Incoloy 864 대 Incoloy 890 파이프의 중요한 용접 요구사항은 무엇입니까?

1. Q: Incoloy 864와 Incoloy 890 파이프의 근본적인 구성 및 특성 차이점은 무엇입니까?

A:Incoloy 864와 Incoloy 890은 모두 고성능-오스테나이트계 스테인리스강이지만 서로 다른 부식 환경을 위해 개발되었습니다. 차이점은 주로 니켈, 크롬, 몰리브덴 함량에 있습니다.

인코로이 864 (UNS N08864)극도의 수성 부식 저항성을 위해 설계된 고합금 오스테나이트계 스테인리스강입니다. 공칭 구성은 니켈 38~42%, 크롬 20~24%, 몰리브덴 6.0~8.0%, 구리 1.0~2.0%, 질소 0.15~0.25%, 철 잔량입니다. 이 합금은 매우 높은 니켈(약 40%)과 높은 몰리브덴(6~8%)을 함유하여 초-오스테나이트 계열에 속합니다. 고니켈과 몰리브덴의 조합은 염화물 응력 부식 균열(SCC) 및 공식에 대한 탁월한 저항성을 제공합니다. 구리를 첨가하면 황산 및 인산과 같은 환원산에 대한 저항성이 향상됩니다. 질소 함량(0.15~0.25%)은 오스테나이트 구조를 안정화하고 내공식성을 더욱 향상시킵니다. Incoloy 864는 석출-경화되지 않습니다. 그것은 고용체와 질소 격자간 강화로부터 그 강도를 얻습니다. 일반적인 항복 강도는 실온에서 35–50 ksi(241–345 MPa)입니다.

인코로이 890(UNS N08890)고온 황화 및 산화 환경을 위해 설계된 철-니켈-크롬 합금입니다.- 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 864에 비해 니켈(~33%)과 몰리브덴이 훨씬 낮습니다. 주요 특징은 크롬 함량이 매우 높다는 것(25~28%)으로 표준 스테인리스강(304L은 18%, 310H는 24~26%)보다 상당히 높습니다. 제어된 실리콘 및 망간과 결합된 이러한 높은 크롬 수준은 황화(고온에서 황-함유 가스에 의한 공격) 및 고온-산화에 대한 탁월한 저항성을 제공합니다. Incoloy 890은 의도적인 침전-경화 첨가물 없이 강화된 고체-용액입니다. 일반적인 항복 강도는 실온에서 30~45ksi(207~310MPa)입니다.

야금학적 의미:Incoloy 864는 다음을 위해 설계되었습니다.습함, 낮은-~-온도(최대 500F/260도) 수성 부식특히 해수, 산성 염수, 염화물과 환원산을 함유한 화학 공정 흐름에서 그렇습니다. 특별한 고온-온도 기능은 없습니다. Incoloy 890은 다음을 위해 설계되었습니다.황 함유 대기에서 건조하고{0}}고온 서비스(1000~1800F/538~982도)-, 정유소, 발전소, 폐기물 소각장에서 발견되는 것과 같은 것입니다. 수성 부식에 대한 특별한 저항력은 없습니다.

그 중에서 선택:신청서에 포함된 경우해수, FGD(배연탈황) 또는 염화물 및 환원산을 이용한 화학 처리, Incoloy 864를 선택하십시오. 응용 프로그램에 다음이 포함된 경우고온-온도 황화 환경-예: 정유소 히터, 석탄{2}}연소 보일러 부품 또는 폐기물 소각로 배관, Incoloy 890을 선택하십시오. 서비스 범위에는 최소한의 중복이 있습니다.

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2. 질문: Incoloy 864 및 Incoloy 890 심리스 파이프에 적용되는 업계 표준 및 사양은 무엇입니까?

A:이 두 합금은 서로 다른 적용 영역-의 경우 864의 화학 처리 및 890의 경우 고온 정련소/발전으로 인해 서로 다른 사양 프레임워크에 포함됩니다.

Incoloy 864 이음매 없는 파이프의 경우:

ASTM B677 / ASME SB677– 이음매 없는 니켈-철-크롬-몰리브덴-구리-질소 합금 파이프의 표준 사양입니다. 이는 UNS N08864 및 유사한 초-오스테나이트 등급(Incoloy 926 포함)의 기본 사양입니다. 화학, 인장 특성, 정수압 테스트 및 치수 공차를 다룹니다.

ASTM B829– 니켈 합금 이음매 없는 파이프에 대한 일반 요구 사항(B677에 대한 보충).

노속 M-630– 해수 및 염수 서비스용 Incoloy 864를 포함하는 노르웨이 석유 및 가스 표준.

ASME 보일러 및 압력 용기 코드 섹션 II, 파트 D– 최대 약 600°F(316°F)의 온도에서 N08864에 허용되는 응력 값을 제공합니다. 합금은 일반적으로 내식성 감소로 인해 화씨 600도 이상에서는 사용되지 않습니다.

Incoloy 890 이음매 없는 파이프의 경우:

ASTM B407 / ASME SB407– 이음매 없는 니켈-철-크롬 합금 파이프의 표준 사양입니다. Incoloy 890(UNS N08890)은 이 사양에서 고-크롬 변형으로 다룹니다. 사양에는 화학적 검증과 인장 테스트가 필요합니다.

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– American Petroleum Institute에서는 황 부식에 노출된 정유소 히터 부품에 Incoloy 890을 사용하는 방법을 권장했습니다.

조달 고려사항:Incoloy 864 이음매 없는 파이프는 여러 글로벌 공장에서 구입할 수 있지만 Incoloy 926(유사한 초-오스테나이트 등급)보다 덜 일반적입니다. 리드타임은 일반적으로 10~16주입니다. Incoloy 890은 밀 공급원이 제한된 특수 등급입니다. 리드타임은 12~20주이고 표준 310H 스테인리스강보다 비용이 더 높을 것으로 예상됩니다. 두 합금 모두 재료 테스트 보고서에 올바른 UNS 번호가 기록되어 있는지, Incoloy 864의 경우 질소 함량(0.15~0.25%)이 기록되어 있는지 항상 확인하십시오.

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3. 질문: Incoloy 864 이음매 없는 파이프가 해수 및 배연 탈황(FGD) 시스템에 선호되는 재료인 이유는 무엇입니까?

A:Incoloy 864 이음매 없는 파이프는 가장 까다로운 두 가지 산업 부식 환경인 따뜻한 해수 처리 및 FGD(배연탈황) 스크러버를 위한 선도적인 소재가 되었습니다. 네 가지 구체적인 특성은 다른 초-오스테나이트 및 니켈 합금에 비해 우월함을 설명합니다.

첫째, 염화물에 대한 탁월한 공식 및 틈새 부식 저항성입니다.Incoloy 864에 대한 공식 저항 등가 수치(PREN=%Cr + 3.3×%Mo + 16×%N)는 대략 44-50이며 다음과 같이 계산됩니다.

크롬: 20~24%

몰리브덴: 6.0~8.0%

질소: 0.15~0.25%

이 PREN은 시중에서 판매되는 오스테나이트계 스테인리스강 중 최고 수준입니다. 비교해 보면:

316L 스테인레스 스틸: PREN ∼24–26

듀플렉스 2205: PREN ∼35–38

인코로이 825: PREN ∼30-33

인코로이 926: PREN ∼40-45

80~120도(27~49도)의 따뜻한 바닷물에서는 슈퍼 듀플렉스 스테인리스강이라도 생물 오염이나 퇴적물로 인해 틈새 부식이 발생할 수 있습니다. Incoloy 864는 최대 약 150°F(65°C)까지 해수에서 공식 및 틈새 부식에 저항하므로 온도가 상승할 수 있는 열대 해수 냉각 시스템, 방화수 라인 및 밸러스트 배관에 적합합니다.

둘째, 염화물 응력 부식 균열(SCC)에 대한 저항성이 뛰어납니다.니켈 함량이 약 40%인 Incoloy 864는 표준 오스테나이트 스테인리스강(304L: 8~12%)보다 훨씬 더 높은 니켈 함량을 가지며 많은 초-오스테나이트 등급(Incoloy 926: 24~26% Ni)보다 훨씬 높습니다. 높은 니켈 함량은 SCC 동작을 근본적으로 변화시킵니다.{10}}합금은 농축 염수, 염화물 캐리오버가 포함된 증기 응축수 및 해양 대기 조건을 포함하여 수성 서비스에서 발생하는 모든 온도에서 염화물 SCC에 저항합니다. 따라서 SCC가 지속적인 위협이 되는 해양 플랫폼 배관, 담수화 플랜트 및 해안 화학 시설에 탁월한 선택입니다.

셋째, FGD 혼합산 환경에서 탁월한 성능을 발휘합니다.연도 가스 탈황 시스템은 낮은 pH(1~4) 및 최대 200도(93도)의 온도에서 황산, 염산, 염화물, 불화물 및 아황산의 복잡한 칵테일에 물질을 노출시킵니다. 6~8% 몰리브덴과 1~2% 구리의 조합은 산화 및 환원성 산성 조건 모두에 탁월한 저항성을 제공합니다. 니켈 함량이 높으면 염화물{10}}유발 부식에도 강합니다. FGD 흡수탑, 입구 덕트 및 출구 덕트에서 Incoloy 864는 대부분의 FGD 환경에 대한 더 나은 비용 대비 성능 비율과 적절한 내식성으로 인해 특정 영역에서 C-276과 같은 더 높은-몰리브덴 합금보다 성능이 뛰어납니다.

넷째, 용접후열처리 없이 용접성이 우수합니다.-석출-경화 합금과 달리 Incoloy 864는 고용 강화되었으며 일치하거나 초과하는 용가재(ERNiCrMo-3 또는 ERNiCrMo-4)를 사용하는 표준 기술을 사용하여 용접할 수 있습니다. 용접 후 열처리가 필요하지 않아 현장 제작 및 수리가 단순화됩니다.

비교 실패 모드:개스킷 아래에 정체된 틈새가 있는 110°F(43°C)의 해수{0}냉각 열 교환기에서:

316L 튜브에서는 3~6개월 이내에 핀홀 누출이 발생합니다.

듀플렉스 2205는 2~4년 동안 사용할 수 있지만 개스킷에서 틈새 부식이 시작됩니다.

Incoloy 864는 15~20+년의 서비스를 제공하며 종종 장비 설계 수명을 초과합니다.

일반적인 응용 분야:해수 냉각 배관(발전소, LNG 터미널, 담수화), 소방수 시스템(해양 플랫폼), FGD 흡수제 스프레이 헤더, 분무 제거기 지지대, 화학 유조선 화물 라인, 펄프 및 종이 표백 공장 배관(이산화염소 서비스).

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4. 질문: Incoloy 890 이음매 없는 파이프가 정유소의 고온-황화 환경에 선호되는 재료인 이유는 무엇입니까?

A:Incoloy 890 이음매 없는 파이프는 석유 정제소, 석탄{1}}화력 발전소 및 고온에서 황을 함유한 가스가 표준 스테인레스강의 급속한 황화(황 공격)를 일으키는 폐기물 소각로에서 널리 채택되었습니다. 세 가지 구체적인 특징이 그 지배력을 설명합니다.

첫째, 높은 크롬 함량으로 인한 뛰어난 내황화성입니다.황화는 황이 철, 니켈, 크롬과 반응하여 낮은-융점-황화물을 형성하는 고온 부식의 한 형태입니다. 산화(보호용 Cr2O₃ 스케일 형성)와는 달리, 황화는 일반적으로 지속적으로 빠른 공격을 허용하는 비-보호성 다공성 스케일을 생성합니다. 황화 저항성의 핵심은 철이나 황화니켈보다 더 안정적이고 투과성이 낮은 보호 황화 크롬 스케일(Cr₃S₄ 또는 Cr2S₃)을 형성하기에 충분한 크롬 함량을 유지하는 것입니다. Incoloy 890에는 25~28%의 크롬이 포함되어 있습니다.{10}} 이는 표준 310H(24~26%)보다 훨씬 높고 304H(18~20%)보다 훨씬 높습니다. 이 추가 크롬은 화씨 1200~1600도(649~871도)에서 고유황 원유(2~4% 황)에 노출되는 정유소 히터 튜브와 같은 가장 심각한 황화 환경에서 안전 여유를 제공합니다. 지연된 코커 히터 튜브의 현장 경험에 따르면 Incoloy 890은 동일한 조건에서 310H보다 3~5배 더 오래 지속되는 것으로 나타났습니다.

둘째, 최적의 황 저항성을 위한 균형 잡힌 니켈 함량입니다.높은 니켈은 다양한 형태의 부식에 도움이 되지만, 니켈 자체는 치명적인 액상 황화를 일으킬 수 있는 낮은-융점-황화니켈(Ni₃S², 융점 1179도 F/637도)을 형성합니다. Incoloy 890에는 32~35% 니켈이 포함되어 있습니다-. 이는 다운스트림 공정에서 문제가 될 경우 염화물 SCC에 저항할 수 있을 만큼 높지만 Incoloy 800(32~35% Ni, 실제로 유사함) 및 Inconel 600(72% Ni)과 같은 고급 니켈 합금에서 나타나는 심각한 니켈 황화 문제를 피할 수 있을 만큼 낮습니다.{10}} 합금의 니켈 함량은 황화 및 기타 형태의 공격에 대한 저항의 균형을 맞추기 위해 신중하게 최적화되었습니다.

셋째, 강화된 보호를 위해 실리콘과 망간을 첨가했습니다.Incoloy 890에는 실리콘 0.3~0.8%와 망간 0.5~1.0%가 포함되어 있습니다. 이러한 원소는 황화크롬 스케일 아래에 실리카(SiO2)-풍부한 하위-층 형성을 촉진합니다. 이 실리카 층은 모재 금속으로의 황 확산을 더욱 감소시킵니다. 실리콘은 황화 환경에 특히 효과적입니다. 많은 황화{10}}내성 합금(예: RA330, 353MA)은 실리콘 첨가물에 의존합니다. 망간 함량은 잔류 황을 안정적인 망간 황화물로 묶어 크롬과 철을 공격하는 데 사용할 수 있는 황 활동을 줄이는 데 도움이 됩니다.

작은 합금의 파손 메커니즘:화씨 1400도(760도)에서 3% 유황 원유를 처리하는 정유소 히터 튜브에서:

304H 스테인리스강(18% Cr)은 몇 주 내에 황화철 스케일을 형성합니다. 스케일 조각으로 인해 새로운 금속이 노출됨; 일반적으로 튜브 벽이 연간 0.1인치 얇아짐

310H 스테인리스강(24~26% Cr)의 성능은 더 좋지만 여전히 연간 0.02~0.05인치의 황화가 발생합니다.

Incoloy 890(25-28% Cr + Si)은 황화율이 연간 0.005인치 미만으로 10+년 동안 사용할 수 있습니다.

일반적인 응용 분야:정유소 히터 튜브(원유, 진공, 코커, 개질기 히터), 석탄{0}}연소 보일러 과열기 및 재가열기 튜브(낮은-NOx 버너는 황화 조건을 생성함), 폐기물{2}}~-에너지 플랜트 보일러 튜브(폐플라스틱/고무에서 나오는 고황), 펄프 공장의 화학 회수 보일러 구성 요소(흑액에서 나오는 황).

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5. 질문: Incoloy 864 대 Incoloy 890 파이프의 중요한 용접 요구사항은 무엇입니까?

A:Incoloy 864 및 Incoloy 890 용접에는 864의 공식 저항 유지, 890의 고온 균열 방지 등 다양한 문제에 주의가 필요합니다. 두 합금은 일반적으로 적절한 절차를 통해 용접할 수 있습니다.

Incoloy 864 파이프(슈퍼-오스테나이트):

충전재 선택:사용ERNiCrMo-3(인코넬 625) 또는ERNiCrMo-4(C-276)을 표준 필러로 사용합니다. 내공식성을 유지하려면 필러가 모재 금속의 몰리브덴 함량(6~8%)과 일치하거나 그 이상이어야 합니다.ERNiCrMo-3(9-10% Mo)는 해수 및 FGD 서비스에 선호됩니다. 스테인레스 스틸 필러(308L, 316L)는 절대 사용하지 마세요.-갈바니 부식 셀을 생성하고 몰리브덴이 부족합니다.

열 입력 제어:최대 층간 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 합금용으로 예약된 연삭 휠을 사용하십시오. 모든 탄소강 오염물을 제거하세요.-매립된 철 입자는 녹슬고 구멍이 생기기 시작합니다.

용접 후 열처리(일반적으로 필요하지 않음):대부분의 용도에서 Incoloy 864는 용접된 상태로 사용됩니다.- 가혹한 환경(예: 정체된 따뜻한 바닷물, FGD 흡수체 슬러리)에서 내식성을 극대화하려면 1950~2050°F(1066~1121°F)에서 용액 어닐링한 후 빠른 물 담금질을 통해 완전한 공식 저항성을 복원합니다. 이는 변형 위험으로 인해 파이프에서는 거의 수행되지 않으며 일반적으로 중요한 열 교환기 튜브에 대해서만 지정됩니다.

Incoloy 890 파이프(고-온도 황화-저항성):

충전재 선택:사용ER310또는ER309스테인레스 스틸 필러. 황화 저항성을 일치시키기 위해,ER310(25~28% Cr)이 선호됩니다. 특수한 고-실리콘 필러(예: ER312)는 가장 심각한 황화 환경에 사용될 수 있습니다. 크롬 함량이 낮은 저-합금 필러나 니켈- 기반 필러는 절대 사용하지 마세요.

열 입력 제어:최대 층간 온도: 300°F(149°C). 열 입력은 25~45kJ/인치(10~18kJ/cm)로 제한됩니다. 과도한 열 입력은 결정립 경계에 크롬 탄화물 침전을 유발하여 황화 저항을 감소시킬 수 있습니다.

고온 균열 방지:크롬 함량이 높고 니켈 함량이 상대적으로 낮은 Incoloy 890은 표준 310H보다 고온 균열에 대한 민감성이 더 높습니다. 예방 조치에는 다음이 포함됩니다.

표면을 철저히 청소하세요.{0}}절삭유나 마킹 펜으로 인한 황 오염은 특히 해롭습니다.

약간 볼록한 용접 비드 프로파일을 사용하세요.-오목한 비드는 균열 위험을 높입니다.

과도한 용접 제한을 피하세요.-어셈블리가 자유롭게 움직일 수 있도록 하세요.

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

중요한 경고:

Incoloy 864의 경우:스테인레스 스틸 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.

인콜로이 890의 경우:함량이 낮은-크롬 필러(308L, 316L)-를 사용하지 마세요. 황화 공격에 취약한 연결 고리를 생성합니다. 과도한 열 입력을 사용하지 마세요.-열 영향을 받는 부위가 민감해집니다-. 황-잔유물을 함유한-황은 열간 균열을 촉진하므로 세척하지 않고 용접하지 마십시오.

자격 요건:

해수 또는 FGD 서비스에 사용되는 Incoloy 864의 경우 용접 절차 자격에는 ASTM G48(염화제2철)에 따른 공식 부식 테스트가 포함되어 용접 및 열 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.

고온 황화 서비스에 사용되는 Incoloy 890의 경우-인증에는 승온 산화/황화 테스트가 포함되어야 합니다.-그러나 표준으로 성문화된 테스트는 없습니다. 많은 정유소 운영자는 용접 조인트가 특정 온도에서 시뮬레이션된 공정 가스에 노출되어 우선적인 공격 지점이 되지 않는다는 증명을 요구합니다.