ملاحظات کلیدی برای تعیین و تهیه لوله های بدون درز گرد Incoloy 825 چیست؟

1. س: آلیاژ Incoloy 825 چیست و ویژگی های ترکیبی کلیدی آن برای کاربردهای لوله بدون درز چیست؟

A:آلیاژ Incoloy 825 (UNS N08825) یک آلیاژ نیکل-آهن-کروم با افزودن های کنترل شده مولیبدن، مس و تیتانیوم است که به طور خاص برای مقاومت استثنایی در برابر طیف وسیعی از محیط های خورنده طراحی شده است. ترکیب منحصر به فرد آن، آن را به یکی از همه کاره ترین آلیاژهای مبتنی بر نیکل{5}}برای کاربردهای لوله بدون درز تبدیل می کند.

ترکیب اسمی:این آلیاژ حاوی 38-46٪ نیکل، 19.5-23.5٪ کروم، 2.5-3.5٪ مولیبدن، 1.5-3.0٪ مس، 0.6-1.2٪ تیتانیوم، 0.05٪ حداکثر کربن و آهن متعادل است. هر عنصر هدف خاصی را دنبال می کند: نیکل در برابر ترک خوردگی ناشی از تنش کلرید (SCC) مقاومت می کند و ساختار آستنیتی را تثبیت می کند. کروم در برابر محیط های اکسید کننده و اکسیداسیون در دمای بالا مقاومت می کند. مولیبدن مقاومت در برابر خوردگی حفره و شکاف را افزایش می دهد. مس مقاومت استثنایی در برابر اسیدهای احیا کننده مانند اسید سولفوریک و فسفریک ایجاد می کند. و تیتانیوم پس از جوشکاری با تشکیل کاربیدهای تیتانیوم به جای کاربیدهای کروم آلیاژ را در برابر خوردگی بین دانه ای تثبیت می کند.

تثبیت تیتانیوم:یکی از ویژگی های مهم Incoloy 825 افزودن تیتانیوم آن (0.6-1.2٪) است که تقریباً 6-8 برابر محتوای کربن است. در طول جوشکاری یا قرار گرفتن در معرض دمای{6}بالا، تیتانیوم ترجیحاً با کربن ترکیب می‌شود تا کاربیدهای تیتانیوم پایدار را تشکیل دهد. این کار از رسوب کاربید کروم در مرزهای دانه جلوگیری می‌کند-پدیده‌ای به نام حساس‌سازی{9}}که در غیر این صورت کروم را تخلیه می‌کند و منجر به خوردگی بین دانه‌ای می‌شود. این تثبیت به لوله‌های بدون درز Incoloy 825 اجازه می‌دهد تا در حالت جوش‌شده برای بسیاری از خدمات خورنده بدون نیاز به عملیات حرارتی پس از{13}جوش استفاده شوند.

فرآیند تولید لوله های بدون درز:لوله های بدون درز گرد Incoloy 825 با اکستروژن یک بیلت گرم و به دنبال آن کشش سرد یا عبور نورد سرد با بازپخت محلول میانی تولید می شوند. عملیات بازپخت محلول نهایی در دمای 1800-1900 درجه فارنهایت (982-1038 درجه) و به دنبال آن خنک سازی سریع (کوئنچ آب) انجام می شود. این تصفیه، هر گونه رسوبی را که ممکن است در طول پردازش تشکیل شده باشد، حل می کند و حداکثر مقاومت در برابر خوردگی را تضمین می کند. فرآیند تولید بدون درز، درز طولی جوش موجود در لوله‌های جوش داده شده را حذف می‌کند، ضخامت دیواره یکنواخت، بدون خطرات خوردگی مرتبط با جوش، و دارای قابلیت فشار برتر-.

