Wat zijn de kritische lasvereisten voor Incoloy 832 versus Incoloy 890 buizen?

1. Vraag: Wat zijn de fundamentele verschillen in samenstelling en eigenschappen tussen Incoloy 832- en Incoloy 890-buizen?

A:Incoloy 832 en Incoloy 890 zijn beide hoogwaardige austenitische legeringen die zijn ontworpen voor sulfiderende en oxiderende omgevingen bij hoge temperaturen, maar ze verschillen qua chroom-, silicium- en nikkelgehalte, wat hun prestatiebereik beïnvloedt.

Incoloy 832 (UNS N08832)is een hoog-chroom-, silicium-gemodificeerde austenitische legering die speciaal is ontwikkeld voor ernstige sulfiderende omgevingen. De nominale samenstelling is 30–35% nikkel, 26–30% chroom, 0,5–1,5% molybdeen, 1,5–2,5% silicium, 0,5–1,0% mangaan, 0,02–0,06% koolstof en de rest ijzer. De belangrijkste onderscheidende kenmerken zijn het zeer hoge chroomgehalte (26–30%, hoger dan die van Incoloy 890 25–28%) en het verhoogde siliciumgehalte (1,5–2,5%, aanzienlijk hoger dan die van 890, 0,3–0,8%). Deze combinatie biedt uitzonderlijke weerstand tegen sulfidatie (zwavelaantasting) bij hoge temperaturen. Het hoge siliciumgehalte bevordert de vorming van een beschermende onderlaag van silica (SiO₂) onder de chroomoxide/sulfide-aanslag. Incoloy 832 is een solide-oplossing die is versterkt zonder opzettelijke precipitatie-verhardende toevoegingen. Een typische vloeigrens is 30–45 ksi (207–310 MPa) bij kamertemperatuur, met een bruikbare kruipsterkte tot ongeveer 1800 graden F (982 graden).

Incoloy 890 (UNS N08890)is een ijzer-nikkel-chroomlegering die ook is ontworpen voor sulfiderende en oxiderende omgevingen bij hoge- temperaturen. De nominale samenstelling is 32–35% nikkel, 25–28% chroom, 0,5–1,5% molybdeen, 0,3–0,8% silicium, 0,5–1,0% mangaan, 0,02–0,06% koolstof en de rest ijzer. Vergeleken met Incoloy 832 bevat Incoloy 890 iets minder chroom (25–28% versus. 26–30%) en aanzienlijk minder silicium (0,3–0,8% versus. 1.5–2,5%). Het lagere siliciumgehalte maakt Incoloy 890 gemakkelijker te vervaardigen en te lassen, omdat hoge siliciumgehalten de vorming van een broze sigmafase kunnen bevorderen en de lasbaarheid kunnen verminderen. Het lagere siliciumgehalte betekent echter ook een iets lagere sulfidatieweerstand in de meest agressieve omgevingen. Incoloy 890 is ook een solide-oplossing, versterkt met een typische vloeigrens van 30–45 ksi (207–310 MPa).

Metallurgische implicaties:Incoloy 832 biedt superieure weerstand tegen sulfidatie dankzij het hogere chroom- en siliciumgehalte, maar ten koste van verminderde lasbaarheid en potentieel voor brosse fasevorming tijdens langdurige blootstelling aan -hoge- temperaturen. Incoloy 890 biedt een balans tussen goede weerstand tegen sulfidatie, uitstekende oxidatieweerstand en betere verwerkbaarheid. Voor de meest ernstige sulfiderende omgevingen (bijvoorbeeld verwarmingstoestellen met hoog-zwavel op ruwe olie, kolen-gestookte ketels met lage-NOx-branders) heeft Incoloy 832 de voorkeur. Voor algemene verwarming van raffinaderijen waarbij de sulfidatie matig is en de lasbaarheid belangrijk is, wordt vaak Incoloy 890 gekozen.

Hiertussen kiezen:Als de aanvraag betrekking heeftextreme sulfidation with high sulfur content (>3% in brandstof) en temperaturen boven 1600 graden F (871 graden)Kies dan voor Incoloy 832. Als het om een ​​toepassing gaatmatige tot ernstige sulfidatie met goede verwerkbaarheidseisen, kies Incoloy 890.

---

2. Vraag: Welke industrienormen en specificaties zijn van toepassing op de naadloze buizen van Incoloy 832 en Incoloy 890?

