Proč je potrubí ze slitiny 25-6HN preferováno pro použití s ​​mořskou vodou a agresivním chloridem?

1. Otázka: Jaké jsou základní rozdíly ve složení a vlastnostech mezi trubkami ze slitiny Incoloy 330 a 25-6HN?

A:Incoloy 330 a 25-6HN slouží zásadně odlišným aplikacím-jeden je navržen pro vysokoteplotní provoz, zatímco druhý je optimalizován pro odolnost vůči korozi ve vodě v agresivním chloridovém prostředí.

Incoloy 330 (UNS N08330)je austenitická slitina niklu-železa-chrómu určená pro vysokoteplotní-oxidaci, nauhličování a odolnost vůči tepelné únavě. Jeho nominální složení je 34–37 % niklu, 17–20 % chrómu, 1,0–1,5 % křemíku, 0,08–0,12 % uhlíku a zbytek železo. Slitina neobsahuje molybden ani dusík. Vysoký obsah niklu (~35 %) poskytuje vynikající odolnost proti chloridovému koroznímu praskání a nauhličování. Řízený přídavek křemíku (1,0–1,5 %) významně zvyšuje odolnost proti oxidaci při zvýšených teplotách. Incoloy 330 je pevný-roztok zpevněný bez srážených{21}}tvrdidel. Typická mez kluzu je 30–45 ksi (207–310 MPa) při pokojové teplotě, s užitečnou pevností při tečení až do přibližně 2000 stupňů F (1093 stupňů) pro krátkodobý-provoz a 1800 stupňů F (982 stupňů) pro dlouhodobý-provoz. Jeho nejvýraznějším rysem je mimořádná odolnost proti tepelné únavě a cyklické oxidaci.

Slitina 25-6HN (UNS N08925)je super-austenitická nerezová ocel navržená pro extrémní odolnost vůči korozi ve vodě, zejména v prostředí mořské vody a kyselých chloridů. Jeho nominální složení je 24–26 % niklu, 19–21 % chrómu, 6,0–7,0 % molybdenu, 0,8–1,5 % mědi, 0,10–0,20 % dusíku a zbytek železo. Slitina je také známá jako "6 Moly" nebo "Super austenitická 6% Mo." Kombinace vysokého obsahu molybdenu (6–7 %) a dusíku (0,10–0,20 %) poskytuje výjimečnou odolnost proti důlkové a štěrbinové korozi s ekvivalentním číslem odolnosti proti důlkové korozi (PREN) přibližně 40–45. Přídavek mědi zvyšuje odolnost vůči redukčním kyselinám, jako je kyselina sírová. 25-6HN je také pevný-roztok zpevněný s typickou mezí kluzu 35–45 ksi (241–310 MPa) při pokojové teplotě, ale NENÍ určen pro provoz při vysokých-teplotách nad přibližně 600 stupňů F (316 stupňů), kde se může tvořit jeho korozní odolnost brittlement.

Metalurgické důsledky:Incoloy 330 je určen prosuchá,-vysokoteplotní prostředí(1000–2000 stupňů F / 538–1093 stupňů) v součástech pecí, koších pro tepelné zpracování a petrochemických ohřívačích. Jeho vysoký obsah křemíku podporuje tvorbu ochranné vrstvy oxidu křemičitého (SiO₂) pod vrstvou oxidu chrómu, která poskytuje výjimečnou odolnost proti oxidaci a nauhličování. 25-6HN je určen provlhká vodní prostředí s nízkou{0}}až{1}}střední teplotou(až do 600 stupňů F / 316 stupňů) při manipulaci s mořskou vodou, chemickém zpracování a odsiřování spalin. Při vysokých teplotách by rychle oxidoval a usazoval by se kvůli nedostatečnému obsahu chrómu a křemíku pro suchý provoz.

Výběr mezi nimi:Pokud aplikace zahrnujesušení při vysokých{0}}teplotách (komponenty pece, zařízení na tepelné zpracování), zvolte Incoloy 330. Pokud aplikace zahrnujemořská voda, solanka nebo kyselé roztoky chloridu při mírných teplotách, zvolte 25-6HN. Prakticky neexistuje žádná aplikace, kde by obě slitiny byly životaschopnými alternativami.

