ASTM B407 UNS N08810 압력 용기 파이프의 중요한 용접 요구 사항은 무엇입니까?

1. Q: ASTM B407 UNS N08810은 무엇이며 압력 용기 응용 분야에 지정된 이유는 무엇입니까?

A:ASTM B407은 이음매 없는 니켈-철-크롬 합금 파이프의 표준 사양이며 UNS N08810(Incoloy 800H)은 고온 압력 용기 서비스에 최적화된 특정 등급입니다.{5}} 석유화학 및 발전 산업에서 적절한 재료를 선택하려면 이 조합을 이해하는 것이 필수적입니다.

ASTM B407 개요:이 사양은 니켈-철-크롬 합금으로 제조되고 압출 또는 피어싱에 이어 냉간 인발 또는 냉간 압연으로 생산되는 이음매 없는 파이프에 적용됩니다. 이음매 없는 제조 공정에서는 세로방향 용접 이음새가 제거되어 균일한 벽 두께, 일관된 기계적 특성, 용접 파이프에 비해 우수한 압력-억제 기능을 제공합니다. 압력 용기 응용 분야의 경우 용접 이음새가 없으면 잠재적인 실패 시작 지점이 제거되고 압력 설계 계산에서 1.00 용접 접합 품질 계수를 사용할 수 있습니다(용접 파이프의 경우 0.85).

UNS N08810(인콜로이 800H):이 등급은 고온-크리프 서비스용으로 특별히 제작되었습니다. 주요 특징은 다음과 같습니다.

통제된 탄소 함량:0.05~0.10%(최대값만 있는 표준 800과 달리 최소값 지정)

용액 어닐링 온도:최소 1149°C(2100°F), 표준 800보다 훨씬 높음

입자 크기:ASTM No. 5 이하(고온 어닐링으로 인한 미세 입자 구조)

알루미늄 및 티타늄:각각 0.15~0.60%, 서비스 중 강수 강화 제공

압력 용기에 N08810을 사용해야 하는 이유:높은 온도(일반적으로 1100~1600°F / 593~871°C)에서 작동하는 압력 용기는 내부 압력으로 인해 지속적인 후프 응력을 경험합니다. 이러한 조건에서는 시간-에 따른 변형(크리프)이 설계-제한 요인이 됩니다. 표준 오스테나이트계 스테인리스강(304H, 316H, 310H)은 이 온도에서 빠르게 연화되며 크리프 강도가 부족합니다. UNS N08810은 다음을 제공합니다.

크리프-파단 강도:816°C(1500°F)에서 310H보다 약 2~3배 높음

산화 저항:19~23% 크롬으로 인해 최대 982°C(1800°F)까지 우수함

침탄 저항:니켈 함량이 30~35%로 스테인리스강보다 우수함

열 안정성:고-크롬 스테인리스강과 달리 시그마 상 취성이 없음

코드 인식:ASME 보일러 및 압력 용기 코드 섹션 II, 파트 D는 장기 서비스를 위해 최대 899°C(1650°F)의 온도에서 UNS N08810에 허용되는 응력 값을 제공합니다.- 이 코드 인식은 법적으로 집행 가능한 설계 값을 제공하므로 압력 용기 건설에 필수적입니다.

적용 예:수소 개질기 출구 매니폴드(1500°F/816°C, 300~500psi), 에틸렌 분해 이송 라인 교환기(1600°F/871°C, 400~600psi), 암모니아 공장 폐열 보일러 튜브 및 석유화학 시설의 고온-공정 배관.

2. Q: UNS N08810 압력 용기 파이프에 대한 ASTM B407의 특정 요구 사항은 무엇입니까?

A:ASTM B407은 압력 용기 서비스에 특히 중요한 화학, 기계적 특성, 열처리 및 테스트에 대한 포괄적인 요구 사항을 부과합니다. 이러한 요구 사항을 이해하면 조달된 파이프가 코드 및 설계 사양을 충족할 수 있습니다.

화학 성분(필수):

압력 용기에 대한 중요 사항:N08810(800H)과 N08800(800)의 주요 차이점은 탄소 함량 범위(0.05~0.10%)입니다. 1100°F 이상의 압력 용기의 경우 최소 탄소 사양이 적절한 크리프 강도를 보장합니다. MTR은 탄소 함량을 문서화해야 합니다. '최대 0.10%'만으로는 부족합니다.-실제 값은 0.05% 이상이어야 합니다.

기계적 성질 요구사항:

이 값은 최소값입니다. 실제 값은 일반적으로 더 높습니다(예: 항복 강도는 35~45ksi인 경우가 많습니다). 압력 용기 설계의 경우 실제 테스트 값이 더 높거나 코드에서 사용을 허용하지 않는 한 최소 지정 항복 강도(30ksi)가 허용 응력 계산에 사용됩니다.

열처리 요구 사항(N08810에 중요):

용액 어닐링 온도:최소 1149°C(2100°F)

대기 시간:파이프 벽 전체에 걸쳐 균일한 온도를 달성하기에 충분합니다.

냉각 방법:급속 냉각(물 담금질 또는 급속 공랭)

결과 입자 크기:ASTM 번호. 5 이상

용액 어닐링 온도는 MTR에 기록되어야 합니다. 문서화된 최소 온도인 2100°F가 없으면 해당 재료는 화학적 성질에 관계없이 N08810으로 인증될 수 없습니다.

압력 용기에 대한 테스트 요구 사항:

압력 용기 규정 준수:추가 테스트가 종종 지정됩니다.

방사선촬영 검사(RT):중요한 용도의 경우 파이프 길이의 100%가 필요할 수 있습니다.

초음파 검사(UT):두꺼운-벽 파이프의 경우, ASME 섹션 V에 따름

충격 테스트:저온 시동 또는 열충격을 받는 용기의 경우-샤르피 V-노치 충격 테스트가 지정될 수 있습니다.

치수 공차(ASTM B407에 따름):

압력 용기 응용 분야의 경우 더 엄격한 공차가 지정되는 경우가 많습니다(예: 플랜지 또는 피팅에 맞는 경우 OD에 대해 ±0.010인치-).

3. Q: UNS N08810 파이프는 ASME 압력 용기 건설에 어떻게 사용됩니까?

ASME 코드 인식:UNS N08810(Incoloy 800H)은 전 세계 대부분의 관할권에서 압력 용기 건설에 대한 법적 표준인 ASME 보일러 및 압력 용기 코드에서 완전히 인정됩니다. 관련 섹션은 다음과 같습니다.

ASME 섹션 II, 파트 D– 최대 899°C(1650°F)의 온도에서 N08810에 허용되는 응력 값(S) 제공

ASME 섹션 VIII, 부문 1– 설계 공식, 제작, 검사 및 테스트를 포함한 압력 용기 건설 규칙

ASME 섹션 I– 동력 보일러 용도(과열기 튜브, 헤더)

ASME B31.3– 공정 배관용(용기는 섹션 VIII에 해당하지만)

허용되는 응력 값(단순화):

이 값은 크리프{0}}파단 강도를 기준으로 하며 1200°F 이상의 표준 800 또는 310H 스테인리스강보다 훨씬 높습니다.

N08810 압력 용기의 설계 고려 사항:

디자인 기반으로 크리프:약 593°C(1100°F) 이상에서 허용 응력은 항복 강도보다는 크리프-파단 강도(온도에서 100,000시간 동안 파단을 일으키는 평균 응력)에 의해 결정됩니다. 디자이너는 다음 중 더 낮은 값을 사용해야 합니다.

100,000시간 동안 파열을 일으키는 평균 응력의 2/3, 또는

100,000시간 동안 1%의 크리프 변형을 유발하는 평균 응력의 90%

1500°F에서 N08810의 경우 크리프-파단 기준이 적용되어 S=2.4 ksi가 제공됩니다.

벽 두께 계산(간단한 얇은-벽 공식):

t=(P × R) / (S × E - 0.6P) + 부식 여유

어디:

t=필수 벽 두께(인치)

P=설계 압력(psi)

R=내부 반경(인치)

S=ASME II-D의 허용 응력(ksi)

E=용접 접합 품질 계수(무봉제 ASTM B407 파이프의 경우 1.00)

예:1500°F, 500psi 설계 압력에서 10인치 OD 파이프의 경우:

R ≒ 5인치(10인치 OD, 대략적인 벽)

S=2.4 ksi(1500°F에서)

E = 1.00

t=(500 × 5) / (2400 × 1.00 - 0.6 × 500) ≒ 1.04인치 + 부식 여유

부식 허용량:고온 서비스의 경우{0}}용기 설계 수명(일반적으로 20~30년) 동안 산화 또는 침탄으로 인한 금속 손실을 설명하기 위해 계산된 벽 두께에 부식/산화 허용치(일반적으로 1/16~1/8인치/1.6~3.2mm)가 추가됩니다.

ASME 용기 제작 고려사항:

용접:N08810에는 ASME 섹션 IX에 따라 적격 절차가 필요합니다. 필러 금속은 일반적으로 ERNiCr-3입니다. 용접 후 열처리는 필수는 아니지만 가장 심각한 크리프 서비스에는 필요할 수 있습니다(최소 2100°F에서 완전 용액 어닐링 - 현장 제작에서는 거의 실용적이지 않음).

형성:냉간 성형이 허용되지만 변형이 15~20%를 초과하는 경우 잔류 응력 및 크리프 손상 가능성을 방지하기 위해 용체화 어닐링을 수행해야 합니다. 열간 성형은 1149~1204°C(2100~2200°F)에서 수행된 후 급속 냉각됩니다.

점검:ASME 섹션 VIII에서는 대부분의 사용 조건에 대해 압력 용기의 모든 맞대기 용접에 대해 100% 방사선 검사를 요구합니다. 노즐과 부착물에는 추가 NDE(염료 침투제, 초음파)가 필요할 수 있습니다.

스탬핑:완성된 용기에는 제조업체 이름, 설계 압력/온도 및 N08810 재료 지정과 함께 ASME U(또는 S) 기호가 찍혀 있어야 합니다.

4. 질문: ASTM B407 UNS N08810 압력 용기 파이프의 중요한 용접 요구 사항은 무엇입니까?

A:압력 용기 서비스를 위한 ASTM B407 UNS N08810 파이프 용접에는 합금의 크리프 강도와 내식성을 보존하는 자격을 갖춘 절차가 필요합니다. 많은 석출{3}}경화 합금과 달리 N08810은 필수 용접 후 열처리 없이도 성공적으로 용접할 수 있지만 열 입력 제어가 중요합니다.

필러 금속 선택(ASME 섹션 IX 인증):

절대 사용하지 마세요스테인레스 스틸 필러(308L, 309L, 310H, 316L)-이는 크리프 강도가 낮고 열팽창 특성이 다른 희석 영역을 생성하여 열 피로 실패를 초래합니다.

열 입력 제어(N08810에 중요):Incoloy 800H는 2100°F 최소 용액 어닐링을 통해 달성된 미세한 입자 구조(ASTM No. 5 또는 그 이상)에서 크리프 저항성을 얻습니다. 용접 중 과도한 열 입력은 열-영향부(HAZ)의 입자 구조를 거칠게 만들어 국지적으로 크리프 강도를 감소시키고 잠재적인 파손 시작 지점을 만듭니다.

최대 층간 온도:93°C(200°F)

열 입력 범위:25~45kJ/인치(10~18kJ/cm)

기술:스트링거 비드만(위빙 없음)

얇은 벽의 경우(<0.125"):최소한의 열 입력으로 GTAW 사용

사전{0}}용접 준비:

아세톤 또는 전용 스테인리스 스틸 브러시로 용접 영역을 청소합니다.

니켈 합금용 연삭 휠을 사용하세요.-탄소강에는 절대 휠을 사용하지 마세요.

황, 인 및 저-융점-오염물질을 모두 제거합니다.

For thick walls (>0.5"), 93~149°C(200~300°F)로 예열하여 열 변화도 감소

용접 공정:

GTAW(가스 텅스텐 아크 용접):루트 패스 및 얇은 벽에 선호됨

SMAW(차폐 금속 아크 용접):ENiCrFe-2 전극을 사용한 충전 패스에 허용됨

GMAW(가스 금속 아크 용접):허용 가능하지만 열 입력을 주의 깊게 제어해야 함

용접 후 열처리(PWHT) 고려사항:-

일반적으로 필요하지 않음압력 용기의 일반적인 벽 두께용(최대 2인치/50mm)

최대 크리프 강도를 위해:최소 1149°C(2100°F)에서 전체 용액 어닐링 후 급속 냉각-제작된 용기에서는 거의 실용적이지 않음

스트레스 해소(낮은 온도):권장되지 않습니다. 결정립 구조를 복원하지 않고 탄화물 석출을 일으킬 수 있음

ASME 섹션 IX 자격 요건:

절차 적격성 기록(PQR):인장, 굽힘 및 (크립 서비스의 경우) 고온-테스트를 문서화해야 합니다.

용접공 성능 자격(WPQ):N08810 또는 동등한 재료로 수행됨

경도 테스트:일반적으로 N08810에는 필요하지 않지만 해당하는 경우 Sour 서비스(NACE MR0175)에 대해 지정될 수 있습니다.

일반적인 용접 결함 및 예방:

뜨거운 균열:낮은 입열량, 깨끗한 조건, ERNiCr-3 충진재로 방지

HAZ의 미세 균열:높은 구속 장치 착용-을 피하세요.

HAZ의 크리프 강도 손실:층간 온도를 제어합니다. 중요한 응용 분야에 대한 용접 후 어닐링을 고려하세요-

뿌리 산화(설탕):파이프 ID에 불활성 가스 퍼지 사용

압력 용기 용접에 대한 검사 요구 사항:

100% 방사선 촬영 검사(RT):대부분의 압력 용기 맞대기 용접에 대한 ASME 섹션 V에 따라

염료 침투 테스트(PT):표면 균열, 부착, 수리용

초음파 테스트(UT):RT가 실용적이지 않은 두꺼운-벽 파이프의 경우

5. 질문: ASTM B407 UNS N08810 압력 용기 파이프에 대한 주요 조달 사양 및 규정 준수 고려 사항은 무엇입니까?

A:ASME 압력 용기 건설을 위한 ASTM B407 UNS N08810 파이프를 조달하려면 재료 인증, 추적성 및 보충 요구 사항에 세심한 주의가 필요합니다. 누락되거나 부정확한 문서가 있으면 프로젝트 승인이 지연되고 비용이 많이 드는 재작업이 필요할 수 있습니다.

ASME 규정 준수를 위한 필수 조달 요구 사항:

1. 재료 사양 :"이음매 없는 파이프는 ASTM B407/ASME SB407, UNS N08810(Incoloy 800H)에 따라 제조됩니다." "ASME SB407" 지정에 유의하세요.-이는 재료가 ASME 코드 구성에 허용됨을 나타냅니다(ASTM과 동일하지만 ASME 접두사가 있음).

2. 열처리 검증:MTR은 다음을 문서화해야 합니다.

용액 어닐링 온도: 최소 2100°F(1149°C)

온도 유지 시간

냉각 방법: 물 냉각 또는 급속 공기 냉각

입자 크기: ASTM No. 5 이상(현미경 사진 또는 입자 크기 측정)

3. 화학 검증:MTR에는 다음이 표시되어야 합니다.

탄소: 0.05–0.10%(단지 "0.10% 최대"가 아닌 실제 값)

알루미늄: 0.15~0.60%

티타늄: 0.15~0.60%

UNS N08810 요구 사항에 따른 기타 모든 요소

4. 기계적 테스트:MTR은 다음을 문서화해야 합니다.

인장 강도(최소 75ksi)

항복 강도, 0.2% 오프셋(최소 30ksi)

신율(최소 30%)

평탄화 테스트 결과(파이프 ≤ 2인치의 경우)

5. 비파괴 검사:정수압 테스트 압력 및 기간 또는 와전류/초음파 테스트 결과를 문서화합니다.

압력 용기에 대한 추가 요구 사항:

ASME 코드 문서 요구 사항:

압력 용기에 ASME 스탬프를 받으려면 파이프 제조업체가 다음을 제공해야 합니다.

인증된 MTRASME SB407 지정(ASTM B407뿐만 아니라)

열 추적성– 열 번호가 표시된 각 파이프 길이

준수 선언문재료가 N08810에 대한 ASME 섹션 II, 파트 D의 모든 요구 사항을 충족하는지 확인합니다.

이물질 수용:ASME는 ASME 사양에 따라 인증되고 제조업체가 적절한 ASME 인증서를 보유하고 있는 경우 미국 이외의 지역에서 제조된 재료를 허용합니다. MTR은 영어로 작성되거나 인증된 번역본을 동반해야 합니다.

일반적인 조달 함정:

함정 1:ASME SB407 대신 ASTM B407(ASTM만 해당)을 지정합니다.보정:ASME 코드 구성의 경우 "ASTM B407 / ASME SB407" 또는 간단히 "ASME SB407"을 지정하십시오.

함정 2:"0.10% 최대 탄소"로 MTR을 허용하지만 최소값은 없습니다.보정:실제 탄소 함량 ≥0.05%가 필요합니다.

함정 3:용액 어닐링 온도 문서를 지정하지 못했습니다.보정:문서화된 온도 ≥2100°F가 필요합니다.

함정 4:표준 800(UNS N08800)이 800H 애플리케이션에 허용된다고 가정합니다.보정:N08810을 명시적으로 지정하십시오. N08800에는 최소 탄소가 없고 크리프 강도가 낮습니다.

함정 5:저온 시동에 영향을 받는 용기에 대한 충격 테스트를 지정하지 않음-보정:시동 또는 종료 중에 온도가 100°F(38°C) 미만일 수 있는 용기의 경우 ASME 섹션 VIII에 따라 Charpy V-노치 충격 테스트를 지정합니다.

권장 조달 사양 요약:

재료 사양: 이음매 없는 파이프는 ASME SB407, 등급 UNS N08810(Incoloy 800H)에 따라 제공되어야 합니다. 열처리: 최소 2100°F(1149°C)에서 용액 단련, 물 담금질. 입자 크기 ASTM No. 5 또는 그 이상. 화학: UNS N08810에 따라 실제 탄소 함량은 0.05~0.10%입니다. 기계적 성질: 인장력 ≥75ksi, 수율 ≥30ksi, 신장률 ≥30%. 테스트: ASTM E213(보충)에 따른 SB407. 100% 초음파 검사에 따른 수압 테스트. 인증: ASME SB407 지정, 열 추적성 및 문서화된 용액 어닐링 온도로 MTR 인증을 받았습니다. 치수: 4인치 이하 크기의 경우 OD 공차 ±0.010"인 ASTM B407에 따름. 표시: 각 길이에는 ASTM B407/ASME SB407, UNS N08810, 열 수, 크기 및 벽 두께가 표시되어 있습니다.