Која су ограничења корозије за цеви Инцолои 800Х/ХТ?

1. П: Које су кључне разлике између Инцолои 800, 800Х и 800ХТ у погледу хемијског састава, термичке обраде и чврстоће на високим{4}}температурама?

A:Инцолои 800 (УНС Н08800), 800Х (Н08810) и 800ХТ (Н08811) су легуре гвожђа{6}}никл-хрома са номиналним садржајем 30–35% Ни, 19–23% Цр и 39–42% Фе. Међутим, они се значајно разликују усадржај угљеника, садржај алуминијума + титанијума и топлотна обрада, што директно утиче на њихове механичке перформансе{0}при високим температурама.

Инцолои 800 (УНС Н08800):

Царбон: максимално 0,10% (обично 0,05–0,07%)

Ал + Ти: 0,3–1,2% (комбиновано)

Термичка обрада: Раствор жарен на 980–1038 степени (1800–1900 степени Ф), затим угашен водом или брзо хлађен

Величина зрна: АСТМ 5 или финији (обично 20–50 μм)

Кључна карактеристика: Највећа дуктилност и могућност израде, али најмања снага пузања. Првенствено се користи за апликације испод 600 степени (1110 степени Ф) где пузање није проблем.

Инцолои 800Х (УНС Н08810):

Царбон: 0,05–0,10% (контролисано до горњег опсега)

Ал + Ти: 0.3–1.2%

Термичка обрада: Раствор жарен на 1121–1177 степени (2050–2150 степени Ф) - знатно виши од 800 - праћен брзим хлађењем

Величина зрна: АСТМ 5 или грубље (минимално 90 μм просечног пречника зрна по АСМЕ коду)

Кључна карактеристика: Крупна величина зрна и већи садржај угљеника обезбеђују побољшану отпорност на кидање пузања изнад 650 степени (1200 степени Ф). Крупна зрна смањују клизање границе зрна на повишеним температурама.

Инцолои 800ХТ (УНС Н08811):

Царбон: 0.06–0.10%

Ал + Ти: 0,85–1,2% (контролисано до горњег опсега, са минимумом од 0,85% комбиновано)

Термичка обрада: Исто као 800Х: 1121–1177 степени (2050–2150 степени Ф), брзо хлађење

Величина зрна: АСТМ 5 или грубље (минимално 90 μм)

Кључна карактеристика: Већи садржај Ал + Ти (минимум 0,85%) промовише формирање финих, кохерентних ' (Ни₃(Ал,Ти)) талога током рада, који обезбеђују ојачање падавина. 800ХТ нуди највећу снагу пузања међу три степена, са приближно 20–30% већом чврстоћом на 100.000 Х на 75. степену 75.

Практична импликација за избор цеви:

800 цеви: Користи се за услуге ниске{0}}температуре (мање од или једнаке 600 степени) или услуге без-пузања-као што су водови напојне воде за генератор паре, цевовод за пренос каустике.

800Х цеви: Стандардни избор за цеви за петрохемијске пећи, излазне разводнике реформатора и калемове за крекирање етилена који раде на 650–800 степени.

800ХТ цев: Пожељно за апликације са високим-напрезањима, високим-температурама као што су цеви за прегрејаче, пигтаилс реформатора амонијака и излазне линије из реформатора водоника где је потребан максимални век пузања.

2. П: Зашто је Инцолои 800Х/800ХТ цев пожељна у односу на нерђајући челик 310Х за парни реформер метана (СМР) и пећи за крекирање етилена?

A:Инцолои 800Х и 800ХТ цеви су индустријски стандарди запарни реформатори метана (СМР)у постројењима водоника и амонијака, као ипећи за пиролизу етиленау петрохемијским крекерима. Неколико основних својстава оправдава њихову предност у односу на нерђајући челик 310Х (УНС С31009, 25% Цр, 20% Ни):

а) Супериорна снага пузања на 700–950 степени (1290–1740 степени Ф):

На 870 степени (1600 степени Ф), снага пузања од 100.000 сати од 800ХТ је приближно 20–25 МПа, у поређењу са 12–15 МПа за 310Х. Ово значи да су зидови цеви дебљи од 40–60% за 310Х да би се постигао исти век трајања (обично 100.000 сати за реформере).