---

2. Otázka: Jaké průmyslové normy a specifikace upravují bezešvé trubky ze slitiny Incoloy 330 a 25-6HN?

A:Tyto dvě slitiny se řídí výrazně odlišnými specifikacemi, které odrážejí jejich různé trhy pro -vysoko{1}}teplotní průmyslové vytápění pro 330 a chemické/námořní pro 25-6HN.

Pro bezešvé trubky Incoloy 330:

ASTM B535 / ASME SB535– Standardní specifikace pro bezešvé trubky ze slitiny niklu-železa-chromu-křemíkové slitiny (UNS N08330). Toto je primární specifikace potrubí, která zahrnuje chemii, vlastnosti v tahu a požadavky na rozměry.

ASTM B163 / ASME SB163– Bezešvé trubky kondenzátoru a výměníku tepla, často používané pro potrubí Incoloy 330 ve vysokoteplotních výměnících tepla-.

ASTM B366– Standardní specifikace pro továrně{0}}vyráběné tvarovky z tvářeného niklu a slitin niklu (kryt N08330 pro tvarovky).

ASME kód kotle a tlakové nádoby oddíl II, část D– Poskytuje povolené hodnoty napětí pro N08330 při teplotách až 1650 stupňů F (899 stupňů) pro dlouhodobý-provoz.

AMS 5592– Specifikace leteckého materiálu pro listy, pásy a desky Incoloy 330 (často uváděné pro hadičky v leteckých aplikacích).

Pro bezešvé trubky ze slitiny 25-6HN:

ASTM B677 / ASME SB677– Standardní specifikace pro bezešvé trubky ze slitiny niklu-železa-chrómu-molybdenu-mědi-dusíka (UNS N08925). Toto je primární specifikace potrubí.

ASTM B673– Standardní specifikace pro svařované trubky (ačkoli bezešvé jsou preferovány pro kritické provozy).

ASTM B625– Standardní specifikace pro desky, desky a pásy (často uváděné pro požadavky na chemii a vlastnosti).

NORSOK M-630– Norský standard pro ropu a plyn, který zahrnuje 25-6HN pro mořskou vodu a solanku.

ASME kód kotle a tlakové nádoby oddíl II, část D– Poskytuje povolené hodnoty napětí pro N08925 při teplotách přibližně do 600 stupňů F (316 stupňů).

Aspekty nákupu:Bezešvá trubka Incoloy 330 je komerčně dostupná v několika závodech, typicky ve standardních schématech (Sch 10S, 40S, 80S) podle ASME B36.19. Dodací lhůty jsou 8–14 týdnů. 25-6HN je také komerčně dostupná, ale méně běžná než Incoloy 926 (podobná 6% slitina Mo). Dodací lhůty jsou obvykle 10–16 týdnů. U obou slitin vždy ověřte, že protokol o zkoušce materiálu dokládá správné číslo UNS a u 25-6HN obsah dusíku (0,10–0,20 %) a obsah molybdenu (6,0–7,0 %).

---

3. Otázka: Proč je bezešvá trubka Incoloy 330 preferovaným materiálem pro vysokoteplotní pece a aplikace tepelného zpracování?

A:Bezešvá trubka Incoloy 330 si vydobyla dominantní postavení v aplikacích průmyslového vytápění díky své jedinečné kombinacipevnost při vysokých{0}}teplotách, odolnost proti oxidaci, odolnost proti nauhličování a odolnost proti tepelné únavě. Čtyři specifické vlastnosti vysvětlují jeho nadřazenost oproti standardním nerezovým ocelím, jako je 310H.

Za prvé, výjimečná odolnost proti oxidaci díky řízenému přidávání křemíku.Všechny austenitické nerezavějící oceli spoléhají na oxid chromitý (Cr₂O₃) pro ochranu proti oxidaci. Při teplotách nad 1800 stupňů F (982 stupňů) se však Cr203 stává stále těkavějším a během tepelného cyklování se odlupuje. Incoloy 330 obsahuje 1,0–1,5 % křemíku, který podporuje tvorbu souvislé podvrstvy amorfního oxidu křemičitého (SiO₂) pod vrstvou oxidu chromitého. Tato vrstva oxidu křemičitého je výjimečně stabilní, snižuje difúzi kyslíku a dramaticky zlepšuje přilnavost vodního kamene během tepelného cyklování. Při testování cyklické oxidace (15-minutové cykly do 2000 stupňů F / 1093 stupňů) vykazuje Incoloy 330 méně než 10 % ztráty kovu u nerezové oceli typu 310H po 500 cyklech. Díky tomu je preferovaným materiálem pro součásti pecí, které často procházejí{19}}zapínáním a vypínáním.

Za druhé, vynikající odolnost proti nauhličování.V atmosférách obsahujících uhlovodíky- (např. petrochemické pece, tepelné zpracování endotermickým plynem) difúze uhlíku (nauhličování) křehne standardní nerezové oceli. Vysoký obsah niklu (34–37 %) v Incoloy 330 snižuje rozpustnost uhlíku a difuzivitu v austenitické matrici. Přídavek křemíku také podporuje tvorbu vrstvy oxidu křemičitého, která působí jako bariéra proti difúzi uhlíku. V parních zařízeních pro reformování metanu a přenosových potrubích vystavených nauhličovací atmosféře při teplotě 1600–1700 stupňů F (871–927 stupňů) prokázal Incoloy 330 odolnost vůči nauhličování výrazně lepší než 310H a srovnatelnou s vyššími-slitinami niklu, jako je Incoloy 800HT.

Za třetí, vynikající odolnost proti tepelné únavě.Mnoho součástí pece prochází opakovaným tepelným cyklem, který vyvolává tepelné pnutí, které může způsobit praskání. Mírný koeficient tepelné roztažnosti Incoloy 330 (podobně jako u jiných austenitických slitin) v kombinaci s vysokou tažností a dobrou pevností při vysokých-teplotách poskytuje výjimečnou odolnost proti tepelné únavě. Schopnost slitiny plasticky se deformovat bez praskání během tepelných přechodů je lepší než u slitin tvrzených precipitací- s vyšší pevností. V provozu sálavých trubek pro žíhací pece (cyklování z okolní teploty na 1850 stupňů F / 1010 stupňů každých 24 hodin) trubice Incoloy 330 obvykle vydrží 5–8 let, ve srovnání s 2–3 roky u 310H.

Za čtvrté, dobrá pevnost při tečení při zvýšených teplotách.Přestože se nejedná o precipitační-slitinu, dosahuje Incoloy 330 užitečné pevnosti při tečení díky zpevnění v tuhém roztoku z chrómu, niklu a křemíku. Mez pevnosti při tečení 100 000-hodin při 1600 stupních F (871 stupňů) je přibližně 2,5–3,5 ksi (17–24 MPa), což je dostačující pro většinu aplikací trubek pecí, kde jsou obvodová napětí nízká (obvykle 0,5–1,5 ksi).

Typické aplikace:Sálavé trubky v žíhacích a nauhličovacích pecích, koše a mřížky pro tepelné zpracování, pigtaily a přenosové linky petrochemických pecí, podpěry trubek reformátoru, trysky hořáků, součásti cementářských pecí a podpěry trubek kotlů na odpadní teplo.

---

4. Otázka: Proč je potrubí ze slitiny 25-6HN preferováno pro použití s ​​mořskou vodou a agresivními chloridy?

A:Trubka ze slitiny 25-6HN (UNS N08925) je super-austenitická nerezová ocel, která si získala široké uznání při manipulaci s mořskou vodou, odsolování a chemickém zpracování díky své výjimečné odolnosti vůči důlkové korozi, štěrbinové korozi a praskání chloridovou korozí. Tři specifické vlastnosti vysvětlují jeho převahu nad duplexními nerezovými ocelmi a nízkolegovanou austenitikou.

