Bezšvová trubica Incoloy 825: Špecifikácia ASTM B163 pre servis výmenníka tepla a kondenzátora

Keď výmenník tepla alebo kondenzátor musí prežiť kyselinu sírovú, morskú vodu alebo kyslý plyn po celé desaťročia, o všetkom rozhodujú dve rozhodnutia: zliatina rúr a špecifikácia, podľa ktorej sa kupuje. Čo sa týka dane zo zliatin niklu-, jedna kombinácia sa stala priemyselným štandardom -Zliatina 825(UNS N08825, DIN 2.4858, Incoloy® 825) dodávaná ako bezšvíková rúra podľa ASTM B163, štandardnej špecifikácie pre bezšvíkové kondenzátorové a tepelné-výmenníky z niklu a zliatin niklu.

Tento článok odpovedá na otázky, ktoré inžinieri, nákupcovia a tímy údržby najčastejšie kladú: aká je zliatina, čo ASTM B163 skutočne vyžaduje, ako sa vyrábajú a testujú rúrky, ako sa 825 porovnáva s alternatívami, ako sú 316L a Alloy 625, a ako správne špecifikovať rúrku pre váš projekt. Každá časť sa začína priamym záverom, takže kľúčové fakty možno rýchlo vybrať a citovať

Čo je Incoloy 825 (zliatina 825, UNS N08825)?

Incoloy 825 - oficiálne Alloy 825, UNS N08825, DIN 2.4858 - je tuhá -roztoková-zliatina spevneného niklu-železa-chrómu s molybdénom, meďou a titánom a je to jedna z najrozšírenejších špecifikovaných niklových zliatin a agresívnych chemických výmenníkov pre ohrievače

"Incoloy" je registrovaná ochranná známka spoločnosti Special Metals Corporation; všeobecné metalurgické označenie je Alloy 825, alebo UNS N08825. Skupina Incoloy zahŕňa zliatiny niklu-železa-chrómu a 825 je jej najobľúbenejším členom pre koróziu vo vode.

Nominálne zloženie je zhruba 40 % niklu, 21 % chrómu a 22 % železa, plus asi 2,8 % molybdénu, 2,3 % medi a 1 % titánu [3]. Vysoký obsah niklu udržuje štruktúru plne austenitickú a poskytuje vynikajúcu odolnosť proti koróznemu praskaniu-napäťovým chloridom; prídavok titánu stabilizuje zliatinu proti senzibilizácii a medzikryštalickej korózii po zváraní.

Zjednodušene povedané, Alloy 825 sa správa ako „super nehrdzavejúca oceľ“: oveľa odolnejšia voči korózii-než 316L v kyselinách a chloridoch, no stále je tvárna, zvárateľná a ľahko vyrobiteľná - presne takú kombináciu, akú rúrka výmenníka potrebuje.

Čo je ASTM B163 a prečo sa riadi rúrkami výmenníka tepla zo zliatiny 825-?

ASTM B163 (prijatá ako ASME SB-163) je štandardná špecifikácia pre bezšvíkové kondenzátory a výmenníky tepla z niklu a zliatin niklu; je to dokument, ktorý definuje, ako musí byť rúra Alloy 825 vyrobená, aké vlastnosti musí preukázať a ako musí byť testovaná pre servis výmenníka.

Rozsah. B163 zahŕňa bezšvíkové rúry z niklu a zliatin niklu pre kondenzátory a tepelné-výmenníky, ktoré sa dodávajú s vonkajším-priemerom-a-priemerným-stenovým alebo vonkajším-priemerom-a-minimálnym{{10}stenovým rúrkou. Pokryté veľkosti sú 3 palce (76,2 mm) a menší vonkajší priemer, s minimálnou hrúbkou steny 0,148 palca (3,76 mm) a menej, alebo priemernou hrúbkou steny 0,165 palca (4,19 mm) a menej.

Čo kontroluje štandard. B163 stanovuje limity chemického zloženia pre každú povolenú triedu (vrátane UNS N08825), požadované mechanické vlastnosti, podmienky tepelného-spracovania, rozmerové tolerancie, spracovanie a povrchovú úpravu a definovanú sadu testov - chemickú analýzu, ťah, tvrdosť, sploštenie, rozširovanie a tlakové skúšky alebo ekvivalentné nedeštruktívne skúšky.

Prečo je to komerčne dôležité. Objednávanie "Trubice Incoloy 825" bez štandardu ponecháva chémiu, mechaniku a testovanie nevymožiteľné. Špecifikácia ASTM B163 / ASME SB-163 robí každú z týchto požiadaviek overiteľnou a sledovateľnou a je základom certifikátu o skúške mlyna, na ktorý sa kupujúci spoliehajú [9]. B163 sedí vedľa sprievodných špecifikácií, ako sú B161 (niklové bezšvíkové rúry a rúrky), B165 (zliatina 400) a B829 (všeobecné požiadavky); zvárané rúrky výmenníka sa riadia B704/B676, nie B163.

Aké chemické zloženie vyžaduje ASTM B163 pre bezšvíkovú rúrku Alloy 825?

ASTM B163 vyžaduje rúrku Alloy 825, aby spĺňala limity zloženia UNS N08825: nikel 38,0 – 46,0 %, chróm 19,5 – 23,5 %, molybdén 2,5 – 3,5 %, meď 1,5 – 3,0 %, titán 0,6 – 1,0 %, titán 0,6 – 1,2 %, menej uhlíka ako 2 % s rovnováhou železa 0,05 %, mangán 1,0 % alebo menej, kremík 0,5 % alebo menej, síra 0,03 % alebo menej a hliník 0,2 % alebo menej.

Tabuľka 1 - Chemické zloženie zliatiny 825 (UNS N08825), hmotnostné %

Zjednodušene povedané: nikel v chloridoch bojuje proti-koróznemu praskaniu; chróm bojuje proti oxidačným kyselinám; molybdén bojuje proti tvorbe jamiek a pomáha pri znižovaní kyselín; meď pomáha zliatine pasivovať v kyseline sírovej; a titánový "uzamknutý" uhlík, aby sa rúrka po zváraní nesenzibilizovala a nekorodovala pozdĺž hraníc zŕn. Táto rovnováha piatich-prvkov je dôvodom, prečo 825 prekonáva bežnú nehrdzavejúcu oceľ v zmiešanej kyseline-plus-chloride.

Aké mechanické vlastnosti vyžaduje ASTM B163 pre bezšvíkovú rúrku Alloy 825?

V žíhanom stave, v ktorom sa rúrka výmenníka B163 Alloy 825 bežne dodáva, požadované minimálne vlastnosti sú: pevnosť v ťahu 85 ksi (586 MPa), medza klzu s posunom 0,2 % 35 ksi (241 MPa) a predĺženie 30 % v 2 in (50 mm) alebo 4D, s metódou Rockwell alebo ekvivalentom tvrdosti

Tabuľka 2 - Mechanické požiadavky ASTM B163 na žíhanú rúrku zo zliatiny 825

B163 fixuje teplotu (stav) pre každý stupeň; Zliatina 825 je dodávaná žíhaná, čo optimalizuje odolnosť proti korózii a spracovateľnosť, a materiál rúrky musí spĺňať tieto minimálne hodnoty pri testovaní na šaržu [1][2]. Požiadavka na predĺženie o 30 % nie je kozmetická: Rúry výmenníka sú mechanicky roztiahnuté do rúrok a často sa rozširujú, takže ťažnosť je funkčnou požiadavkou, zatiaľ čo kombinácia 85/35 ksi poskytuje dostatočnú pevnosť pre tenkostenné-steny a vysoké-tlaky.

Ako sa bezšvíková trubica Incoloy 825 vyrába podľa ASTM B163?

Bezšvová rúra B163 Alloy 825 vychádza z pevného predvalku, je opracovaná za tepla vytláčaním alebo rotačným dierovaním, potom opracovaná za studena putovaním alebo ťahaním na konečné rozmery, žíhaná v roztoku a kalená vodou, narovnávaná a dokončená - nemá pozdĺžny zvar, pretože žiadny nie je vyrobený.

