Hvad er de kritiske svejsekrav til Incoloy 832 versus Incoloy 890 rør?

1. Sp: Hvad er de grundlæggende kompositions- og egenskabsforskelle mellem Incoloy 832 og Incoloy 890 rør?

A:Incoloy 832 og Incoloy 890 er begge højtydende austenitiske legeringer designet til høje-temperatursulfiderende og oxiderende miljøer, men de adskiller sig i krom-, silicium- og nikkelindhold, hvilket påvirker deres ydeevne.

Incoloy 832 (UNS N08832)er en høj-chrom, silicium-modificeret austenitisk legering udviklet specifikt til svære sulfiderende miljøer. Dens nominelle sammensætning er 30-35% nikkel, 26-30% chrom, 0,5-1,5% molybdæn, 1,5-2,5% silicium, 0,5-1,0% mangan, 0,02-0,06% kulstof og resten jern. De vigtigste kendetegn er det meget høje chromindhold (26-30%, højere end Incoloy 890's 25-28%) og det forhøjede siliciumindhold (1,5-2,5%, væsentligt højere end 890's 0,3-0,8%). Denne kombination giver enestående modstandsdygtighed over for sulfidering (svovlangreb) ved høje temperaturer. Det høje silicium fremmer dannelsen af ​​et beskyttende silica (SiO₂) sub-lag under chromoxid/sulfidskalaen. Incoloy 832 er en solid-opløsning, der er forstærket uden tilsigtede udfældnings-hærdende tilføjelser. Typisk flydespænding er 30-45 ksi (207-310 MPa) ved stuetemperatur, med nyttig krybestyrke op til ca. 1800 grader F (982 grader).

Incoloy 890 (UNS N08890)er en jern-nikkel-chromlegering også designet til høje-temperatursulfiderende og oxiderende miljøer. Dens nominelle sammensætning er 32-35% nikkel, 25-28% chrom, 0,5-1,5% molybdæn, 0,3-0,8% silicium, 0,5-1,0% mangan, 0,02-0,06% kulstof og resten jern. Sammenlignet med Incoloy 832 har Incoloy 890 lidt lavere chrom (25-28 % vs. . 26-30 %) og betydeligt lavere silicium (0,3-0,8 % vs. . 1.5-2,5 %). Det lavere siliciumindhold gør Incoloy 890 lettere at fremstille og svejse, da høje siliciumniveauer kan fremme dannelsen af ​​skør sigmafase og reducere svejsbarheden. Det lavere silicium betyder dog også noget lavere sulfideringsmodstand i de mest aggressive miljøer. Incoloy 890 er også solid-opløsning forstærket med en typisk flydespænding på 30-45 ksi (207-310 MPa).

Metallurgiske implikationer:Incoloy 832 tilbyder overlegen sulfideringsresistens på grund af dets højere chrom og silicium, men på bekostning af reduceret svejsbarhed og potentiale for sprødfasedannelse under langvarig-høj-temperatureksponering. Incoloy 890 tilbyder en balance mellem god sulfideringsresistens, fremragende oxidationsresistens og bedre fremstillingsevne. Til de mest alvorlige sulfidiseringsmiljøer (f.eks. råolievarmere med højt-svovlindhold, kul-fyrede kedler med lav-NOx-brændere), foretrækkes Incoloy 832. Til generel raffinaderivarmerservice, hvor sulfidering er moderat, og svejsbarhed er vigtig, vælges ofte Incoloy 890.

Vælg mellem dem:Hvis ansøgningen indebærerextreme sulfidation with high sulfur content (>3 % i brændstof) og temperaturer over 1600 grader F (871 grader), vælg Incoloy 832. Hvis applikationen involverermoderat til svær sulfidering med gode krav til fremstillingsevne, vælg Incoloy 890.

---

2. Sp.: Hvilke industristandarder og specifikationer styrer Incoloy 832 og Incoloy 890 sømløse rør?

A:Disse to legeringer er dækket af lignende specifikationsrammer, men Incoloy 832 er mindre standardiseret og kræver ofte købers-specifikke specifikationer.

Til Incoloy 832 sømløse rør:

Der findes ingen dedikeret ASTM-rørspecifikation.Incoloy 832 er en proprietær eller semi-standardklasse. Rør produceres typisk efter købers-udviklede specifikationer, der refererer til ASTM B407 (for nikkel-jern-kromlegeringer) med supplerende krav til kemi (højere Cr og Si) og forhøjede-temperaturegenskaber.

ASTM B407 / ASME SB407– Brugt som basisspecifikation, med kemi modificeret til at opfylde Incoloy 832-kravene.

ASME Kode Case– Der findes nogle kodetilfælde for lignende høje-siliciumlegeringer; købere bør rådføre sig med værket for overholdelse af reglerne.

API 938-C– American Petroleum Institute anbefalede praksis for sulfideringsbestandighed, som inkluderer vejledning om legeringer som Incoloy 832.

Til Incoloy 890 sømløse rør:

ASTM B407 / ASME SB407– Standardspecifikation for sømløst nikkel-jern-chromlegeringsrør. Dette er den primære specifikation for UNS N08890.

ASTM B163 / ASME SB163– Sømløse kondensator- og varmevekslerrør, der ofte bruges til 890-rør i høj-temperaturvarmevekslere.

ASME-kodekasse 2588– Tillader brug af Incoloy 890 (UNS N08890) i ASME Boiler and Pressure Vessel Code konstruktion til service op til 1800 grader F (982 grader) i sulfidiseringsmiljøer.

API 938-C– Giver vejledning om brugen af ​​Incoloy 890 og lignende legeringer til raffinaderivarmekomponenter.

Indkøbsovervejelser:Incoloy 832 sømløse rør er et specialprodukt med meget begrænsede møllekilder. Indkøbere bør forvente forlængede leveringstider (16-24 uger) og bør arbejde tæt sammen med værket for at etablere en indkøbsspecifikation. Kemisk analyse skal bekræfte siliciumindhold (1,5–2,5 %) og chromindhold (26–30 %). Incoloy 890 er mere kommercielt tilgængelig, men stadig en specialkvalitet med leveringstider på 12-20 uger. For begge legeringer kan forhøjet-temperaturtræk og krybetest være påkrævet til kritiske applikationer.

---

3. Sp.: Hvorfor foretrækkes Incoloy 832 sømløse rør til ekstreme sulfidiseringsmiljøer i raffinaderier og kraftværker?

A:Incoloy 832 sømløse rør har opnået anerkendelse for de mest alvorlige sulfidiseringsmiljøer, hvor selv Incoloy 890 og 310H rustfrit stål oplever uacceptable korrosionshastigheder. Tre specifikke egenskaber forklarer dens overlegenhed.

For det første enestående sulfideringsbestandighed fra højt krom og højt silicium.Sulfidering er en form for korrosion ved-høj temperatur, hvor svovl reagerer med metal og danner sulfider med lavt-smeltepunkt-. Nøglen til modstand er at danne en beskyttende, langsomt-voksende sulfid- eller oxidskala. Incoloy 832 indeholder 26-30 % chrom (i forhold til . 25-28 % for 890 og 24-26 % for 310H) og 1,5-2,5 % silicium (i forhold til . 0.3-0,8 % for 890). Det høje chrom fremmer dannelsen af ​​en chrom-rig sulfid/oxidskala. Det høje silicium fremmer dannelsen af ​​et kontinuerligt, amorft silica (SiO₂) sub-underlag under chromskalaen. Dette silicalag er usædvanligt stabilt og fungerer som diffusionsbarriere mod svovl. I laboratorieforsøg, der simulerer raffinaderivarmeforhold (1400–1600 grader F / 760–871 grader, 2–4 % svovl i brændstof), udviser Incoloy 832 sulfideringshastigheder på 0,001–0,003 tommer pr. 0,020–0,050 ipy for 310H.

For det andet modstand mod både sulfidering og oxidation.Mange sulfideringsresistente-legeringer (f.eks. dem med meget højt silicium) kan være modtagelige for oxidation i miljøer, der svinger mellem reducerende (sulfiderende) og oxiderende forhold. Incoloy 832's høje chromindhold (26-30%) giver fremragende oxidationsmodstand og danner en beskyttende Cr₂O₃-skala, når miljøet bliver oxiderende. Denne dobbelte egenskab er kritisk i raffinaderivarmere, hvor flammestød, luftindtrængning eller procesforstyrrelser kan få atmosfæren til at svinge. Legeringen bevarer beskyttelsen under begge forhold.

For det tredje god krybestyrke ved høje temperaturer.Selvom det ikke er en udfældnings-hærdende legering, opnår Incoloy 832 nyttig krybestyrke gennem fast opløsningsforstærkning fra krom, silicium og molybdæn. Den 100.000-timers krybebrudstyrke ved 1600 grader F (871 grader ) er ca. 1,5-2,5 ksi (10-17 MPa), sammenlignelig med 310H og tilstrækkelig til de fleste raffinaderivarmerørsapplikationer, hvor bøjlespændingerne er relativt lave (typisk 0,5 ksi).

Sammenlignende fejltilstande:I et råolievarmerør behandler 3,5 % svovlråolie ved 1550 grader F (843 grader) med 500 psig internt tryk:

310H rustfrit stål: sulfideringshastighed 0,030 ipy, rørlevetid ca. 3-4 år

Incoloy 890: sulfideringshastighed 0,008 ipy, rørlevetid ca. 10-12 år

Incoloy 832: sulfideringshastighed 0,002 ipy, rørlevetid over 20 år

Typiske anvendelser:Raffinaderi råvarmerrør (høj-svovlservice), forsinkede koksvarmerrør, vakuumvarmerrør, kul-kedeloverheder og genopvarmningsrør (lave-NOx-brændere skaber sulfidiseringsforhold), komponenter til genvindingskedel i sortlud i kedelmøller og smelterør (hisulfurte-brændere, plast og gummi).

---

4. Sp.: Hvorfor vælges Incoloy 890 sømløse rør ofte frem for højere-legeringsmuligheder til raffinaderiopvarmning?

A:Incoloy 890 sømløse rør indtager et "sweet spot" i raffinaderiopvarmningsapplikationer-og tilbyder væsentligt bedre sulfideringsbestandighed end standard 310H rustfrit stål, samtidig med at det giver bedre fremstillingsevne og lavere omkostninger end højere-siliciumlegeringer som Incoloy 832. Tre faktorer forklarer dens udbredte anvendelse.

For det første optimeret balance mellem sulfideringsmodstand og fabrikationsevne.Incoloy 890's 25-28% chrom og 0,3-0,8% silicium giver betydelig sulfideringsresistens sammenlignet med 310H (24-26% Cr, 0,3-0,5% Si typisk). Forbedringen er signifikant-typisk en 50-70 % reduktion i sulfideringshastigheden. Siliciumindholdet holdes dog under 1 % for at undgå de svejse- og fremstillingsbesvær, der er forbundet med høje-siliciumlegeringer. Høje-siliciumlegeringer (over 1,5 % Si) kan danne en sprød sigmafase under svejsning eller langvarig-service, og de er mere tilbøjelige til at revne i varme. Incoloy 890 kan svejses ved hjælp af standardprocedurer med ER310 fyldmetal uden behov for specialiseret forvarmning eller efter-svejsevarmebehandling. Dette gør den praktisk til både mølleproduktion og feltreparationer.

For det andet bevist ydeevne i en lang række raffinaderimiljøer.Incoloy 890 har akkumuleret årtiers felterfaring inden for råvarmere, vakuumvarmere, koksvarmere og reformervarmere. Den fungerer pålideligt over en række af svovlindhold (0,5-3,0%), temperaturer (1200-1650 grader F / 649-899 grader) og termiske cyklusforhold. Denne omfattende track record giver raffinaderiingeniører tillid til at specificere legeringen. I modsætning hertil har højere{10}}siliciumlegeringer som Incoloy 832 mere begrænset felthistorie og er typisk forbeholdt de mest ekstreme forhold.

For det tredje omkostnings-effektivitet sammenlignet med nikkel-baserede superlegeringer.I miljøer, hvor sulfidering er alvorlig, kan nogle ingeniører overveje fast nikkel-baserede legeringer som Inconel 600 eller Incoloy 800H. Disse legeringer har dog deres egne sulfideringsproblemer-høj-nikkellegeringer kan danne lav-smeltepunkt-nikkelsulfider (Ni₃S₂, smeltepunkt 1179 grader F / 637 grader), der forårsager katastrofal væskesulfideringsfase-. Incoloy 890 undgår med sit afbalancerede nikkelindhold (32-35 %) dette problem, samtidig med at den giver fremragende sulfideringsbestandighed til en lavere pris end nikkel-baserede legeringer. Legeringsomkostningerne for Incoloy 890 er typisk 2-3 gange højere end 310H, men kun 0,6-0,8 gange større end for solide nikkellegeringer, hvilket gør det til en økonomisk opgradering.

Ydeevnesammenligning i typisk raffinaderiopvarmningsservice (1500 grader F / 816 grader, 2 % svovlbrændstof):

Typiske anvendelser:Raffinaderiets råolie- og vakuumvarmer-strålesektioner, forsinkede koksvarmerrør, reformervarmer-pigtails og manifolds, hydrotreater-føde-udløbsvarmevekslere (høj-temperaturside) og kul-overhedningsrør til kraftværker (moderat sulfidering).

---

5. Sp: Hvad er de kritiske svejsekrav til Incoloy 832 versus Incoloy 890 rør?

A:Svejsning af Incoloy 832 og Incoloy 890 kræver opmærksomhed på forskellige problemer: Incoloy 832s høje siliciumindhold skaber risici for varme revner og sigmafase, mens Incoloy 890 er mere tilgivende, men stadig kræver ordentlig teknik.

For Incoloy 832 rør (højt silicium, højt krom):

Høj risiko for varm revnedannelse og sigmafasedannelse.Siliciumindholdet på 1,5-2,5 % skaber betydelige svejseudfordringer, selvom det er gavnligt for sulfideringsbestandigheden. Silicium sænker smeltepunktet for korngrænsefilm, hvilket øger modtageligheden for varme revnedannelser. Forholdsregler omfatter:

Lav varmetilførsel:Maksimal interpass-temperatur: 250 grader F (121 grader). Varmetilførsel begrænset til 15–30 kJ/inch (6–12 kJ/cm). Brug kun perler-ingen vævning.

Renlighed er afgørende:Svovl-, fosfor- og kobberforurening fra skærevæsker, markeringspenne eller håndteringsværktøj øger risikoen for revner i høj grad. Brug dedikerede børster og slibeskiver i rustfrit stål.

Forvarm:Normalt ikke påkrævet, men en moderat forvarmning på 200-300 grader F (93-149 grader) kan reducere termiske gradienter og risiko for revner.

Tilbageholdenhed:Minimer svejsetilbageholdenhed. Brug fit-up gaps og tillad fri bevægelse af samlingen.

Valg af fyldmetal:BrugeER310ellerER309fyldstoffer i rustfrit stål. For den bedst matchende sulfideringsmodstand,ER310(25–28 % Cr) foretrækkes. Nogle specialiserede høj-siliciumfyldstoffer findes, men er sjældent tilgængelige. Brug aldrig lav--legeringsfyldstoffer eller nikkel-baserede fyldstoffer med lavt kromindhold.

Varmebehandling efter-svejsning (anbefales generelt ikke):Opløsningsudglødning ved 1950–2050 grader F (1066–1121 grader) ville genoprette duktiliteten, men er upraktisk til feltsvejsning og kan forårsage forvrængning. De fleste Incoloy 832-komponenter bruges i -svejset tilstand, hvilket accepterer en vis reduktion i duktilitet.

For Incoloy 890 rør (moderat silicium):

God svejsbarhed med standard forholdsregler.Incoloy 890's lavere silicium (0,3-0,8%) gør det væsentligt nemmere at svejse end Incoloy 832. Standard austenitisk rustfrit stål svejsepraksis gælder.

Valg af fyldmetal:BrugeER310som det foretrukne fyldstof.ER309er acceptabelt for mindre alvorlige tjenester. Fyldstoffet skal matche uædle metallets høje kromindhold (25-28%) for optimal sulfideringsbestandighed.

Styring af varmetilførsel:Maksimal interpass-temperatur: 300 grader F (149 grader). Varmetilførsel begrænset til 25–45 kJ/inch (10–18 kJ/cm). Højere varmetilførsel kan forårsage chromkarbidudfældning ved korngrænser (sensibilisering), hvilket kan reducere sulfideringsmodstanden, men er mindre kritisk end for vandig korrosionsservice.

For-svejsning:Rengør med acetone eller en dedikeret børste i rustfrit stål. Fjern al forurening af kulstofstål for at forhindre overfladenedbrydning under høj-temperaturservice.

Varmebehandling efter-svejsning (ikke påkrævet):Incoloy 890 bruges i -svejset tilstand. En efter-svejseopløsningsudglødning ville genoprette maksimal sulfideringsmodstand, men er upraktisk og sjældent specificeret.

Kritiske advarsler:

For Incoloy 832:Denne legering er uforsonlig. Svejs kun med kvalificerede procedurer. Undgå alle kilder til svovlforurening-selv rester fra markeringspenne kan forårsage revner. Overvej alternative sammenføjningsmetoder (f.eks. svejsning med ER310 efterfulgt af en spændingsaflastning) for kritiske komponenter. Nogle fabrikanter kræver 100 % røntgeninspektion af alle svejsninger på grund af revnerisiko.

Til Incoloy 890:Brug ikke fyldstoffer med lavt-chromindhold (308L, 316L)-de skaber et svagt led for sulfideringsangreb. Brug ikke overdreven varmetilførsel-dette sensibiliserer den varme-berørte zone og reducerer korrosionsbestandigheden. Selvom den er mere tilgivende end 832, er den rigtige teknik stadig vigtig.

Kvalifikationskrav:

For begge legeringer i sulfidiseringstjeneste ved høje-temperaturer bør svejseprocedurekvalifikationen omfatte testning af forhøjet-temperatur. Selvom der ikke findes nogen standard kodificeret test, kræver mange raffinaderioperatører:

Tværsnitsmikroskopi for at bekræfte, at der ikke er nogen varm revnedannelse eller sigmafase

Hårdhedstestning (typisk mindre end eller lig med 95 HRB eller tilsvarende)

Valgfrit: udsættelse for simuleret procesgas ved temperatur for at verificere, at svejsezonen ikke bliver et foretrukket angrebssted

Sammenligningstabel: