Những cân nhắc chính khi xác định và mua Incoloy 800 là gì?

1. Hỏi: Sự khác biệt chính về thành phần và xử lý nhiệt giữa các ống liền mạch tròn Incoloy 800, 800H và 800HT là gì?

A:Incoloy 800, 800H và 800HT là ba loại hợp kim crom niken-sắt{4}}có cùng thành phần cơ bản nhưng khác nhau về hàm lượng cacbon, việc bổ sung hợp kim có chủ ý và xử lý nhiệt. Những khác biệt này xác định sự phù hợp của chúng đối với phạm vi nhiệt độ và điều kiện sử dụng cụ thể.

Thành phần cơ bản (cả ba lớp):30–35% niken, 19–23% crom, 0,15–0,60% nhôm, 0,15–0,60% titan và sắt cân bằng. Hàm lượng niken cao mang lại khả năng chống nứt do ăn mòn do ứng suất clorua và duy trì độ ổn định của austenit. Crom có ​​khả năng chống oxy hóa và cacbon hóa. Nhôm và titan góp phần tăng cường lượng mưa ở nhiệt độ cao.

Incoloy 800 (UNS N08800):Đây là loại tiêu chuẩn có hàm lượng carbon tối đa là 0,10% (không có yêu cầu tối thiểu). Đó là dung dịch được ủ ở nhiệt độ 1800–2100 độ F (982–1149 độ) và được làm lạnh nhanh chóng. Cấu trúc hạt thu được thường thô (cỡ hạt ASTM No. 5 hoặc thô hơn). Loại này có khả năng chống oxy hóa và cacbon hóa tốt nhưng có độ bền rão thấp nhất trong ba loại. Nó phù hợp với nhiệt độ sử dụng lên tới xấp xỉ 1100 độ F (593 độ) trong đó độ rão không phải là vấn đề cần quan tâm trong thiết kế.

Incoloy 800H (UNS N08810):Loại này có phạm vi carbon được kiểm soát là 0,05–0,10% và yêu cầu nhiệt độ ủ dung dịch cao hơn tối thiểu là 2100 độ F (1149 độ). Nhiệt độ ủ cao hơn kết hợp với hàm lượng cacbon được kiểm soát tạo ra cấu trúc hạt mịn hơn, đồng đều hơn (cỡ hạt ASTM No. 5 hoặc mịn hơn). Cấu trúc hạt mịn này giúp tăng cường đáng kể độ bền đứt-của rão, giúp 800H phù hợp với nhiệt độ sử dụng trên 1100 độ F (593 độ ) khi biến dạng phụ thuộc vào thời gian- trở nên nghiêm trọng.

Incoloy 800HT (UNS N08811):Đây là loại cao cấp nhất, có cùng dải cacbon như 800H (0,06–0,10%) nhưng được bổ sung có kiểm soát nhôm (0,15–0,60%) và titan (0,15–0,60%) ở cấp cao hơn của dải. Nhiệt độ ủ dung dịch thậm chí còn cao hơn-tối thiểu 2150 độ F (1177 độ ). Điều này có chủ ý tạo ra cấu trúc hạt thô hơn nhằm tối ưu hóa khả năng chống rão. Sự kết hợp giữa nhôm/titan cao hơn (thúc đẩy kết tủa Ni₃(Al,Ti) trong quá trình sử dụng) và kích thước hạt được tối ưu hóa mang lại độ bền nhiệt-cao vượt trội cho 800HT.

Chọn lớp đúng:Đối với các ứng dụng dưới 1100 độ F mà không bị căng thẳng kéo dài, tiêu chuẩn 800 là phù hợp và tiết kiệm nhất. Đối với dịch vụ trên 1100 độ F có lo ngại về hiện tượng leo, cần có 800H. Đối với các ứng dụng có yêu cầu cao về nhiệt độ-nhiệt độ cao nhất (cracking ethylene, cải tạo khí metan bằng hơi nước) trong đó cần có tuổi thọ rão tối đa thì 800HT là lựa chọn ưu tiên.

---

2. Hỏi: Những tiêu chuẩn và thông số kỹ thuật nào chi phối ống liền mạch Incoloy 800/800H/800HT?

A:Ống liền mạch tròn Incoloy 800/800H/800HT được sản xuất và thử nghiệm theo khuôn khổ toàn diện về các thông số kỹ thuật của ASTM, ASME và quốc tế. Hiểu các tiêu chuẩn này là điều cần thiết cho việc mua sắm, chế tạo và tuân thủ quy định.

Thông số kỹ thuật ống và ống sơ cấp:

ASTM B163 / ASME SB163– Đây là thông số kỹ thuật tiêu chuẩn cho ống ngưng tụ và trao đổi nhiệt liền mạch. Nó bao gồm Incoloy 800, 800H và 800HT (UNS N08800, N08810, N08811) và là thông số kỹ thuật phổ biến nhất cho các sản phẩm ống. Các yêu cầu bao gồm thành phần hóa học, đặc tính kéo, thử nghiệm làm phẳng, thử nghiệm đốt cháy và thử nghiệm thủy tĩnh hoặc điện không phá hủy. Dung sai chặt chẽ hơn so với đường ống, khiến điều này phù hợp với các ứng dụng truyền nhiệt.

ASTM B407 / ASME SB407– Thông số kỹ thuật tiêu chuẩn cho ống hợp kim crom niken-sắt{1}}không liền mạch. Điều này bao gồm đường kính lớn hơn và độ dày thành nặng hơn cho các ứng dụng đường ống xử lý. Các số UNS tương tự được áp dụng.

Thông số bổ sung:

ASTM B829- Yêu cầu chung đối với ống và ống liền mạch bằng hợp kim niken (cung cấp các yêu cầu bổ sung về xử lý nhiệt, lấy mẫu, chứng nhận và dung sai kích thước)

ASTM B751– Yêu cầu chung đối với ống hợp kim niken (bao gồm độ thẳng, độ bóng bề mặt và độ bóng cuối)

Mã và tiêu chuẩn bình áp lực:

Mã nồi hơi và bình chịu áp lực ASME Phần II, Phần D– Cung cấp các giá trị ứng suất cho phép cho cả ba loại ở nhiệt độ cao. Điều quan trọng là 800H và 800HT nhận được ứng suất cho phép cao hơn đáng kể trên 1100 độ F (593 độ) so với tiêu chuẩn 800.

ASME Phần VIII, Phần 1– Quy phạm thi công bình chịu áp lực sử dụng các vật liệu này.

Tiêu chuẩn kích thước:

ASME B36.19– Kích thước ống thép không gỉ (thường áp dụng cho các ống có đường kính-lớn hơn)

ASTM B163bao gồm dung sai kích thước riêng của nó đối với các ống trao đổi nhiệt (thường là ± 0,004" trên OD đối với các ống dưới 1")

Yêu cầu đảm bảo chất lượng:Các ống được chứng nhận phải kèm theo tài liệu báo cáo thử nghiệm vật liệu (MTR):

Phân tích nhiệt lượng và hóa học (bao gồm hàm lượng cacbon và nhôm và titan đối với 800HT)

Tính chất cơ học (năng suất, độ bền kéo, độ giãn dài)

Chi tiết xử lý nhiệt (nhiệt độ, thời gian giữ, phương pháp làm mát) - quan trọng đối với 800H/800HT để xác minh nhiệt độ ủ tối thiểu

Kích thước hạt (số kích thước hạt ASTM) - cần thiết cho 800H và 800HT để xác nhận xử lý nhiệt thích hợp

Kết quả kiểm tra không phá hủy (kiểm tra dòng điện xoáy hoặc siêu âm)

Lưu ý mua sắm quan trọng:Đối với 800H và 800HT, MTR phải ghi lại rõ ràng nhiệt độ ủ dung dịch ( Lớn hơn hoặc bằng 2100 độ F đối với 800H, Lớn hơn hoặc bằng 2150 độ F đối với 800HT) và kích thước hạt (ASTM No. 5 hoặc mịn hơn đối với 800H). Nếu không có những thứ này, vật liệu không thể được chứng nhận là 800H hoặc 800HT bất kể thành phần hóa học.

---

3. Hỏi: Tại sao ống liền mạch tròn Incoloy 800HT là vật liệu được ưu tiên cho các ứng dụng lò nứt ethylene và ứng dụng cải cách khí metan bằng hơi nước?

A:Ống tròn liền mạch Incoloy 800HT đã trở thành tiêu chuẩn công nghiệp cho các ứng dụng lò hóa dầu đòi hỏi khắt khe nhất-lò nung nứt ethylene và máy cải tạo khí metan hơi nước (SMR). Những ứng dụng này yêu cầu vật liệu có thể chịu được nhiệt độ khắc nghiệt, khí quyển cacbon hóa và áp suất bên trong duy trì trong nhiều thập kỷ. Ba đặc điểm cụ thể giải thích sự thống trị của 800HT.

Đầu tiên, độ bền-độ rão vượt trội ở nhiệt độ khắc nghiệt.Cuộn dây lò nứt ethylene hoạt động ở nhiệt độ kim loại 1600–1900 độ F (870–1040 độ) với áp suất bên trong lên tới 500 psi (3,4 MPa). Ứng suất vòng đai do áp suất bên trong, kết hợp với nhiệt độ cực cao, gây ra biến dạng phụ thuộc thời gian{7}}(độ dão). Sự kết hợp giữa cacbon được kiểm soát (0,06–0,10%), nhôm và titan cao (0,15–0,60% mỗi loại) của Incoloy 800HT và ủ dung dịch ở nhiệt độ-cao (tối thiểu 2150 độ F / 1177 độ ) tạo ra cấu trúc hạt tối ưu có khả năng chống rão. Nhôm và titan tạo thành kết tủa Ni₃(Al,Ti) mịn trong quá trình sử dụng, giúp tăng thêm độ bền. Cường độ đứt gãy 100.000-giờ của 800HT ở 1650 độ F (899 độ ) là khoảng 2,5–3,5 ksi (17–24 MPa), so với 1,5–2,0 ksi đối với 800H tiêu chuẩn và không đáng kể đối với 800. Trên thực tế, cuộn dây lò 800HT được vận hành đúng cách mang lại tuổi thọ sử dụng từ 5–10 năm, trong khi 800H có thể hỏng trong vòng 2–3 năm.

Thứ hai, khả năng chống cacbon hóa đặc biệt.Quá trình crackinh hydrocacbon tạo ra cacbon nhiệt phân, có thể khuếch tán vào thành ống-một hiện tượng gọi là cacbon hóa. Các lớp được cacbon hóa trở nên giòn, mất độ dẻo và phát triển sự giãn nở nhiệt không tương xứng nghiêm trọng với kim loại cơ bản không được cacbon hóa. Hàm lượng niken cao của Incoloy 800HT (30–35%) làm giảm độ hòa tan và độ khuếch tán của cacbon trong nền austenit. Lớp oxit giàu crom-hình thành trên đường kính trong của ống cũng đóng vai trò như một rào cản khuếch tán. Theo kinh nghiệm thực tế, ống 800HT có khả năng chống lại tốc độ thâm nhập của quá trình cacbon hóa là 0,02–0,05 inch mỗi năm, cung cấp dịch vụ hàng thập kỷ trước khi tình trạng giòn trở nên nghiêm trọng.

Thứ ba, khả năng chống mỏi nhiệt trong chu kỳ khử.Lò ethylene trải qua quá trình phân hủy định kỳ (loại bỏ cặn carbon) bằng cách đưa hơi nước và không khí vào, gây ra sự dao động nhiệt độ nhanh chóng. Những chu trình nhiệt này gây ra sức căng đáng kể. Sự kết hợp giữa hệ số giãn nở nhiệt vừa phải và độ dẻo nhiệt-cao của Incoloy 800HT cho phép nó chịu được hàng nghìn chu kỳ nhiệt mà không bị nứt. Cấu trúc hạt thô, được kiểm soát (được tạo ra một cách có chủ ý bằng quá trình ủ dung dịch ở nhiệt độ cao-) chống lại hiện tượng xâm thực ở ranh giới hạt, một tiền đề dẫn đến hư hỏng do mỏi nhiệt.

Hiệu suất trường so sánh trong dịch vụ Cracking ethylene:

Ứng dụng điển hình:Cuộn dây lò nứt ethylene và bộ trao đổi đường dây chuyển, ống nối và ống góp cải cách khí metan, ống cải cách sơ cấp của nhà máy amoniac, các bộ phận của lò cải cách hydro và ống quá nhiệt trong các nhà máy điện siêu tới hạn tiên tiến.

---

4. Hỏi: Các yêu cầu hàn quan trọng đối với ống liền mạch tròn Incoloy 800/800H/800HT là gì?

A:Hàn ống liền mạch Incoloy 800/800H/800HT đòi hỏi phải chú ý cẩn thận đến việc lựa chọn kim loại phụ, kiểm soát nhiệt đầu vào và-làm sạch mối hàn trước. Không giống như các hợp kim làm cứng-kết tủa, các loại này thường có thể hàn được mà không cần bắt buộc phải xử lý nhiệt sau{6}}hàn, nhưng việc bảo quản cấu trúc hạt mịn 800H/800HT là rất quan trọng.

Lựa chọn kim loại phụ:

ERNiCr-3(AWS A5.14) – Đây là chất bổ sung tiêu chuẩn cho cả ba loại. Nó chứa khoảng 67% niken, 20% crom và 2,5% mangan, cung cấp độ bền nhiệt độ cao-tốt và đặc tính giãn nở nhiệt phù hợp.

ERNiCrCoMo-1(Inconel 617) – Được sử dụng cho dịch vụ leo đòi hỏi khắt khe nhất trên 1500 độ F (816 độ). Chất độn này mang lại độ bền-nhiệt độ cao và khả năng chống oxy hóa vượt trội.

Không bao giờ sử dụngchất độn bằng thép không gỉ (308L, 309L, 310H, 316L) – chúng tạo ra các vùng pha loãng dễ bị nứt nóng và có độ bền rão thấp hơn.

Kiểm soát nhiệt đầu vào cho 800H và 800HT (quan trọng):Các loại này có được khả năng chống rão từ cấu trúc hạt mịn được kiểm soát (800H) hoặc cấu trúc hạt thô được tối ưu hóa (800HT). Lượng nhiệt đầu vào quá mức trong quá trình hàn có thể làm thô cấu trúc hạt trong vùng-bị ảnh hưởng nhiệt (HAZ), làm giảm cục bộ khả năng chống rão và tạo ra vị trí có khả năng bắt đầu hư hỏng.

Nhiệt độ giữa các đường tối đa: 200 độ F (93 độ)

Nhiệt đầu vào giới hạn ở 25–45 kJ/inch (10–18 kJ/cm)

Sử dụng hạt chuỗi thay vì dệt

Đối với ống có thành-mỏng (tường 0,065" / 1,6 mm và mỏng hơn), hãy sử dụng GTAW (hàn hồ quang vonfram khí) với lượng nhiệt đầu vào tối thiểu

-làm sạch trước mối hàn và ngăn ngừa nhiễm bẩn:Lưu huỳnh, phốt pho và các kim loại có nhiệt độ-nóng chảy-thấp (đồng, kẽm, chì) gây ra hiện tượng nứt nóng.

Làm sạch vùng hàn bằng axeton hoặc bàn chải inox chuyên dụng

Sử dụng bánh mài dành riêng cho hợp kim niken-không bao giờ sử dụng bánh mài trước đây được sử dụng trên thép cacbon

Đối với hàn ống, làm sạch đường kính bên trong bằng khí trơ (argon) để ngăn chặn quá trình oxy hóa bên trong (đường)

Sau{0}}xử lý nhiệt mối hàn (PWHT):Nói chung không bắt buộc đối với độ dày thành điển hình của ống (lên tới 0,500" / 12,7 mm). Tuy nhiên, đối với các đoạn tường-nặng hoặc khi bộ phận sẽ hoạt động trong phạm vi rão và cần có độ bền rão tối đa, có thể chỉ định xử lý nhiệt ủ bằng giải pháp đầy đủ:

Đối với 800H: tối thiểu 2100 độ F (1149 độ), tiếp theo là làm mát nhanh

Đối với 800HT: tối thiểu 2150 độ F (1177 độ), tiếp theo là làm mát nhanh

PWHT tại hiện trường hiếm khi thực tế đối với hàn ống, vì vậy việc xác nhận quy trình hàn thích hợp là điều cần thiết.

Các lỗi thường gặp và cách phòng ngừa:

Nứt nóng:Được ngăn chặn nhờ lượng nhiệt đầu vào thấp, điều kiện sạch sẽ và lựa chọn chất độn thích hợp

Vết nứt vi mô trong HAZ:Tránh điều chỉnh quá mức-và pha loãng quá mức từ kim loại cơ bản

Mất sức mạnh leo trong HAZ:Kiểm soát nhiệt độ giữa các đường; đối với 800HT, hãy cân nhắc việc ủ-giải pháp hàn sau cho các ứng dụng quan trọng

Quá trình oxy hóa rễ (đường):Sử dụng thanh lọc khí trơ trên ống ID

Yêu cầu về trình độ:Quy trình hàn phải đạt tiêu chuẩn ASME Phần IX. Đối với 800H và 800HT trong dịch vụ leo, có thể chỉ định thử nghiệm độ bền kéo ở nhiệt độ-cao (ở nhiệt độ sử dụng dự định). Đối với các ứng dụng cải tiến và crackinh ethylene, nhiều nhà chế tạo yêu cầu kính hiển vi-mặt cắt ngang của HAZ để xác minh không có hạt thô nào vượt quá giới hạn chấp nhận được.

---

5. Hỏi: Những điểm chính cần cân nhắc khi xác định và mua ống liền mạch tròn Incoloy 800/800H/800HT là gì?

A:Việc chỉ định và mua ống liền mạch tròn Incoloy 800/800H/800HT đòi hỏi phải chú ý đến nhiều yếu tố bao gồm lựa chọn cấp độ, xác minh xử lý nhiệt, dung sai kích thước, yêu cầu thử nghiệm và chứng nhận. Thông số kỹ thuật chính xác ngăn chặn sự không phù hợp về vật liệu tốn kém và lỗi dịch vụ sớm.

Lựa chọn cấp dựa trên nhiệt độ sử dụng và ứng suất:Đây là quyết định mua sắm quan trọng nhất.

Incoloy 800:Sử dụng cho nhiệt độ dưới 1100 độ F (593 độ ) mà không bị căng thẳng kéo dài hoặc cho các ứng dụng không{2}} bị rão như phần cứng lò nung, bộ trao đổi nhiệt có nhiệt độ vừa phải và dịch vụ chống ăn mòn nói chung.

Incoloy 800H:Sử dụng cho nhiệt độ sử dụng 1100–1600 độ F (593–871 độ ) trong đó độ rão là yếu tố cần cân nhắc trong thiết kế. Ví dụ: bím tóc cải tiến, bộ trao đổi nhiệt-nhiệt độ cao và ống quá nhiệt.

Incoloy 800HT:Sử dụng cho các dịch vụ đòi hỏi khắt khe nhất ở nhiệt độ trên 1600 độ F (871 độ), đặc biệt là các ống lò nung cải cách khí metan và nứt ethylene.

Xác minh xử lý nhiệt trên MTR:Đối với 800H và 800HT, báo cáo thử nghiệm vật liệu (MTR) phải ghi rõ ràng:

Nhiệt độ ủ dung dịch (Lớn hơn hoặc bằng 2100 độ F đối với 800H, Lớn hơn hoặc bằng 2150 độ F đối với 800HT)

Kích thước hạt (ASTM No. 5 hoặc mịn hơn đối với 800H; 800HT thường thô hơn nhưng phải được ghi lại)

Phương pháp làm mát (làm nguội bằng nước hoặc làm mát nhanh là tiêu chuẩn)
Nếu không có những thứ này, vật liệu không thể được chứng nhận là 800H hoặc 800HT bất kể thành phần hóa học.

Thông số kích thước:

Chỉ định đường kính ngoài (OD) và độ dày thành (WT) với dung sai theo tiêu chuẩn ASTM B163 (đối với ống trao đổi nhiệt) hoặc ASTM B407 (đối với đường ống)

Kích thước ống tiêu chuẩn: 1/4", 3/8", 1/2", 5/8", 3/4", 1", 1-1/4", 1-1/2", 2" OD và lớn hơn

Độ dày của tường: BWG (Birmingham Wire Gauge) đo từ 10 đến 22 hoặc tương đương theo hệ mét

Độ dài: ngẫu nhiên (12–25 ft), chính xác hoặc ngẫu nhiên gấp đôi

Yêu cầu kiểm tra và kiểm tra:Chỉ định mức độ kiểm tra cần thiết dựa trên mức độ quan trọng của dịch vụ:

Kiểm tra thủy tĩnh:Bắt buộc đối với các ống-giữ áp suất theo tiêu chuẩn ASTM B163/B407 (áp suất thử nghiệm được tính từ độ dày thành và ứng suất cho phép)

Kiểm tra dòng điện xoáy (ECT):Per ASTM E426, tiêu chuẩn cho ống trao đổi nhiệt; phát hiện các khuyết tật bề mặt và gần{1}}bề mặt

Kiểm tra siêu âm (UT):Theo tiêu chuẩn ASTM E213, dành cho các ứng dụng quan trọng yêu cầu phát hiện lỗi bên trong

Kiểm tra độ phẳng:Theo tiêu chuẩn ASTM B163, xác minh độ dẻo; cần thiết cho ống trao đổi nhiệt

Thử nghiệm đốt cháy:Theo tiêu chuẩn ASTM B163, xác minh độ dẻo cho các mối nối ống giãn nở (ống-đến-tấm ống)

Kiểm tra ăn mòn (tùy chọn nhưng được khuyến nghị cho dịch vụ khắc nghiệt):

ASTM G28, Phương pháp A:Thử nghiệm axit sunfuric sắt-để xác định tính nhạy cảm với sự ăn mòn giữa các hạt

Thử nghiệm oxy hóa ở nhiệt độ-cao:Có thể được chỉ định cho dịch vụ cải cách (không có phương pháp tiêu chuẩn, thường do người mua- chỉ định)

Yêu cầu chứng nhận:MTR phải bao gồm:

Số nhiệt và tên nhà sản xuất

Phân tích hóa học (bao gồm C, Al, Ti để xác minh cấp)

Tính chất cơ học (năng suất, độ bền kéo, độ giãn dài ở nhiệt độ phòng)

Chi tiết xử lý nhiệt (nhiệt độ, thời gian, phương pháp làm mát) - quan trọng đối với 800H/800HT

Kích thước hạt (số kích thước hạt ASTM) - quan trọng đối với 800H/800HT

Kết quả của tất cả các thử nghiệm được chỉ định (thủy tĩnh, NDE, làm phẳng, v.v.)

Chữ ký của thanh tra viên đủ năng lực

Những lỗi mua sắm thường gặp cần tránh:

Chỉ định 800H hoặc 800HT mà không xác minh nhiệt độ ủ dung dịch tối thiểu trên MTR

Giả sử tiêu chuẩn 800 được chấp nhận đối với dịch vụ leo trên 1100 độ F

Không chỉ định các thử nghiệm làm phẳng và đốt cháy cho các ống trao đổi nhiệt

Không xác minh rằng kim loại phụ được chỉ định để hàn có phù hợp với loại ống không

Chấp nhận vật liệu không có kích thước hạt được ghi lại cho 800H/800HT