فرم ها و ابعاد محصول:لوله های بدون درز Incoloy 825 در طیف گسترده ای از قطرهای خارجی (معمولاً 1/8 اینچ تا 8 اینچ / 3.2 میلی متر تا 203 میلی متر) و ضخامت دیواره (از 0.028 اینچ / 0.7 میلی متر تا برنامه 160) در دسترس هستند. مشخصات معمول عبارتند از ASTM B423 (لوله بدون درز) و ASTM B163 (لوله های کندانسور و مبدل حرارتی بدون درز). شکل لوله گرد رایج ترین است که برای مبدل های حرارتی، خطوط ابزار دقیق، لوله های هیدرولیک و لوله های فرآیند استفاده می شود.

---

2. س: چه استانداردها و مشخصات صنعتی بر لوله های بدون درز گرد Incoloy 825 حاکم است؟

A:لوله های بدون درز گرد Incoloy 825 بر اساس چارچوب جامع ASTM، ASME و استانداردهای بین المللی تولید و آزمایش می شوند که کیفیت مواد، دقت ابعاد و قابلیت اطمینان عملکرد را تضمین می کند.

مشخصات لوله اولیه:

ASTM B423 / ASME SB423– این مشخصات استاندارد برای لوله و لوله آلیاژ مس نیکل-آهن{{1}کروم-مولیبدن- بدون درز است (UNS N08825). قطرهای خارجی تا 8 اینچ (203 میلی متر) و ضخامت دیواره را همانطور که مشخص شده پوشش می دهد. الزامات شامل ترکیب شیمیایی، خواص کششی (مقاومت تسلیم حداقل 35 ksi / 241 مگاپاسکال، استحکام کششی حداقل 85 ksi / 586 مگاپاسکال، حداقل ازدیاد طول 30٪)، آزمایش هیدرواستاتیک، و تحمل‌های ابعادی است.

ASTM B163 / ASME SB163- این مشخصات به طور خاص برای کندانسور بدون درز و لوله های مبدل حرارتی اعمال می شود. این شامل تلورانس‌های ابعادی سخت‌تر و آزمایش‌های مکانیکی اضافی مانند آزمایش‌های مسطح و شعله‌ور شدن برای تأیید شکل‌پذیری است. لوله‌های تحت این مشخصات معمولاً در مبدل‌های حرارتی پوسته‌ای-و-لوله‌ای، بخاری‌های آب تغذیه و کندانسورها استفاده می‌شوند.

ASTM B829- الزامات عمومی برای لوله و لوله بدون درز آلیاژ نیکل، ارائه الزامات تکمیلی برای عملیات حرارتی، نمونه برداری و صدور گواهینامه.

استانداردهای ابعادی:

ASME B36.19- ابعاد لوله فولادی ضد زنگ (اغلب برای لوله های Incoloy 825 برای برنامه های استاندارد اعمال می شود: Sch 5S, 10S, 40S, 80S)

ASTM B751- الزامات عمومی برای لوله های آلیاژی نیکل (صافی، سطح و پایان را پوشش می دهد)

کد و استاندارد مخازن تحت فشار:

کد دیگ بخار و مخزن تحت فشار ASME بخش II، قسمت D- مقادیر تنش مجاز را برای Incoloy 825 در دماهای تا 1000 درجه فارنهایت (538 درجه) فراهم می کند. این آلیاژ دارای کد{4}}برای ساخت مخازن تحت فشار و مبدل های حرارتی است.

ASME بخش هشتم، بخش 1– قوانین ساخت مخازن تحت فشار با استفاده از مواد Incoloy 825.

استانداردهای خدمات ترش:

NACE MR0175 / ISO 15156– Incoloy 825 برای خدمات نفت و گاز ترش (حاوی H2S-حاوی) زمانی که در شرایط بازپخت شده محلول با کنترل سختی مناسب (معمولا حداکثر 35 HRC) عرضه شود، واجد شرایط است. این باعث می شود که برای لوله های پایین چاه و خطوط جریان سطحی در چاه های گاز ترش مناسب باشد.