б) Отпорност на кртост сигма фазе:

310Х садржи 25% Цр и нема обогаћивања никлом; формира крту сигма фазу (ФеЦр интерметални) после дуготрајног-излагања на 550–750 степени, што смањује дуктилност и ударну жилавост на скоро нулу. Инцолои 800Х/ХТ, са већим садржајем никла (30–35%), у потпуности потискује формирање сигма фазе. Ово је критично за реформске цеви које доживљавају термичке циклусе током покретања и заустављања постројења.

ц) Мања топлотна експанзија:

Инцолои 800Х/ХТ има коефицијент термичке експанзије (ЦТЕ) од приближно 14,4 × 10⁻⁶ / степен (20–800 степени), наспрам 17,5 × 10⁻⁶ / степен за 310Х. Нижи ЦТЕ смањује термичка напрезања у цевима са -зидним зидовима и минимизира изобличење намотаја пећи.

д) Отпорност на металну прашину (катастрофална карбуризација):

У окружењима синтетичког гаса (ЦО + Х₂) на 450–750 степени, 310Х трпи металну прашину - разлагање метала на фине честице богате угљеником-. Инцолои 800Х/ХТ са вишим садржајем никла (30–35%) формира заштитнији површински слој{10}}богат никлом који је отпоран на продирање угљеника. За тешке услове запрашивања метала, 800ХТ са контролисаним Ал + Ти пружа још бољу отпорност.

е) Заварљивост и поправка:

310Х цеви су склоне пуцању од врућине током заваривања и термичке обраде након{1}}заваривања због свог потпуно феритног-аустенитног режима очвршћавања. Инцолои 800Х/ХТ завари поуздано са одговарајућим додатним металима (ЕРНиЦр-3) и може да се поправи на лицу места током гашења постројења – критична предност за замену реформер цеви.

Економско поређење:

Према томе, док 310Х има нижу почетну цену материјала, потребни дебљи зидови, краћи век трајања и ризик од кртости чине Инцолои 800Х/ХТтехнички супериоран и економски оправдан изборза критичне{0}}цевоводе пећи на високим температурама.

3. П: Које праксе производње и заваривања су потребне за цев од Инцолои 800Х/800ХТ да би се одржала својства пузања при високим{3}}температурама?

A:Правилна производња и заваривање цеви Инцолои 800Х/ХТ је од суштинског значаја за очување крупнозрнасте структуре и потенцијала за{1}}јачање падавина који обезбеђују високу-отпорност на пузање на температури. Неправилне праксе могу смањити животни век пузања за 50–80%.

Процеси заваривања и додатни метали:

Преферирани процеси: ГТАВ (ТИГ) за роот пролазе, ГТАВ или ГМАВ (МИГ) за пуњење и затварање. СМАВ (штап) је прихватљив за заваривање на терену, али захтева ригорознију контролу.

Метал за пуњење: ЕРНиЦр-3 (Инцонел 82) или ЕРНиЦрФе-6. Немојте користити одговарајући пунилац 800Х - недостаје ниобијум који је потребан за спречавање врућег пуцања. ЕРНиЦр-3 садржи 2–3% Нб, који везује нечистоће сумпора и фосфора.

Пред{0}}чишћење: Уклоните сва уља, масти, боје и сумпор{0}}који садрже једињења за обележавање. Користите чишћење ацетоном или алкохолом, а затим четком од нерђајућег челика.

Критичне контроле заваривања:

Ограничење уноса топлоте: Одржавајте међупролазну температуру испод 150 степени (300 степени Ф). Максимални унос топлоте: 25–35 кЈ/ин за дебљине зида 6–15 мм. Прекомерна топлота раствара границе грубог зрна, стварајући фино-зрнасту топлотну-зону (ХАЗ) која има драматично нижу снагу пузања.

