Incoloy 945와 Incoloy 926 파이프의 중요한 용접 및 열처리 요구 사항은 무엇입니까?

1. 질문: Incoloy 945와 Incoloy 926 이음매 없는 파이프의 근본적인 구성 및 야금학적 차이점은 무엇입니까?

A:Incoloy 945와 Incoloy 926은 근본적으로 다른 산업 응용 분야에 사용되며, 이들의 차이점은 합금 설계 철학에서 시작됩니다.-하나는 신맛이 나는 환경에서 높은 강도를 위해 석출 경화되고, 다른 하나는 극도의 수성 부식 저항성을 위해 강화된 고체{4}}용액입니다.

인콜로이 945(UNS N09945)가혹한 산성 석유 및 가스 환경을 위해 특별히 개발된 석출{0}}경화 니켈-철-크롬 합금입니다. 공칭 구성은 니켈 48~52%, 크롬 19~23%, 몰리브덴 2.5~3.5%, 구리 1.5~2.5%, 티타늄 1.0~2.0%, 알루미늄 0.3~0.6%, 니오븀 0.3~0.6%, 철 밸런스입니다. 이 복잡한 화학은 다양한 목적으로 사용됩니다. 고니켈(~50%)은 뛰어난 염화물 응력 부식 균열 저항성을 제공합니다. 몰리브덴과 구리는 구멍을 강화하고 내산성을 감소시킵니다. 티타늄, 알루미늄 및 니오븀이 결합하여 감마{20}}프라임(Ni₃(Al,Ti)) 및 감마-이중-프라임(Ni₃Nb) 침전물을 형성합니다. 이러한 석출물은 제어된 2-단계 시효 열처리를 통해 석출 경화를 제공합니다. Incoloy 945는 노화 조건에 따라 80-130 ksi(552-896 MPa)의 항복 강도를 달성하며 NACE MR0175 사워 서비스 요구 사항을 충족하기 위해 일반적인 경도는 35 HRC 미만입니다.

인코로이 926(UNS N08926)극도의 수성 부식 저항성을 위해 설계된 초-오스테나이트계 스테인리스강입니다. 공칭 구성은 니켈 24~26%, 크롬 19~21%, 몰리브덴 6.0~7.0%, 구리 0.8~1.5%, 질소 0.15~0.25%, 철 잔량입니다. 티타늄, 알루미늄, 니오븀이 없다는 점에 유의하세요. 이 합금은 석출-경화되지 않습니다. 그것은 고용체와 질소 격자간 강화로부터 그 강도를 얻습니다. 높은 몰리브덴 함량(6~7%)은 염화물- 함유 환경에서 탁월한 공식 및 틈새 부식 저항성을 제공합니다. 질소 첨가(0.15~0.25%)는 오스테나이트 구조를 안정화하고 공식 저항을 더욱 향상시킵니다. Incoloy 926은 실온에서 35~45ksi(241~310MPa)의 일반적인 항복 강도를 달성합니다.

야금학적 의미:Incoloy 945는 다음을 위해 설계되었습니다.습하고 산성 환경에서 높은 강도와 ​​내식성최대 약 600도 F(316도)의 온도에서. 이는 침전물이 과도하게 노화되고 거칠어지는 1000도 F(538도) 이상의 고온 서비스용-으로는 적합하지 않습니다. Incoloy 926은 다음을 위해 설계되었습니다.최대 수성 내식성바닷물, 산성 염수 및 화학 공정 흐름에서 최대 약 600도 F(316도)의 온도에서 사용됩니다. Incoloy 945의 고강도 수준을 달성할 수 없습니다.

그 중에서 선택:응용 프로그램이 요구하는 경우고강도(80+ ksi 수율) 및 NACE MR0175 신맛 서비스 규정 준수(예: 다운홀 튜빙, 해저 매니폴드) Incoloy 945를 선택하십시오. 응용 분야에서 요구하는 경우최대 구멍 및 틈새 부식 저항적당한 강도(예: 해수 배관, FGD 시스템)를 갖춘 경우 Incoloy 926을 선택합니다. 겹치는 부분이 최소화됩니다.{3}}Incoloy 945는 석유 및 가스 합금입니다. Incoloy 926은 화학 처리 및 해양 합금입니다.

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2. 질문: Incoloy 945 및 Incoloy 926 이음매 없는 파이프에 적용되는 업계 표준 및 사양은 무엇입니까?

A:이 두 합금은 서로 다른 시장({0}}945의 석유 및 가스, 926의 화학/해양 시장)을 반영하는 완전히 다른 사양 프레임워크에 속합니다.

Incoloy 945 이음매 없는 파이프의 경우:

ASTM B983– 석출-경화 니켈-철-크롬 합금 이음매 없는 파이프에 대한 표준 사양(UNS N09945 및 유사한 등급 포함) 1차 파이프 사양입니다.

API 6ACRA– 사워 서비스에 사용되는 시효{0}}경화 니켈- 기반 합금에 대한 미국석유협회(American Petroleum Institute) 사양입니다. 이 사양에는 특정 경도, 인장 및 충격 요구 사항이 포함됩니다.

NACE MR0175 / ISO 15156– 이는 Incoloy 945의 가장 중요한 표준입니다. 이는 산성(H2S-함유) 오일 및 가스 환경에서 사용할 수 있는 합금을 인증합니다. 표준은 황화물 응력 균열을 방지하기 위해 최대 경도 한계(일반적으로 35 HRC 이하)와 허용 가능한 열처리 조건을 지정합니다.

ISO 13680– 석유 및 천연가스 산업-Incoloy 945를 포함하는 다운홀 장비 사양.

열처리 조건:구매자는 다음 세 가지 조건 중 하나를 지정해야 합니다.

용액 단련(연질)– 후속 냉간 가공 또는 성형용

용액 어닐링 + 노화– 최대 성능의 직접 서비스용

더블 에이징– 최적의 강도와 인성 조합을 위해

Incoloy 926 이음매 없는 파이프의 경우:

ASTM B677 / ASME SB677– 이음매 없는 니켈-철-크롬-몰리브덴-구리-질소 합금 파이프에 대한 표준 사양(UNS N08926). 1차 파이프 사양입니다.

ASTM B673– 용접 파이프의 표준 사양(중요한 서비스에는 이음매 없는 파이프가 선호됨)

ASME 보일러 및 압력 용기 코드 섹션 II, 파트 D– 최대 약 600°F(316°F)의 온도에서 N08926에 허용되는 응력 값을 제공합니다.

노속 M-630– 해수 및 염수 서비스용 Incoloy 926을 포함하는 노르웨이 석유 및 가스 표준.

ISO 15156 / NACE MR0175– Incoloy 926은 적절한 경도 제한을 갖춘 Sour 서비스에 적합하지만 Incoloy 945보다 이러한 목적으로 덜 일반적으로 사용됩니다.

조달 고려사항:Incoloy 945 이음매 없는 파이프는 제한된 공장 소스와 긴 리드 타임(일반적으로 14~20주)을 가진 특수 제품입니다. Incoloy 926 이음매 없는 파이프는 ASME B36.19에 따라 표준 일정(Sch 10S, 40S, 80S)을 갖춘 여러 글로벌 공장에서 더 상업적으로 이용 가능합니다. 항상 재료 테스트 보고서에 올바른 UNS 번호가 기록되어 있는지 확인하고, Incoloy 926의 경우 공식 저항에 중요한 질소 함량(0.15~0.25%)을 기록했는지 확인하십시오.

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3. 질문: Incoloy 945 이음매 없는 파이프가 고강도-신 오일 및 가스 다운홀 응용 분야에 선호되는 재료인 이유는 무엇입니까?

A:Incoloy 945 심리스 파이프는 깊은 고압-압력, 고온-온도(HP/HT) 유정 및 가스정의 극심한 산성도 환경을 위한 벤치마크 소재가 되었습니다. 네 가지 구체적인 특성은 다른 석출{4}}경화 합금에 비해 이 합금이 우월함을 설명합니다.

첫째, 고강도 수준에서 황화물 응력 균열(SSC)에 대한 탁월한 내성입니다.NACE MR0175/ISO 15156은 신맛이 나는 소재에 대해 엄격한 경도 제한(일반적으로 35HRC 이하)을 적용합니다. 많은 고강도-강도 합금(예: 특정 열처리의 Inconel 718)은 경도 한계를 초과하여 가장 가혹한 H2S 환경에서의 사용을 제한합니다. Incoloy 945는 35HRC 미만의 경도를 유지하면서 100-130ksi(689-896MPa)의 항복 강도를 달성합니다. 이 독특한 조합은 노화 반응을 세심하게 제어함으로써 달성됩니다.-합금은 과도한 경도 없이 강화를 제공하는 미세하고 응집성 있는 석출물을 생성합니다. 니오븀 첨가(0.3~0.6%)는 침전물 성장을 제어하고 허용 가능한 한도 내에서 경도를 유지하는 데 도움이 됩니다. H2S 분압이 100psi(0.7MPa)를 초과하고 온도가 177~232도(화씨 350~450도)인 유정에서의 현장 경험을 통해 Incoloy 945의 SSC 저항성이 확인되었습니다.

둘째, 높은 니켈 함량으로 인해 염화물 응력 부식 균열(SCC) 저항성이 우수합니다.니켈 함량이 약 50%인 Incoloy 945는 상업적으로 이용 가능한 석출{2}}경화 유전 합금 중에서 니켈 함량이 가장 높습니다. 높은 니켈 함량은 SCC 동작을 근본적으로 변화시킵니다.-합금은 농축 염수 및 고온-심유정을 포함하여 석유 및 가스 생산 시 발생하는 모든 온도에서 염화물 SCC에 저항합니다. 염화수 형성이 150,000ppm을 초과하고 바닥공 온도가 400°F(204°)인 깊은 우물에서는 낮은{11}}니켈 재료(예: 13Cr 스테인리스강, 42~46% Ni가 포함된 Incoloy 925)가 여전히 SCC를 경험할 수 있습니다. Incoloy 945 튜빙은 이러한 극한 조건에서 15년이 넘는 사용 수명을 입증했습니다.

셋째, 몰리브덴과 구리를 사용하여 공식 및 틈새부식성이 우수합니다.2.5~3.5% 몰리브덴과 1.5~2.5% 구리의 조합으로 Incoloy 945는 약 32~36의 피팅 저항 등가 수치(PREN=%Cr + 3.3×%Mo + 16×%N)를 제공합니다. 이는 Incoloy 825(PREN ∼30-33)보다 높으며 슈퍼 듀플렉스 스테인리스강과 비슷합니다. 황 원소(사워 가스정에서 흔히 발생)가 포함된 환경에서 구리는 황-으로 인한 부식을 방지하는 추가 보호 기능을 제공합니다. 높은 니켈 함량은 또한 황 응축 공격을 방지합니다.

넷째, 장기간 사용 시 열 안정성-입니다.400°F(204°C) 이상의 온도에서 과도하게 노화되고 빠르게 부드러워지는 일부 석출{0}경화 합금과 달리 Incoloy 945는 450~500°F(232~260°)에서 장시간 노출 후에도 강도를 유지합니다. 니오븀 첨가는 감마-이중-소상을 안정화시켜 조대화를 방지합니다. 이러한 열 안정성은 수십 년 동안 생산 온도가 계속 상승하는 깊은 유정에 매우 중요합니다.

일반적인 응용 분야:HP/HT 사워 가스정의 다운홀 생산 튜빙, 패커, 지하 안전 밸브, 광택 보어 리셉터클 및 행거 시스템. 이러한 응용 분야에서 Incoloy 945는 Inconel 718 및 Incoloy 925와 경쟁합니다. 120ksi 항복 강도, NACE MR0175 규정 준수 및 우수한 SCC 저항이 필요할 때 종종 선택됩니다.

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4. Q: Incoloy 926 이음매 없는 파이프가 해수 및 공격적인 화학 물질 서비스에 선호되는 재료인 이유는 무엇입니까?

A:Incoloy 926 이음매 없는 파이프는 국부 부식에 대한 뛰어난 저항성으로 인해 해수 처리, 화학 처리 및 FGD(연도 가스 탈황) 시스템에서 지배적인 위치를 차지했습니다. 세 가지 구체적인 특성으로 인해 표준 스테인리스강과 심지어 더 높은 수준의-니켈 합금에 비해 우월함을 설명할 수 있습니다.

첫째, 매우 높은 공식 저항 등가수(PREN)입니다.PREN은 %Cr + 3.3×%Mo + 16×%N으로 계산됩니다. 인콜로이 926의 경우:

크롬: 19~21%

몰리브덴: 6.0~7.0%

질소: 0.15~0.25%

이는 대략 40-45의 PREN을 산출합니다. 비교해 보면:

316L 스테인레스 스틸: PREN ∼24–26

듀플렉스 2205: PREN ∼35–38

인코로이 825: PREN ∼30-33

인콜로이 945: PREN ∼32-36

PREN이 높을수록 염화물-함유 환경에서 공식 및 틈새 부식에 대한 저항성이 더 크다는 것을 나타냅니다. 따뜻한 바닷물(화씨 80~100도/27~38도)에서는 몇 주 안에 316L의 구덩이가 형성됩니다. Duplex 2205는 성능이 더 좋지만 생물 오염이나 퇴적물로 인해 틈새 부식이 발생할 수 있습니다. Incoloy 926은 약 49~60도(120~140도)까지 해수에 구멍이 생기지 않으므로 열대 해수 냉각 시스템, 방화수 라인 및 밸러스트 배관에 적합합니다.

둘째, 염화물 응력 부식 균열(SCC)에 대한 내성입니다.오스테나이트계 스테인리스강(304L, 316L)은 특히 증발 조건에서 약 60도(화씨 140도) 이상에서 염화물 SCC에 매우 취약합니다. Incoloy 926의 높은 니켈 함량(24~26%)과 몰리브덴 함량은 SCC 동작을 근본적으로 변화시킵니다. 이 합금은 농축 염수, 염화물 잔류 증기 응축수 및 해양 대기 조건을 포함하여 수성 서비스에서 발생하는 모든 온도에서 SCC에 저항합니다. 따라서 해양 플랫폼 배관, 담수화 플랜트, 해안 화학 시설에 탁월한 선택입니다.

셋째, 혼합산 환경에서 탁월한 성능을 발휘합니다.몰리브덴(6~7%)과 구리(0.8~1.5%)의 조합은 산, 특히 황산 및 인산 환원에 대한 탁월한 저항성을 제공하는 동시에 높은 크롬 함량은 산화 조건으로부터 보호합니다. 습식 스크러버가 발전소 배기가스에서 SO2를 제거하는-배연탈황(FGD) 시스템에서는 환경이 환원과 산화를 오가며 염화물, 불화물 및 낮은 pH(2~4)를 나타냅니다. Incoloy 926은 산화 이탈에 대한 더 나은 저항성으로 인해 특정 FGD 영역에서 C-276과 같은 고급-몰리브덴 합금보다 성능이 뛰어납니다. 많은 FGD 흡수탑 스프레이 헤더와 미스트 제거기 지지 파이프가 이제 Incoloy 926으로 지정됩니다.

비교 성능:개스킷 아래에 정체된 틈새가 있는 90도 F(32도)의 해수-냉각 열 교환기에서:

316L 튜브에서는 6~12개월 이내에 핀홀 누출이 발생합니다.

듀플렉스 2205는 2~5년 동안 사용할 수 있지만 개스킷에서 틈새 부식이 시작됩니다.

Incoloy 926은 15~20+년의 서비스를 제공하며 종종 장비 설계 수명을 초과합니다.

일반적인 응용 분야:해수 냉각 배관(발전소, LNG 터미널), 소방수 시스템(해상 플랫폼), 담수화 플랜트 상호 연결 배관, 화학물질 유조선 화물 라인, FGD 흡수제 스프레이 헤더, 펄프 및 종이 표백제 플랜트 배관(이산화염소 서비스) 및 제약 반응기 이송 라인.

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5. 질문: Incoloy 945와 Incoloy 926 파이프의 중요한 용접 및 열처리 요구 사항은 무엇입니까?

A:Incoloy 945와 Incoloy 926 용접에는 근본적으로 다른 접근 방식이 필요합니다. Incoloy 945는 석출 경화형이고 용접 후 노화가 필요하지만, Incoloy 926은 탁월한 용접성으로 강화된 견고한-용액이기 때문입니다.

Incoloy 945 파이프의 경우(침전-경화):

필러 금속 선택:사용ERNiCrMo-3(인코넬 625) 또는ERNiCrMo-10(인코넬 622)을 표준 필러로 사용합니다. 이러한 몰리브덴- 함유 필러는 모재 금속과 일치하거나 이를 초과하는 내식성을 제공합니다. 일치하는 인장 특성을 요구하는 최고 강도 응용 분야의 경우,ERNiCrFe-2(인코넬 718 충진재)를 사용할 수 있으나 이는 세심한 용접후열처리 매칭이 필요합니다. ERNiCr-3(몰리브덴이 없음)이나 스테인리스 스틸 필러를 절대 사용하지 마십시오.

열 입력 제어:최대 층간 온도: 200°F(93°). 열 입력은 20~35kJ/인치(8~14kJ/cm)로 제한됩니다. 열 입력이 높을수록 니오븀과 티타늄이 분리되어 균열 위험이 증가하고 입자 조대화가 촉진됩니다.

사전{0}}용접 조건:항상 용체 상태({0}}어닐링(연질)) 상태에서 용접하세요.-절대 시효 상태에서는 용접하지 마세요. 노화된 재료를 용접하면 열 영향부에서 변형-노화 균열이 발생-됩니다.

완전한 강도의 서비스를 위해서는 용접 후 열처리가 필수입니다.

용액 어닐링(용접 후 필요한 경우): 인치 두께당 1시간 동안 1900~1950도(1038~1066도), 급속 냉각(물 담금질)

노화 처리:1325도 F(718도)로 가열하고 8시간 동안 유지한 후 최대 200도 F(93도)/시간에서 1150도 F(621도)로 냉각하고 8시간 동안 유지한 후 공기 냉각

용접 후 노후화 없이-용접 조인트의 항복 강도는 40~50ksi(276~345MPa)에 불과합니다.-100+ksi가 필요한 유전 서비스에는 완전히 부적절합니다.

Incoloy 926 파이프(고체-용액)의 경우:

필러 금속 선택:사용ERNiCrMo-3(인코넬 625)을 표준 필러로 사용합니다. 덜 중요한 서비스의 경우ERNiCrMo-10또는ER385(6% Mo 구성과 일치)을 사용할 수 있습니다. 내공식성을 유지하려면 필러가 모재 금속의 몰리브덴 함량(6~7%)과 일치하거나 그 이상이어야 합니다. 스테인레스 스틸 필러(308L, 316L)는 절대 사용하지 마세요.-갈바니 부식 셀을 생성하고 몰리브덴이 부족합니다.

열 입력 제어:최대 패스간 온도: 250°F(121°). 열 입력은 20~40kJ/인치(8~16kJ/cm)로 제한됩니다. 열 입력이 높을수록 몰리브덴-풍부 상 석출(시그마 또는 카이 상)이 발생하여 공식 저항이 50% 이상 감소할 수 있습니다. 직조보다는 스트링거 비즈를 사용하십시오.

용접 전 청소-:아세톤이나 전용 스테인리스 브러시로 청소하세요. 니켈 합금용 연삭 휠을 사용하십시오. 모든 탄소강 오염물을 제거하세요.-매립된 철 입자가 녹슬고 구멍이 생기기 시작합니다.

용접 후 열처리(일반적으로 필요하지 않음):대부분의 응용 분야에서 Incoloy 926은 -용접된 상태로 사용됩니다. 혹독한 환경(예: 정체된 따뜻한 바닷물)에서 최대 내식성이 필요한 경우 1950~2050도(1066~1121도)에서 용액 어닐링한 후 빠른 물 담금질을 수행하면 완전한 공식 저항이 복원됩니다. 이는 변형 위험으로 인해 파이프에서는 거의 수행되지 않으며 일반적으로 중요한 열 교환기 튜브에만 지정됩니다.

중요한 경고:

인콜로이 945의 경우:자격을 갖춘 절차 없이 용접하지 마십시오. 노후된 상태에서는 절대로 용접하지 마십시오. 부품이 포함된 압력-압력 용접 노화-를 건너뛰지 마십시오. 변형-시효 균열에 대한 합금의 민감도에는 세심한 열처리 램프 속도 제어가 필요합니다.

인콜로이 926의 경우:스테인레스강 필러는 사용하지 마세요.{0}}몰리브덴이 부족하고 부식되기 쉬운-용접 영역이 생성됩니다. 과열하지 마십시오.-시그마 상 형성은 완전한 용액 어닐링 없이는 되돌릴 수 없습니다. 오염된 연삭 휠을 사용하지 마십시오.-탄소강 입자가 내장되어 구멍이 생길 수 있습니다.

자격 요건:

Sour 서비스의 Incoloy 945의 경우 용접 절차는 NACE MR0175에 따른 경도 테스트를 통해 인증을 받아야 합니다. 열-영향부 및 용접 금속의 경도는 35HRC를 초과해서는 안 됩니다. 이를 위해서는 용접 후-용액 어닐링 및 재노화 주기가-필요한 경우가 많습니다. 또한 중요한 응용 분야에는 NACE TM0177(방법 A 또는 D)에 따른 황화물 응력 균열 테스트가 필요할 수 있습니다.

해수 또는 FGD 서비스에 사용되는 Incoloy 926의 경우 용접 절차 자격에는 ASTM G48(염화제2철)에 따른 공식 부식 테스트가 포함되어 용접 및 열{2}}영향을 받는 부분이 PREN-동등한 성능을 유지하는지 확인해야 합니다. 표준 허용 기준은 대부분의 응용 분야에 대해 화씨 77도(25도)에서 72시간 후에 구멍이 나지 않거나 보다 엄격한 서비스에 대해 화씨 104도(40도)에서 발생하는 것입니다.