Bezšvíkové verzus zvárané. Zváraná rúrka výmenníka (B704/B676) je vytvorená z pásového a švového-zvaru; bezšvová rúrka je vytvorená z dierovanej alebo pretláčanej dutiny. Odstránením zvarového švu sa odstráni najbežnejšie miesto zlyhania rúrky v cyklickej tepelnej prevádzke, získa sa rovnomerná stena a zachová sa plná integrita tlaku.

Typická cesta spracovania: rotačné dierovanie alebo extrúzia kovaného ingotu → púť za studena a ťahanie vo viacerých prechodoch s medzižíhaním → konečné rozpúšťacie žíhanie (približne 940–1010 stupňov / 1725–1850 stupňov F pre 825), po ktorom nasleduje kalenie vodou → vyrovnávanie → vnútorné a vonkajšie čistenie a kontrola [9]. Konečné žíhanie obnovuje stabilizovanú, plne austenitickú mikroštruktúru a optimálnu odolnosť proti korózii.

Pri servise výmenníka záleží na stave povrchu rovnako ako na chémii: čistý vnútorný otvor (morený alebo lesklý-povrchový) zabraňuje kontaminácii procesných kvapalín a zlepšuje koróziu. Toto je štandardná prax frézovania pre rúrky kondenzátora-.

Aké testovanie a kontrola vyžaduje ASTM B163?

ASTM B163 nariaďuje chemickú analýzu, skúšku ťahom, kontrolu tvrdosti, skúšky sploštenia a šírenia a tlakovú skúšku (hydrostatickú alebo vzduchovú-pod-vodou) alebo ekvivalentnú nedeštruktívnu skúšku; zodpovední výrobcovia navyše vykonávajú pozitívnu identifikáciu materiálu (PMI) a vydávajú certifikáty EN 10204 3.1/3,2 mil.

Test po teste, čo každá požiadavka zachytáva:

• Chemická analýza - overuje limity zloženia UNS N08825 pri každom teple (šarži).
• Skúška ťahom - overuje pevnosť v ťahu, medzu klzu a minimá predĺženia na dávku.
• Tvrdosť - Rockwell alebo ekvivalent, potvrdzujúci stav žíhania.
• Test sploštenia - dokazuje, že rúrku možno sploštiť bez prasknutia; kontrola funkčnosti.
• Skúška šírenia -, kde sa rúrky rozširujú alebo rozťahujú, dokazuje konečnú ťažnosť.
• Tlaková skúška - hydrostatická (alebo vzduchová-pod-vodou) na každej trubici, pokiaľ nie je nahradená metódou NDE; testovanie vírivými-prúdmi alebo ultrazvukom poskytuje 100 % objemové pokrytie bez vody.

Osvedčený postup dodávateľa pre clo výmenníka - 100 % PMI na hotovej rúre, overenie rozmerov a dĺžky a certifikát EN 10204 3.1 (3.2 s treťou-stranou). Kupujúci by ich mali zapísať do objednávky a nemali by ich prevziať.

Prečo si pre tepelné výmenníky a kondenzátory vybrať Incoloy 825 ako 316L, Alloy 20 alebo Alloy 625?

Alloy 825 ponúka najlepšiu rovnováhu medzi cenou-výkonom pre výmenníky, ktoré musia zvládnuť zmiešané kyseliny, chloridy, morskú vodu alebo kyslý plyn: 316L zlyhá pri týchto úlohách, Alloy 20 pokrýva užšie chemické okno a Alloy 625 je silnejšia a nákladnejšia, než si zvyčajne vyžaduje servis výmenníka.

Tabuľka 3 - Porovnanie zliatin pre-výmenník tepla a službu kondenzátora

316L je lacný a jemný v neškodnej vode, ale rýchlo zlyhá pri-koróznom praskaní chloridom a v kyseline sírovej pri vyšších koncentráciách - dvoch najčastejších porúch výmenníka. Alloy 20 bola vyvinutá pre kyselinu sírovú a funguje tam dobre, ale jej celkový rozsah je užší ako 825 a je menej etablovaná v morskej vode a kyslom prostredí. Zliatina 625 poskytuje vynikajúci výkon, ale stojí približne dvakrát toľko ako 825 a jej vyššia pevnosť nie je potrebná na rozširovanie rúr-plechov.