Без термичке обраде након{0}заваривања (ПВХТ): За разлику од многих легираних челика, цеви 800Х/ХТ би требалонепримити ПВХТ. Термичка обрада изнад 1000 степени би рекристализовала грубо зрнасту структуру (минимално 90 μм) у фина зрна (20–30 μм), уништавајући отпор пузању. У-завареном стању са ЕРНиЦр-3 пунилом је прихватљиво за сервис до 950 степени.

Повратно{0}}чишћење: За пролазе корена, назад-прочистите аргоном (минимално 99,995%) да бисте спречили унутрашњу оксидацију. Оксидација у корену шава ствара зоне са-осиромашеним хромом које пуцају под оптерећењем пузања.

Савијање и формирање:

Вруће савијање: Загрејати равномерно на 1050–1150 степени (1920–2100 степени Ф). Немојте прекорачити 1170 степени (2140 степени Ф) да бисте избегли топљење карбида на граници зрна. Савијте, а затим брзо охладите (водени спреј или принудни ваздух).немојспоро хлађење - ово неконтролисано таложи карбиде на граници зрна.

Хладно савијање: За пречнике до 200 мм и однос дебљине (Д/т) > 20, хладно савијање је могуће са границама издужења од 15–20%. Међутим, хладно савијање уводи заостала напрезања и смањује животни век пузања за 10–20%. Ослобађање од напрезања на 870 степени (1600 степени Ф) током 1 сата враћа већину отпорности на пузање.

Захтеви за инспекцију:

Радиографско тестирање (РТ) : 100% of girth welds in reformer service - reject any porosity >1,5 мм или линеарне индикације.

Испитивање пенетрантима течности (ПТ): Сви готови завари, укључујући поправљена подручја.

Испитивање тврдоће: Weld metal hardness should be within 10 HRC of base metal. Excessive hardness (>95 ХРБ) указује на неправилан унос топлоте или избор пунила.

Уобичајене грешке у производњи које треба избегавати:

Брушење са контаминираним точковима: Никада не користите точкове који су претходно коришћени на угљеничним челиком - уграђене честице гвожђа изазивају вруће пуцање.

Пре{0}}старење током врућег савијања: Holding at 1050–1150°C for >30 минута огрубљује ' таложење и смањује снагу.

Коришћење подложних прстенова од угљеничног челика: Они уносе контаминацију сумпором и угљеником. Користите подлогу од керамике или{1}}легура никла.

Праћење ових пракси осигурава да заварена цев Инцолои 800Х/ХТ постиже већи или једнак 90% века трајања пузања основног метала - што је неопходно за пројектовани век трајања од 100.000 сати у петрохемијским пећима.

4. П: Која су разматрања у погледу дизајна цеви Инцолои 800Х/ХТ у раду са водоником на високим-температурама и високим{3}}притисцима (нпр. реформатори водоника, постројења за производњу амонијака)?

A:Инцолои 800Х/ХТ цеви се широко користе усервис водоника на 700–950 степени и притисцима до 35 бара (500 пси), посебно у парним реформаторима метана (СМР) и постројењима за производњу амонијака. Примјењује се неколико јединствених разматрања дизајна:

а) Интеракција пузајућег{0}}замора:

Реформатори пролазе кроз дневне термичке циклусе (покретање/гашење) плус дуготрајно -трајно стабилно- пузање. Комбинација смањује живот више него било који механизам сам. Кодови дизајна (АСМЕ Одељак ВИИИ Дивизија 2, ЕН 13445) захтевајуанализа интеракције пузања{0}}заморакористећи правило линеарног збрајања оштећења:

∑(н/Нд)+∑(т/Тр) Мање или једнако 1∑(н/Нд​)+∑(т/Тр​) Мање или једнако 1

Где је н=број циклуса, Н_д=дозвољени циклуси само за замор, т=време на температури, Т_р=век трајања пузања при том напону/температури.

