1. Otázka: Aké sú základné rozdiely v chemickom zložení a filozofii konštrukcie zliatiny medzi bezšvovými rúrami Incoloy 864 a Incoloy 890?
A:
Incoloy 864 a Incoloy 890 sú vysoko-výkonné niklové-železo-chrómové zliatiny, ale boli vyvinuté pre rôzne problémy s koróziou s odlišnými stratégiami legovania.
Incoloy 864 (UNS N08864)má nominálne zloženie:
Nikel: 34–37 % (stredne vysoký)
Chróm: 21–24 % (vysoký pre odolnosť voči oxidácii)
Molybdén: 3,0 – 4,0 % (zvyšuje odolnosť proti jamkovej korózii)
Meď: 0,5–1,5 % (stredná odolnosť voči kyselinám)
Dusík: 0,10 – 0,20 % (pridaný na spevnenie a odolnosť voči jamkám)
Železo: rovnováha
Prídavok dusíka (až do 0,20 %) je kľúčovou vlastnosťou -, ktorá poskytuje pevné-zosilnenie roztoku bez zníženia odolnosti voči korózii a synergicky zlepšuje odolnosť voči jamkovej korózii v prostrediach obsahujúcich chlorid-. Obsah medi je mierny, takže 864 je vhodný na mierne redukujúce kyseliny.
Incoloy 890 (UNS N08890)má iné zloženie:
Nikel: 33-37%
Chróm: 24 – 28 % (vyššie ako 864)
Molybdén: 4,0 – 6,0 % (vyšší pre lepšiu odolnosť proti jamkovej korózii)
Meď: 1,0–2,0 % (zvýšená redukujúca odolnosť voči kyselinám)
Kremík: 0,2–0,8 % (zlepšuje odolnosť proti oxidácii)
Železo: rovnováha
Bez zámerného pridávania dusíka
Filozofia dizajnu zliatiny sa líši:864zdôrazňuje vyvážený prístup s posilnením dusíkom, vhodný pre odsírenie spalín (FGD) a lodné výfukové systémy.890Zameriava sa na agresívnejšie prostredia chemických procesov s vyšším obsahom chrómu a molybdénu, čím poskytuje vynikajúcu odolnosť voči oxidačným aj redukčným kyselinám v širšom rozsahu pH.
Porovnanie prevádzkových teplôt:Obe zliatiny fungujú dobre až do približne 500 stupňov (932 stupňov F). Nad touto teplotou uprednostňuje odolnosť proti oxidácii 890 vďaka vyššiemu obsahu chrómu a kremíka, zatiaľ čo dusík 864 neponúka žiadne výhody pri zvýšených teplotách.
2. Otázka: Prečo je v systémoch odsírenia spalín (FGD) v uhoľných- elektrárňach uprednostňovaná bezšvíková rúra Incoloy 864 pred nehrdzavejúcou oceľou 316L?
A:
Systémy odsírenia spalín (FGD) vytvárajú jedno z najviac korozívnych prostredí v priemyselnom spracovaní: vlhké, teplé (50–80 stupňov), vysoko chlórované (až 100 000 ppm Cl⁻), s nízkym pH (1,5–3,5) a agresívne druhy ako siričitany, sírany a fluoridy.
Prečo 316L zlyhá:
Štandardná nehrdzavejúca oceľ 316L (2–3 % Mo) má ekvivalentné číslo odolnosti proti jamkovej korózii (PREN) približne 24–26. V kaloch práčky FGD dochádza v priebehu týždňov alebo mesiacov k lokálnej jamkovej a štrbinovej korózii, čo vedie k perforácii potrubia cez-stenu. Okrem toho je 316L náchylný na korózne praskanie (SCC) v prítomnosti chloridov a zvyškových napätí v ťahu.
Prečo je Incoloy 864 úspešná:
Vysoký obsah molybdénu (3,0 – 4,0 %)– Zvyšuje PREN na približne 35–38. To poskytuje kritickú odolnosť voči jamkovej a štrbinovej korózii v prostrediach s vysokým -chloridom a nízkym- pH. Prahová hodnota PREN pre spoľahlivú službu FGD je všeobecne akceptovaná ako väčšia alebo rovná 35.
Prídavok dusíka (0,10 – 0,20 %)– Dusík zvyšuje odolnosť proti jamkovej korózii prostredníctvom synergického účinku s molybdénom. Poskytuje tiež pevné-zosilnenie roztoku, čo umožňuje tenšie steny potrubia pri rovnakej hodnote tlaku.
Mierny nikel (34 – 37 %)– Dostatočne vysoký, aby odolal chloridovému SCC, ktorý postihuje nehrdzavejúce ocele série 300{2}}. Na rozdiel od zliatin s vysokým-niklom (napr. C-276) zostáva 864 cenovo výhodný a zároveň poskytuje primeranú odolnosť voči SCC.
meď (0,5 – 1,5 %)– Poskytuje určitú odolnosť voči kyselinám sírovým a sírovým, ktoré sú prítomné v suspenziách absorbérov FGD.
Výkon v teréne:V testoch vedľa seba--súčasne zlyhalo 316L potrubie v priebehu 6 až 12 mesiacov v FGD medziohrievačoch a potrubí. Bezšvové potrubie Incoloy 864 preukázalo životnosť presahujúcu 15 – 20 rokov v rovnakých aplikáciách, čo z neho robí priemyselný štandard pre kalové potrubie absorbéra FGD, rozprašovacie hlavice a podpery odstraňovača hmly.
Porovnanie nákladov:864 je približne 2- až 3-krát vyššia ako cena 316 l, ale ponúka 10- až 20-krát dlhšiu životnosť. Pre kritické komponenty FGD, kde si výmena vyžaduje odstavenie závodu, ekonomika životného cyklu výrazne uprednostňuje 864.
3. Otázka: Ako sa bezšvíkové potrubie Incoloy 890 porovnáva s potrubím Incoloy 864 v prostredí chemických procesov zahŕňajúcich zmiešané kyseliny (sírová + dusičná + chloridy)?
A:
Zmiešané kyslé prostredia -, ako napríklad tie, ktoré sa nachádzajú v linkách na morenie kovov, regenerácia spotrebovanej kyseliny a určité chemické výrobné procesy -, predstavujú jedinečnú výzvu: zliatina musí odolávať redukčným kyselinám (sírová, chlorovodíková) aj oxidačným kyselinám (dusičná, chrómová), často s prítomnými chloridmi.
Incoloy 864 v zmiešaných kyselinách:
Molybdén (3,0–4,0 %) a meď (0,5–1,5 %) poskytujú dobrú odolnosť voči redukčným kyselinám.
Chróm (21–24 %) ponúka primeranú odolnosť voči oxidačným kyselinám.
Kombinácia vysokých chloridov s oxidačnými druhmi však môže vytvoriť podmienky pre jamkovanie, ktoré spochybňuje 35 PREN z 864.
Nitrogen addition helps but is not sufficient for severe mixed acid service with high chlorides (>10,000 ppm) and elevated temperatures (>80 stupňov).
Incoloy 890 v zmesi kyselín:
Vyšší obsah chrómu (24–28 %) výrazne zlepšuje odolnosť voči oxidačným kyselinám, ako je dusičná a chrómová. Extra chróm tiež stabilizuje pasívny film v kolísajúcich redoxných podmienkach.
Vyšší molybdén (4,0 – 6,0 %) zvyšuje PREN na 40 – 45, čo poskytuje značnú rezervu proti chloridovým jamkám aj v prítomnosti oxidujúcich látok.
Vyšší obsah medi (1,0 – 2,0 %) zvyšuje odolnosť voči kyselinám, najmä v kyselinách sírovej a mravčej.
Kremík (0,2 – 0,8 %) zlepšuje odolnosť voči vysokoteplotnej -oxidácii a znižuje tvorbu vodného kameňa v horúcich kyslých výparoch.
Praktické údaje o výkone:
| Životné prostredie | 864 Výkon | Výkon 890 |
|---|---|---|
| 10 % H₂SO₄ + 5 % HNO₃ + 500 ppm Cl⁻ pri 60 stupňoch | Prijateľné (0,05 mm/rok) | Výborne (<0.01 mm/year) |
| 20 % H₂SO₄ + 10 % HNO₃ + 5000 ppm Cl⁻ pri 90 stupňoch | Pitovanie po 500 hodinách | Žiadny útok po 2000 hodinách |
| Použitý nálev (zmiešané kyseliny, 80 stupňov) | Obmedzená služba (2–3 roky) | Preferované (5-7 rokov) |
Návod na výber:
PoužiteIncoloy 864pre zmiešané kyslé prevádzky s miernym obsahom chloridov (<2000 ppm) and temperatures below 70°C.
PoužiteIncoloy 890pre ťažkú prevádzku zmiešaných kyselín s vysokými chloridmi, vyššími teplotami alebo pri kolísaní koncentrácie oxidačných kyselín.
For the most aggressive conditions (e.g., boiling mixed acids with >10 000 ppm Cl⁻), vyššie zliatiny ako C-276 (UNS N10276) môžu byť stále potrebné, ale 890 ponúka cenovo výhodnú prechodnú možnosť.
4. Otázka: Aké sú požiadavky na zváranie a odporúčania prídavného kovu pre bezšvíkové rúry Incoloy 864 a Incoloy 890 a vyžadujú si tepelné spracovanie po-zváraní?
A:
Incoloy 864 aj 890 sú navrhnuté pre dobrú zvárateľnosť, ale ich rôzne legovacie prvky si vyžadujú špecifické prístupy.
Welding Incoloy 864:
Procesy:Vhodné sú GTAW (TIG), GMAW (MIG) a SMAW (palica).
Prídavný kov:Výhodné sú ERNiCrMo-10 (Inconel 686) alebo ERNiCrMo-4 (C-276). Tieto plnivá s vysokým obsahom molybdénu si zachovávajú odolnosť proti jamkovej korózii ekvivalentnú základnému kovu.
Alternatívna výplň:ERNiCrMo-3 (Inconel 625) je prijateľný pre menej kritické aplikácie, ale nižší obsah molybdénu (8–10 % vs
Prevencia:
Nevyžaduje sa žiadne predhrievanie
Interpass teplota Menšia alebo rovná 150 stupňov (300 stupňov F)
Nízky tepelný príkon (menej alebo rovný 1,5 kJ/mm), aby sa zabránilo strate dusíka a zabránilo sa senzibilizácii
Späť-prečistenie argónom nevyhnutné na prechod koreňov, aby sa zabránilo oxidácii
Po{0}}tepelnom spracovaní zváraním (PWHT) pre 864:
Vo všeobecnostinevyžaduje sa. Zliatina zostáva stabilná v stave -zvarenia pre väčšinu FGD a námorných aplikácií. Ak sa však vyžaduje maximálna odolnosť proti korózii (napr. pre použitie s vysoko kyslým chloridom), rozpúšťacie žíhanie pri 1100 – 1150 stupňoch s následným rýchlym ochladením môže obnoviť plnú odolnosť proti korózii. Toto je zriedka praktické pri zvaroch v teréne.
Welding Incoloy 890:
Prídavný kov:ERNiCrMo-10 (Inconel 686) je preferovaná zhoda. ERNiCrMo-3 (625) je prijateľný pre menej náročné služby.
Špeciálne úvahy:Vyšší obsah chrómu (24–28 %) a kremíka (0,2–0,8 %) spôsobuje, že 890 je o niečo náchylnejší na praskanie za tepla ako 864. Aby sa minimalizovalo riziko:
Použite plnivo s vyšším obsahom nióbu (ERNiCrMo-3 má 3,15–4,15 % Nb) na viazanie uhlíka a zníženie náchylnosti na praskanie
Minimalizujte obmedzenie zvaru prostredníctvom správneho návrhu spoja
Použite nízky prívod tepla a namiesto tkania použite navliekacie korálky
Nevyžaduje sa žiadne predhrievanie.Interpass teplota Menšia alebo rovná 150 stupňom.
PWHT za 890:
Nevyžaduje sa pre väčšinu chemických procesov. Ak však bola rúra pred zváraním silne opracovaná za studena (napr. ohnutá na úzky polomer), ťažnosť môže obnoviť žíhanie po zvare pri teplote 1100 – 1150 stupňov. Potom by malo nasledovať rýchle ochladenie (vodné ochladenie pre tenké časti, nútený vzduch pre ťažké steny).
Spoločná požiadavka pre obe zliatiny:V kyslom prostredí (NACE MR0175/ISO 15156) musí byť každý zvar testovaný na tvrdosť. Obidve zliatiny zvyčajne spĺňajú požiadavku na menej ako alebo rovnajúcu sa 35 HRC v -zvarenom stave, ale overenie je povinné.
5. Otázka: V ktorých konkrétnych priemyselných aplikáciách sú bezšvíkové rúry Incoloy 864 a Incoloy 890 povinné a aké sú náklady na životný cyklus v porovnaní s alternatívnymi zliatinami?
A:
Tieto zliatiny zaberajú zreteľné miesta, kde nižšie zliatiny zlyhávajú, ale vysoko{0}}niklové superzliatiny sú príliš-špecifikované a príliš drahé.
Nariadené aplikácie Incoloy 864 -:
Sprejové hlavice absorbéra na odsírenie spalín (FGD) a potrubie na kal
Kombinácia nízkeho pH, vysokého obsahu chloridov a erozívnych častíc popolčeka zničí 316L v priebehu niekoľkých mesiacov.
864 poskytuje potrebné PREN (35 – 38) za približne 60 – 70 % ceny C-276.
Priemyselný štandard podľa smerníc EPRI pre kritické komponenty FGD.
Námorné čističky výfukových plynov (systémy s otvoreným{0}okruhom)
Čistenie na báze morskej vody- vytvára chloridy > 20 000 ppm s nízkym pH z absorpcie SO₂.
864 odoláva všeobecnej korózii a štrbinovému napadnutiu pod morským porastom.
Nahrádza drahý titán alebo C-276 pri výraznej úspore nákladov.
Zariadenia na bielenie celulózy a papiera (stupne oxidu chloričitého)
Bielenie oxidom chloričitým vytvára vysoko oxidačné podmienky bohaté na-chloridy.
864 v týchto prostrediach prekonáva 317L a dokonca 904L.
Nariadené aplikácie Incoloy 890 -:
Linky na morenie kovov (nádrže na zmiešané kyseliny a potrubia)
Moriace roztoky obsahujú kyselinu dusičnú (10–25 %), kyselinu fluorovodíkovú (1–5 %) a vysoký obsah chloridov z recyklovanej vody na oplachovanie.
890 s vysokým obsahom chrómu (24–28 %) odoláva kyseline dusičnej, zatiaľ čo molybdén (4–6 %) a meď (1–2 %) zvládajú redukčné zložky.
316L rýchlo zlyhá; 904L má nedostatok chrómu; 890 poskytuje nákladovo-efektívne riešenie.
Rastliny na regeneráciu a regeneráciu použitej kyseliny
Vysoko-teplotné (90–150 stupňov) koncentrované kyseliny s premenlivým redoxným potenciálom.
Prídavok kremíka 890 stabilizuje pasívny film pri kolísajúcich podmienkach.
Priama náhrada za drahšie-zliatiny, ako je C-276.
Chemické tankery (plavidlá IMO typu II na kyslé náklady)
Niektoré klasifikačné spoločnosti schvaľujú 890 pre nákladné tanky prepravujúce zmiešaný kyslý odpad.
Poskytuje lepšiu zvárateľnosť a nižšie náklady ako nikel 200 alebo C-276.
Porovnanie nákladov na životný cyklus (5-ročná prevádzka, 100 m 6″ potrubia podľa plánu 40):
| Zliatina | Materiálové náklady | Inštalácia | Očakávaný život | Náklady na výmenu | 5-ročné celkom |
|---|---|---|---|---|---|
| 316L | $5,000 | $8,000 | 0,5 roka | $13,000 × 10 = $130,000 | $143,000 |
| 904L | $25,000 | $8,000 | 2 roky | $33,000 × 2.5 = $82,500 | $115,500 |
| 864 | $40,000 | $10,000 | 15+ rokov | $0 | $50,000 |
| 890 | $55,000 | $10,000 | 20+ rokov | $0 | $65,000 |
| C-276 | $120,000 | $15,000 | 25+ rokov | $0 | $135,000 |
Záver:Pre náročnú službu FGD ponúka 864 najlepšiu hodnotu životného cyklu. Pre zmiešané kyslé služby s vysokým obsahom chloridov je 890 často optimálnou rovnováhou medzi výkonom a nákladmi. Obe zliatiny sa vyhýbajú vysokej prémii C-276 a zároveň poskytujú spoľahlivé služby tam, kde štandardná nehrdzavejúca oceľ zlyhá v priebehu niekoľkých mesiacov.
