Pibellau di-dor Incoloy 27-7MO ac A-286

1. C: Beth yw'r gwahaniaethau sylfaenol mewn cyfansoddiad cemegol a mecanweithiau cryfhau rhwng pibellau di-dor aloi Incoloy 27-7MO ac A-286?

A:
Mae Incoloy 27-7MO ac A-286 ill dau yn aloion perfformiad uchel yn seiliedig ar haearn, ond maent yn defnyddio mecanweithiau cryfhau hollol wahanol ac yn gwasanaethu ystodau tymheredd gwahanol.

Incoloy 27-7MO (UNS S31277)yn ddur di-staen austenitig super-wedi'i gynllunio ar gyfer y gallu mwyaf posibl i wrthsefyll cyrydiad tyllau ac agennau. Mae ei gyfansoddiad enwol yn cynnwys:

Nicel: 27-29% (uchel ar gyfer sefydlogrwydd austenitig)

Cromiwm: 21-23% (uchel ar gyfer sefydlogrwydd ffilm goddefol)

Molybdenwm: 6.5-7.5% (hynod o uchel ar gyfer ymwrthedd i dyllu)

Haearn: balans (tua. 37–42%)

Nitrogen: 0.20-0.30% (hanfodol ar gyfer tyllu a chryfhau)

Copr: 0.5-1.5% (gwrthiant asid)

Carbon: Llai na neu'n hafal i 0.020% (isel iawn i atal sensiteiddio)

Mae'r aloi yndatrysiad-solid wedi'i gryfhauheb unrhyw allu i galedu dyddodiad. Mae'r cyfuniad o 6.5–7.5% molybdenwm a 0.20–0.30% nitrogen yn rhoi 27-7MO nifer cyfatebol ymwrthedd tyllu (PREN) o 50–55 - un o'r uchaf ymhlith aloion gyr austenitig sydd ar gael yn fasnachol. Y tymheredd gwasanaeth uchaf ar gyfer cymwysiadau cyrydiad yw tua 400 gradd (752 gradd F); yn uwch na'r tymheredd hwn, mae'r aloi yn parhau i wrthsefyll ocsideiddio ond mae'n colli cryfder mecanyddol a gall waddodi cyfnod sigma.

A-286 (UNS S66286)yn wlybaniaeth{0}}haearn caledu-superalloy sylfaen sydd wedi'i gynllunio ar gyfer-cryfder tymheredd uchel. Mae ei gyfansoddiad enwol yn cynnwys:

Nicel: 24-27% (llai na 27-7MO)

Cromiwm: 13.5-16% (cymedrol ar gyfer ymwrthedd ocsideiddio)

Haearn: balans (tua. 50–55%)

Titaniwm: 1.9-2.35% (hanfodol ar gyfer dyddodiad cysefin gama)

Alwminiwm: 0.10-0.50% (hefyd yn cyfrannu at gama prime)

Molybdenwm: 1.0–1.5% (mân, ar gyfer-cryfhau toddiant solet)

Fanadiwm: 0.10-0.50% (coethi grawn)

Carbon: Llai na neu'n hafal i 0.08%

Mae A-286 yn cyflawni ei gryfder trwycaledu dyddodiad. Ar ôl anelio hydoddiant (980-1000 gradd) a heneiddio (710-730 gradd am 12-16 awr), mae gronynnau gama cysefin (') mân Ni₃(Al, Ti) yn gwaddodi'n gydlynol o fewn y matrics austenitig, gan godi cryfder y cynnyrch o tua 350 MPa i 550-650-9 MPaks (8i). Yn wahanol i 27-7MO, mae A-286 wedi'i gynllunio ar gyfer tymereddau gwasanaeth o dymheredd ystafell hyd at 650 gradd (1200 gradd F), gyda gwrthiant ymgripiad defnyddiol i 700 gradd.

Cymhariaeth athroniaeth dylunio:

Tecawe allweddol:27-7MO yn aaloi cyryduar gyfer amgylcheddau clorid eithafol. A-286 yn aaloi cryfder tymheredd uchelar gyfer peiriannau jet, turbochargers, a chaewyr. Nid oes ganddynt bron unrhyw geisiadau sy'n gorgyffwrdd.

---

2. C: Pam mae pibell ddi-dor Incoloy 27-7MO wedi'i nodi ar gyfer amgylcheddau clorid eithafol lle byddai A-286 yn methu'n gyflym oherwydd tyllu?

A:
Mae -amgylcheddau cyfoethog clorid - megis dŵr môr, dŵr hallt, heli, a sgwrwyr dadsylffwreiddio nwy ffliw (FGD) - yn achosi cyrydiad tyllau a holltau sy'n dinistrio dur gwrthstaen confensiynol a llawer o aloion caledu dyddodiad.

Pam mae A-286 yn methu mewn amgylcheddau clorid:

Cynnwys molybdenwm isel (1.0–1.5%)– Mae gan A-286 PREN o tua 20–22, sy'n cymharu â dur gwrthstaen 316L. Mewn dŵr môr cynnes (25-40 gradd ), pyllau 316L o fewn wythnosau; Ni fyddai-286 yn perfformio'n well. Nid yw'r microstrwythur caledu dyddodiad yn gwella ymwrthedd tyllu - mewn gwirionedd, gall presenoldeb gronynnau cysefin gama greu celloedd micro-galfanig sy'n cyflymu ymosodiad lleol.

Dim ychwanegiad nitrogen– Mae nitrogen yn gwella ymwrthedd tyllu yn synergyddol. Nid oes gan A-286 unrhyw ychwanegiad nitrogen bwriadol.

Cromiwm cymedrol (13.5-16%)– Yn is na'r 21-23% yn 27-7MO. Mae cromiwm yn hanfodol ar gyfer sefydlogrwydd ffilm goddefol; mae cromiwm is yn golygu ffilm goddefol llai cadarn.

Cymhlethdodau triniaeth wres- Mae A-286 fel arfer yn cael ei gyflenwi yn yr hen gyflwr ar gyfer y cryfder mwyaf. Mae heneiddio yn cynhyrchu cyfnodau eilaidd a all weithredu fel safleoedd cychwyn ar gyfer gosod cloridau.

Pam mae Incoloy 27-7MO yn rhagori mewn amgylcheddau clorid eithafol:

Nifer cyfatebol ymwrthedd tyllu uchel iawn (PREN 50–55)
PREN=%Cr + 3.3×%Mo + 16×%N
Ar gyfer 27-7MO: 22%Cr + 3.3×7.0%Mo + 16×0.25%N ≈ 22 + 23.1 + 4.0=49.1

Mae PREN uwchlaw 45 yn darparu ymwrthedd dibynadwy i gyrydiad tyllu a holltau yn yr amgylcheddau clorid mwyaf ymosodol, gan gynnwys dŵr môr poeth (50-60 gradd), heli, a slyri sgwrwyr FGD.

Gwrthwynebiad rhagorol i gyrydiad agennau- Mewn profion fesul ASTM G48 (6% FeCl₃, 50 gradd), mae 27-7MO yn arddangos tymereddau cyrydiad hollt critigol (CCT) yn fwy na 50 gradd, o'i gymharu â 316L (CCT <10 gradd) ac A-286 (CCT ≈ 15 gradd).

Gwrthwynebiad i gyrydiad dan ddylanwad microbiolegol (MIC)– Mae'r cyfuniad o folybdenwm uchel a nitrogen yn atal ffurfio biofilm ac yn gwrthsefyll ymosodiad gan facteria sy'n lleihau sylffad (SRB), sy'n gyffredin mewn systemau dŵr môr.

Cynnwys nicel uchel (27-29%)- Yn darparu ymwrthedd ardderchog i gracio cyrydiad straen clorid (SCC), sy'n plagio dur gwrthstaen 300-cyfres.

Ceisiadau penodol lle mae 27-7MO yn orfodol (ac A-286 yn anaddas):

Rheol dewis:

Gwasanaeth clorid gwlyb gyda gofyniad PREN > 45 → Incoloy 27-7MO

Ni ddylid byth defnyddio A-286 mewn gwasanaeth clorid gwlyb- mae'n-aloi tymheredd uchel, nid aloi cyrydiad.

---

3. C: Sut mae'r mecanwaith caledu dyddodiad yn bibell di-dor aloi A- 286 yn wahanol i gryfhau hydoddiant solet Incoloy 27-7MO, a pha driniaeth wres sydd ei angen ar gyfer pob un?

A:
Mae hwn yn wahaniaeth hollbwysig sy'n pennu sut mae pob aloi yn cael ei brosesu, ei ffugio a'i ddefnyddio.

A-286 - Caledu dyodiad (gama prime, '):

Mae A-286 yn cael ei gyflenwi mewn cyflwr anelio hydoddiant (meddal) a rhaid iddo fod yn hen i gyflawni ei briodweddau mecanyddol penodedig.