A:Deze twee legeringen vallen onder vergelijkbare specificatiekaders, maar Incoloy 832 is minder gestandaardiseerd en vereist vaak kopers-specifieke specificaties.

Voor Incoloy 832 naadloze buis:

Er bestaat geen speciale ASTM-buisspecificatie.Incoloy 832 is een bedrijfseigen of semi-standaard kwaliteit. Pijpen worden doorgaans geproduceerd volgens door de koper-ontwikkelde specificaties die verwijzen naar ASTM B407 (voor nikkel-ijzer-chroomlegeringen) met aanvullende vereisten voor chemie (hogere Cr en Si) en eigenschappen bij verhoogde- temperatuur.

ASTM B407 / ASME SB407– Gebruikt als basisspecificatie, waarbij de chemie is aangepast om te voldoen aan de Incoloy 832-vereisten.

ASME-codekast– Er bestaan ​​enkele codegevallen voor soortgelijke legeringen met een hoog-siliciumgehalte; Kopers moeten de fabriek raadplegen om na te gaan of de Code wordt nageleefd.

API938-C– Aanbevolen praktijk van het American Petroleum Institute voor weerstand tegen sulfidatie, inclusief richtlijnen voor legeringen zoals Incoloy 832.

Voor Incoloy 890 naadloze buis:

ASTM B407 / ASME SB407– Standaardspecificatie voor naadloze buizen van nikkel-ijzer-chroomlegering. Dit is de primaire specificatie voor UNS N08890.

ASTM B163 / ASME SB163– Naadloze condensor- en warmtewisselaarbuizen, vaak gebruikt voor 890-buizen in hoge- warmtewisselaars.

ASME-codegeval 2588– Maakt gebruik van Incoloy 890 (UNS N08890) mogelijk in ASME-ketel- en drukvatcodeconstructies voor gebruik tot 1800 graden F (982 graden) in sulfiderende omgevingen.

API938-C– Biedt richtlijnen voor het gebruik van Incoloy 890 en vergelijkbare legeringen voor componenten van raffinaderijverwarming.

Overwegingen bij aanschaf:Incoloy 832 naadloze buis is een speciaal product met zeer beperkte fabrieksbronnen. Kopers moeten langere doorlooptijden verwachten (16-24 weken) en moeten nauw samenwerken met de fabriek om een ​​inkoopspecificatie op te stellen. Chemische analyse moet het siliciumgehalte (1,5–2,5%) en het chroomgehalte (26–30%) bevestigen. Incoloy 890 is meer in de handel verkrijgbaar, maar nog steeds een speciale kwaliteit met een levertijd van 12 tot 20 weken. Voor beide legeringen kunnen trek- en kruiptesten bij verhoogde temperatuur vereist zijn voor kritische toepassingen.

---

3. Vraag: Waarom heeft Incoloy 832 naadloze buizen de voorkeur voor extreme sulfiderende omgevingen in raffinaderijen en energiecentrales?

A:Incoloy 832 naadloze buizen hebben erkenning gekregen voor de meest ernstige sulfiderende omgevingen waar zelfs Incoloy 890 en 310H roestvrij staal onaanvaardbare corrosiesnelheden ervaren. Drie specifieke kenmerken verklaren de superioriteit ervan.

Ten eerste uitzonderlijke weerstand tegen sulfidatie door hoog chroom- en hoog siliciumgehalte.Sulfidering is een vorm van corrosie bij hoge- temperaturen waarbij zwavel reageert met metaal en sulfiden met een laag-smeltpunt- vormt. De sleutel tot weerstand is het vormen van een beschermende, langzaam-groeiende sulfide- of oxideaanslag. Incoloy 832 bevat 26–30% chroom (vs.. 25–28% voor 890 en 24–26% voor 310H) en 1,5–2,5% silicium (vs.. 0.3–0,8% voor 890). Het hoge chroomgehalte bevordert de vorming van chroom-rijke sulfide-/oxideaanslag. Het hoge siliciumgehalte bevordert de vorming van een continue, amorfe sublaag van silica (SiO₂) onder de chroomaanslag. Deze silicalaag is uitzonderlijk stabiel en fungeert als diffusiebarrière tegen zwavel. In laboratoriumtests waarbij de verwarmingsomstandigheden van een raffinaderij worden gesimuleerd (1400–1600 graden F / 760–871 graden, 2–4% zwavel in de brandstof), vertoont Incoloy 832 een sulfidatiesnelheid van 0,001–0,003 inch per jaar (ipy), vergeleken met 0,005–0,010 ipy voor Incoloy 890 en 0,020–0,050 ipy voor 310H.