За типичан СМР сервис (10.000 циклуса, 80.000 сати на 870 степени), збир оштећења услед пузања{5}}мора бити<0.8 to provide safety margin.

б) Крхкост водоника на високој температури:

Супротно увријеженом мишљењу, крхкост водоника у легурама никла{0}}гвожђа јенајтеже на 300-500 степени(572–932 степена Ф), не на радним температурама реформатора (800–900 степени). На 800 степени, водоник брзо дифундује и не акумулира се на границама зрна. Међутим, токомпокретање и гашење(пролазећи кроз 400-500 степени), водоник апсорбован на високој температури може изазвати декохезију.

Ублажавање: Пречистите пећ инертним гасом (азотом или паром) током хлађења испод 500 степени да бисте уклонили водоник. Дизајнирајте за минимално време задржавања у опсегу од 400–500 степени.

ц) Карбуризација и коксовање:

У мешавинама паре угљоводоника{0}}, активност угљеника (аЦ) може да пређе 1,0, што доводи до карбуризације. Карбуризација повећава снагу, али смањује дуктилност и може изазвати "металну прашину" у локализованим зонама.

Границе дизајна по АПИ 530: За 800Х/ХТ у употреби угљоводоника, ограничите температуру метала на мање од или једнаку 900 степени (1650 степени Ф) и активност угљеника на аЦ < 0,8. Ако је аЦ > 0,8 неизбежно, наведите 800ХТ (већи Ал+Ти) и ограничите на 850 степени.

Превенција коксовања: Дизајн за турбулентно струјање (Реинолдсов број > 10,000) за уклањање прекурсора угљеника. Глатки отвор (Ра < 0,8 μм) смањује адхезију кокса.

д) Оксидација и љуштење:

Заштитна Цр₂О₃ скала на 800Х/ХТ се љушти током термичког циклуса, трошећи хром из основног метала. Након 50.000 сати на 870 степени, исцрпљивање хрома може смањити ефективни Цр са 20% на 12% на унутрашњој површини, убрзавајући даљу оксидацију.

Дизајнерски додатак: АПИ 530 наводи допуштење корозије од 1,5–2,5 мм за век трајања реформер цеви од 100.000 сати. Овај додатак обрачунава губитак метала услед оксидације и карбуризације.

е) Локација и оријентација завареног споја:

Ободни завари у водоничним сервисима морају бити лоцираниизван зоне највише температуре (typically >50 мм од пламена горионика реформатора). Завари у зрачећем делу (800–950 степени) пропадају 3–5 пута брже од основног метала због фино-зрнастог ХАЗ-а.

Преферирани дизајн: Користите бешавне цеви за све зрачеће делове; лоцирајте заварене делове у делу конвекције (температура < 650 степени).

Сажетак кода дизајна за цевоводе за реформатор водоника:

Инжењери који одређују 800Х/ХТ цев за водоничну употребу морају да узму у обзир пузање{1}}замор, карбуризацију, оксидацију и постављање завара како би постигли сигуран, економичан пројектовани животни век од 100.000 сати.

5. П: Која су ограничења корозије за цеви Инцолои 800Х/ХТ и када треба изабрати алтернативне материјале (нпр. Инцонел 625, Аллои 601)?

A:Иако Инцолои 800Х/ХТ нуди одличне перформансе у многим-окружењима са високим температурама, он има добро-дефинисана ограничења корозије. Препознавање ових граница спречава превремени неуспех.

а) Сулфидација (напад сумпора) на високој температури:

Ограничење: At >700°C (1290°F) in atmospheres containing >100 ппм Х₂С или СО₂, Инцолои 800Х/ХТ формира никл сулфид еутектике ниске-тачке-тачке-никл сулфида (Ни-Ни₃С₂, топљење на 645 степени). Ово