Dilyniant triniaeth wres ar gyfer A-286:

Ateb anelio– Cynheswch i 980–1000 gradd (1796–1832 gradd F) am 1–2 awr, ac yna oeri cyflym (quench olew neu ddŵr). Mae hyn yn hydoddi'r holl waddodion presennol ac yn cynhyrchu strwythur cwbl austenitig gyda maint grawn mân.

Gwaith oer(dewisol) – Mae rhai manylebau yn gofyn am ostyngiad oer 15-20% ar ôl anelio hydoddiant i gynyddu dwysedd dadleoli, sy'n darparu mwy o safleoedd cnewyllol ar gyfer gwaddodion yn ystod heneiddio.

Heneiddio (caledu dyddodiad)- Cynheswch i 710-730 gradd (1310-1350 gradd F) am 12-16 awr, ac yna oeri aer. Wrth heneiddio, mae gronynnau cysefin gama mân Ni₃(Al, Ti) yn gwaddodi'n gydlynol o fewn y matrics austenitig. Mae'r gronynnau hyn yn creu caeau straen lleol dwys sy'n rhwystro symudiad dadleoli.

Datblygu eiddo mecanyddol:

Canlyniadau triniaeth wres amhriodol ar gyfer A-286:

Dim heneiddio→ cryfder yn parhau ar lefel toddiant-haneled (300–350 MPa), annigonol ar gyfer tymheredd uchel-bolltio neu gydrannau tyrbin.

Gorheneiddio(amser neu dymheredd gormodol > 750 gradd ) → gronynnau cysefin gama yn brashau, yn colli cydlyniad, ac mae cryfder yn disgyn yn barhaol.

Tan heneiddio(dim digon o amser neu dymheredd < 680 gradd ) → dyddodiad anghyflawn, cryfder 20-30% yn is na'r fanyleb.

Incoloy 27-7MO - Cryfhau hydoddiant solet (dim heneiddio):

Mae angen 27-7MOdim caledu dyddodiad. Mae'n cael ei gyflenwi yn y toddiant-cyflwr anelio (1100–1150 gradd ac yna diffodd dŵr). Y cam sengl hwn:

Yn hydoddi unrhyw garbidau neu gyfnodau rhyngfetelaidd a allai ffurfio yn ystod gweithio poeth.

Yn cynhyrchu strwythur cwbl austenitig gyda'r holl elfennau aloi mewn hydoddiant solet.

Yn cyflawni'r ymwrthedd cyrydiad dymunol yn uniongyrchol.

Nid oes angen heneiddio na phostio-weldio triniaeth wres nac yn fuddiol.Gall amlygu 27-7MO i dymereddau yn yr ystod o 500-900 gradd (932-1652 gradd F) waddodi cyfnod sigma (FeCrMo intermetallic brau), sy'n lleihau caledwch a gwrthiant tyllu yn ddifrifol.

Tabl cymharu:

Goblygiad ymarferol:A-Rhaid i 286 o gydrannau sydd angen eu weldio gael eu weldio yn y cyflwr wedi'i anelio â hydoddiant, yna ei ail-doddi'n llawn a'i heneiddio ar ôl weldio. Anaml y mae hyn yn bosibl ar gyfer weldiadau maes, felly mae A-286 yn cael ei ddefnyddio fel arfer ar gyfer caewyr a chydrannau bach wedi'u gwneud mewn siop. Mae Incoloy 27-7MO yn llawer mwy maddeugar ar gyfer gwneuthuriad caeau, er bod weldio yn dal i fod angen gofal i osgoi ffurfio cyfnod sigma.

---

4. C: Beth yw'r cymwysiadau tymheredd uchel penodol lle mae pibell ddi-dor A-286 yn cael ei ffafrio, a pham y byddai Incoloy 27-7MO yn anaddas ar gyfer y gwasanaethau hyn?

A:
Datblygwyd A-286 ar gyfer peiriannau jet awyrennau a thyrbinau nwy, lle mae angen cryfder uchel ar dymheredd uchel (hyd at 650-700 gradd). Mae Incoloy 27-7MO yn aloi cyrydiad ac nid oes ganddo le mewn cymwysiadau o'r fath.

Pam mae A-286 yn rhagori ar dymheredd uchel:

Gama cysefin (') sefydlogrwydd– Mae gwaddodion Ni₃(Al, Ti) yn parhau i fod yn gydlynol ac effeithiol hyd at tua 650 gradd (1200 gradd F). Yn uwch na'r tymheredd hwn, maent yn dechrau brashau a hydoddi, ond ar gyfer llawer o gymwysiadau cylchol, mae'r aloi yn parhau i fod yn ddefnyddiol i 700 gradd (1292 gradd F) am gyfnodau byr.

Ymwrthedd creep– Mae A-286 yn dangos cryfder rhwygiad ymgripiad da yn yr ystod 550-650 gradd. Cryfder rhwygiad ymgripiad 1000-awr nodweddiadol ar 650 gradd yw tua 140-170 MPa (20-25 ksi), sy'n ddigonol ar gyfer llawer o gydrannau tyrbinau nwy.

Ymwrthedd ocsideiddio- Gyda chromiwm 13.5-16%, mae A-286 yn ffurfio graddfa Cr₂O₃ amddiffynnol sy'n gwrthsefyll ocsidiad hyd at 750 gradd. Mae'r ychwanegiadau titaniwm ac alwminiwm hefyd yn cyfrannu at sefydlogrwydd graddfa.

Ymwrthedd blinder thermol– Mae'r aloi yn cynnal hydwythedd da ar ôl-amlygiad tymor hir, gan wrthsefyll cracio cylch thermol.

Cymwysiadau tymheredd uchel penodol lle mae A-286 yn orfodol:

Pam mae Incoloy 27-7MO yn anaddas ar gyfer gwasanaeth tymheredd uchel:

Embrittlement cyfnod Sigma– Mae amlygu 27{5}}7MO i dymereddau yn yr ystod o 500-900 gradd yn gwaddodi cyfnod sigma (FeCrMo intermetallic). Mae'r cam hwn yn frau ac yn disbyddu matrics cromiwm a molybdenwm, gan ddinistrio caledwch a gwrthiant cyrydiad. Gall hyd yn oed amlygiad tymor byr ar 600 gradd achosi embrittled sylweddol.

Colli ymwrthedd cyrydiad- Mae'r cynnwys molybdenwm uchel (6.5-7.5%) sy'n gwneud 27-7MO yn ardderchog ar gyfer ymwrthedd tyllu yn dod yn atebolrwydd ar dymheredd uchel. Mae molybdenwm yn ffurfio ocsidau anweddol (MoO₃) uwchlaw 600 gradd, gan arwain at ocsidiad cyflym a asgliad.

Cryfder ymgripiad gwael– Fel-aloi toddiant solet, nid oes gan 27-7MO unrhyw atgyfnerthu dyddodiad. Ar 600 gradd , mae ei gryfder cynnyrch yn is na 150 MPa - yn annigonol ar gyfer unrhyw gymhwysiad sy'n cynnal llwyth.

Dim cymhwyster tymheredd uchel– 27-Nid yw 7MO wedi'i restru yn Adran I neu VIII ASME ar gyfer gwasanaeth tymheredd uchel. Dim ond ar gyfer tymereddau hyd at 400 gradd y cyhoeddir ei bwysau caniataol.

Cymhariaeth perfformiad ar 600 gradd :

Rheol dewis:

Tymheredd gwasanaeth 500-700 gradd gyda llwythi mecanyddol → A-286

Tymheredd gwasanaeth > 400 gradd gyda chloridau → y naill na'r llall (defnyddiwch Incoloy 800H neu Alloy 625)

Ni ddylid byth defnyddio 27-7MO uwchlaw 400 gradd- breuddwyd cyfnod sigma yn anochel.

---

5. C: Beth yw'r gofynion weldio ac argymhellion metel llenwi ar gyfer pibellau di-dor Incoloy 27-7MO ac A-286, a beth yw'r rhagofalon critigol ar gyfer pob un?

A:
Gellir gweld y ddau aloi, ond mae pob un yn cyflwyno heriau unigryw oherwydd eu gwahanol fecanweithiau cryfhau.

Incoloy 27-7MO - gofynion weldio:

Gellir gweld 27-7MO gan ddefnyddio prosesau GTAW (TIG), GMAW (MIG), a SMAW. Fodd bynnag, rhaid bod yn ofalus i osgoi ffurfio cyfnod sigma.

Argymhellion metel llenwi:

ERNiCrMo-3 (Inconel 625)- Y mwyaf cyffredin. Yn darparu PREN cyfatebol (45-50) a gwrthiant tyllu da.

ERNiCrMo-10 (Inconel 686)- Yn cael ei ffafrio ar gyfer y gwasanaeth clorid mwyaf ymosodol; mae molybdenwm uwch (15-17%) yn darparu ymwrthedd tyllu ychwanegol.

ERNiCrMo-4 (C-276)– Dewis arall derbyniol.

Rhagofalon critigol:

Rheoli tymheredd rhyngffordd llym- Cynnal Llai na neu'n hafal i 150 gradd (300 gradd F). Mae tymheredd uwch yn peryglu dyddodiad cyfnod sigma yn y parth yr effeithir arno gan wres (HAZ).

Mewnbwn gwres isel- Llai na neu'n hafal i 1.5 kJ/mm. Defnyddiwch gleiniau llinynnol, nid gwehyddu. Mae pasys tenau lluosog yn well nag ychydig o docynnau trwchus.

Yn ôl{0}}mae glanhau yn hanfodol– Defnyddiwch nwy argon neu nitrogen wrth gefn. Mae ocsidiad y llwybr gwreiddiau yn lleihau ymwrthedd tyllu yn ddramatig.

Dim cynhesu ymlaen llaw– Nid oes angen cynhesu ymlaen llaw a gall hybu cyfnod sigma.

Dim post-weldio triniaeth wres- Bydd PWHT yn yr ystod 500-900 gradd yn gwaddodi cyfnod sigma ac yn dinistrio ymwrthedd cyrydiad. Defnyddiwch fel-wedi'i weldio.

A-286 - o ofynion weldio:

Mae modd weld A-286 ond yn llawer mwy heriol na 27-7MO oherwydd ei natur caledu dyddodiad.

Argymhellion metel llenwi:

AWS A5.14 ERNiCr-3 (Inconel 82)- Y mwyaf cyffredin. Yn darparu cryfder a hydwythedd da.

AWS A5.11 ENiCrFe-2 (electrod ffon)– Ar gyfer ceisiadau SMAW.

AWS A5.14 ERNiFeCr-2 (llenwr cyfatebol A-286)- Ar gael ond yn ddrutach ac mae angen triniaeth wres union.

Rhagofalon critigol a'r weld-dilema heneiddio:

Wedi'i weldio mewn cyflwr -aneeled– Dylai A-286 gael ei weldio yn y cyflwr meddal (hydoddiant-annealed). Mae weldio yn yr hen gyflwr yn dinistrio'r strwythur gama cysefin yn yr HAZ.

Post llawn-weldio triniaeth wres ar gyfer cryfder- Ar ôl weldio, rhaid i'r gydran fynd trwy:

Anelio datrysiad (980-1000 gradd ) i ddiddymu unrhyw gamau diangen

Heneiddio (710-730 gradd am 12-16 awr) i ail-ddyodiad gama prime

Dymaanymarferol ar gyfer welds maesar bibell. Felly, anaml y defnyddir A-286 ar gyfer systemau pibellau wedi'u weldio yn y maes. Yn nodweddiadol mae'n gyfyngedig i gydrannau o wneuthuriad siop neu gymalau mecanyddol (ffansi, cysylltiadau edau).

Cynhesu- Ddim yn ofynnol. Tymheredd rhyngffordd Llai na neu'n hafal i 150 gradd.

Straen{0}}risg cracio oedran– Mae A-286 yn agored i straen-cracio oedran os caiff ei weldio yn yr hen gyflwr neu os caiff heneiddio ar ôl weldio ei berfformio heb anelio datrysiad canolraddol. Mae dyddodiad gama prime yn ystod heneiddio cymal wedi'i weldio yn creu straen gweddilliol a all achosi cracio.

Tabl cymharu:

Canllawiau ymarferol:

Defnyddiwch 27-7MOar gyfer pibellau wedi'u weldio mewn maes-mewn gwasanaeth clorid. Dilynwch reolaeth tymheredd rhyngffordd llym a defnyddiwch lenwr ERNiCrMo-3. Nid oes angen PWHT.

Osgoi A-286 ar gyfer pibell wedi'i weldio yn y maesoni bai y gellir perfformio'r cylch trin gwres llawn ar ôl weldio. Ar gyfer y rhan fwyaf o gymwysiadau olew a nwy, dim ond ar gyfer caewyr a chydrannau bach y defnyddir A-286, nid ar gyfer systemau pibellau wedi'u weldio.

Os oes rhaid weldio pibell A-286 yn y maes, dyluniwch yr uniad ar gyfer cryfder mecanyddol gan dybio mai dim ond cryfder hydoddiant (300–350 MPa) fydd gan yr HAZ, nid cryfder hen. Mae hyn fel arfer yn gofyn am waliau mwy trwchus neu lai o straen dylunio.

---

Canllaw dethol cryno: