1. NS313 و NS315 هر دو آلیاژهای مبتنی بر نیکل- هستند. تفاوت اساسی در ترکیب و فلسفه طراحی اولیه آنها چیست؟
در حالی که هر دو بخشی از خانواده Chromium نیکل-} هستند و مقاومت اکسیداسیون عالی را به اشتراک می گذارند ، ترکیبات اصلی آنها برای محیط های فرسوده مختلف تنظیم شده است و فلسفه های طراحی آنها را متمایز می کند.
NS313 (شبیه به INCONEL 600 / UNS N06600): این یک نیکل- Chromium {4} آلیاژ آهن است. ترکیب آن نسبتاً ساده است:
نیکل (نیکل بزرگتر از یا مساوی با 72 ٪): یک ماتریس آستنیتی پایدار و مقاومت ذاتی در برابر ترک خوردگی استرس کلرید و کاهش محیط را فراهم می کند.
Chromium (CR 14- 17 ٪): با تشکیل یک مقیاس CR₂O₃ محافظ مقاومت بسیار خوبی در برابر محیط های اکسید کننده و اکسیداسیون درجه حرارت بالا نشان می دهد.
آهن (Fe 6 {1} 10} 10 ٪): به عنوان یک عنصر تقویت مقرون به صرفه عمل می کند.
فلسفه طراحی: NS313 یک آلیاژ کار با هدف اصلی- است که برای سرویس دما - {}}}}}}}}} در برابر طیف گسترده ای از رسانه های فرخنده ، از جمله قلیایی ، اسیدهای آلی و کلر-} حاوی جوی است. قدرت آن از تقویت راه حل جامد 5 {5}.
NS315 (شبیه به INCONEL 625 / UNS N06625): این یک نیکل- Chromium - molybdenum - niobium است. ترکیب آن پیچیده تر و بسیار مهندسی است:
نیکل (نیکل بزرگتر از یا مساوی با 58 ٪): ماتریس را تشکیل می دهد.
کروم (CR 20-23 ٪): مقاومت اکسیداسیون را فراهم می کند.
Molybdenum (Mo 8- 10 ٪): یک تقویت کننده قدرتمند جامد که مقاومت استثنایی در برابر گودال و خوردگی شکاف در یونهای کلرید و کاهش اسیدها فراهم می کند.
Niobium (NB 3.15-4.15 ٪): تمایز دهنده اصلی. Niobium ، در ترکیب با مولیبدن ، باعث می شود که آلیاژ با بارش فاز دوتایی گاما ('') ، Ni₃nb تقویت شود و به آن قدرت بسیار بالایی می بخشد.
فلسفه طراحی: NS315 یک قدرت بالا- ، آلیاژ تخصصی است که برای شدیدترین محیط های خورنده ، به ویژه آنهایی که حاوی کلریدها هستند ، و برای برنامه هایی که نیاز به استثنایی استثنایی در محدوده دمای گسترده دارند.
2. در کدام برنامه های خاص صنعتی لوله های ساخته شده از NS313 در مقابل NS315 مورد نیاز مورد نیاز است؟
انتخاب بین NS313 و NS315 برای سیستم های لوله کشی یک نتیجه مستقیم از مشخصات و قدرت مقاومت در برابر خوردگی آنها است.
برنامه های کاربردی برای لوله های NS313:
سرویس سوز آور: این یک برنامه اصلی است. لوله های NS313 به طور گسترده در صنعت پردازش شیمیایی برای دست زدن به سودا سوز آور غلیظ داغ (هیدروکسید سدیم) استفاده می شوند. محتوای بالای نیکل آن مقاومت برجسته ای در برابر ترک خوردگی استرس ناشی از قلیایی- ایجاد می کند.
گیاهان آلکیلاسیون و اسیدهای چرب: در تولید شیمیایی پتروشیمی و آلی ، که کلریدهای آلی و سایر عوامل خورنده وجود دارند.
نیروگاه های هسته ای: به دلیل ترکیب خوب مقاومت در برابر خوردگی ، استحکام و ساختگی در محیط های آب خلوص بالا ، به طور گسترده ای برای لوله کشی بخار و سایر اجزای اصلی استفاده می شود.
اجزای کوره: به عنوان لوله های تابشی ، مافلها و سبدهای موجود در کوره های عملیات حرارتی که مقاومت اکسیداسیون در آن مهم است.
برنامه های کاربردی برای لوله های NS315:
Offshore Oil & Gas - Seawater Systems: This is a classic application. NS315 is used for seawater cooling pipes, firewater systems, and pipework for seawater injection. Its high Molybdenum and Niobium content give it a very high Pitting Resistance Equivalent Number (PREN >40) ، آن را در برابر سرما ، اکسیژن-} آب دریا غنی مقاوم می کند.
پردازش شیمیایی - محیطهای شدید: برای رسیدگی به:
نمک های اکسید کننده قوی (به عنوان مثال ، کلریدهای آهنی و کوپرسی).
اسیدهای مخلوط (به عنوان مثال ، نیتریک - مخلوط اسید هیدروفلوئوریک مورد استفاده در ترشی).
گاز کلر مرطوب.
کنترل آلودگی - desulfurization گاز دودکش (FGD): در واحدهای اسکراب و لوله های مرتبط که دارای گازهای گرم ، مرطوب ، کلرید-}}} است ، که یکی از فاسد ترین محیط های صنعتی را ایجاد می کند.
هوافضا و تولید برق: برای خطوط هیدرولیک فشار {{0} بالا و اجزای سیستم اگزوز بحرانی که نیاز به قدرت بالایی دارند-} به {{2} نسبت وزن.
3. چالش های اصلی در جوشکاری لوله های NS313 و NS315 چیست و چگونه بر آنها غلبه می شود؟
هر دو آلیاژ قابل جوش است ، اما چالش های مختلفی را که ریشه در متالورژی آنها دارد ، نشان می دهند.
NS313 (INCONEL 600) جوش:
چالش: حساسیت و پوسیدگی جوش. هنگامی که NS313 در محدوده دمای 800 {4} 1500 درجه F (425-815 درجه) در طول جوش گرم می شود ، کاربیدهای کروم می توانند در مرزهای دانه در منطقه تحت تأثیر گرما (HAZ) رسوب کنند. این ماتریس اطراف کروم را کاهش می دهد و مسیری را برای خوردگی بین دانه ای ایجاد می کند.
استراتژی های کاهش:
استفاده از فلز پرکننده تثبیت شده: در حالی که همیشه اجباری نیست ، با استفاده از یک فلزی پرکننده تثبیت شده Niobium {0} مانند Ernicrfe-7 (برای جوشکاری 600 به خود) یا ERNICR-3 می تواند به جلوگیری از تشکیل کاربید در فلز جوش کمک کند.
ورودی گرمای کم: با استفاده از جوش قوس تنگستن گاز (GTAW/TIG) با ورودی گرمای کم ، زمانی را که HAZ در محدوده دما بحرانی می گذرد به حداقل می رساند.
پست - anhanaling راه حل جوش: برای خدمات در محیط های بسیار خورنده ، یک آنیل راه حل کامل (با درجه 1100 پوند) و به دنبال آن خاموش کردن سریع می تواند-}}} را حل کند و مقاومت کامل خوردگی را بازیابی کند. این اغلب برای لوله های ساخته شده-} غیر عملی است.
NS315 (INCONEL 625) جوش:
چالش: تفکیک و ریزگردها. محتوای بالای نیوبیوم و مولیبدن باعث افزایش حساسیت آلیاژ به تفکیک در هنگام جامد شدن جوش می شود. این می تواند منجر به تشکیل فاز شکننده های شکننده (سرشار از Ni ، NB ، MO) در مرزهای دانه شود ، که باعث کاهش انعطاف پذیری می شود و می تواند باعث ریزش (ترک خوردگی گرم) شود.
استراتژی های کاهش:
بیش از - تطبیق پرکننده فلزی: روش استاندارد و بسیار مؤثر جوش دادن NS315 با یک فلز پرکننده ترکیب تطبیق ، Ernicrmo-3 است. شیمی جوش به دقت کنترل می شود تا به حداقل رساندن تفکیک باشد.
کنترل دقیق ورودی گرما و دمای بینش: از ورودی گرمای کم و متوسط استفاده می شود ، با حداکثر دمای تداخل (به طور معمول 250 درجه F / 120 درجه) برای کنترل تاریخچه حرارتی جوش و به حداقل رساندن دامنه تفکیک.
طراحی مشترک: طراحی مناسب برای به حداقل رساندن محدودیت می تواند به کاهش حساسیت ترک خوردگی کمک کند.
4. چگونه عملکرد و هزینه NS315 با NS313 مقایسه می شود ، و تفاوت قیمت را توجیه می کند؟
NS315 یک آلیاژ به طور قابل توجهی گران تر از NS313 است و توجیهی در عملکرد برتر آن در بیشترین شرایط نهفته است.
| پارامتر | NS313 (INCONEL 600) | NS315 (Inconel 625) |
|---|---|---|
| مقاومت در برابر خوردگی (کلریدها) | خوب | استثنایی (بسیار بالا) |
| مقاومت در برابر کاهش اسیدها | عادلانه | برتر (محتوای MO بالا) |
| قدرت مکانیکی | خوب ، متوسط | بسیار زیاد (به دلیل تقویت NB/MO) |
| قابلیت ساخت و قابلیت جوشکاری | خیلی خوب | خوب (اما حساس تر از NS313) |
| هزینه معمولی | پایین | به طور قابل توجهی بالاتر |
توجیه هزینه بالاتر NS315:
محتوای آلیاژ: NS315 حاوی مقادیر زیادی از عناصر استراتژیک گران قیمت ، در درجه اول مولیبدن (8-10 ٪) و نیوبیوم (3-4 ٪) است. این عناصر بسیار پرهزینه تر از آهن مورد استفاده در NS313 هستند.
پیچیدگی تولید: دستیابی به ذوب همگن با مقادیر بالای عناصر نسوز مانند مولیبدن و نیوبیوم نیاز به فرآیندهای ذوب پیشرفته تری دارد (به عنوان مثال ، ذوب القایی خلاء).
توجیه عملکرد: هزینه حق بیمه در صورت شامل برنامه ضروری است:
آب دریا یا محیط های کلرید - که در آن NS313 از خوردگی گودال/شکاف رنج می برد.
اسیدهای کاهش دهنده قوی (به عنوان مثال ، هیدروکلریک ، گوگرد) که NS313 به سرعت خوردگی می کند.
برنامه هایی که نیاز به مقاومت بالا در هر دو اتاق و درجه حرارت بالا دارند ، جایی که NS313 ناکافی است.
5. چه زمانی یک مهندس مجبور می شود NS315 گران تر از NS313 را برای یک سیستم لوله کشی انتخاب کند؟
تصمیم برای مشخص کردن NS315 با وجود عوامل خورنده خاص و شدید یا نیاز به استحکام بالا هدایت می شود.
مهندس مجبور است NS315 را انتخاب کند وقتی:
Chloride-Induced Localized Corrosion is the Failure Mode: If the process stream contains chloride ions and the operating temperature is above a certain threshold (e.g., >50 درجه برای آب دریا) ، NS313 در معرض خطر زیاد خوردگی و خوردگی است. محتوای بالای مولیبدن در NS315 برای جلوگیری از این امر ضروری است. این غیر-} در سیستم های آب دریا دریایی قابل مذاکره است.
محیط حاوی اسیدهای کاهش یافته قوی است: برای فرآیندهای مربوط به اسید هیدروکلریک (HCl) یا اسید سولفوریک (H₂SO₄) در خارج از غلظت های بسیار رقیق ، میزان مولیبدن NS315 مقاومت لازم را که NS313 فاقد آن است ، فراهم می کند.
این طرح به مقاومت مکانیکی بالایی نیاز دارد: اگر لوله باید در برابر فشار داخلی بالا ، بار خارجی یا بخشی از یک مؤلفه ساختاری مقاومت کند ، عملکرد قابل توجهی بالاتر و مقاومت کششی NS315 آن را تنها انتخاب مناسب می کند. NS313 به سادگی قدرت خطوط هیدرولیک فشار بالا- یا بار بحرانی را ندارد.
این روند دارای شرایط ناراحت کننده است: حتی اگر روند عادی خفیف باشد ، وجود آلاینده های گاه به گاه (به عنوان مثال ، کلریدها از نشت آب خنک کننده) یا گشت و گذار دما می تواند استفاده از NS315 را به عنوان رویکرد "کمربند و تعلیق" برای ایمنی بحرانی یا سیستم های در دسترس بودن بالا {3} توجیه کند.
انتخاب NS313 به وضوح کافی است وقتی:
خورنده های اولیه سوزاننده ، راه حل های قلیایی یا آب خلوص بالا {0}.
محیط یک اسید شیمیایی یا آلی خفیف خورنده است که در آن کلریدها نگران کننده نیستند.
برنامه یک درجه حرارت بالا - است ، و جو اکسیداسیون مانند یک جزء کوره.
بودجه محدود است و شرایط خوردگی به خوبی در توانایی های اثبات شده NS313 قرار دارد.
به طور خلاصه ، حرکت از NS313 به NS315 یک مرحله {2} تغییر در عملکرد برای تهاجمی ترین محیط ها است و هزینه با پیشگیری از خرابی فاجعه بار و خرابی بدون برنامه ریزی توجیه می شود.