Technické pravidlo: ak je povinnosť „agresívna, ale nie extrémna“, 825 je zvyčajne technicky dostatočná a ekonomicky inteligentná voľba - av mnohých dizajnoch je to priamy pokles-v inovácii z 316L.

Kde sa používajú bezšvíkové rúrky Incoloy 825 v servise výmenníkov tepla a kondenzátora{1}?

Bezšvíkové rúry Alloy 825 sa používajú všade tam, kde musí výmenník alebo kondenzátor odolávať kyselinám, chloridom, morskej vode alebo kyslým procesným prúdom: chladiče kyseliny sírovej a fosforečnej, výmenníky chladené morskou vodou, -výmenníky chladených morskou vodou, medzichladiče a kondenzátory rafinérskych a kyslých plynov, zariadenia na-spracovanie spalín, chemické spracovanie a odsírenie jadrového paliva.

Chemické spracovanie - služby kyseliny sírovej (odoláva približne 60 % kyselinám pri teplote okolia a širokému rozsahu pri zvýšenej teplote), kyseliny fosforečnej, dusičnej a organických kyselín: chladiče kyselín, kondenzátory a výparníky.

Ropné a plynové - kyslé-plynové a ropné-chladiče a kondenzátory, amínové jednotky a vyrobené-vodné výmenníky tepla; nikel-molybdén-meď odoláva kombináciám H₂S/CO₂/chlorid.

Morská a pobrežná - morská voda-chladené výmenníky a odsoľovacie výparníky a kondenzátory, kde molybdén a meď poskytujú dobrý výkon morskej vody a odolnosť voči-korózii.

-odsírovacie práčky-plynu na kontrolu znečistenia, výmenníky-ohrievania spalín a systémy rýchleho ochladzovania.

Jadrové - rozpúšťadlá a technologické zariadenia na prepracovanie paliva, ktoré spracovávajú sírové a dusičné zmesi.

Ako by ste mali špecifikovať a kvalifikovať bezšvíkovú rúrku Incoloy 825 pre váš projekt?

Uveďte „ASTM B163 (ASME SB-163), UNS N08825, žíhané“ s vonkajším priemerom, hrúbkou steny a základom steny (minimálna alebo priemerná), dĺžkou, toleranciami a skúšobnými požiadavkami uvedenými v písomnej forme a pri prevzatí si vyžiadajte certifikát EN 10204 3.1/3,2 frézy plus PMI.

• Štandard a trieda - napíšte "ASTM B163 / ASME SB-163, UNS N08825, žíhané"; nikdy si neobjednávajte „len Incoloy 825“.
• Rozmery - presný vonkajší priemer a stena a uveďte, či je stena minimálnym-základom steny alebo priemernej-steny; nesú rôzne tolerancie a hmotnosti.
• Dĺžka a koncová podmienka - špecifikovaná dĺžka, hranaté{1}}konce rezu, trieda priamosti a tolerancie.
• Testovanie - možnosti hydrostatického verzus vírivého{1}}prúdu/ultrazvuku, sploštenia a rozšírenia a 100 % PMI.
• Dokumentácia - EN 10204 3.1 certifikát (3.2 so svedkom tretej-strany) a úplná sledovateľnosť k číslam tepla a šarží.
• Pri prijímacej kontrole - porovnajte tepelné číslo certifikátu so značkami rúr, spustite PMI na vzorkách, overte rozmery a stav povrchu (žiadne škrabance, jamky alebo opravy zvarov).
• Nástrahy, ako sa vyhnúť - „ekvivalentným“ náhradám bez schválenia, minimálnym-zámenám medzi stenou a priemerom-steny, akceptovaním rúr bez overiteľného certifikátu a -nežíhaným materiálom, ktorý sa nepodarí spáliť alebo sploštiť.