Incoloy 832와 Incoloy 890 파이프의 중요한 용접 요구 사항은 무엇입니까?

1. Q: Incoloy 832와 Incoloy 890 파이프의 근본적인 구성 및 특성 차이점은 무엇입니까?

A:Incoloy 832와 Incoloy 890은 모두 고온 황화 및 산화 환경을 위해 설계된 고성능 오스테나이트 합금이지만-성능 한계에 영향을 미치는 크롬, 실리콘, 니켈 함량이 다릅니다.

인코로이 832(UNS N08832)가혹한 황화 환경을 위해 특별히 개발된 고-크롬, 실리콘-개질 오스테나이트 합금입니다. 공칭 구성은 니켈 30~35%, 크롬 26~30%, 몰리브덴 0.5~1.5%, 실리콘 1.5~2.5%, 망간 0.5~1.0%, 탄소 0.02~0.06%, 철 잔량입니다. 주요 특징은 매우 높은 크롬 함량(26~30%, Incoloy 890의 25~28%보다 높음)과 높은 실리콘 함량(1.5~2.5%, 890의 0.3~0.8%보다 훨씬 높음)입니다. 이 조합은 고온에서 황화(황 공격)에 대한 탁월한 저항성을 제공합니다. 높은 실리콘은 크롬 산화물/황화물 스케일 아래에 보호 실리카(SiO2) 하위{28}}층의 형성을 촉진합니다. Incoloy 832는 의도적인 침전-경화 첨가물 없이 강화된 고체-용액입니다. 일반적인 항복 강도는 실온에서 30~45ksi(207~310MPa)이며 유용한 크리프 강도는 최대 약 1800°F(982°)입니다.

인코로이 890(UNS N08890)철-니켈-크롬 합금이며 고온-황화 및 산화 환경용으로 설계되었습니다. 공칭 구성은 니켈 32~35%, 크롬 25~28%, 몰리브덴 0.5~1.5%, 실리콘 0.3~0.8%, 망간 0.5~1.0%, 탄소 0.02~0.06%, 철 잔량입니다. Incoloy 832에 비해 Incoloy 890은 크롬 함량이 약간 낮고(25~28% 대. 26~30%) 실리콘 함량이 상당히 낮습니다(0.3~0.8% 대. 1.5~2.5%). 실리콘 함량이 낮으면 Incoloy 890의 제작 및 용접이 더 쉬워집니다. 실리콘 수준이 높으면 취성 시그마 상 형성이 촉진되고 용접성이 저하될 수 있기 때문입니다. 그러나 실리콘이 낮다는 것은 가장 공격적인 환경에서 황화 저항성이 다소 낮다는 것을 의미합니다. Incoloy 890은 또한 30~45ksi(207~310MPa)의 일반적인 항복 강도로 강화된 견고한{32}}솔루션입니다.

야금학적 의미:Incoloy 832는 크롬과 규소 함량이 높아 우수한 황화 저항성을 제공하지만, 용접성이 감소하고 장기간 고온에 노출되는 동안 취성 상이 형성될 가능성이 있습니다.- Incoloy 890은 우수한 내황화성, 뛰어난 내산화성 및 우수한 가공성의 균형을 제공합니다. 가장 심각한 황화 환경(예: 고-황 원유 히터, 저-NOx 버너를 갖춘 석탄{9}}연소 보일러)의 경우 Incoloy 832가 선호됩니다. 황화가 적당하고 용접성이 중요한 일반 정유 히터 서비스에는 Incoloy 890이 선택되는 경우가 많습니다.

그 중에서 선택:신청서에 포함된 경우extreme sulfidation with high sulfur content (>연료의 3%) 및 1600도 F(871도) 이상의 온도, Incoloy 832를 선택하십시오. 응용 프로그램에 포함된 경우우수한 가공성 요구 사항을 갖춘 중간 정도에서 심각한 황화, Incoloy 890을 선택하세요.

