Wat zijn de kritische lasvereisten voor Incoloy 864 versus Incoloy 890-buizen?

1. Vraag: Wat zijn de fundamentele verschillen in samenstelling en eigenschappen tussen Incoloy 864 en Incoloy 890 pijpen?

A:Incoloy 864 en Incoloy 890 zijn beide hoogwaardige austenitische roestvaste staalsoorten-, maar ze zijn ontwikkeld voor duidelijk verschillende corrosieomgevingen. Hun verschillen liggen voornamelijk in het nikkel-, chroom- en molybdeengehalte.

Incoloy 864 (UNS N08864)is een hooggelegeerd austenitisch roestvast staal, ontworpen voor extreme watercorrosieweerstand. De nominale samenstelling is 38–42% nikkel, 20–24% chroom, 6,0–8,0% molybdeen, 1,0–2,0% koper, 0,15–0,25% stikstof en de rest ijzer. Deze legering bevat een uitzonderlijk hoog nikkelgehalte (ongeveer 40%) en een hoog molybdeengehalte (6–8%), waardoor het tot de super-austenitische familie behoort. De combinatie van hoog nikkel en molybdeen biedt uitstekende weerstand tegen chloride-spanningscorrosie (SCC) en putcorrosie. De toevoeging van koper verhoogt de weerstand tegen reducerende zuren zoals zwavel- en fosforzuur. Het stikstofgehalte (0,15–0,25%) stabiliseert de austenitische structuur en verbetert de putweerstand verder. Incoloy 864 is geen neerslagverharding-; het ontleent zijn kracht aan vaste oplossing en interstitiële versterking met stikstof. Typische vloeigrens is 35–50 ksi (241–345 MPa) bij kamertemperatuur.

Incoloy 890 (UNS N08890)is een ijzer-nikkel-chroomlegering, 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. Let op het aanzienlijk lagere nikkelgehalte (∼33%) en het lagere molybdeengehalte vergeleken met Incoloy 864. Het belangrijkste onderscheidende kenmerk is het zeer hoge chroomgehalte (25–28%), dat aanzienlijk hoger is dan standaard roestvast staal (304L heeft 18%, 310H heeft 24–26%). Dit hoge chroomgehalte, gecombineerd met gecontroleerd silicium en mangaan, biedt uitzonderlijke weerstand tegen sulfidatie (aantasting door zwavel-dragende gassen bij hoge temperatuur) en hoge- oxidatie. Incoloy 890 is een solide-oplossing die is versterkt zonder opzettelijke precipitatie-verhardende toevoegingen. Typische vloeigrens is 30–45 ksi (207–310 MPa) bij kamertemperatuur.

Metallurgische implicaties:Incoloy 864 is ontworpen voornatte, lage- tot- gematigde temperatuur (tot 500 graden F / 260 graden) waterige corrosie, vooral in zeewater, zure zoutoplossingen en chemische processtromen die chloriden en reducerende zuren bevatten. Het heeft geen speciale mogelijkheden voor hoge- temperaturen. Incoloy 890 is ontworpen voordroog gebruik bij hoge- temperaturen (1000–1800 graden F / 538–982 graden ) in zwavel-houdende atmosferen, zoals die aangetroffen in raffinaderijen, energiecentrales en afvalverbrandingsinstallaties. Het heeft geen speciale weerstand tegen waterige corrosie.

Hiertussen kiezen:Als de aanvraag betrekking heeftzeewater, FGD (rookgasontzwaveling) of chemische verwerking met chloriden en reducerende zurenKies dan voor Incoloy 864. Als het om een ​​toepassing gaatomgevingen met een hoge- sulfiderende temperatuur-zoals verwarmingen van raffinaderijen, kolen-gestookte ketelonderdelen of buizen van afvalverbrandingsinstallaties, kies dan voor Incoloy 890. Er is minimale overlap in hun dienstenenveloppen.

---

2. V: Welke industrienormen en specificaties zijn van toepassing op de naadloze buizen van Incoloy 864 en Incoloy 890?

A:Deze twee legeringen vallen onder verschillende specificatiekaders vanwege hun verschillende toepassingsdomeinen: -chemische verwerking voor 864 en hoge- raffinaderij/energieopwekking voor 890.

