1. S: Incoloy 800, 800H ve 800HT borular arasındaki kimyasal bileşim ve ısıl işlem açısından temel farklar nelerdir?
A:Incoloy 800 serisi, her biri belirli yüksek sıcaklıktaki servis koşulları için tasarlanmış üç ayrı sınıftan-800, 800H ve 800HT-den oluşur. Her üçü de yaklaşık %32,5 nikel, %21 krom ve denge demirden oluşan aynı temel bileşimi paylaşırken, farklılıkları kontrollü karbon içeriği, kasıtlı alaşım ilaveleri ve ısıl işlem prosedürlerinde yatmaktadır.
Incoloy 800 (UNS N08800)Minimum gereklilik olmaksızın maksimum %0,10 karbon içeriğine sahiptir. Tipik olarak 1800–2100 derece F'de (982–1149 derece) çözeltiyle tavlanır ve ardından hızla soğutulur. Bu kalite, orta dereceli sıcaklıklar için yeterli mukavemet sağlayan ancak uzun süreli yüksek- sıcaklığa maruz kalma durumunda sürünme direncini sınırlayan nispeten iri taneli bir yapı geliştirir.
Incoloy 800H (UNS N08810)ağırlıkça %0,05-0,10 arasında kontrollü bir karbon aralığına sahiptir. Minimum 2100 derece F (1149 derece) sıcaklıkta çözelti tavlaması yapılmalıdır. Bu daha yüksek tavlama sıcaklığı, yüksek karbon içeriğiyle birleştiğinde daha ince, daha tekdüze bir tane yapısı (ASTM tane boyutu No. 5 veya daha ince) üretir. Daha ince taneler, sürünme-kopma mukavemetini önemli ölçüde artırarak 800H'yi, zamana bağlı deformasyonun tasarım konusu haline geldiği 1100 derece F (593 derece) üzerindeki servis sıcaklıkları için uygun hale getirir.
Incoloy 800HT (UNS N08811)en ileri seviyeyi temsil eder. 800H (%0,06-0,10) ile aynı karbon aralığını korur ancak kontrollü miktarlarda alüminyum (%0,15-0,60) ve titanyum (%0,15-0,60) ekler. Bu elementler, yüksek-sıcaklık hizmeti sırasında ince Ni₃(Al,Ti) çökeltileri oluşturarak çökelmenin güçlendirilmesini sağlar. 800HT için çözelti tavlama sıcaklığı daha da yüksektir-minimum 2150 derece F (1177 derece)-bu da kasıtlı olarak sürünme direncini optimize eden daha kaba bir tane yapısı üretir. Çökelti oluşumu ve optimize edilmiş tane boyutunun birleşimi, üç sınıf arasında 800HT'ye üstün yüksek sıcaklık dayanımı kazandırır.
Pratik açıdan bakıldığında, doğru kalitenin seçilmesi, malzemenin özelliklerinin beklenen servis sıcaklığına, gerilim seviyelerine ve beklenen bileşen ömrüne uygun hale getirilmesini gerektirir. Sürekli stres altında 1100 derece F'nin üzerindeki standart 800'ü kullanmak muhtemelen erken sürünme arızasına neden olurken, daha düşük sıcaklık uygulamaları için 800HT'yi belirtmek performans avantajı olmadan gereksiz maliyet ekler.
2. S: Incoloy 800/800H/800HT borular için hangi endüstri kuralları, standartlar ve malzeme özellikleri geçerlidir?
A:Incoloy 800 serisi borular, üretim süreçlerini, toleransları, test gerekliliklerini ve izin verilen tasarım gerilimlerini belirleyen kapsamlı bir ASTM, ASME ve uluslararası standartlar çerçevesine tabidir. Bu spesifikasyonların anlaşılması, tedarik, imalat ve mevzuata uygunluk açısından önemlidir.
Birincil boru özellikleri:
ASTM B407 / ASME SB407– Bu, dikişsiz nikel-demir-krom alaşımlı borular için standart spesifikasyondur. Her üç kaliteyi (N08800, N08810, N08811) kapsar ve kimyasal bileşim, çekme özellikleri, hidrostatik testler ve boyut toleransları ile ilgili gereklilikleri içerir.
ASTM B163 / ASME SB163– Özellikle dikişsiz kondenser ve ısı eşanjör boruları için geçerlidir. Bu spesifikasyon, ısı transfer hizmeti için boru bütünlüğünü sağlamak amacıyla daha sıkı boyut kontrollerini ve genişletme ve düzleştirme testleri gibi ek test gerekliliklerini içerir.
Diğer ürün formları için ek özellikler:
ASTM B408 / ASME SB408– Çoğunlukla bağlantı parçaları ve flanşlar için kullanılan çubuk, çubuk ve şekilleri kapsar.
ASTM B514– Kaynaklı boruya yöneliktir, ancak çoğu yüksek-sıcaklık ve basınç-tutma uygulaması için dikişsiz yapı tercih edilir.
Kodun eklenmesi:ASME Kazan ve Basınçlı Kap Kodu (Bölüm II, Kısım D), yüksek sıcaklıklarda her sınıf için izin verilen gerilim değerlerini sağlar. Kritik olarak, 800H ve 800HT, standart 800'e kıyasla 1100 derece F'nin üzerinde önemli ölçüde daha yüksek izin verilen gerilim değerleri alır. Örneğin, 1600 derece F'de (871 derece), 800HT, üstün sürünme direncini yansıtan standart 800'den iki ila üç kat daha yüksek izin verilebilir gerilimlere sahip olabilir.
Ek gereksinimler:Alıcılar bu boruları belirlerken ayrıca aşağıdakilere de başvurmalıdır:
ASME B36.19– Paslanmaz çelik boru boyutları (genellikle bu nikel alaşımlarına uygulanır)
NACE MR0175/ISO 15156– Ekşi servis uygulamaları için Incoloy 800 serisi genellikle sülfit stres çatlaması ortamlarında ilk tercih olmasa da
Malzeme test raporunun (MTR) doğru UNS numarasını, ısıl işlem sıcaklıklarını ve mekanik test sonuçlarını gösterdiğini daima doğrulayın. 800H ve 800HT için çözelti tavlama sıcaklığı, kalite tanımının doğrulanması için açıkça belgelenmelidir.
3. S: Etilen kırma fırını boruları için neden Incoloy 800HT boru tercih edilen malzemedir?
A:Etilen parçalama fırınları-piroliz fırınları olarak da bilinir-petrokimya endüstrisindeki en zorlu koşullardan bazıları altında çalışır. Bobinler ve transfer hattı eşanjörleri, 2000 derece F'ye (1093 derece) ulaşan gaz sıcaklıklarına ve 1800-1900 derece F'ye (982-1038 derece) yaklaşan metal sıcaklıklarına maruz kalırken 30 bar'a (435 psi) kadar iç basınca dayanmalıdır. Incoloy 800HT boru, dört kritik performans özelliği nedeniyle bu uygulama için endüstri standardı haline geldi.
İlk olarak, üstün sürünme-kopma mukavemeti:Kontrollü karbon (%0,06–0,10), alüminyum ve titanyum ilaveleri (her biri %0,15–0,60) ve yüksek-sıcaklıkta çözelti tavlamanın (minimum 2150 derece F / 1177 derece) kombinasyonu, zamana bağlı deformasyona direnen bir mikro yapı oluşturur-. Etilen çatlamasında tüpler, aşırı sıcaklıklarda iç basınçtan dolayı sürekli çember gerilimine maruz kalır. 310H gibi standart östenitik paslanmaz çelikler bu koşullar altında aylar içinde şişip bozulacaktır. Incoloy 800HT, çalışma ciddiyetine bağlı olarak değiştirmeler arasında genellikle 5-10 yıl olmak üzere yıl cinsinden ölçülen güvenilir hizmet ömrü sağlar.