الزامات تضمین کیفیت:لوله های تایید شده باید با گزارش آزمایش مواد (MTR) همراه با شماره حرارت، آنالیز شیمیایی، خواص مکانیکی، جزئیات عملیات حرارتی و هر گونه آزمایش غیرمخرب (NDE) باشد. الزامات متداول NDE شامل تست جریان گردابی (ASTM E426) یا تست اولتراسونیک (ASTM E213) برای کاربردهای حیاتی است.

---

3. س: چرا لوله بدون درز گرد Incoloy 825 ماده ترجیحی برای کاربردهای اسید سولفوریک و پردازش شیمیایی است؟

A:لوله بدون درز گرد Incoloy 825 به دلیل مقاومت استثنایی خود در برابر اسیدهای کاهنده، جایگاه غالبی را در کاربردهای خدمات اسید سولفوریک، فرآوری شیمیایی و کارخانه های ترشی به دست آورده است. سه ویژگی خاص برتری آن را نسبت به فولادهای ضد زنگ و سایر آلیاژهای نیکل توضیح می دهد.

اول، مقاومت برجسته اسید سولفوریک در اثر افزودن مس و مولیبدن.ترکیب 1.5-3.0٪ مس و 2.5-3.5٪ مولیبدن به Incoloy 825 مقاومت استثنایی در برابر اسید سولفوریک (H2SO4) در طیف وسیعی از غلظت می دهد. مکانیسم هم افزایی است: مس پتانسیل خوردگی را به ناحیه غیرفعال منتقل می کند، در حالی که مولیبدن باعث تشکیل یک لایه مولیبدیت پایدار می شود. در 40٪ اسید سولفوریک در 200 درجه فارنهایت (93 درجه)، فولاد ضد زنگ 316 لیتر با سرعتی بیش از 100 مایل در هر سال خورده می شود-کاملاً غیرقابل قبول است. Incoloy 825 نرخ خوردگی کمتر از 5 mpy را نشان می دهد و خدمات قابل اعتمادی را برای چندین دهه ارائه می دهد. برای غلظت های 0% تا 60% H2SO4 در دماهای تا 250 درجه فارنهایت (121 درجه)، Incoloy 825 یکی از معدود آلیاژهای تجاری موجود است که می توان با اطمینان مشخص کرد.

دوم، مقاومت عالی در برابر اسید فسفریک (H3PO4).در صنعت کود، اسید فسفریک{0} فرآیند مرطوب حاوی ناخالصی‌های تهاجمی از جمله فلوراید، کلرید، و سیلیس است. این ناخالصی ها شرایطی را ایجاد می کنند که به سرعت به فولادهای ضد زنگ استاندارد حمله می کنند. محتوای نیکل بالای Incoloy 825 (38-46٪) و افزودن مولیبدن در برابر خوردگی عمومی و حمله موضعی مقاومت می کند. در لوله‌های اواپراتور اسید فسفریک و خطوط انتقال، لوله‌های Incoloy 825 عمر مفیدی را 5 تا 10 برابر بیشتر از فولاد ضد زنگ 316 لیتری نشان داده‌اند.

سوم، تطبیق پذیری در محیط های اسیدی مخلوط.فرآوری شیمیایی اغلب شامل ترکیب اسیدهای-سولفوریک با نیتریک، کلریدریک با سولفوریک، یا فسفر با هیدروفلوریک است. ترکیب متعادل Incoloy 825 در برابر اجزای کاهنده (سولفوریک، هیدروکلریک) و اکسید کننده (نیتریک، کرومی) مقاوم است. محتوای بالای کروم (19.5-23.5٪) در برابر شرایط اکسید کننده محافظت می کند، در حالی که نیکل، مولیبدن و مس در برابر شرایط کاهشی محافظت می کنند. این قابلیت دوگانه در میان آلیاژهای تجاری موجود نادر است. در خطوط ترشی (عملیات تکمیل فولاد با استفاده از مخلوط HNO3/HF یا H2SO4/HF)، لوله های Incoloy 825 برای کویل های گرمایش، خطوط انتقال و لوله کشی مخزن استاندارد هستند.

نرخ های خوردگی مقایسه ای (mpy) در 200 درجه فارنهایت (93 درجه):

کاربردهای معمولی:خطوط انتقال اسید سولفوریک، سیستم‌های رقیق‌سازی اسید، لوله‌های تبخیرکننده اسید فسفریک، کویل‌های گرمایش حمام ترشی (کارخانجات فولاد)، لوله‌کشی واحد آلکیلاسیون (پالایشگاه‌ها)، کویل‌های گرمایش محموله تانکرهای شیمیایی، و کویل‌های داخلی راکتور دارویی.

---

4. س: الزامات جوشکاری حیاتی برای لوله های بدون درز گرد Incoloy 825 چیست؟

A:جوشکاری لوله های بدون درز گرد Incoloy 825 نیازمند توجه دقیق به انتخاب فلز پرکننده، کنترل حرارت ورودی و تمیز کردن قبل از جوش{1}}است. برخلاف بسیاری از آلیاژهای سخت‌کننده بارندگی، Incoloy 825 را می‌توان با موفقیت بدون عملیات حرارتی اجباری پس از جوش{5}}جوشکاری کرد که آن را برای ساخت و تعمیر میدانی عملی می‌کند.

انتخاب فلز پرکننده:متداول ترین فلز پرکننده مشخص شده استERNiCrMo-3(Inconel 625)، که حاوی تقریباً 21-23٪ کروم، 8-10٪ مولیبدن، 3-4٪ نیوبیم و نیکل متعادل است. این پرکننده مقاومت در برابر خوردگی را فراهم می کند که با فلز پایه مطابقت دارد یا بیشتر از آن است، به ویژه از نظر مقاومت در برابر خوردگی حفره و شکاف. برای خدمات کم تقاضا،ERNiCrMo-10(Inconel 622) یاERNiCrMo-4(C-276) ممکن است استفاده شود.هرگز استفاده نکنیدERNiCr{4}}3 (که فاقد مولیبدن است) یا هر پرکننده فولادی ضد زنگ (308L, 309L, 316L) - این پرکننده ها یک سلول خوردگی گالوانیکی ایجاد می کنند و فاقد مولیبدن مورد نیاز برای مقاومت حفره ای در محیط های کلریدی یا اسیدی هستند.

کنترل حرارت ورودی:حداکثر دمای بینگذر باید به 200 درجه فارنهایت (93 درجه) محدود شود. گرمای ورودی باید به 20-40 کیلوژول در اینچ (8-16 کیلوژول بر سانتی متر) کنترل شود. برای به حداقل رساندن گرمای ورودی، به جای بافتن، از دانه های رشته ای استفاده کنید. گرمای بیش از حد می تواند باعث شود:

بارش فاز غنی از مولیبدن-(فاز سیگما یا چی) در ناحیه تحت تأثیر گرما-، که مقاومت حفره‌ای را کاهش می‌دهد

درشت شدن دانه، که باعث کاهش شکل پذیری می شود

افزایش اعوجاج، مخصوصاً برای لوله‌های دیوار نازک-

تمیز کردن قبل از جوش و پیشگیری از آلودگی:تمیز کردن کامل ضروری است. برای تمیز کردن ناحیه جوش از استون یا برس فولاد ضد زنگ اختصاصی استفاده کنید. از چرخ‌های سنگ‌زنی که منحصراً برای آلیاژهای نیکل هستند استفاده کنید-هرگز از چرخ‌هایی که قبلاً روی کربن یا فولادهای کم آلیاژ{3} استفاده شده‌اند استفاده نکنید. تمام آلودگی های فولاد کربنی، جوهرهای علامت گذاری و مایعات برش را حذف کنید. گوگرد، فسفر و فلزات با نقطه ذوب پایین (مس، روی، سرب) باعث ایجاد ترک داغ می شوند. برای جوشکاری لوله، قطر داخلی را با گاز بی اثر (آرگون) تمیز کنید تا از اکسیداسیون داخلی جلوگیری شود.

عملیات حرارتی پس از{0}}جوش (معمولاً لازم نیست):بر خلاف بسیاری از آلیاژهای سخت‌کننده بارندگی، Incoloy 825 معمولاً در حالت جوشکاری استفاده می‌شود. تثبیت تیتانیوم (0.6-1.2٪) از ایجاد حساسیت در حین جوشکاری جلوگیری می کند. با این حال، برای شدیدترین محیط‌های خورنده (به عنوان مثال، آب دریای گرم با شکاف‌های راکد، اسید سولفوریک غلیظ در دماهای بالا)، ممکن است یک عملیات بازپخت کامل محلول مشخص شود: حرارت تا 1800-1900 درجه فارنهایت (982-1038 درجه)، برای زمان متناسب با ضخامت (معمولاً 1 ساعت) نگه دارید. این عملیات حداکثر مقاومت در برابر خوردگی را بازیابی می کند، اما به ندرت برای لوله های جوش داده شده در میدان عملی است.

عیوب رایج و پیشگیری:

ترک داغ:با حرارت ورودی کم، شرایط تمیز و انتخاب مناسب پرکننده جلوگیری می شود

میکرو شکاف در منطقه تحت تأثیر گرما{0}}:از بالا رفتن مناسب- با مهار بالا خودداری کنید. از طراحی مفصل مناسب استفاده کنید

اکسیداسیون ریشه (قند کردن):از تصفیه گاز بی اثر در ID لوله استفاده کنید

از دست دادن مقاومت حفره ای:دمای بین گذر را کنترل کنید و از گرمای بیش از حد جلوگیری کنید

شرایط صلاحیت:روش های جوشکاری باید مطابق با بخش IX ASME باشد. برای کاربردهای خدمات ترش (NACE MR0175)، تست سختی ناحیه جوش و گرما{2}}در اثر آن مورد نیاز است (حداکثر 35 HRC). برای خدمات شیمیایی، آزمایش خوردگی حفره‌ای بر اساس ASTM G48 ممکن است مشخص شود.

---

5. س: ملاحظات کلیدی برای تعیین و تهیه لوله های بدون درز گرد Incoloy 825 چیست؟

A:تعیین و تهیه لوله های بدون درز گرد Incoloy 825 نیازمند توجه به عوامل متعددی از جمله فرم محصول، ابعاد، شرایط عملیات حرارتی، الزامات آزمایش و گواهی است. ایجاد مشخصات صحیح از تاخیرهای پرهزینه و عدم تطابق مواد جلوگیری می کند.

شرایط عملیات حرارتی:لوله های Incoloy 825 معمولاً درمحلول-شرایط بازپخت شده و به سرعت سرد می شود. این شرایط حداکثر مقاومت در برابر خوردگی و شکل پذیری را فراهم می کند. گزارش آزمایش مواد (MTR) باید دمای بازپخت محلول (معمولاً 1800-1900 درجه فارنهایت / 982-1038 درجه) و روش خنک کننده (کوئنچ آب استاندارد است) را مستند کند. لوله ها نباید در شرایط سرد-کار شده یا نیمه آنیل شده عرضه شوند مگر اینکه بطور خاص توافق شده باشد.

مشخصات ابعادی:قطر خارجی (OD) و ضخامت دیوار (WT) را با تلورانس در ASTM B423 یا ASTM B163 مشخص کنید. اندازه لوله استاندارد به شرح زیر است:

اینچ کسری:1/8، 1/4، 3/8، 1/2، 5/8، 3/4، 1 اینچ و غیره.

متریک:6 میلی متر، 8 میلی متر، 10 میلی متر، 12 میلی متر و غیره

برنامه های لوله کشی:Sch 5S، 10S، 40S، 80S برای قطرهای بزرگتر (1/2 اینچ و بالاتر)

برای لوله‌های مبدل حرارتی، ASTM B163 تحمل‌های سخت‌تری را روی OD (معمولاً 0.004 ± اینچ برای لوله‌های زیر 1 اینچ OD) و ضخامت دیواره (حداقل دیوار در هر نقطه که کمتر از 90٪ اسمی نباشد) ارائه می‌کند.

طول و راستی:لوله‌ها معمولاً در طول‌های تصادفی (12 تا 25 فوت / 3.7 تا 7.6 متر)، طول‌های دقیق یا سیم‌پیچ‌هایی برای لوله‌های{4} با قطر کوچک (لوله‌های مویرگی) عرضه می‌شوند. الزامات صافی برای ASTM B751: حداکثر انحراف 0.030 اینچ در هر فوت (2.5 میلی متر بر متر).

الزامات تست و بازرسی:سطح مورد نیاز معاینه غیر مخرب (NDE) را مشخص کنید:

تست هیدرواستاتیک:برای لوله‌های نگهدارنده فشار{0} در ASTM B423 مورد نیاز است (فشار آزمایشی که از ضخامت دیواره و تنش مجاز محاسبه می‌شود)

آزمایش جریان گردابی (ECT):طبق ASTM E426، عیوب سطح و نزدیک-سطح را تشخیص می‌دهد. استاندارد برای لوله های مبدل حرارتی

تست اولتراسونیک (UT):طبق ASTM E213، عیوب داخلی را تشخیص می دهد. برای کاربردهای حیاتی مشخص شده است

تست صاف کردن:طبق ASTM B163، شکل پذیری را با صاف کردن یک نمونه لوله بین صفحات موازی تأیید می کند.

تست شعله ور شدن:بر اساس ASTM B163، شکل پذیری را با گسترش یک نمونه لوله با سنبه مخروطی تأیید می کند.

الزامات تست خوردگی:برای سرویس شدید، تست خوردگی اضافی را مشخص کنید:

ASTM G28، روش A:سولفات آهن{0}}آزمایش اسید سولفوریک برای حساسیت به خوردگی بین دانه‌ای (معیار قبولی معمولاً کمتر از 1.5 میلی‌متر در سال نرخ خوردگی)

ASTM G48، روش A:آزمایش حفره‌کردن کلرید فریک (معیار قبولی: عدم ایجاد حفره بعد از 72 ساعت در دمای 77 درجه فارنهایت / 25 درجه)

NACE TM0177:تست ترک خوردگی استرس سولفید برای سرویس ترش

الزامات صدور گواهینامه:MTR باید شامل موارد زیر باشد:

شماره حرارت و نام سازنده

تجزیه و تحلیل شیمیایی (همه عناصر در UNS N08825)

خواص مکانیکی (تسلیم، کشش، ازدیاد طول)

جزئیات عملیات حرارتی (دما، زمان، روش سرمایش)

نتایج تمام آزمایشات مشخص شده (هیدرواستاتیک، NDE، مسطح کردن، و غیره)

امضای بازرس واجد شرایط

اشتباهات رایج تدارکاتی که باید از آنها اجتناب کرد:

مشخص کردن لوله جوش داده شده زمانی که بدون درز برای خدمات خوردگی مورد نیاز است

عدم تعیین NACE MR0175 در صورت نیاز برای سرویس ترش

پذیرش مواد بدون دمای بازپخت محلول مستند

مشرف به الزامات آزمایش مسطح و شعله ور شدن برای لوله های مبدل حرارتی

عدم تأیید اینکه فلز پرکننده مشخص شده برای جوشکاری با آلیاژ لوله مطابقت دارد