Za prvé, extrémně vysoké ekvivalentní číslo odolnosti proti pitting (PREN).PREN se vypočítá jako %Cr + 3.3×%Mo + 16×%N. Pro 25-6HN:

Chrom: 19–21 %

Molybden: 6,0–7,0 %

Dusík: 0,10–0,20 %

To dává PREN přibližně 40–45. Pro srovnání:

Nerezová ocel 316L: PREN ∼24–26

Duplex 2205: PREN ∼35–38

Incoloy 825: PREN ∼30–33

Vyšší PREN znamená větší odolnost vůči důlkové a štěrbinové korozi v prostředích obsahujících chlorid-. V teplé mořské vodě (80–100 stupňů F / 27–38 stupňů) se během týdnů vyloupne 316 litrů. Duplex 2205 funguje lépe, ale stále může docházet ke štěrbinové korozi pod biologickým znečištěním nebo usazeninami. 25-6HN odolává důlkové korozi v mořské vodě až do teploty přibližně 120–140 stupňů F (49–60 stupňů), takže je vhodný pro chladicí systémy s tropickou mořskou vodou, potrubí na požární vodu a balastní potrubí.

Za druhé, vynikající odolnost proti chloridovému koroznímu praskání (SCC).Austenitické nerezové oceli (304L, 316L) jsou vysoce citlivé na chloridový SCC nad teplotou přibližně 140 stupňů F (60 stupňů), zejména v podmínkách odpařování. 25-6Vysoký obsah niklu (24–26 %) a molybdenu v HN zásadně mění chování SCC. Slitina odolává SCC při všech teplotách vyskytujících se ve vodním provozu, včetně koncentrovaných solných roztoků, kondenzátu páry s unášením chloridů a podmínek mořské atmosféry. Díky tomu je vynikající volbou pro potrubí plošin na moři, odsolovací zařízení a pobřežní chemická zařízení.

Za třetí, přídavek mědi pro snížení odolnosti vůči kyselinám.Obsah mědi 0,8–1,5 % poskytuje výjimečnou odolnost vůči redukčním kyselinám, zejména kyselině sírové a fosforečné. V systémech odsiřování spalin (FGD)-kde mokré pračky odstraňují SO₂ z výfukových plynů elektrárny-obsahuje prostředí kyselinu sírovou, chloridy a fluoridy s nízkým pH (2–4). Přídavek mědi pomáhá 25-6HN odolávat útoku v těchto smíšených kyselých prostředích. Mnoho věžových rozprašovacích sběračů s absorbérem FGD a podpůrných trubek odlučovače mlhy je specifikováno jako slitiny 6% Mo jako 25-6HN.

Srovnávací způsoby selhání:Ve výměníku tepla-chlazeného mořskou vodou na 90 stupňů F (32 stupňů) se stojatými štěrbinami pod těsněním:

Zkumavky o objemu 316 l způsobí dírkové netěsnosti během 6–12 měsíců

Duplex 2205 může přežít 2–5 let, ale na těsnění začíná štěrbinová koroze

25-6HN poskytuje 15–20+ let služby, což často překračuje konstrukční životnost zařízení

Typické aplikace:Potrubí pro chlazení mořské vody (elektrárny, terminály LNG), systémy požární vody (příbřežní plošiny), propojovací potrubí odsolovacích zařízení, nákladní linky pro chemické tankery, rozstřikovací hlavice FGD absorbérů, potrubí bělíren buničiny a papíru (služba oxidu chloričitého) a přepravní linky farmaceutických reaktorů.

---

5. Otázka: Jaké jsou kritické požadavky na svařování pro trubky ze slitiny Incoloy 330 versus 25-6HN?

A:Svařování těchto dvou slitin vyžaduje pozornost k různým problémům: Vysoký obsah křemíku Incoloy 330 vyžaduje kontrolu, aby se zabránilo praskání za tepla, zatímco 25-6HN vyžaduje přídavné kovy, které si zachovávají odolnost proti důlkové korozi.

Pro trubky Incoloy 330 (vysoký obsah křemíku, vysoký obsah niklu):

Výběr přídavného kovu:PoužitíER330(odpovídající složení) popřER310výplně z nerezové oceli.ER330je výhodný pro přizpůsobení odolnosti vůči oxidaci a nauhličování. Nikdy nepoužívejte plniva z nízkých -slitin nebo standardní plniva 308L/316L-postrádají nikl a křemík nezbytný pro provoz při vysokých-teplotách.

Ovládání přívodu tepla:Maximální interpass teplota: 300 stupňů F (149 stupňů). Tepelný příkon omezen na 25–45 kJ/palec (10–18 kJ/cm). Nadměrný přívod tepla může způsobit segregaci křemíku a zvýšit riziko praskání za tepla. Spíše než tkaní použijte navlékací korálky.

Prevence praskání za tepla:Obsah křemíku 1,0–1,5 %, i když je prospěšný pro odolnost proti oxidaci, zvyšuje náchylnost k praskání za tepla. Opatření zahrnují:

Důkladně vyčistěte povrchy-Obzvláště škodlivé je znečištění sírou z řezných kapalin nebo značkovacích per

Použití mírně konvexního profilu svarové housenky-konkávní housenky zvyšuje riziko praskání

Minimalizujte omezení svaru

Tepelné zpracování po-svaru (není vyžadováno):Incoloy 330 se používá ve-svařeném stavu. Žíhání po svařování po svařování by obnovilo maximální tažnost, ale je nepraktické pro svařování v terénu a zřídka specifikováno.

Pro 25-trubky ze slitiny 6HN (superaustenitické):

Výběr přídavného kovu:PoužitíERNiCrMo-3(Inconel 625) jako standardní plnivo. Výplň musí odpovídat nebo překračovat obsah molybdenu v základním kovu (6–7 %), aby byla zachována odolnost proti důlkové korozi.ERNiCrMo-10(Inconel 622) je také přijatelný. Nikdy nepoužívejte plniva z nerezové oceli (308L, 316L)-vytvářejí galvanický korozní článek a postrádají molybden.

Ovládání přívodu tepla:Maximální interpass teplota: 250 stupňů F (121 stupňů). Tepelný příkon omezen na 20–40 kJ/palec (8–16 kJ/cm). Vyšší příkon tepla může způsobit vysrážení fáze bohaté na molybden- (fáze sigma nebo chi), což snižuje odpor proti důlkové korozi o 50 % nebo více.

Před-čištění sváru:Čistěte acetonem nebo speciálním kartáčem z nerezové oceli. Používejte brusné kotouče vyhrazené pro slitiny niklu. Odstraňte veškerou kontaminaci z uhlíkové oceli-zalité částice železa, které zreziví a způsobí důlkovou korozi.

Tepelné zpracování po-svaření (obecně není vyžadováno):Pro většinu aplikací se používá 25-6HN ve svařeném stavu. Pro maximální odolnost proti korozi v náročných prostředích (např. teplá mořská voda se stojatými podmínkami) rozpouštěcí žíhání při 1950–2050 stupních F (1066–1121 stupňů) následované rychlým ochlazením vodou obnoví plnou odolnost proti důlkové korozi. To se u potrubí provádí jen zřídka kvůli riziku deformace.

Kritická upozornění:

Pro Incoloy 330:Nepoužívejte plniva s nízkým-chromem (308L, 316L)-vytvářejí slabý článek pro oxidaci a nauhličování. Nepoužívejte nadměrný přívod tepla-zvyšuje se tím riziko praskání za tepla. Důkladně očistěte, abyste odstranili síru.

Pro 25-6HN:Nepoužívejte plniva z nerezové oceli-postrádají molybden a vytvoří svarovou zónu náchylnou ke korozi-. Nepřehřívejte-vytvoření sigma fáze je nevratné bez úplného rozpouštěcího žíhání. Nepoužívejte kontaminované brusné kotouče-zalité částice uhlíkové oceli způsobují důlkovou korozi.

Kvalifikační požadavky:

U Incoloy 330 v cyklickém provozu při vysokých-teplotách by kvalifikace svařovacího postupu měla zahrnovat testování tepelného cyklování nebo minimálně mikroskopii příčného řezu, aby se ověřilo, že nedochází k praskání za tepla.

Pro 25-6HN v provozu s mořskou vodou nebo FGD by kvalifikace svařovacího postupu měla zahrnovat testování důlkové koroze podle ASTM G48 (chlorid železitý), aby se ověřilo, že si svařované a tepelně-dotčené zóny udržují výkon ekvivalentní PREN. Standardním kritériem přijatelnosti je bez důlkové koroze po 72 hodinách při teplotě 77 stupňů F (25 stupňů).