Voor Incoloy 864 naadloze buis:

ASTM B677 / ASME SB677– Standaardspecificatie voor naadloze buizen van nikkel-ijzer-chroom-molybdeen-koper-stikstoflegering. Dit is de primaire specificatie voor UNS N08864 en vergelijkbare super-austenitische kwaliteiten (inclusief Incoloy 926). Het behandelt chemie, trekeigenschappen, hydrostatische testen en maattoleranties.

ASTM B829– Algemene eisen voor naadloze buizen van nikkellegeringen (aanvullend op B677).

NORSOK M-630– Noorse olie- en gasstandaard die Incoloy 864 voor zeewater- en pekelservice omvat.

ASME Ketel- en drukvatcode Sectie II, Deel D– Biedt toegestane spanningswaarden voor N08864 bij temperaturen tot ongeveer 600 graden F (316 graden). De legering wordt doorgaans niet gebruikt boven 600 graden F vanwege de verminderde corrosieweerstand.

Voor Incoloy 890 naadloze buis:

ASTM B407 / ASME SB407– Standaardspecificatie voor naadloze buizen van nikkel-ijzer-chroomlegering. Incoloy 890 (UNS N08890) valt onder deze specificatie als een variant met hoog- chroomgehalte. De specificatie vereist chemische verificatie en trekproeven.

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

ASME-codegeval 2588– Maakt het 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– Aanbevolen praktijk van het American Petroleum Institute voor het gebruik van Incoloy 890 in onderdelen van de verwarming van raffinaderijen die zijn blootgesteld aan zwavelcorrosie.

Overwegingen bij aanschaf:Incoloy 864 naadloze buizen zijn verkrijgbaar bij meerdere fabrieken wereldwijd, maar komen minder vaak voor dan Incoloy 926 (een vergelijkbare super-austenitische kwaliteit). Doorlooptijden zijn doorgaans 10-16 weken. Incoloy 890 is een speciale kwaliteit met beperkte fabrieksbronnen; verwacht een levertijd van 12-20 weken en hogere kosten dan standaard 310H roestvrij staal. Controleer voor beide legeringen altijd of het materiaaltestrapport het juiste UNS-nummer vermeldt en, voor Incoloy 864, het stikstofgehalte (0,15–0,25%).

---

3. V: Waarom is Incoloy 864 naadloze buis het voorkeursmateriaal voor zeewater- en rookgasontzwavelingssystemen (FGD)?

A:Incoloy 864 naadloze buizen zijn een toonaangevend materiaal geworden voor twee van de meest uitdagende industriële corrosieomgevingen: behandeling van warm zeewater en rookgasontzwaveling (FGD) wassers. Vier specifieke kenmerken verklaren de superioriteit ervan ten opzichte van andere super-austenitische legeringen en nikkellegeringen.

Ten eerste: uitzonderlijke weerstand tegen putcorrosie en spleetcorrosie in chloriden.Het equivalente getal voor putweerstand (PREN=%Cr + 3.3×%Mo + 16×%N) voor Incoloy 864 is ongeveer 44–50, berekend als:

Chroom: 20–24%

Molybdeen: 6,0–8,0%

Stikstof: 0,15–0,25%

Deze PREN behoort tot de hoogste van alle in de handel verkrijgbare austenitische roestvaste staalsoorten. Ter vergelijking:

316L roestvrij staal: PREN ∼24–26

Duplex 2205: PREN ∼35–38

Incoloy 825: PREN ∼30–33

Incoloy 926: PREN ∼40–45

In warm zeewater van 27–49 graden (80–120 graden F) kunnen zelfs superduplex roestvrij staal spleetcorrosie ervaren als gevolg van biofouling of afzettingen. Incoloy 864 is bestand tegen putcorrosie en spleetcorrosie in zeewater tot ongeveer 150 graden F (65 graden), waardoor het geschikt is voor tropische zeewaterkoelsystemen, brandwaterleidingen en ballastleidingen waar de temperatuur kan oplopen.

Ten tweede, uitstekende weerstand tegen chloride-spanningscorrosie (SCC).Met ongeveer 40% nikkel heeft Incoloy 864 een aanzienlijk hoger nikkelgehalte dan standaard austenitische roestvaste staalsoorten (304L: 8–12%) en zelfs hoger dan veel super-austenitische kwaliteiten (Incoloy 926: 24–26% Ni). Een hoog nikkelgehalte verandert het SCC-gedrag fundamenteel.-De legering is bestand tegen chloride-SCC bij alle temperaturen die voorkomen in waterige toepassingen, inclusief in geconcentreerde zoutoplossingen, stoomcondensaat met chloride-overdracht en atmosferische omstandigheden op zee. Dit maakt het een uitstekende keuze voor offshore-platformleidingen, ontziltingsinstallaties en chemische faciliteiten aan de kust waar SCC een constante bedreiging vormt.

Ten derde uitstekende prestaties in gemengde zuuromgevingen van FGD.Rookgasontzwavelingssystemen stellen materialen bloot aan een complexe cocktail van zwavelzuur, zoutzuur, chloriden, fluoriden en zwavelig zuur bij een lage pH (1–4) en temperaturen tot 200 graden F (93 graden). De combinatie van 6–8% molybdeen en 1–2% koper biedt uitzonderlijke weerstand tegen zowel oxiderende als reducerende zure omstandigheden. Het hoge nikkelgehalte is ook bestand tegen chloride-geïnduceerde corrosie. In FGD-absorbertorens, inlaatkanalen en uitlaatkanalen presteert Incoloy 864 beter dan hogere-molybdeenlegeringen zoals C-276 in bepaalde zones vanwege de betere kosten-prestatieverhouding en adequate corrosieweerstand voor de meeste FGD-omgevingen.

Ten vierde, goede lasbaarheid zonder warmtebehandeling na het lassen.In tegenstelling tot precipitatie-hardende legeringen is Incoloy 864 solide-oplossingsversterkt en kan worden gelast met behulp van standaardtechnieken met bijpassende of overmatchende vulmetalen (ERNiCrMo-3 of ERNiCrMo-4). Er is geen warmtebehandeling na het lassen nodig, wat de fabricage en reparatie ter plaatse vereenvoudigt.

Vergelijkende faalmodi:In een zeewater-gekoelde warmtewisselaar bij 110 graden F (43 graden) met stilstaande spleten onder pakkingen:

316L-buizen ontwikkelen binnen 3 tot 6 maanden gaatjeslekken

Duplex 2205 kan 2 tot 4 jaar meegaan, maar er ontstaat spleetcorrosie bij de pakkingen

Incoloy 864 biedt een levensduur van 15–20+ jaar, waarbij de ontwerplevensduur van de apparatuur vaak wordt overschreden

Typische toepassingen:Zeewaterkoelingsleidingen (elektriciteitscentrales, LNG-terminals, ontzilting), brandwatersystemen (offshore-platforms), FGD-absorbersproeikoppen, misteliminatorsteunen, vrachtleidingen voor chemische tankers en leidingen voor pulp- en papierbleekinstallaties (chloordioxidedienst).

---

4. Vraag: Waarom is Incoloy 890 naadloze buizen het voorkeursmateriaal voor sulfiderende omgevingen met hoge- temperaturen in raffinaderijen?

A:Incoloy 890 naadloze buizen zijn wijdverspreid geaccepteerd in aardolieraffinaderijen, kolen{1}}gestookte elektriciteitscentrales en afvalverbrandingsinstallaties, waar zwavel-gassen bij hoge temperaturen snelle sulfidatie (zwavelaantasting) van standaard roestvast staal veroorzaken. Drie specifieke kenmerken verklaren de dominantie ervan.

Ten eerste uitzonderlijke weerstand tegen sulfidatie door een hoog chroomgehalte.Sulfidering is een vorm van corrosie bij hoge- temperaturen waarbij zwavel reageert met ijzer, nikkel en chroom en sulfiden met een laag-smeltpunt- vormt. In tegenstelling tot oxidatie (die een beschermende Cr₂O₃-aanslag vormt), produceert sulfidatie doorgaans niet-beschermende, poreuze aanslag die een voortdurende snelle aanval mogelijk maakt. De sleutel tot weerstand tegen sulfidatie is het handhaven van voldoende chroomgehalte om een ​​beschermende chroomsulfideaanslag (Cr₃S₄ of Cr₂S₃) te vormen die stabieler en minder doorlaatbaar is dan ijzer- of nikkelsulfiden. Incoloy 890 bevat 25–28% chroom-aanzienlijk hoger dan standaard 310H (24–26%) en veel hoger dan 304H (18–20%). Dit extra chroom biedt een veiligheidsmarge in de meest ernstige sulfiderende omgevingen, zoals verwarmingsbuizen van raffinaderijen die worden blootgesteld aan ruwe olie met een hoog zwavelgehalte (2–4% zwavel) bij 1200–1600 graden F (649–871 graden). Uit praktijkervaring met verwarmingsbuizen met vertraagde verkooksing blijkt dat Incoloy 890 onder identieke omstandigheden 3 tot 5 keer langer meegaat dan 310H.