Ten tweede, weerstand tegen zowel sulfidatie als oxidatie.Veel sulfidatiebestendige legeringen- (bijvoorbeeld die met een zeer hoog siliciumgehalte) kunnen gevoelig zijn voor oxidatie in omgevingen die schommelen tussen reducerende (sulfiderende) en oxiderende omstandigheden. Het hoge chroomgehalte van Incoloy 832 (26-30%) zorgt voor een uitstekende oxidatieweerstand en vormt een beschermende Cr₂O₃-aanslag wanneer de omgeving oxideert. Deze dubbele mogelijkheid is van cruciaal belang bij verwarmingen van raffinaderijen, waar vlammen, het binnendringen van lucht of processtoringen ervoor kunnen zorgen dat de atmosfeer fluctueert. De legering behoudt onder beide omstandigheden bescherming.

Ten derde, goede kruipsterkte bij verhoogde temperaturen.Hoewel het geen precipitatie-{0}}hardende legering is, bereikt Incoloy 832 een nuttige kruipsterkte door versterking van vaste oplossingen uit chroom, silicium en molybdeen. De kruip-breeksterkte na 100.000- uur bij 1600 graden F (871 graden) is ongeveer 1,5–2,5 ksi (10–17 MPa), vergelijkbaar met 310H en voldoende voor de meeste toepassingen van verwarmingsbuizen in raffinaderijen waar de ringspanningen relatief laag zijn (doorgaans 0,5–1,5 ksi).

Vergelijkende faalmodi:In een verwarmingsbuis voor ruwe olie wordt 3,5% ruwe zwavel verwerkt bij 1550 graden F (843 graden) met een interne druk van 500 psig:

310H roestvrij staal: sulfidatiesnelheid 0,030 ipy, levensduur van de buis ongeveer 3–4 jaar

Incoloy 890: sulfidatiesnelheid 0,008 ipy, levensduur van de buis ongeveer 10–12 jaar

Incoloy 832: sulfidatiesnelheid 0,002 ipy, levensduur van de buis langer dan 20 jaar

Typische toepassingen:Ruwe verwarmingsbuizen van raffinaderijen (ruwe ruwe olie met een hoog-zwavelgehalte), verwarmingsbuizen met vertraagde verkooksing, vacuümverwarmers, kolen-gestookte oververhitter en herverwarmerbuizen (branders met een laag-NOx-gehalte creëren sulfiderende omstandigheden), onderdelen van de black-loogterugwinningsketel in pulpfabrieken en ketelbuizen van afvalverbrandingsinstallaties (hoog zwavelgehalte uit afvalplastic en rubber).

---

4. V: Waarom wordt Incoloy 890 naadloze buizen vaak gekozen boven hogere- legeringsopties voor de verwarming van raffinaderijen?

A:De naadloze Incoloy 890-buis neemt een 'sweet spot' in in toepassingen voor raffinaderijverwarming- en biedt een aanzienlijk betere weerstand tegen sulfidatie dan standaard 310H roestvrij staal, terwijl hij een betere verwerkbaarheid en lagere kosten biedt dan hogere- siliciumlegeringen zoals Incoloy 832. Drie factoren verklaren de wijdverbreide acceptatie ervan.

Ten eerste: een geoptimaliseerde balans tussen weerstand tegen sulfidatie en verwerkbaarheid.Het 25–28% chroom en 0,3–0,8% silicium van Incoloy 890 bieden een aanzienlijke weerstand tegen sulfidatie vergeleken met 310H (typisch 24–26% Cr, 0,3–0,5% Si). De verbetering is aanzienlijk-meestal een vermindering van 50-70% in de mate van sulfidatie. Het siliciumgehalte wordt echter onder de 1% gehouden om de las- en fabricageproblemen te voorkomen die gepaard gaan met legeringen met een hoog-siliciumgehalte. Legeringen met een hoog-siliciumgehalte (meer dan 1,5% Si) kunnen een brosse sigmafase vormen tijdens lassen of langdurig gebruik-en ze zijn gevoeliger voor heetscheuren. Incoloy 890 kan worden gelast met behulp van standaardprocedures met ER310-vulmetaal, zonder de noodzaak van gespecialiseerde voorverwarming of warmtebehandeling na het lassen. Dit maakt het praktisch voor zowel fabrieksproductie als veldreparaties.

Ten tweede: bewezen prestaties in een breed scala aan raffinaderijomgevingen.Incoloy 890 heeft tientallen jaren veldervaring opgebouwd met ruwe verwarmers, vacuümverwarmers, verkooksers en reformerverwarmers. Het presteert betrouwbaar over een bereik van zwavelgehaltes (0,5–3,0%), temperaturen (1200–1650 graden F / 649–899 graden) en thermische cyclusomstandigheden. Dit uitgebreide trackrecord geeft raffinaderijingenieurs vertrouwen bij het specificeren van de legering. Legeringen met een hoger-siliciumgehalte, zoals Incoloy 832, hebben daarentegen een beperktere veldgeschiedenis en zijn doorgaans gereserveerd voor de meest extreme omstandigheden.

Ten derde de kosteneffectiviteit in vergelijking met op nikkel- gebaseerde superlegeringen.In omgevingen waar de sulfidatie ernstig is, kunnen sommige ingenieurs massieve legeringen op nikkel-basis overwegen, zoals Inconel 600 of Incoloy 800H. Deze legeringen hebben echter hun eigen sulfidatieproblemen.-Hoge-nikkellegeringen kunnen nikkelsulfiden met een laag-smeltpunt- vormen (Ni₃S₂, smeltpunt 1179 graden F / 637 graden) die catastrofale sulfidatie in de vloeistof-fase veroorzaken. Incoloy 890, met zijn uitgebalanceerde nikkelgehalte (32-35%), vermijdt dit probleem en biedt uitstekende weerstand tegen sulfidatie tegen lagere kosten dan legeringen op nikkel-basis. De legeringskosten van Incoloy 890 zijn doorgaans 2 à 3 keer die van 310H, maar slechts 0,6 à 0,8 keer die van massieve nikkellegeringen, waardoor het een economische upgrade is.

Prestatievergelijking bij typische raffinaderijverwarming (1500 graden F / 816 graden, 2% zwavelbrandstof):

Typische toepassingen:Stralingssecties voor ruwe raffinaderij en vacuümverwarmer, verwarmingsbuizen met vertraagde verkooksing, pigtails en spruitstukken van reformerverwarmers, warmtewisselaars voor toevoer van hydrotreaters- voor effluent (hoge- temperatuurzijde) en oververhittingsbuizen voor kolen-gestookte elektriciteitscentrales (matige sulfidatie).

---

5. V: Wat zijn de kritische lasvereisten voor Incoloy 832 versus Incoloy 890 buizen?

A:Bij het lassen van Incoloy 832 en Incoloy 890 moet aandacht worden besteed aan verschillende zaken: het hoge siliciumgehalte van Incoloy 832 zorgt voor risico's op heetscheuren en sigmafase, terwijl Incoloy 890 vergevingsgezinder is maar nog steeds de juiste techniek vereist.

Voor Incoloy 832-buis (hoog silicium, hoog chroom):

Hoog risico op heetscheuren en sigmafasevorming.Het siliciumgehalte van 1,5–2,5% is weliswaar gunstig voor de weerstand tegen sulfidatie, maar zorgt ook voor aanzienlijke lasuitdagingen. Silicium verlaagt het smeltpunt van korrelgrensfilms, waardoor de gevoeligheid voor heet kraken toeneemt. Voorzorgsmaatregelen zijn onder meer:

Lage warmte-inbreng:Maximale interpasstemperatuur: 250 graden F (121 graden). Warmte-inbreng beperkt tot 15–30 kJ/inch (6–12 kJ/cm). Gebruik alleen stringerkralen-geen weefwerk.

Netheid is van cruciaal belang:Zwavel-, fosfor- en koperverontreiniging door snijvloeistoffen, markeerpennen of hanteringsgereedschap vergroten het risico op barsten aanzienlijk. Gebruik speciale roestvrijstalen borstels en slijpstenen.

Voorverwarmen:Normaal gesproken niet vereist, maar een gematigde voorverwarming van 200–300 graden F (93–149 graden) kan de thermische gradiënten en het risico op barsten verminderen.

Beheersing:Minimaliseer lasbeperking. Gebruik pas- gaten en zorg voor vrije beweging van het geheel.

Selectie vulmetaal:GebruikER310ofER309roestvrijstalen vulstoffen. Voor de best passende sulfidatieweerstand,ER310(25–28% Cr) heeft de voorkeur. Er bestaan ​​enkele gespecialiseerde vulstoffen met een hoog-siliciumgehalte, maar deze zijn zelden verkrijgbaar. Gebruik nooit laag-gelegeerde vulstoffen of op nikkel- gebaseerde vulstoffen met een laag chroomgehalte.

Warmtebehandeling na- het lassen (doorgaans niet aanbevolen):Oplossingsgloeien bij 1066–1121 graden F (1066–1121 graden) zou de ductiliteit herstellen, maar is onpraktisch voor veldlassen en kan vervorming veroorzaken. De meeste Incoloy 832-componenten worden gebruikt in de-gelaste toestand, waarbij enige vermindering van de ductiliteit wordt geaccepteerd.

Voor Incoloy 890-buis (matig silicium):

Goede lasbaarheid met standaard voorzorgsmaatregelen.Het lagere siliciumgehalte van Incoloy 890 (0,3–0,8%) maakt het aanzienlijk gemakkelijker te lassen dan Incoloy 832. Standaard lasmethoden voor austenitisch roestvrij staal zijn van toepassing.

Selectie vulmetaal:GebruikER310als het voorkeursvulmiddel.ER309is acceptabel voor minder zware service. Het vulmiddel moet overeenkomen met het hoge chroomgehalte van het basismetaal (25–28%) voor optimale weerstand tegen sulfidatie.

Controle warmte-inbreng:Maximale interpasstemperatuur: 300 graden F (149 graden). Warmte-inbreng beperkt tot 25–45 kJ/inch (10–18 kJ/cm). Een hogere warmte-inbreng kan chroomcarbideprecipitatie veroorzaken aan de korrelgrenzen (sensibilisatie), wat de weerstand tegen sulfidatie kan verminderen, maar minder kritisch is dan bij waterige corrosie.

Reiniging vóór-lassen:Reinig met aceton of een speciale roestvrijstalen borstel. Verwijder alle koolstofstaalvervuiling om oppervlaktedegradatie tijdens gebruik bij hoge- temperaturen te voorkomen.

Warmtebehandeling na- het lassen (niet vereist):Incoloy 890 wordt gebruikt in-gelaste toestand. Een oplossingsgloeien na- zou de maximale weerstand tegen sulfidatie herstellen, maar is onpraktisch en wordt zelden gespecificeerd.

Kritieke waarschuwingen:

Voor Incoloy 832:Deze legering is meedogenloos. Las alleen met gekwalificeerde procedures. Vermijd alle bronnen van zwavelverontreiniging-zelfs resten van markeerpennen kunnen barsten veroorzaken. Overweeg alternatieve verbindingsmethoden (bijvoorbeeld lassen met ER310 gevolgd door spanningsontlasting) voor kritische componenten. Sommige fabrikanten vereisen 100% radiografische inspectie van alle lassen vanwege het risico op scheuren.

Voor Incoloy 890:Gebruik geen vulstoffen met een laag-chroomgehalte (308L, 316L)-ze vormen een zwakke schakel voor sulfidatieaanvallen. Gebruik geen overmatige warmte-inbreng-dit maakt de door hitte-beïnvloede zone gevoelig en vermindert de corrosieweerstand. Hoewel ze vergevingsgezinder zijn dan 832, doet de juiste techniek er nog steeds toe.

Kwalificatie-eisen:

Voor beide legeringen die bij hoge--temperaturen worden gebruikt voor het sulfideren, moet de kwalificatie van de lasprocedure ook tests bij hoge- temperaturen omvatten. Hoewel er geen standaard gecodificeerde test bestaat, vereisen veel raffinaderijexploitanten het volgende:

Dwars-doorsnedemicroscopie om te verifiëren dat er geen heetscheuren of sigmafase is

Hardheidstesten (meestal minder dan of gelijk aan 95 HRB of gelijkwaardig)

Optioneel: blootstelling aan gesimuleerd procesgas op temperatuur om te verifiëren dat de laszone geen voorkeursaanvalslocatie wordt

Vergelijkingstabel: