1. س: تفاوت های کلیدی ترکیبی و عملیات حرارتی بین لوله های بدون درز گرد Incoloy 800، 800H و 800HT چیست؟
A:Incoloy 800، 800H و 800HT سه گرید مرتبط از آلیاژهای نیکل-آهن-کروم هستند که ترکیب پایه یکسانی دارند، اما در محتوای کربن، افزودن آلیاژهای عمدی و عملیات حرارتی متفاوت هستند. این تفاوت ها مناسب بودن آنها را برای محدوده دمایی خاص و شرایط خدمات تعیین می کند.
ترکیب پایه (هر سه درجه):30-35٪ نیکل، 19-23٪ کروم، 0.15-0.60٪ آلومینیوم، 0.15-0.60٪ تیتانیوم و آهن متعادل. محتوای نیکل بالا مقاومت در برابر خوردگی تنش کلرید ایجاد می کند و پایداری آستنیتی را حفظ می کند. کروم مقاومت در برابر اکسیداسیون و کربوریزه شدن دارد. آلومینیوم و تیتانیوم به تقویت بارش در دماهای بالا کمک می کنند.
Incoloy 800 (UNS N08800):این درجه استاندارد با حداکثر محتوای کربن 0.10٪ (بدون حداقل نیاز) است. این محلول در دمای 1800-2100 درجه فارنهایت (982-1149 درجه) آنیل شده و به سرعت سرد می شود. ساختار دانه حاصل معمولاً درشت است (اندازه دانه ASTM No. 5 یا درشت تر). این درجه مقاومت خوبی در برابر اکسیداسیون و کربوریزه شدن دارد اما کمترین مقاومت خزشی را در بین سه مورد دارد. برای دماهای سرویس تا تقریباً 1100 درجه فارنهایت (593 درجه) که در آن خزش یک نگرانی طراحی نیست، مناسب است.
Incoloy 800H (UNS N08810):این درجه دارای محدوده کربن کنترل شده 0.05-0.10٪ است و به دمای بازپخت محلول بالاتر از حداقل 2100 درجه فارنهایت (1149 درجه) نیاز دارد. دمای بازپخت بالاتر همراه با محتوای کربن کنترلشده، ساختار دانهای ظریفتر و یکنواختتر را ایجاد میکند (اندازه دانه ASTM No. 5 یا ریزتر). این ساختار دانه ریز بهطور قابلتوجهی استحکام گسیختگی خزش را افزایش میدهد، و 800H را برای دماهای بالاتر از 1100 درجه فارنهایت (593 درجه) که تغییر شکل وابسته به زمان بحرانی میشود، مناسب میکند.
Incoloy 800HT (UNS N08811):این پیشرفته ترین درجه است، با همان محدوده کربن 800H (0.06-0.10٪)، اما با افزودن کنترل شده آلومینیوم (0.15-0.60٪) و تیتانیوم (0.15-0.60٪) در انتهای بالاتر محدوده ها. دمای بازپخت محلول حتی بالاتر-حداقل 2150 درجه فارنهایت (1177 درجه) است. این به طور عمدی ساختار دانه درشت تری ایجاد می کند که مقاومت خزشی را بهینه می کند. ترکیب آلومینیوم/تیتانیوم بالاتر (تقویت بارش Ni3(Al,Ti) در طول سرویس) و اندازه دانه بهینه به 800HT استحکام بالاتری در دمای{14} میدهد.
انتخاب نمره صحیح:برای کاربردهای زیر 1100 درجه فارنهایت بدون تنش پایدار، استاندارد 800 کافی و مقرون به صرفه است. برای سرویس بالاتر از 1100 درجه فارنهایت با نگرانی های خزش، 800H مورد نیاز است. برای پرتقاضاترین کاربردهای دمای بالا (ترک اتیلن، اصلاح متان بخار) که حداکثر عمر خزش ضروری است، 800HT انتخاب ارجح است.
2. س: چه استانداردها و مشخصات صنعتی بر لوله های بدون درز گرد Incoloy 800/800H/800HT حاکم است؟
A:لوله های بدون درز گرد Incoloy 800/800H/800HT بر اساس چارچوب جامع ASTM، ASME و مشخصات بین المللی تولید و آزمایش می شوند. درک این استانداردها برای تدارکات، ساخت و انطباق با مقررات ضروری است.
مشخصات لوله و لوله اولیه:
ASTM B163 / ASME SB163- این مشخصات استاندارد برای کندانسور بدون درز و لوله های مبدل حرارتی است. این Incoloy 800، 800H، و 800HT (UNS N08800، N08810، N08811) را پوشش می دهد و رایج ترین مشخصات برای محصولات لوله است. الزامات شامل ترکیب شیمیایی، خواص کششی، آزمایش مسطح شدن، آزمایش شعله ور شدن، و آزمایش الکتریکی هیدرواستاتیک یا غیر مخرب است. تلورانسها نسبت به لولهها سختتر هستند و این را برای کاربردهای انتقال حرارت مناسب میسازد.
ASTM B407 / ASME SB407– مشخصات استاندارد برای لوله های نیکل بدون درز-آهن-آلیاژ کروم. این قطرهای بزرگتر و ضخامت دیواره سنگین تر را برای کاربردهای لوله کشی فرآیندی پوشش می دهد. همان شماره های UNS اعمال می شود.
مشخصات تکمیلی:
ASTM B829- الزامات عمومی برای لوله و لوله بدون درز آلیاژ نیکل (الزامات تکمیلی برای عملیات حرارتی، نمونه برداری، گواهینامه و تحمل ابعادی را فراهم می کند)
ASTM B751- الزامات عمومی برای لوله های آلیاژی نیکل (صافی، پوشش سطح، و تکمیل انتهایی)
کد و استاندارد مخازن تحت فشار:
کد دیگ بخار و مخزن تحت فشار ASME بخش II، قسمت D- مقادیر تنش مجاز را برای هر سه درجه در دماهای بالا ارائه می دهد. به طور بحرانی، 800H و 800HT تنش های مجاز قابل توجهی بالاتر از 1100 درجه فارنهایت (593 درجه) در مقایسه با استاندارد 800 دریافت می کنند.
ASME بخش هشتم، بخش 1- قوانین ساخت مخازن تحت فشار با استفاده از این مواد.
استانداردهای ابعادی:
ASME B36.19– ابعاد لوله فولادی ضد زنگ (اغلب برای لوله های{0}}قطر بزرگتر اعمال می شود)
ASTM B163شامل تحمل ابعادی خود برای لوله های مبدل حرارتی است (معمولاً 0.004 ± اینچ در OD برای لوله های زیر 1 اینچ)
الزامات تضمین کیفیت:لوله های تایید شده باید با یک گزارش تست مواد (MTR) همراه شوند که مستندات:
عدد حرارتی و آنالیز شیمیایی (از جمله محتوای کربن و برای 800HT، آلومینیوم و تیتانیوم)
خواص مکانیکی (تسلیم، کشش، ازدیاد طول)
جزئیات عملیات حرارتی (دما، زمان نگهداری، روش خنکسازی) - برای 800H/800HT برای تأیید حداقل دمای بازپخت حیاتی است.
اندازه دانه (شماره اندازه دانه ASTM) - برای تأیید عملیات حرارتی مناسب برای 800H و 800HT لازم است
نتایج معاینه غیر مخرب (جریان گردابی یا آزمایش اولتراسونیک)
نکته مهم تدارکات:برای 800H و 800HT، MTR باید به صراحت دمای بازپخت محلول (بیشتر یا مساوی 2100 درجه فارنهایت برای 800H، بزرگتر یا مساوی 2150 درجه فارنهایت برای 800HT) و اندازه دانه (ASTM No. 5 یا ریزتر برای 800H) را ثبت کند. بدون این موارد، ماده بدون در نظر گرفتن شیمی نمی تواند به عنوان 800H یا 800HT تایید شود.
3. س: چرا لوله بدون درز گرد Incoloy 800HT ماده ترجیحی برای کوره های کراکینگ اتیلن و کاربردهای اصلاح کننده متان بخار است؟
A:لوله بدون درز گرد Incoloy 800HT به استاندارد صنعتی برای سختترین کاربردهای کورههای پتروشیمی تبدیل شده است-کورههای ترک اتیلن و اصلاحکنندههای متان بخار (SMR). این کاربردها به موادی نیاز دارند که بتوانند در برابر دماهای شدید، اتمسفرهای کربن دار و فشار داخلی پایدار برای چندین دهه مقاومت کنند. سه ویژگی خاص تسلط 800HT را توضیح می دهد.
اول، قدرت پارگی خزش{0}}در دماهای شدید.کویل های کوره ترک اتیلن در دمای فلز 1600-1900 درجه فارنهایت (870-1040 درجه) با فشار داخلی تا 500 psi (3.4 مگاپاسکال) کار می کنند. تنش حلقه ناشی از فشار داخلی، همراه با دمای شدید، باعث تغییر شکل (خزش) وابسته به زمان میشود. ترکیب Incoloy 800HT از کربن کنترل شده (0.06-0.10٪)، آلومینیوم و تیتانیوم بالا (هر کدام 0.15-0.60٪)، و بازپخت محلول با دمای بالا (حداقل 2150 درجه فارنهایت / 1177 درجه) ساختار دانه ای را بهینه می کند که دوباره بهینه می شود. آلومینیوم و تیتانیوم از Ni3 (Al, Ti) ریز تشکیل می دهند که در طول سرویس رسوب می کنند و استحکام بیشتری ایجاد می کنند. قدرت گسیختگی 100000-ساعتی 800HT در 1650 درجه فارنهایت (899 درجه) تقریباً 2.5-3.5 ksi (17-24 مگاپاسکال) است، در مقایسه با 1.5-2.0 ksi برای استاندارد 800H و برای کارکردن 8000000H بسیار ناچیز است. 5 تا 10 سال عمر مفید ارائه می دهد، در حالی که 800H ممکن است در عرض 2 تا 3 سال از کار بیفتد.
دوم، مقاومت استثنایی در برابر کربناتاسیون.فرآیند ترک هیدروکربنی کربن پیرولیتیک تولید میکند که میتواند در دیوارههای لوله پخش شود{0}} پدیدهای به نام کربوریزاسیون. لایههای کربوره شکننده میشوند، شکلپذیری خود را از دست میدهند و عدم تطابق شدید انبساط حرارتی با فلز پایه بدون کربوره ایجاد میکنند. محتوای نیکل بالای Incoloy 800HT (30-35٪) حلالیت کربن و نفوذپذیری در ماتریس آستنیتی را کاهش می دهد. مقیاس اکسید غنی از کروم{7}}که روی قطر داخلی لوله ایجاد میشود نیز به عنوان مانع انتشار عمل میکند. در تجربه میدانی، لولههای 800HT در برابر نرخ نفوذ کربوریزاسیون 0.02 تا 0.05 اینچ در سال مقاومت میکنند و چندین دهه خدمات را قبل از اینکه شکنندگی حیاتی شود، ارائه میدهند.
سوم، مقاومت در برابر خستگی حرارتی در طول چرخه های دک کردن.کورههای اتیلن با وارد کردن بخار و هوا تحت دکزدایی دورهای (حذف رسوبات کربن) قرار میگیرند که باعث نوسانات سریع دما میشود. این چرخه های حرارتی باعث ایجاد فشار قابل توجهی می شود. ترکیب Incoloy 800HT از ضریب انبساط حرارتی متوسط و شکل پذیری دمایی بالا به آن اجازه می دهد تا هزاران چرخه حرارتی را بدون ترک خوردن تحمل کند. ساختار دانهای درشت و کنترلشده (که عمداً توسط آنیل محلول{5}}در دمای بالا تولید میشود) در برابر کاویتاسیون مرزی دانهها، که پیشروی شکست خستگی حرارتی است، مقاومت میکند.
عملکرد میدانی مقایسه ای در خدمات ترک اتیلن:
| اموال | 310H ضد زنگ | Incoloy 800H | Incoloy 800HT |
|---|---|---|---|
| حداکثر دمای فلز | 1800 درجه فارنهایت (982 درجه) | 1800 درجه فارنهایت (982 درجه) | 1900 درجه فارنهایت (1038 درجه) |
| زندگی خزشی در 1650 درجه فارنهایت | 1-2 سال | 3-4 سال | 8-12 سال |
| مقاومت در برابر کربوریزاسیون | بیچاره | خوب | عالی |
| مقاومت در برابر خستگی حرارتی | منصفانه | خوب | عالی |
کاربردهای معمولی:کویلهای کورههای ترک اتیلن و مبدلهای خط انتقال، پیگتیلها و منیفولدهای خروجی اصلاحکننده متان بخار، لولههای اصلاحکننده اولیه کارخانه آمونیاک، اجزای کوره اصلاحکننده هیدروژن، و لولههای سوپرهیتر در نیروگاههای فوقبحرانی فوق{0} پیشرفته.
4. س: الزامات جوشکاری حیاتی برای لوله های بدون درز گرد Incoloy 800/800H/800HT چیست؟
A:جوشکاری لوله های بدون درز گرد Incoloy 800/800H/800HT نیازمند توجه دقیق به انتخاب فلز پرکننده، کنترل حرارت ورودی، و تمیز کردن قبل از جوش-است. برخلاف آلیاژهای سختکننده بارندگی، این گریدها معمولاً بدون عملیات حرارتی اجباری پس از جوشکاری قابل جوش هستند، اما حفظ ساختار دانه ریز 800H/800HT حیاتی است.
انتخاب فلز پرکننده:
ERNiCr-3(AWS A5.14) - این پرکننده استاندارد برای هر سه درجه است. این حاوی تقریباً 67٪ نیکل، 20٪ کروم، و 2.5٪ منگنز است که استحکام دمای بالا و ویژگی های انبساط حرارتی منطبق را ارائه می دهد.
ERNiCrCoMo-1(Inconel 617) - برای سخت ترین خدمات خزش بالای 1500 درجه فارنهایت (816 درجه) استفاده می شود. این پرکننده استحکام بالاتر{4}}درجه حرارت و مقاومت در برابر اکسیداسیون را ارائه میکند.
هرگز استفاده نکنیدپرکننده های فولادی ضد زنگ (308L، 309L، 310H، 316L) - آنها مناطق رقیق را ایجاد می کنند که مستعد ترک خوردگی داغ هستند و قدرت خزش کمتری دارند.
کنترل ورودی گرما برای 800H و 800HT (بسیار حیاتی):این گریدها مقاومت خزشی خود را از ساختار دانه ریز کنترل شده (800H) یا ساختار دانه درشت بهینه شده (800HT) بدست می آورند. گرمای بیش از حد ورودی در طول جوشکاری میتواند ساختار دانهها را در ناحیه آسیبدیده گرما (HAZ) درشت کند، و به طور موضعی مقاومت خزشی را کاهش دهد و یک محل بالقوه شروع شکست ایجاد کند.
حداکثر دمای بینگذر: 200 درجه فارنهایت (93 درجه)
ورودی حرارت محدود به ۲۵ تا ۴۵ کیلوژول در اینچ (۱۰ تا ۱۸ کیلوژول بر سانتیمتر)
به جای بافتن از مهره های رشته دار استفاده کنید
برای لولههای نازک-دیواره (۰.۰۶۵ اینچ / دیواره ۱.۶ میلیمتری و نازکتر)، از GTAW (جوشکاری قوس تنگستن گاز) با حداقل حرارت ورودی استفاده کنید.
تمیز کردن قبل از جوش و پیشگیری از آلودگی:گوگرد، فسفر و فلزات با نقطه ذوب پایین (مس، روی، سرب) باعث ایجاد ترک داغ می شوند.
محل جوش را با استون یا یک برس اختصاصی فولاد ضد زنگ تمیز کنید
از چرخهای سنگزنی که منحصراً برای آلیاژهای نیکل هستند استفاده کنید-هرگز از چرخهایی که قبلاً روی فولادهای کربنی استفاده شدهاند استفاده نکنید.
برای جوشکاری لوله، قطر داخلی را با گاز بی اثر (آرگون) تمیز کنید تا از اکسیداسیون داخلی (قند زدن) جلوگیری شود.
عملیات حرارتی پس از-جوش (PWHT):معمولاً برای ضخامت دیواره معمولی لوله ها (تا 0.500 اینچ / 12.7 میلی متر) مورد نیاز نیست. با این حال، برای بخش های دیوار سنگین یا زمانی که قطعه در محدوده خزش کار می کند و حداکثر قدرت خزش مورد نیاز است، ممکن است یک عملیات حرارتی بازپخت کامل محلول مشخص شود:
برای 800H: حداقل 2100 درجه فارنهایت (1149 درجه) و به دنبال آن خنک شدن سریع
برای 800HT: حداقل 2150 درجه فارنهایت (1177 درجه) و به دنبال آن خنک کننده سریع
PWHT میدانی به ندرت برای جوشکاری لوله عملی است، بنابراین صلاحیت روش جوشکاری مناسب ضروری است.
عیوب رایج و پیشگیری:
ترک داغ:با حرارت ورودی کم، شرایط تمیز و انتخاب مناسب پرکننده جلوگیری می شود
میکروفیسورینگ در HAZ:از برازش{0}}ها و رقیق شدن بیش از حد فلز پایه خودداری کنید
از دست دادن قدرت خزش در HAZ:کنترل دمای بینگذر؛ برای 800HT، آنیل محلول جوش پس- را برای کاربردهای حیاتی در نظر بگیرید
اکسیداسیون ریشه (قند کردن):از تصفیه گاز بی اثر در ID لوله استفاده کنید
شرایط صلاحیت:روش های جوشکاری باید مطابق با بخش IX ASME باشد. برای 800H و 800HT در سرویس خزش، آزمایش کشش با دمای بالا (در دمای سرویس مورد نظر) ممکن است مشخص شود. برای کاربردهای ریفورمر و ترک اتیلن، بسیاری از سازندگان به میکروسکوپ{5} مقطع HAZ نیاز دارند تا عدم درشت شدن دانه فراتر از حد مجاز را تأیید کنند.
5. س: ملاحظات کلیدی برای تعیین و تهیه لوله های بدون درز گرد Incoloy 800/800H/800HT چیست؟
A:تعیین و تهیه لوله های بدون درز گرد Incoloy 800/800H/800HT نیازمند توجه به عوامل متعددی از جمله انتخاب درجه، تأیید عملیات حرارتی، تحمل ابعاد، الزامات آزمایش و گواهی است. مشخصات صحیح از عدم تطابق مواد پرهزینه و خرابی زودرس سرویس جلوگیری می کند.
انتخاب درجه بر اساس دمای سرویس و استرس:این مهم ترین تصمیم خرید است.
Incoloy 800:برای دماهای کمتر از 1100 درجه فارنهایت (593 درجه) بدون تنش پایدار، یا برای کاربردهای غیر خزشی مانند سختافزار کوره، مبدلهای حرارتی با دمای متوسط، و خدمات خوردگی عمومی استفاده کنید.
Incoloy 800H:برای دماهای سرویس 1100-1600 درجه فارنهایت (593-871 درجه) استفاده کنید که در آن خزش یکی از ملاحظات طراحی است. مثالها: پیگتیلهای اصلاحکننده،-مبدلهای حرارتی با دمای بالا، و لولههای سوپرهیتر.
Incoloy 800HT:برای سختترین سرویسها در دمای بالای 1600 درجه فارنهایت (871 درجه)، بهویژه لولههای کورههای فرآوری کننده متان و کراکینگ اتیلن استفاده کنید.
تأیید عملیات حرارتی در MTR:برای 800H و 800HT، گزارش تست مواد (MTR) باید به صراحت مستند کند:
دمای بازپخت محلول (بیشتر یا مساوی 2100 درجه فارنهایت برای 800 ساعت، بزرگتر یا مساوی 2150 درجه فارنهایت برای 800HT)
اندازه دانه (ASTM No. 5 یا ریزتر برای 800H؛ 800HT معمولاً درشت تر است اما باید مستند باشد)
روش خنک کننده (کوئنچ آب یا خنک شدن سریع استاندارد است)
بدون این موارد، ماده بدون در نظر گرفتن شیمی نمی تواند به عنوان 800H یا 800HT تایید شود.
مشخصات ابعادی:
قطر خارجی (OD) و ضخامت دیوار (WT) را با تلورانسها در ASTM B163 (برای لولههای مبدل حرارتی) یا ASTM B407 (برای لوله) مشخص کنید.
اندازههای لوله استاندارد: 1/4، 3/8، 1/2، 5/8، 3/4، 1، 1-1/4، 1-1/2، 2 اینچ OD و بزرگتر
ضخامت دیوار: گیج های BWG (سایر سیم بیرمنگام) 10 تا 22 یا معادل های متریک
طول: تصادفی (12 تا 25 فوت)، دقیق، یا تصادفی دوتایی
الزامات تست و بازرسی:سطح مورد نیاز آزمایش را بر اساس بحرانی بودن سرویس مشخص کنید:
تست هیدرواستاتیک:برای لولههای نگهدارنده فشار{0} در ASTM B163/B407 مورد نیاز است (فشار آزمایشی که از ضخامت دیواره و تنش مجاز محاسبه میشود)
آزمایش جریان گردابی (ECT):طبق ASTM E426، استاندارد برای لوله های مبدل حرارتی؛ عیوب سطحی و نزدیک-سطح را تشخیص می دهد
تست اولتراسونیک (UT):طبق ASTM E213، برای کاربردهای حیاتی که نیاز به تشخیص عیب داخلی دارند
تست صاف کردن:بر اساس ASTM B163، شکل پذیری را تأیید می کند. مورد نیاز برای لوله های مبدل حرارتی
تست شعله ور شدن:طبق ASTM B163، شکلپذیری اتصالات لوله منبسط شده را تأیید میکند (لوله-به-لوله)
تست خوردگی (اختیاری اما برای سرویس های شدید توصیه می شود):
ASTM G28، روش A:آزمایش سولفات آهن-سولفوریک اسید برای حساسیت خوردگی بین دانهای
تست اکسیداسیون{0}در دمای بالا:ممکن است برای سرویس اصلاح کننده مشخص شود (بدون روش استاندارد، اغلب خریدار-مشخص شده است)
الزامات صدور گواهینامه:MTR باید شامل موارد زیر باشد:
شماره حرارت و نام سازنده
تجزیه و تحلیل شیمیایی (شامل C، Al، Ti برای تایید درجه)
خواص مکانیکی (تسلیم، کشش، ازدیاد طول در دمای اتاق)
جزئیات عملیات حرارتی (دما، زمان، روش سرمایش) - برای 800H/800HT حیاتی است
اندازه دانه (شماره اندازه دانه ASTM) - برای 800H/800HT حیاتی است
نتایج تمام آزمایشات مشخص شده (هیدرواستاتیک، NDE، مسطح کردن، و غیره)
امضای بازرس واجد شرایط
اشتباهات رایج تدارکاتی که باید از آنها اجتناب کرد:
تعیین 800H یا 800HT بدون تأیید حداقل دمای بازپخت محلول در MTR
با فرض اینکه استاندارد 800 برای سرویس خزشی بالای 1100 درجه فارنهایت قابل قبول است
عدم تعیین تست های مسطح و شعله ور شدن برای لوله های مبدل حرارتی
عدم تأیید اینکه فلز پرکننده مشخص شده برای جوشکاری با درجه لوله مطابقت دارد
پذیرش مواد بدون اندازه دانه مستند برای 800H/800HT
| پارامتر | Incoloy 800 | Incoloy 800H | Incoloy 800HT |
|---|---|---|---|
| شماره UNS | N08800 | N08810 | N08811 |
| محتوای کربن | حداکثر 0.10٪ | 0.05–0.10% | 0.06–0.10% |
| Al + Ti | 0.15–0.60% | 0.15–0.60% | 0.30-1.20٪ (ترکیب) |
| حداقل دمای آنیل محلول | 1800 درجه فارنهایت (982 درجه) | 2100 درجه فارنهایت (1149 درجه) | 2150 درجه فارنهایت (1177 درجه) |
| اندازه دانه (ASTM) | نه. 5 یا درشت تر | نه. 5 یا بهتر است | کنترل شده (معمولاً درشت تر) |
| حداکثر دمای سرویس (خزشی) | 1100 درجه فارنهایت (593 درجه) | 1650 درجه فارنهایت (899 درجه) | 1800 درجه فارنهایت (982 درجه) |
| مشخصات اولیه | ASTM B163/B407 | ASTM B163/B407 | ASTM B163/B407 |