İkincisi, olağanüstü karbürizasyon direnci:Hidrokarbon parçalama işlemi pirolitik karbon üretir ve bu karbon tüp duvarlarına yayılabilir-bu olaya karbürizasyon adı verilir. Karbürlenmiş katmanlar kırılgan hale gelir, sünekliğini kaybeder ve karbürlenmemiş ana metalle ciddi termal genleşme uyumsuzlukları gelişir. Incoloy 800HT'deki yüksek nikel içeriği (%30–35), düşük-nikel alaşımlarına kıyasla karbon çözünürlüğünü ve yayılımını azaltır. Ayrıca tüpün iç çapında oluşan krom-zengin oksit tabakası bir difüzyon bariyeri görevi görür. Bu ikili koruma, karbürleme ortamlarında borunun ömrünü önemli ölçüde uzatır.
Üçüncüsü, termal yorulma direnci:Etilen fırınları, birikmiş karbon birikintilerini yakmak için buhar ve havanın verildiği sık sık koku giderme döngülerinden geçer. Bu döngüler, termal strese neden olan hızlı sıcaklık dalgalanmalarına neden olur. Orta düzeyde termal genleşme katsayısı (östenitik paslanmaz çeliklere benzer) ve mükemmel yüksek-sıcaklık esnekliğinin birleşimi, 800HT'nin çatlamadan binlerce termal döngüye dayanabilmesini sağlar.
Dördüncüsü, aşırı sıcaklıklarda oksidasyon direnci:%21'lik krom içeriği, oksidasyondan kaynaklanan metal kaybına karşı koruma sağlayan sürekli, yapışkan bir Cr₂O₃ tabakasının oluşumunu destekler. Uzun süreli-kullanımdan sonra bile terazi koruyucu kalır. Lokalize tufal bozulması meydana gelirse, yüksek krom ve nikel içeriği hızlı bir şekilde yeniden oluşumuna olanak sağlar.
Saha deneyimi, uygun şekilde çalıştırılan Incoloy 800HT fırın bobinlerinin, önceki alaşım nesillerine göre iki ila üç kat daha uzun hizmet ömrüne ulaştığını doğrulamaktadır, bu da onu modern etilen tesisleri için referans malzemesi haline getirmektedir.
4. S: Incoloy 800/800H/800HT borularını birleştirirken kritik kaynak gereksinimleri ve potansiyel zorluklar nelerdir?
A:Incoloy 800 serisi boruların kaynaklanması, dolgu metali seçimi, ısı girişi kontrolü ve kaynak- sonrası ısıl işlem hususlarına dikkatli bir şekilde dikkat edilmesini gerektirir. Uygun olmayan kaynak, alaşımın yüksek-sıcaklık özelliklerini ortadan kaldırabilir ve erken hizmet-arızalarına yol açabilir.
Dolgu metali seçimi:En yaygın olarak belirtilen dolgu metaliERNiCr-3(AWS A5.14 sınıflandırması), yaklaşık %67 nikel, %20 krom ve %2,5 manganez içerir. Bu dolgu maddesi, ana metalin termal genleşme özelliklerine uyum sağlarken iyi bir mukavemet ve oksidasyon direnci sağlar. En zorlu yüksek-sıcaklık uygulamaları için,ERNiCrCoMo-1(Inconel 617) belirtilebilir ve 1600 derece F'nin (871 derece) üzerinde artırılmış sürünme mukavemeti sunar. Sıcak çatlamaya ve sigma fazında gevrekleşmeye yatkın seyreltme bölgeleri oluşturduklarından asla paslanmaz çelik dolgu maddeleri (örn. 308L veya 309L) kullanmayın.
Isı girişi ve geçişler arası sıcaklık kontrolü:Aşırı ısı girişi en yaygın kaynak hatasıdır. Sürünme mukavemetlerini kontrollü tane yapılarından alan Incoloy 800H ve 800HT için, yüksek ısı girişi, ısıdan- etkilenen bölgede (HAZ) taneciklerin kabalaşmasına neden olabilir. Bu, yerel olarak sürünme direncini azaltır ve potansiyel bir arıza başlatma alanı oluşturur. Önerilen parametreler şunları içerir:
Maksimum geçiş sıcaklığı: 200 derece F (93 derece)
Dokuma yerine stringer boncuklar kullanın
Isı girişini yaklaşık 25–45 kJ/inç (10–18 kJ/cm) ile sınırlayın
Kök pasolar için gaz tungsten ark kaynağı (GTAW), ardından dolgu pasoları için gaz metal ark kaynağı (GMAW) veya korumalı metal ark kaynağı (SMAW) kullanın.
Kaynak öncesi temizleme ve kirlenmenin önlenmesi{0}:Kükürt, fosfor ve düşük-erime- noktalı metaller (işaretleme kalemlerinden veya taşıma aletlerinden çıkan bakır veya çinko gibi) sıcak çatlamaya neden olabilir. Kaynak bölgesini asetonla veya özel bir paslanmaz çelik tel fırçayla iyice temizleyin. Ayrı taşlama taşları kullanın-daha önce karbon çeliklerinde kullanılmış olan taşları asla kullanmayın.
Kaynak sonrası ısıl işlem (PWHT):Pek çok karbon ve düşük{0}}alaşımlı çelikten farklı olarak Incoloy 800 serisi, genellikle borularda karşılaşılan kesit kalınlıkları (2 inç / 50 mm'ye kadar) için genellikle PWHT gerektirmez. Bununla birlikte, ağır-duvar bölümleri için veya bileşenin sürünme aralığında çalışacağı durumlarda, tam çözelti tavlama ısıl işlemi belirtilebilir. Bu, 2100–2150 derece F'ye (1149–1177 derece) ısıtmayı ve ardından hızlı soğutmayı içerir. Sahada çözüm tavlaması nadiren pratiktir, bu nedenle uygun kaynak prosedürü kalifikasyonu zorunlu hale gelir.
Yaygın kusurlar ve önlenmesi:
Sıcak çatlama:Düşük ısı girişi, temiz koşullar ve uyumlu dolgu metalleri ile önlenir
HAZ'da mikro çatlama:Kısıtlama bağlantılarından-ve ana metalin aşırı seyreltilmesinden kaçının
Korozyona karşı direnç kaybı:Aşırı ısınma krom karbür çökelmesine neden olabilir; ince kesitler için hızlı soğutmayı kullanın
Sürünme hizmeti amaçlanıyorsa, yüksek-sıcaklık çekme testleri de dahil olmak üzere uygun mekanik testlerle kaynak prosedürlerini ASME Bölüm IX'a uygun hale getirin.
5. Soru: Incoloy 800 serisi borular hangi aşındırıcı ortamlarda 304L ve 316L gibi standart paslanmaz çeliklere göre belirgin avantajlar sunar?
A:304L ve 316L gibi östenitik paslanmaz çelikler mükemmel genel-korozyona-dirençli alaşımlar olsa da Incoloy 800 serisi çeşitli özel ve zorlu ortamlarda üstün performans sağlar. Bu ayrımların anlaşılması, malzemenin yanlış uygulanmasını ve erken arızalanmayı önler.
Yüksek-sıcaklıkta oksidasyon:1500 derece F'nin (816 derece) üzerinde, 304L ve 316L hızlı ölçeklenme ve parçalanma sergiler. Krom içerikleri (304L için %18, 316L için %16-18), özellikle termal döngü altında bu sıcaklıklarda koruyucu bir oksit tabakasını korumak için yetersizdir. Incoloy 800'ün %21 kromu, %30-35 nikel ile birleştiğinde, aralıklı servis için yaklaşık 1800 derece F'ye (982 derece) ve sürekli servis için 2000 derece F'ye (1093 derece) kadar koruyucu kalan daha yapışkan, kendi kendini{15}}iyileştiren bir Cr₂O₃ ölçeği oluşturur. Bundan yararlanan uygulamalar arasında fırın bileşenleri, ısıl işlem armatürleri ve yüksek sıcaklık kanalları yer alır.
Klorür stresli korozyon çatlaması (SCC):Bu muhtemelen Incoloy 800 serisinin en önemli avantajıdır. Östenitik paslanmaz çelikler, yaklaşık 140 derece F'nin (60 derece) üzerindeki sıcaklıklarda oksijen varlığında klorür SCC'ye karşı oldukça hassastır. Düşük klorür konsantrasyonları bile (10-100 ppm) 304L ve 316L'de, özellikle buhar sistemleri, ısı eşanjörleri ve ıslanan yalıtımlı borular gibi buharlaşma koşullarında çatlamaya neden olabilir. Incoloy 800'ün daha yüksek nikel içeriği (304L/316L için %30–35'e karşı. 8–%12) SCC mekanizmasını temelden değiştirir. Nikel, alaşımın istiflenme hatası enerjisini artırarak, onu SCC çatlaklarını yayan anodik çözünme yoluna karşı daha dirençli hale getirir. Incoloy 800'ün sulu hizmette karşılaşılan tüm sıcaklıklarda klorür SCC'ye karşı oldukça dirençli olduğu kabul edilir. Bu, onu, klorür taşınmasının mümkün olduğu besleme suyu ısıtıcıları, buhar jeneratörü boruları ve açık deniz platform boruları için mükemmel bir seçim haline getirir.
Karbonlayıcı atmosferler:Yüksek sıcaklıkta karbon- içeren gazlar (CO, CH₄ vb.) içeren ortamlarda, karbon alaşım yüzeylerine yayılarak malzemeyi kırılganlaştıran dahili karbürler oluşturabilir. 316L bir miktar direnç sunarken Incoloy 800'ün daha yüksek nikel içeriği karbon yayılımını önemli ölçüde azaltır. Bu avantaj özellikle metanol reformasyonu, hidrojen üretimi ve endotermik atmosferli ısıl işlem fırınları gibi petrokimyasal işlemlerde değerlidir.
Politiyonik asit stres korozyon çatlaması:Rafineri hizmetinde, kaynak sırasında hassaslaşan veya yüksek- sıcaklığa maruz kalan östenitik paslanmaz çelikler, demir sülfitlerden ve nemden oluşan politiyonik asitlere maruz kaldığında çatlayabilir. Incoloy 800'ün yüksek nikel içeriği bu tür saldırının itici gücünü azaltır.
Tanınması gereken sınırlamalar:Incoloy 800 serisi paslanmaz çeliklerin evrensel bir alternatifi değildir. Asit ortamlarının azaltılmasında (örneğin, düşük ila orta sıcaklıklarda seyreltik sülfürik veya hidroklorik asitler), 316L genellikle benzer veya daha düşük maliyetle daha iyi performans gösterir. Ayrıca Incoloy 800, ortam sıcaklıklarında klorür-içeren sulu çözeltilerdeki 316L'nin çukurlaşma direnciyle eşleşmez-316L'deki (%2–3) molibden, Incoloy 800'de bulunmayan spesifik çukurlaşma direnci sağlar.
Ekonomik karar, başlangıçtaki malzeme maliyetini (Incoloy 800'ün maliyeti genellikle 316L'den 3-5 kat daha fazladır) arızanın sonuçlarına, beklenen hizmet ömrüne ve bakım erişimine göre dengelemelidir. Kritik, yüksek-sıcaklık veya SCC- eğilimli hizmetler için Incoloy 800 serisi borular, standart paslanmaz çeliklerin karşılayamayacağı bir güvenilirlik sunar.
