در صورت مشخص شدن.
تست صاف کردن(برای لوله تا 6 اینچ NPS) - شکل پذیری را ارزیابی می کند.
تست سختی- معمولاً کمتر یا مساوی 85 HRB برای 825 آنیل شده، کمتر یا مساوی 90 HRB برای 800.
تست خوردگی بین دانه ای(ASTM A262 Practice E یا C) - مخصوصاً برای 825 برای تأیید تثبیت (Ti از بارش کاربید کروم جلوگیری می کند).
شناسایی مواد مثبت (PMI)- 100٪ در اکثر کدهای صنعتی برای جلوگیری از مخلوط شدن آلیاژ مورد نیاز است.
علاوه بر این، برای سرویس هستهای یا دمای بالا، آزمایشهای خزش و پارگی تنش (بر اساس ASTM E139) ممکن است برای لوله بدون درز 800H/800HT مورد نیاز باشد.
4. س: پایداری حرارتی لوله بدون درز Incoloy 800 با Incoloy 825 در دماهای بالا (600-900 درجه) چگونه مقایسه می شود؟
A:
این یک تمایز کلیدی است:
Incoloy 800(به خصوص نسخه های 800H/800HT) برایقدرت دمایی-بالا. با کربن کنترل شده (0.05-0.10%) و حداقل اندازه دانه ASTM No{3}}، در برابر خزش و پارگی تنش تا 900 درجه (1652 درجه فارنهایت) مقاومت می کند. رسوب کاربیدهای M23C6 در مرزهای دانه در واقع مقاومت در برابر خزش را بدون ایجاد شکنندگی بهبود می بخشد. همچنین یک مقیاس محافظ Cr2O3 تشکیل می دهد که در برابر اکسیداسیون و کربوریزاسیون مقاومت می کند.
Incoloy 825، در مقابل، استبرای قرار گرفتن در معرض طولانی مدت بیش از 550 درجه (1022 درجه فارنهایت) توصیه نمی شود. در دماهای بالاتر، افزودنیهای مولیبدن و مس آن مزیت خوردگی خود را از دست میدهند و آلیاژ در برابر تشکیل فاز سیگما (یک فاز بینفلزی شکننده) حساس میشود که منجر به از دست دادن چقرمگی ضربه و شکلپذیری میشود. علاوه بر این، تثبیت با تیتانیوم نمی تواند به طور کامل از ایجاد حساسیت در هنگام خنک شدن آهسته از بالای 700 درجه جلوگیری کند.
نتیجه گیری عملی:
استفاده کنیدلوله بدون درز Incoloy 800برای لوله های کوره، هدرهای سوپرهیتر و کویل های ترک اتیلن (650-900 درجه).
استفاده کنیدلوله بدون درز Incoloy 825برای خدمات مرطوب و خورنده تا 550 درجه - هرگز برای کاربردهای ساختاری با دمای بالا.
اگر پروژه ای به مقاومت H2S در دمای بالا و مرطوب در دماهای متوسط (400-550 درجه) نیاز داشته باشد، ممکن است Incoloy 825 همچنان کار کند، اما طراحی خزش باید از تنش های مجاز کاهش یافته ASME بالای 500 درجه پیروی کند.
5. س: حالت های رایج شکست لوله Incoloy 825 بدون درز در تولید دریایی چیست و چگونه می توان از آنها جلوگیری کرد؟
A:
با وجود مقاومت عالی در برابر خوردگی، لوله بدون درز Incoloy 825 می تواند در محیط های دریایی تحت شرایط خاص خراب شود:
حالت های رایج خرابی:
خوردگی حفره ای/شکافی- زمانی رخ می دهد که آب دریا در زیر رشد یا مقیاس دریا راکد می شود، به خصوص اگر سطح لوله به درستی غیرفعال نشده باشد یا اگر سطح اکسیژن متفاوت باشد.
ترک خوردگی تنش کلریدی (Cl-SCC) – Rare in 825 due to high Ni, but can occur at temperatures >150°C (>302 درجه فارنهایت) در آب نمک های بسیار غلیظ با تنش های کششی.
خوردگی گالوانیکی- وقتی 825 با فلزات نجیب کمتر (فولاد کربن، فولاد کم آلیاژ) در آب دریا همراه شود، به عنوان کاتد عمل می کند و حمله به مواد آندی را تسریع می کند.
تردی هیدروژنی- اگر حفاظت کاتدی بیش از حد اعمال شود (پتانسیل <-850 میلی ولت در مقابل Ag/AgCl) که هیدروژن اتمی تولید می کند، امکان پذیر است.
فرسایش - خوردگی- در سیالات تولید شده حاوی ماسه، به ویژه در خم لوله ها و کاهنده ها.
اقدامات پیشگیرانه:
پرداخت سطح:سطوح داخلی ترشی شده و غیرفعال شده (نه فقط صیقل داده شده مکانیکی) را برای حذف آهن جاسازی شده و اطمینان از یک لایه اکسید غنی از کروم پایدار مشخص کنید.
طراحی: Avoid crevices (use full penetration welds, continuous gaskets) and maintain flow velocities >1.5 متر بر ثانیه برای جلوگیری از رسوب اما<4–5 m/s to avoid erosion.
جفت شدن مواد:هنگام اتصال 825 به فلنج های کربن فولادی از کیت های ایزوله یا اتصالات انتقال استفاده کنید.
کنترل حفاظت کاتدی:پتانسیل را به -800 میلی ولت تا -900 میلی ولت (Ag/AgCl) محدود کنید و در صورت امکان روی 825 سطح پوشش دهید تا شارژ هیدروژن را کاهش دهید.
درمان پس از جوشکاری:اگرچه 825 مستعد حساس شدن نیست، بازپخت محلول (940-980 درجه و به دنبال آن خنک شدن سریع) مقاومت بهینه خوردگی را پس از کار سرد یا جوشکاری شدید بازیابی می کند.
با پیروی از این شیوهها، لولههای بدون درز Incoloy 825 میتوانند به 20 تا 30 سال خدمات در کاربردهای فراساحلی و زیر دریا دست پیدا کنند.