Ten tweede, een uitgebalanceerd nikkelgehalte voor optimale zwavelbestendigheid.Hoewel een hoog nikkelgehalte gunstig is voor vele vormen van corrosie, vormt nikkel zelf nikkelsulfiden met een laag-smeltpunt- (Ni₃S₂, smeltpunt 1179 graden F / 637 graden ) die catastrofale sulfidatie in de vloeistof-fase kunnen veroorzaken. Incoloy 890 bevat 32-35% nikkel-hoog genoeg om bestand te zijn tegen chloride-SCC als dat een probleem wordt in stroomafwaartse processen, maar laag genoeg om de ernstige problemen met nikkelsulfidatie te voorkomen die voorkomen bij hogere-nikkellegeringen zoals Incoloy 800 (32-35% Ni, eigenlijk vergelijkbaar) en Inconel 600 (72% Ni). Het nikkelgehalte van de legering is zorgvuldig geoptimaliseerd om de weerstand tegen zowel sulfidering als andere vormen van aantasting in evenwicht te brengen.

Ten derde: toevoegingen van silicium en mangaan voor verbeterde bescherming.Incoloy 890 bevat 0,3–0,8% silicium en 0,5–1,0% mangaan. Deze elementen bevorderen de vorming van een silica (SiO₂)-rijke sub-laag onder de chroomsulfideafzetting. Deze silicalaag vermindert de zwaveldiffusie in het basismetaal verder. Silicium is bijzonder effectief in sulfiderende omgevingen; Veel sulfidatie-resistente legeringen (bijvoorbeeld RA330, 353MA) zijn afhankelijk van toevoegingen van silicium. Het mangaangehalte helpt resterende zwavel vast te houden in de vorm van stabiele mangaansulfiden, waardoor de zwavelactiviteit die beschikbaar is om chroom en ijzer aan te vallen, wordt verminderd.

Bezwijkmechanisme in kleinere legeringen:In een verwarmingsbuis van een raffinaderij wordt ruwe olie met 3% zwavel verwerkt bij 1400 graden F (760 graden):

304H roestvrij staal (18% Cr) vormt binnen enkele weken ijzersulfideaanslag; schilfers, waardoor vers metaal bloot komt te liggen; buiswandverdunning van typisch 0,1 inch/jaar

310H roestvrij staal (24–26% Cr) presteert beter, maar ervaart nog steeds sulfidatie bij 0,02–0,05 inch/jaar

Incoloy 890 (25–28% Cr + Si) ervaart een sulfidatiesnelheid van minder dan 0,005 inch/jaar, wat een levensduur van 10+ jaar oplevert

Typische toepassingen:Verwarmingsbuizen voor raffinaderijen (ruwe, vacuüm-, verkooksings-, reformer-verwarmers), kolen-gestookte oververhitter- en herverwarmerbuizen (branders met een laag-NOx-gehalte creëren sulfiderende omstandigheden), afval-naar- energiecentrales ketelbuizen (hoog zwavelgehalte uit afval van kunststoffen/rubbers) en ketelcomponenten voor chemische terugwinning in pulpfabrieken (zwavel uit zwarte vloeistof).

---

5. V: Wat zijn de kritische lasvereisten voor Incoloy 864 versus Incoloy 890-buizen?

A:Het lassen van Incoloy 864 en Incoloy 890 vereist aandacht voor verschillende zaken: het handhaven van de putweerstand voor 864 en het vermijden van warmscheuren voor 890. Beide legeringen zijn over het algemeen lasbaar met de juiste procedures.

Voor Incoloy 864 pijp (super-austenitisch):

Selectie vulmetaal:GebruikERNiCrMo-3(Inconel 625) ofERNiCrMo-4(C-276) als standaardvulstoffen. Het vulmiddel moet het molybdeengehalte van het basismetaal (6–8%) evenaren of overschrijden om de putweerstand te behouden.ERNiCrMo-3(9–10% Mo) heeft de voorkeur voor zeewater- en FGD-service. Gebruik nooit roestvrijstalen vulmiddelen (308L, 316L).-Deze creëren een galvanische corrosiecel en bevatten geen molybdeen.

Controle warmte-inbreng:Maximale interpasstemperatuur: 250 graden F (121 graden). Warmte-inbreng beperkt tot 20–40 kJ/inch (8–16 kJ/cm). Een hogere warmte-inbreng kan molybdeen-rijke faseprecipitatie (sigma- of chi-fasen) veroorzaken, waardoor de putweerstand met 50% of meer wordt verminderd. Gebruik stringerkralen in plaats van weven.

Reiniging vóór-lassen:Reinig met aceton of een speciale roestvrijstalen borstel. Gebruik slijpschijven die gereserveerd zijn voor nikkellegeringen. Verwijder alle koolstofstaalvervuiling.-Ingebedde ijzerdeeltjes zullen roesten en putvorming veroorzaken.

Warmtebehandeling na- het lassen (doorgaans niet vereist):Voor de meeste toepassingen wordt Incoloy 864 gebruikt in de-gelaste toestand. Voor maximale corrosieweerstand in zware omgevingen (bijvoorbeeld warm zeewater met stagnerende omstandigheden, FGD-absorberslurry), herstelt een oplossingsgloeien bij 1950–2050 graden F (1066–1121 graden), gevolgd door snelle waterdoving, de volledige putweerstand. Dit wordt zelden uitgevoerd op buizen vanwege het risico op vervorming en wordt doorgaans alleen gespecificeerd voor kritieke warmtewisselaarbuizen.

Voor Incoloy 890-buis (sulfidatie tegen hoge- temperaturen-bestendig):

Selectie vulmetaal:GebruikER310ofER309roestvrijstalen vulstoffen. Voor bijpassende sulfidatieweerstand,ER310(25–28% Cr) heeft de voorkeur. Gespecialiseerde vulstoffen met een hoog-siliciumgehalte (bijv. ER312) kunnen worden gebruikt voor de meest ernstige sulfiderende omgevingen. Gebruik nooit laag-gelegeerde vulstoffen of vulstoffen op nikkel-basis met een laag chroomgehalte.

Controle warmte-inbreng:Maximale interpasstemperatuur: 300 graden F (149 graden). Warmte-inbreng beperkt tot 25–45 kJ/inch (10–18 kJ/cm). Overmatige warmte-inbreng kan chroomcarbideprecipitatie veroorzaken aan de korrelgrenzen, waardoor de weerstand tegen sulfidatie afneemt.

Preventie van warmscheuren:Incoloy 890 heeft met zijn hoog chroom- en relatief laag nikkelgehalte een hogere gevoeligheid voor heetscheuren dan standaard 310H. Voorzorgsmaatregelen zijn onder meer:

Maak oppervlakken grondig schoon-zwavelverontreiniging door snijvloeistoffen of markeerpennen is bijzonder schadelijk

Gebruik een enigszins convex lasrupsprofiel-holle lasrupsen verhogen het risico op scheuren

Vermijd overmatige lasbeperking-laat het geheel vrij bewegen

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

Kritieke waarschuwingen:

Voor Incoloy 864:Gebruik geen roestvrijstalen vulmiddelen-ze bevatten geen molybdeen en zorgen voor een corrosie-gevoelige laszone. Niet oververhitten-Sigmafasevorming is onomkeerbaar zonder volledige oplossingsgloeien. Gebruik geen verontreinigde slijpschijven.-Ingebedde koolstofstaaldeeltjes veroorzaken putjes.

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-getroffen zone gevoelig. Niet lassen zonder zwavel te reinigen-bevattende resten-zwavel bevordert heetscheuren.

Kwalificatie-eisen:

Voor Incoloy 864 in zeewater of FGD-gebruik moet de kwalificatie van de lasprocedure het testen van putcorrosie volgens ASTM G48 (ijzerchloride) omvatten om te verifiëren dat de gelaste en door hitte-getroffen zones PREN-equivalente prestaties behouden. Het standaard acceptatiecriterium is dat er geen putjes ontstaan ​​na 72 uur bij 77 graden F (25 graden) voor de meeste toepassingen, of bij 104 graden F (40 graden) voor zwaarder gebruik.

Voor Incoloy 890 bij sulfidering bij hoge- temperaturen moet de kwalificatie ook oxidatie-/sulfidatietests bij hoge- temperatuur omvatten, hoewel er geen standaard gecodificeerde test bestaat. Veel exploitanten van raffinaderijen eisen dat wordt aangetoond dat de lasverbinding geen voorkeursaanvalslocatie wordt door blootstelling aan gesimuleerd procesgas op temperatuur.