1. س: ما هي الاختلافات الأساسية في التركيب الكيميائي ومقاومة التآكل بين الأنابيب غير الملحومة Incoloy 800 وIncoloy 825؟
A:
على الرغم من أن كلاهما عبارة عن سبائك النيكل-الحديد-الكروم الأوستنيتي، إلا أن تركيباتهما مصممة خصيصًا للبيئات المسببة للتآكل المختلفة.
إنكولوي 800(UNS N08800) يحتوي عادةً على:
النيكل: 30-35%
الكروم: 19-23%
الحديد: التوازن (تقريبًا. 39–50%)
الكربون: أقل من أو يساوي 0.10% (مع الإصدارات الخاضعة للرقابة 800H/800HT)
قوتها تكمن فيمقاومة الأكسدة العالية لدرجات الحرارةوقوة زحف جيدة، لكن مقاومتها محدودة لتقليل الأحماض.
إنكولوي 825(UNS N08825) يضيف عناصر صناعة السبائك الهامة:
النيكل: 38-46% (أعلى لمقاومة أفضل للأحماض)
الكروم: 19.5-23.5%
الموليبدينوم: 2.5-3.5% (يوفر مقاومة للتنقر)
النحاس: 1.5-3.0% (مهم لمقاومة أحماض الكبريتيك والفوسفوريك)
التيتانيوم: 0.6-1.2% (يثبت ضد التحسس)
مقارنة مقاومة التآكل:
إنكولوي 800يتفوق في البيئات المؤكسدة-ذات درجات الحرارة المرتفعة، والبخار، والبيئات الكربنة.
إنكولوي 825يتفوق في تقليل البيئات الحمضية (الكبريتيك والفوسفوريك) ومياه البحر والغاز الحامض (H₂S/CO₂/كلوريد) بسبب محتواه من Mo وCu.
في تطبيقات الأنابيب غير الملحومة،يتم اختيار 800 لأنابيب المبادل الحراري التي تزيد عن 500 درجة، بينماتم اختيار 825 لخدمة التآكل الرطب حتى 550 درجة- على سبيل المثال، خطوط تدفق النفط والغاز أو أنابيب حمض المصانع الكيميائية.
2. س: لماذا يتم تفضيل الأنابيب غير الملحومة Incoloy 825 على الفولاذ المقاوم للصدأ 316L في الخدمة الحامضة (بيئات H₂S الرطبة)؟
A:
في الخدمة الحامضة المحددة بواسطة NACE MR0175/ISO 15156، يجب أن تقاوم الموادتكسير الإجهاد الكبريتيد (SSC)والتكسير المستحث بالهيدروجين -(HIC). الفولاذ المقاوم للصدأ 316L، على الرغم من مقاومته للتآكل العام، يعاني من الحفر وSSC عندما تتعايش الكلوريدات وH₂S عند درجات حرارة أعلى من 60 درجة.
عروض الأنابيب غير الملحومة Incoloy 825:
نسبة عالية من النيكل (38-46%)- يستقر في البنية الأوستنيتية ويقلل من تقصف الهيدروجين.
الموليبدينوم (2.5-3.5%)- يعزز الرقم المكافئ لمقاومة التنقر (PREN > 32)، وهو ما يتجاوز بكثير 316L (PREN ~24–26).
النحاس (1.5-3.0%)- يقاوم على وجه التحديد الذوبان الأنودي الناجم عن H₂S.
مقاومة التكسير الناتج عن التآكل الناتج عن إجهاد الكلوريد (SCC)- وضع فشل شائع لـ 316L في بيئات H₂S/Cl⁻ الحارة والرطبة.
يسرد NACE MR0175 بشكل صريحإنكولوي 825 (UNS N08825)كما هو مقبول للخدمة الحامضة في جميع الظروف وظروف الصلابة (أقل من أو يساوي 35 HRC)، في حين أن 316L غالبًا ما يكون مقيدًا أو يتطلب تحكمًا صارمًا في الصلابة. ونتيجة لذلك، فإن الأنابيب غير الملحومة 825 هي الاختيار القياسي للأنابيب الموجودة في قاع البئر، وخطوط التدفق السطحية، والمبادلات الحرارية في حقول الغاز الحامض.
3. س: ما هي معايير التصنيع التي تحكم الأنابيب غير الملحومة Incoloy 800 و825، وما هي متطلبات الاختبار الحرجة؟
A:
المعايير الأكثر شيوعًا هي:
أستم B407– الأنابيب والأنابيب غير الملحومة لـ Incoloy 800، 800H، 800HT
أستم B423– الأنابيب والأنابيب غير الملحومة خصيصًا لـ Incoloy 825
أسم SB-407 / SB-423- نفس المواصفات المعتمدة لتطبيقات أوعية الضغط والغلايات بموجب القسم II من كود ASME.
الأبعاد الحرجة والتسامحاتبع ASME B36.19 لأحجام أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ، على الرغم من أن سبائك النيكل قد يكون لها سماحيات مختلفة قليلاً لسمك الجدار.
تشمل الاختبارات الإلزامية والاختيارية ما يلي:
اختبار الهيدروستاتيكي– تم اختبار كل أنبوب لضغط لا يقل عن 60% من الحد الأدنى لقوة الخضوع المحددة.
إيدي الحالي أو الفحص بالموجات فوق الصوتية– لمحاولة الاقتراب من الموت (-الفحص غير المدمر) عند تحديده.
اختبار التسطيح(للأنابيب حتى 6″ NPS) - يتم تقييم الليونة.
اختبار الصلابة- عادة أقل من أو يساوي 85 HRB لـ 825 الملدن، أقل من أو يساوي 90 HRB لـ 800.
اختبار التآكل بين الحبيبات(ASTM A262 Practice E أو C) - خاصة بالنسبة إلى 825 لتأكيد التثبيت (Ti يمنع ترسيب كربيد الكروم).
تحديد المواد الإيجابية (PMI)- 100% مطلوبة في معظم القوانين الصناعية لتجنب اختلاط السبائك.
بالإضافة إلى ذلك، بالنسبة للخدمة النووية أو الخدمة ذات درجة الحرارة العالية، قد تكون هناك حاجة لاختبارات الزحف والتمزق الإجهادي (وفقًا لمعيار ASTM E139) للأنابيب غير الملحومة 800H/800HT.
4. س: كيف يمكن مقارنة الثبات الحراري للأنابيب غير الملحومة Incoloy 800 مع Incoloy 825 عند درجات حرارة مرتفعة (600-900 درجة)؟
A:
وهذا هو التمييز الرئيسي:
إنكولوي 800(خاصة إصدارات 800H/800HT) مصممة من أجلقوة درجة الحرارة العالية-.. بفضل الكربون المتحكم فيه (0.05-0.10%) والحد الأدنى لحجم الحبيبات ASTM رقم . 5، فإنه يقاوم الزحف والتمزق الناتج عن الإجهاد حتى 900 درجة (1652 درجة فهرنهايت). يؤدي ترسيب كربيدات M₂₃C₆ عند حدود الحبوب إلى تحسين مقاومة الزحف دون التسبب في التقصف. كما أنه يشكل مقياس Cr₂O₃ وقائي يقاوم الأكسدة والكربنة.
إنكولوي 825، في المقابل، هولا ينصح به للتعرض لفترات طويلة فوق 550 درجة (1022 درجة فهرنهايت). عند درجات الحرارة المرتفعة، تفقد إضافات الموليبدينوم والنحاس فائدتها في التآكل، وتصبح السبيكة عرضة لتكوين مرحلة سيجما (مرحلة بين معدنية هشة)، مما يؤدي إلى فقدان صلابة الصدمات والليونة. علاوة على ذلك، فإن التثبيت باستخدام التيتانيوم لا يمكن أن يمنع بشكل كامل التحسس أثناء التبريد البطيء من درجة حرارة أعلى من 700 درجة.
الاستنتاج العملي:
يستخدمإنكولوي 800 الأنابيب غير الملحومةلأنابيب الفرن، ورؤوس التسخين، وملفات تكسير الإيثيلين (650-900 درجة).
يستخدمإنكولوي 825 الأنابيب غير الملحومةللخدمة الرطبة المسببة للتآكل حتى 550 درجة - مطلقًا للتطبيقات الهيكلية ذات درجة الحرارة العالية.
إذا كان المشروع يتطلب درجة حرارة عالية ومقاومة H₂S الرطبة عند درجات حرارة متوسطة (400-550 درجة)، فقد يستمر Incoloy 825 في العمل، لكن تصميم الزحف يجب أن يتبع الضغوط المخفضة المسموح بها من ASME فوق 500 درجة.
5. س: ما هي أوضاع الفشل الشائعة للأنابيب غير الملحومة Incoloy 825 في الإنتاج البحري، وكيف يمكن منعها؟
A:
على الرغم من مقاومته الممتازة للتآكل، فإن الأنابيب غير الملحومة Incoloy 825 يمكن أن تفشل في البيئات البحرية في ظل ظروف محددة:
أوضاع الفشل الشائعة:
تأليب/شق التآكل– يحدث عندما يركد ماء البحر تحت النمو البحري أو الحجم البحري، خاصة إذا لم يتم تخميل سطح الأنبوب بشكل صحيح أو إذا كانت مستويات الأكسجين تختلف.
تكسير التآكل الناتج عن إجهاد الكلوريد (Cl-SCC) – Rare in 825 due to high Ni, but can occur at temperatures >150°C (>302 درجة فهرنهايت) في المحاليل الملحية عالية التركيز مع ضغوط الشد.
التآكل الجلفاني- عندما يقترن بمعادن أقل نبلاً (الفولاذ الكربوني، والفولاذ منخفض السبائك) في مياه البحر، يعمل 825 ككاثود، مما يسرع الهجوم على المادة الأنودية.
تقصف الهيدروجين- ممكن في حالة الإفراط في تطبيق الحماية الكاثودية (الإمكانات < –850 مللي فولت مقابل Ag/AgCl) لتوليد الهيدروجين الذري.
التآكل-التآكل– في السوائل المنتجة المحتوية على الرمال، خاصة عند ثنيات الأنابيب ومخفضات السرعة.
تدابير الوقاية:
الانتهاء من السطح:حدد الأسطح الداخلية المخللة والمخملة (وليس فقط المصقولة ميكانيكيًا) لإزالة الحديد المدمج وضمان طبقة أكسيد غنية بالكروم مستقرة.
تصميم: Avoid crevices (use full penetration welds, continuous gaskets) and maintain flow velocities >1.5 م/ث لمنع الترسيب ولكن<4–5 m/s to avoid erosion.
الاقتران المادي:استخدم مجموعات العزل أو الوصلات الانتقالية عند توصيل 825 بالفلنجات المصنوعة من الفولاذ الكربوني.
مراقبة الحماية الكاثودية:الحد من الإمكانات إلى –800 مللي فولت إلى –900 مللي فولت (Ag/AgCl) وتطبيق الطلاء على 825 سطحًا حيثما أمكن ذلك لتقليل شحن الهيدروجين.
معالجة ما بعد اللحام:على الرغم من أن 825 ليس عرضة للحساسية، فإن التلدين بالمحلول (940-980 درجة متبوعًا بالتبريد السريع) يعيد المقاومة المثالية للتآكل بعد العمل البارد الشديد أو اللحام.
من خلال اتباع هذه الممارسات، يمكن للأنابيب غير الملحومة Incoloy 825 تحقيق 20-30 عامًا من الخدمة في التطبيقات البحرية العلوية وتحت سطح البحر.