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2. 질문: Incoloy 832 및 Incoloy 890 이음매 없는 파이프에 적용되는 업계 표준 및 사양은 무엇입니까?

A:이 두 합금은 유사한 사양 프레임워크로 다루어지지만 Incoloy 832는 덜 표준화되어 있어 종종 구매자-별 사양이 필요합니다.

Incoloy 832 이음매 없는 파이프의 경우:

전용 ASTM 파이프 사양이 없습니다.Incoloy 832는 독점 또는 준{1}}표준 등급입니다. 파이프는 일반적으로 화학(고Cr 및 Si) 및 고온 특성에 대한 추가 요구사항과 함께 ASTM B407(니켈{5}}철-크롬 합금용)을 참조하는 구매자{3}}개발 사양에 따라 생산됩니다.

ASTM B407 / ASME SB407– Incoloy 832 요구 사항을 충족하도록 화학이 수정된 기본 사양으로 사용됩니다.

ASME 코드 케이스– 유사한 고-실리콘 합금에 대한 일부 코드 케이스가 존재합니다. 구매자는 규정 준수 여부를 공장에 문의해야 합니다.

API 938-C– American Petroleum Institute는 Incoloy 832와 같은 합금에 대한 지침을 포함하여 황화 저항에 대한 관행을 권장했습니다.

Incoloy 890 이음매 없는 파이프의 경우:

ASTM B407 / ASME SB407– 이음매 없는 니켈-철-크롬 합금 파이프의 표준 사양입니다. UNS N08890의 기본 사양입니다.

ASTM B163 / ASME SB163– 고온 열교환기의 890 튜브에 자주 사용되는 이음매 없는 응축기 및 열교환기 튜브.

ASME 코드 케이스 2588– 황화 환경에서 최대 1800°F(982°)까지 서비스할 수 있도록 ASME 보일러 및 압력 용기 코드 구성에 Incoloy 890(UNS N08890)을 사용할 수 있습니다.

API 938-C– 정유소 히터 부품에 Incoloy 890 및 유사한 합금을 사용하는 방법에 대한 지침을 제공합니다.

조달 고려사항:Incoloy 832 이음매 없는 파이프는 밀 소스가 매우 제한된 특수 제품입니다. 구매자는 연장된 리드 타임(16~24주)을 예상해야 하며 조달 사양을 설정하기 위해 공장과 긴밀히 협력해야 합니다. 화학적 분석을 통해 실리콘 함량(1.5~2.5%)과 크롬 함량(26~30%)을 확인해야 합니다. Incoloy 890은 더 상업적으로 이용 가능하지만 여전히 리드 타임이 12~20주의 특수 등급입니다. 두 합금 모두 중요한 응용 분야에서는 고온-인장 및 크리프 테스트가 필요할 수 있습니다.

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3. Q: 정유소 및 발전소의 극한 황화 환경에 Incoloy 832 심리스 파이프가 선호되는 이유는 무엇입니까?

A:Incoloy 832 이음매 없는 파이프는 Incoloy 890 및 310H 스테인리스강조차도 허용할 수 없는 부식 속도를 경험하는 가장 심각한 황화 환경에서 인정을 받았습니다. 세 가지 구체적인 특징이 그 우수성을 설명합니다.

첫째, 고크롬 및 고규소로 인한 뛰어난 내황화성입니다.황화는 황이 금속과 반응하여 낮은-융점-황화물을 형성하는 고온 부식의 한 형태입니다. 저항의 핵심은 보호적이고 느리게 성장하는- 황화물 또는 산화물 스케일을 형성하는 것입니다. Incoloy 832에는 크롬 26~30%(890의 경우 . 25~28%, 310H의 경우 24~26%)와 실리콘 1.5~2.5%(890의 경우. 0.3~0.8%)가 포함되어 있습니다. 높은 크롬은 크롬-이 풍부한 황화물/산화물 스케일의 형성을 촉진합니다. 높은 실리콘은 크롬 스케일 아래에 연속적인 비정질 실리카(SiO2) 하위-층의 형성을 촉진합니다. 이 실리카 층은 매우 안정적이며 황에 대한 확산 장벽 역할을 합니다. 정유소 히터 조건(1400~1600°F/760~871도, 연료 내 황 2~4%)을 시뮬레이션하는 실험실 테스트에서 Incoloy 832는 연간 0.001~0.003인치(ipy)의 황화율을 나타냅니다. 이는 Incoloy 890의 황화율이 0.005~0.010ipy이고 0.020~0.050입니다. 310H용 ipy입니다.

둘째, 황화 및 산화에 대한 저항성입니다.많은 황화-내성 합금(예: 규소 함량이 매우 높은 합금)은 환원(황화) 조건과 산화 조건 사이를 오가는 환경에서 산화되기 쉽습니다. Incoloy 832의 높은 크롬 함량(26~30%)은 탁월한 내산화성을 제공하여 환경이 산화될 때 보호용 Cr2O₃ 스케일을 형성합니다. 이 이중 기능은 화염 충돌, 공기 유입 또는 공정 혼란으로 인해 대기 변동이 발생할 수 있는 정유소 히터에 매우 중요합니다. 합금은 두 조건 모두에서 보호를 유지합니다.

셋째, 고온에서의 크리프 강도가 우수합니다.석출{0}}경화 합금은 아니지만 Incoloy 832는 크롬, 실리콘 및 몰리브덴의 고용체 강화를 통해 유용한 크리프 강도를 달성합니다. 1600°F(871°C)에서 100,000-시간 크리프 파열 강도는 약 1.5~2.5ksi(10~17MPa)로 310H와 비슷하며 후프 응력이 상대적으로 낮은(일반적으로 0.5~1.5ksi) 대부분의 정유소 히터 튜브 응용 분야에 적합합니다.

비교 실패 모드:500psig 내부 압력과 1550°F(843°)에서 3.5% 유황 원유를 처리하는 원유 히터 튜브에서:

310H 스테인리스강: 황화율 0.030ipy, 튜브 수명 약 3~4년

Incoloy 890: 황화율 0.008ipy, 튜브 수명 약 10~12년

Incoloy 832: 황화율 0.002 ipy, 튜브 수명 20년 초과

일반적인 응용 분야:정유소 원유 히터 튜브(고-유황 원유 서비스), 지연된 코커 히터 튜브, 진공 히터 튜브, 석탄-연소 보일러 과열기 및 재가열기 튜브(낮은-NOx 버너는 황화 조건을 생성함), 펄프 공장의 흑액 회수 보일러 구성품, 폐플라스틱 및 고무에서 나오는 고황).

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4. 질문: 정유소 히터 서비스를 위해 더 높은 합금 옵션보다 Incoloy 890 이음매 없는 파이프가 종종 선택되는 이유는 무엇입니까?{2}}

A:Incoloy 890 이음매 없는 파이프는 정유소 히터 응용 분야에서 "최적의 위치"를 차지합니다.{1}}표준 310H 스테인리스강보다 황화 저항성이 훨씬 더 뛰어나고 Incoloy 832와 같은 고급 실리콘 합금보다 더 나은 가공성과 저렴한 비용을 제공합니다.{3}} 세 가지 요인으로 인해 널리 채택되고 있습니다.

첫째, 내황화성과 가공성의 균형이 최적화되었습니다.Incoloy 890의 25~28% 크롬과 0.3~0.8% 실리콘은 310H(일반적으로 24~26% Cr, 0.3~0.5% Si)에 비해 상당한 황화 저항성을 제공합니다. 일반적으로 황화율이 50~70% 감소하여 상당한 개선이 이루어졌습니다.{11} 그러나 실리콘 함량은 고-실리콘 합금과 관련된 용접 및 제조 어려움을 피하기 위해 1% 미만으로 유지됩니다. 고-실리콘 합금(1.5% Si 초과)은 용접 또는 장기 사용 중에 취성 시그마 상을 형성할 수 있으며-뜨거운 균열이 발생하기 쉽습니다. Incoloy 890은 특수한 예열이나 용접 후 열처리 없이 ER310 용가재를 사용한 표준 절차를 사용하여 용접할 수 있습니다. 이는 공장 생산과 현장 수리 모두에 실용적입니다.

둘째, 광범위한 정유소 환경에서 입증된 성능입니다.Incoloy 890은 원유히터, 진공히터, 코커히터, 리포머히터 분야에서 수십년의 현장 경험을 축적해 왔습니다. 다양한 황 함량(0.5~3.0%), 온도(1200~1650도 F/649~899도) 및 열 순환 조건에서 안정적으로 작동합니다. 이러한 광범위한 실적은 정유 엔지니어에게 합금 지정에 대한 확신을 줍니다. 대조적으로, Incoloy 832와 같은 고급{10}}실리콘 합금은 현장 이력이 더 제한적이며 일반적으로 가장 극한 조건에 사용됩니다.

셋째, 니켈 기반 초합금에 비해-비용 효율성이 높습니다.-황화가 심각한 환경에서는 일부 엔지니어가 Inconel 600 또는 Incoloy 800H와 같은 고체 니켈{0} 기반 합금을 고려할 수도 있습니다. 그러나 이러한 합금에는 고유한 황화 문제가 있습니다.{4}}고-니켈 합금은 치명적인 액상 황화를 유발하는 낮은-융점-융점 니켈 황화물(Ni₃S2, 융점 1179도 F/637도)을 형성할 수 있습니다. 균형 잡힌 니켈 함량(32~35%)을 갖춘 Incoloy 890은 니켈- 기반 합금보다 저렴한 비용으로 탁월한 내황화성을 제공하면서 이 문제를 방지합니다. Incoloy 890의 합금 가격은 일반적으로 310H의 2~3배이지만 고체 니켈 합금의 가격은 0.6~0.8배에 불과하므로 경제적인 업그레이드가 가능합니다.

일반적인 정유소 히터 서비스의 성능 비교(1500°F/816°, 2% 유황 연료):

일반적인 응용 분야:정유소 원유 및 진공 히터 복사 섹션, 지연 코커 히터 튜브, 개질기 히터 피그테일 및 매니폴드, 수소처리기 공급-폐수 열 교환기(고-온도 측) 및 석탄-화력 발전소 과열기 튜브(중간 황화).

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5. 질문: Incoloy 832와 Incoloy 890 파이프의 중요한 용접 요구 사항은 무엇입니까?

A:Incoloy 832 및 Incoloy 890 용접에는 다양한 문제에 주의가 필요합니다. Incoloy 832의 높은 실리콘 함량은 고온 균열 및 시그마 위상 위험을 일으키는 반면 Incoloy 890은 더 관대하지만 여전히 적절한 기술이 필요합니다.

Incoloy 832 파이프(고규소, 고크롬):

고온 균열 및 시그마 상 형성 위험이 높습니다.1.5~2.5%의 실리콘 함량은 황화 저항성에 도움이 되지만 심각한 용접 문제를 야기합니다. 실리콘은 결정립계 필름의 융점을 낮추어 열간 균열 민감성을 높입니다. 예방 조치에는 다음이 포함됩니다.

낮은 열 입력:최대 층간 온도: 250°F(121°). 열 입력은 15~30kJ/인치(6~12kJ/cm)로 제한됩니다. 스트링거 비드만 사용하세요-직조는 사용하지 마세요.

청결이 중요합니다:절삭유, 마킹 펜 또는 취급 도구로 인한 황, 인 및 구리 오염은 균열 위험을 크게 증가시킵니다. 전용 스테인리스 스틸 브러시와 연삭 휠을 사용하십시오.

예열:일반적으로 필요하지는 않지만 200~300°F(93~149°F)의 적당한 예열로 열 구배와 균열 위험을 줄일 수 있습니다.

제지:용접 구속을 최소화합니다. 맞춤-간격을 사용하고 어셈블리가 자유롭게 움직일 수 있도록 하세요.

충전재 선택:사용ER310또는ER309스테인레스 스틸 필러. 가장 잘 어울리는 내황화성을 위해,ER310(25~28% Cr)이 선호됩니다. 일부 특수한 고-실리콘 필러가 존재하지만 거의 사용 가능하지 않습니다. 크롬 함량이 낮은 저-합금 필러나 니켈-기반 필러는 절대 사용하지 마세요.

용접 후 열처리(일반적으로 권장되지 않음):1950~2050도(1066~1121도)에서 용액 어닐링하면 연성이 회복되지만 현장 용접에는 비실용적이며 뒤틀림이 발생할 수 있습니다. 대부분의 Incoloy 832 부품은 -용접된 상태에서 사용되므로 연성이 약간 감소합니다.

Incoloy 890 파이프(보통 실리콘)의 경우:

표준 예방 조치로 용접성이 우수합니다.Incoloy 890의 낮은 실리콘(0.3~0.8%)은 Incoloy 832보다 훨씬 쉽게 용접할 수 있습니다. 표준 오스테나이트 스테인리스강 용접 방식이 적용됩니다.

충전재 선택:사용ER310선호하는 필러로.ER309덜 심각한 서비스에는 허용됩니다. 최적의 황화 저항성을 위해서는 필러가 모재 금속의 높은 크롬 함량(25-28%)과 일치해야 합니다.

열 입력 제어:최대 층간 온도: 300°F(149°C). 열 입력은 25~45kJ/인치(10~18kJ/cm)로 제한됩니다. 열 입력이 높을수록 결정립 경계에 크롬 탄화물 침전(민감화)이 발생할 수 있으며, 이는 황화 저항을 감소시킬 수 있지만 수성 부식 서비스보다 덜 중요합니다.

용접 전 청소-:아세톤이나 전용 스테인리스 브러시로 청소하세요. 고온 서비스 중 표면 저하를 방지하려면 탄소강 오염물을 모두 제거하세요.-

용접 후 열처리(필수 아님):-Incoloy 890은 -용접된 상태로 사용됩니다. 용접 후 용액 어닐링은 최대 황화 저항성을 회복하지만 실용적이지 않으며 거의 ​​지정되지 않습니다.

중요한 경고:

인콜로이 832의 경우:이 합금은 용서할 수 없습니다. 자격을 갖춘 절차에 따라서만 용접하십시오. 유황 오염원을 모두 피하세요.{2}}마킹 펜의 잔여물도 균열을 일으킬 수 있습니다. 중요한 구성 요소에 대해서는 대체 접합 방법(예: ER310으로 용접한 후 응력 제거)을 고려하십시오. 일부 제작자는 균열 위험으로 인해 모든 용접부에 대해 100% 방사선 검사를 요구합니다.

인콜로이 890의 경우:함량이 낮은-크롬 필러(308L, 316L)-를 사용하지 마세요. 황화 공격에 취약한 연결 고리를 생성합니다. 과도한 열 입력을 사용하지 마십시오.-이로 인해 열 영향을 받는 부분이 민감해지고-부식성이 ​​감소됩니다. 832보다 더 관대하지만 적절한 기술은 여전히 ​​중요합니다.

자격 요건:

고온 황화 서비스에 사용되는 두 합금 모두에 대해 용접 절차 인증에는 고온 테스트가 포함되어야 합니다.- 표준화된 표준 테스트는 없지만 많은 정유소 운영자는 다음을 요구합니다.

열간 균열이나 시그마 상이 없는지 확인하기 위한 단면 현미경

경도 테스트(일반적으로 95 HRB 이하 또는 이와 동등한 수준)

선택 사항: 용접 영역이 우선 공격 사이트가 되지 않는지 확인하기 위해 특정 온도에서 시뮬레이션된 공정 가스에 노출

비교표: