Apa persyaratan pengelasan penting untuk pipa Incoloy 864 versus Incoloy 890?

1. T: Apa perbedaan komposisi dan properti mendasar antara pipa Incoloy 864 dan Incoloy 890?

A:Incoloy 864 dan Incoloy 890 keduanya merupakan baja tahan karat austenitik berperforma tinggi, namun dikembangkan untuk lingkungan korosi yang sangat berbeda. Perbedaannya terutama terletak pada kandungan nikel, kromium, dan molibdenum.

Incoloy 864 (UNS N08864)adalah baja tahan karat austenitik paduan tinggi yang dirancang untuk ketahanan terhadap korosi air yang ekstrim. Komposisi nominalnya adalah 38–42% nikel, 20–24% kromium, 6,0–8,0% molibdenum, 1,0–2,0% tembaga, 0,15–0,25% nitrogen, dan besi keseimbangan. Paduan ini memiliki kandungan nikel yang sangat tinggi (sekitar 40%) dan molibdenum yang tinggi (6–8%), sehingga menempatkannya dalam kelompok super{15}}austenitik. Kombinasi kandungan nikel dan molibdenum yang tinggi memberikan ketahanan yang luar biasa terhadap retak korosi tegangan klorida (SCC) dan pitting. Penambahan tembaga meningkatkan ketahanan terhadap asam pereduksi seperti asam sulfat dan fosfat. Kandungan nitrogen (0,15–0,25%) menstabilkan struktur austenitik dan selanjutnya meningkatkan ketahanan terhadap pitting. Incoloy 864 bukan presipitasi-pengerasan; ia memperoleh kekuatannya dari larutan padat dan penguatan interstisial nitrogen. Kekuatan luluh umumnya adalah 35–50 ksi (241–345 MPa) pada suhu kamar.

Incoloy 890 (UNS N08890)adalah paduan besi-nikel-kromium yang didesain untuk lingkungan sulfidasi dan oksidasi-suhu tinggi. Komposisi nominalnya adalah 32–35% nikel, 25–28% kromium, 0,5–1,5% molibdenum, 0,3–0,8% silikon, 0,5–1,0% mangan, 0,02–0,06% karbon, dan besi keseimbangan. Perhatikan kandungan nikel yang jauh lebih rendah (∼33%) dan molibdenum lebih rendah dibandingkan dengan Incoloy 864. Ciri pembeda utamanya adalah kandungan kromium yang sangat tinggi (25–28%), yang jauh lebih tinggi dibandingkan baja tahan karat standar (304L memiliki 18%, 310H memiliki 24–26%). Tingkat kromium yang tinggi ini, dikombinasikan dengan silikon dan mangan yang terkontrol, memberikan ketahanan yang luar biasa terhadap sulfidasi (serangan gas yang mengandung sulfur pada suhu tinggi) dan oksidasi suhu tinggi. Incoloy 890 adalah solusi solid-yang diperkuat tanpa pengendapan yang disengaja-penambahan pengerasan. Kekuatan luluh umumnya adalah 30–45 ksi (207–310 MPa) pada suhu kamar.

Implikasi metalurgi:Incoloy 864 dirancang untukbasah, suhu rendah-hingga-sedang (hingga 500 derajat F / 260 derajat ) korosi berair, khususnya di air laut, air garam asam, dan aliran proses kimia yang mengandung klorida dan asam pereduksi. Ia tidak memiliki kemampuan-suhu tinggi yang khusus. Incoloy 890 dirancang untukkering, suhu-tinggi (1000–1800 derajat F / 538–982 derajat ) di atmosfer yang mengandung belerang-, seperti yang terdapat di kilang, pembangkit listrik, dan insinerator limbah. Ia tidak memiliki ketahanan khusus terhadap korosi air.

Memilih di antara mereka:Jika aplikasi melibatkanair laut, FGD (desulfurisasi gas buang), atau pengolahan kimia dengan klorida dan asam pereduksi, pilih Incoloy 864. Jika aplikasi melibatkan-lingkungan sulfidasi bersuhu tinggi-seperti pemanas kilang,-komponen ketel berbahan bakar batubara, atau pipa insinerator limbah, pilih Incoloy 890. Terdapat sedikit tumpang tindih dalam cakupan layanannya.

---

2. T: Standar dan spesifikasi industri apa yang mengatur pipa seamless Incoloy 864 dan Incoloy 890?

A:Kedua paduan ini tercakup dalam kerangka spesifikasi yang berbeda karena domain aplikasinya yang berbeda-pemrosesan kimia untuk 864, dan-pengilangan/pembangkit listrik bersuhu tinggi untuk 890.

Untuk pipa mulus Incoloy 864:

ASTM B677 / ASME SB677– Spesifikasi standar untuk pipa paduan nikel-besi-kromium-molibdenum-tembaga-tanpa sambungan. Ini adalah spesifikasi utama untuk UNS N08864 dan grade super-austenitik serupa (termasuk Incoloy 926). Ini mencakup kimia, sifat tarik, pengujian hidrostatik, dan toleransi dimensi.

ASTM B829– Persyaratan umum untuk pipa seamless paduan nikel (tambahan untuk B677).

NORSOK M-630– Standar minyak dan gas Norwegia yang mencakup Incoloy 864 untuk layanan air laut dan air garam.

Kode Boiler dan Bejana Tekan ASME Bagian II, Bagian D– Memberikan nilai tegangan yang diijinkan untuk N08864 pada suhu hingga sekitar 600 derajat F (316 derajat). Paduan ini biasanya tidak digunakan di atas 600 derajat F karena berkurangnya ketahanan terhadap korosi.

Untuk pipa mulus Incoloy 890:

ASTM B407 / ASME SB407– Spesifikasi standar untuk pipa paduan nikel-besi-tanpa sambungan. Incoloy 890 (UNS N08890) tercakup dalam spesifikasi ini sebagai varian-kromium tinggi. Spesifikasi tersebut memerlukan verifikasi kimia dan pengujian tarik.

ASTM B163 / ASME SB163– Tabung kondensor dan penukar panas yang mulus, sering digunakan untuk pipa 890 pada penukar panas-suhu tinggi.

Kasus Kode ASME 2588– Memungkinkan penggunaan Incoloy 890 (UNS N08890) dalam konstruksi ASME Boiler dan Pressure Vessel Code untuk layanan hingga 1800 derajat F (982 derajat ) di lingkungan sulfidasi.

API 938-C– American Petroleum Institute merekomendasikan praktik penggunaan Incoloy 890 pada komponen pemanas kilang yang terkena korosi belerang.

Pertimbangan pengadaan:Pipa seamless Incoloy 864 tersedia di beberapa pabrik global tetapi kurang umum dibandingkan Incoloy 926 (kelas super-austenitik serupa). Waktu tunggu biasanya 10–16 minggu. Incoloy 890 adalah kelas khusus dengan sumber pabrik terbatas; memperkirakan waktu pengerjaan 12–20 minggu dan biaya lebih tinggi dibandingkan baja tahan karat standar 310H. Untuk kedua paduan, selalu verifikasi laporan uji material mendokumentasikan nomor UNS yang benar dan, untuk Incoloy 864, kandungan nitrogen (0,15–0,25%).

---

3. T: Mengapa pipa seamless Incoloy 864 merupakan material pilihan untuk sistem desulfurisasi air laut dan gas buang (FGD)?

A:Pipa seamless Incoloy 864 telah menjadi material terdepan untuk dua lingkungan korosi industri yang paling menantang: penanganan air laut hangat dan scrubber desulfurisasi gas buang (FGD). Empat karakteristik spesifik menjelaskan keunggulannya dibandingkan paduan super-austenitik dan nikel lainnya.

Pertama, ketahanan korosi lubang dan celah yang luar biasa pada klorida.Angka ekuivalen resistensi pitting (PREN=%Cr + 3.3×%Mo + 16×%N) untuk Incoloy 864 adalah sekitar 44–50, dihitung sebagai:

Kromium: 20–24%

Molibdenum: 6,0–8,0%

Nitrogen: 0,15–0,25%

PREN ini termasuk baja tahan karat austenitik tertinggi yang tersedia secara komersial. Sebagai perbandingan:

Baja tahan karat 316L: PREN ∼24–26

Dupleks 2205: PREN ∼35–38

Incoloy 825: PREN ∼30–33

Incoloy 926: PREN ∼40–45

Dalam air laut hangat pada suhu 80–120 derajat F (27–49 derajat ), bahkan baja tahan karat super dupleks pun dapat mengalami korosi celah akibat biofouling atau endapan. Incoloy 864 tahan terhadap korosi lubang dan celah dalam air laut hingga sekitar 150 derajat F (65 derajat ), sehingga cocok untuk sistem pendingin air laut tropis, saluran air pemadam kebakaran, dan pipa pemberat di mana suhu dapat meningkat.

Kedua, ketahanan yang luar biasa terhadap retak korosi tegangan klorida (SCC).Dengan sekitar 40% nikel, Incoloy 864 memiliki kandungan nikel yang jauh lebih tinggi dibandingkan baja tahan karat austenitik standar (304L: 8–12%) dan bahkan lebih tinggi daripada banyak kualitas super-austenitik (Incoloy 926: 24–26% Ni). Kandungan nikel yang tinggi secara mendasar mengubah perilaku SCC-paduan tersebut menahan SCC klorida di semua suhu yang ditemui dalam layanan air, termasuk dalam air garam pekat, kondensat uap dengan sisa klorida, dan kondisi atmosfer laut. Hal ini menjadikannya pilihan tepat untuk perpipaan anjungan lepas pantai, pabrik desalinasi, dan fasilitas kimia pesisir di mana SCC selalu menjadi ancaman.

Ketiga, kinerja luar biasa di lingkungan asam campuran FGD.Sistem desulfurisasi gas buang memaparkan material pada campuran kompleks asam sulfat, asam klorida, klorida, fluorida, dan asam sulfat pada pH rendah (1–4) dan suhu hingga 200 derajat F (93 derajat ). Kombinasi 6–8% molibdenum dan 1–2% tembaga memberikan ketahanan luar biasa terhadap kondisi asam oksidasi dan pereduksi. Kandungan nikel yang tinggi juga tahan terhadap korosi yang disebabkan oleh klorida. Pada menara penyerap FGD, saluran masuk, dan saluran keluar, Incoloy 864 mengungguli paduan molibdenum yang lebih tinggi seperti C-276 di zona tertentu karena rasio biaya-terhadap kinerja yang lebih baik dan ketahanan terhadap korosi yang memadai untuk sebagian besar lingkungan FGD.

Keempat, kemampuan las yang baik tanpa-perlakuan panas pasca-pengelasan.Tidak seperti paduan pengerasan presipitasi-, Incoloy 864 adalah larutan padat-yang diperkuat dan dapat dilas menggunakan teknik standar dengan logam pengisi yang cocok atau terlalu cocok (ERNiCrMo-3 atau ERNiCrMo-4). Tidak diperlukan perlakuan panas pasca pengelasan, sehingga menyederhanakan fabrikasi dan perbaikan di lapangan.

Mode kegagalan komparatif:Dalam penukar panas berpendingin air laut-pada suhu 110 derajat F (43 derajat ) dengan celah stagnan di bawah gasket:

Tabung 316L mengalami kebocoran lubang jarum dalam waktu 3–6 bulan

Duplex 2205 dapat bertahan 2–4 tahun tetapi korosi celah dimulai pada gasket

Incoloy 864 menyediakan layanan selama 15–20+ tahun, seringkali melebihi umur desain peralatan

Aplikasi umum:Pipa pendingin air laut (pembangkit listrik, terminal LNG, desalinasi), sistem air pemadam kebakaran (anjungan lepas pantai), header semprotan penyerap FGD, penyangga penghilang kabut, jalur kargo kapal tanker kimia, dan pipa pabrik pemutih pulp dan kertas (layanan klorin dioksida).

---

4. T: Mengapa pipa seamless Incoloy 890 merupakan material yang disukai untuk-lingkungan sulfidasi bersuhu tinggi di kilang?

A:Pipa seamless Incoloy 890 telah diterima secara luas di kilang minyak bumi,-pembangkit listrik tenaga batubara, dan insinerator limbah dimana gas yang mengandung sulfur-pada suhu tinggi menyebabkan sulfidasi (serangan sulfur) yang cepat pada baja tahan karat standar. Tiga ciri khusus menjelaskan dominasinya.

Pertama, ketahanan sulfidasi yang luar biasa dari kandungan kromium yang tinggi.Sulfidasi adalah bentuk korosi-suhu tinggi di mana belerang bereaksi dengan besi, nikel, dan kromium membentuk sulfida-titik leleh-rendah. Berbeda dengan oksidasi (yang membentuk kerak Cr₂O₃ yang bersifat pelindung), sulfidasi biasanya menghasilkan kerak yang tidak-pelindung dan berpori sehingga memungkinkan serangan yang cepat dan berkelanjutan. Kunci ketahanan sulfidasi adalah mempertahankan kandungan kromium yang cukup untuk membentuk kerak kromium sulfida pelindung (Cr₃S₄ atau Cr₂S₃) yang lebih stabil dan kurang permeabel dibandingkan besi atau nikel sulfida. Incoloy 890 mengandung 25–28% kromium-jauh lebih tinggi dari standar 310H (24–26%) dan jauh lebih tinggi dari 304H (18–20%). Kromium ekstra ini memberikan margin keamanan di lingkungan sulfidasi yang paling parah, seperti tabung pemanas kilang yang terkena minyak mentah sulfur tinggi (2–4% sulfur) pada suhu 1200–1600 derajat F (649–871 derajat ). Pengalaman lapangan dalam tabung pemanas coker tertunda menunjukkan Incoloy 890 bertahan 3–5 kali lebih lama dari 310H dalam kondisi yang sama.

Kedua, kandungan nikel yang seimbang untuk ketahanan sulfur yang optimal.Meskipun kandungan nikel dalam jumlah tinggi berguna untuk berbagai bentuk korosi, nikel itu sendiri membentuk sulfida nikel-titik leleh-rendah (Ni₃S₂, titik leleh 1179 derajat F / 637 derajat ) yang dapat menyebabkan sulfidasi fase cair-yang sangat dahsyat. Incoloy 890 mengandung 32–35% nikel-cukup tinggi untuk menahan klorida SCC jika hal ini menjadi perhatian dalam proses hilir, namun cukup rendah untuk menghindari masalah sulfidasi nikel parah yang terlihat pada-paduan nikel yang lebih tinggi seperti Incoloy 800 (32–35% Ni, sebenarnya serupa) dan Inconel 600 (72% Ni). Kandungan nikel pada paduan ini dioptimalkan secara hati-hati untuk menyeimbangkan ketahanan terhadap sulfidasi dan bentuk serangan lainnya.

Ketiga, penambahan silikon dan mangan untuk meningkatkan perlindungan.Incoloy 890 mengandung 0,3–0,8% silikon dan 0,5–1,0% mangan. Elemen-elemen ini mendorong pembentukan sub-lapisan kaya silika (SiO₂)-di bawah kerak kromium sulfida. Lapisan silika ini selanjutnya mengurangi difusi belerang ke dalam logam dasar. Silikon sangat efektif dalam lingkungan sulfidisasi; banyak paduan yang tahan sulfidasi (misalnya RA330, 353MA) bergantung pada penambahan silikon. Kandungan mangan membantu mengikat sisa belerang menjadi mangan sulfida yang stabil, sehingga mengurangi aktivitas belerang yang tersedia untuk menyerang kromium dan besi.

Mekanisme kegagalan pada paduan yang lebih rendah:Dalam tabung pemanas kilang yang memproses 3% minyak mentah belerang pada 1400 derajat F (760 derajat):

Baja tahan karat 304H (18% Cr) membentuk kerak besi sulfida dalam beberapa minggu; kerak kerak, memperlihatkan logam segar; penipisan dinding tabung tipikal 0,1 inci/tahun

Baja tahan karat 310H (24–26% Cr) berkinerja lebih baik tetapi masih mengalami sulfidasi pada 0,02–0,05 inci/tahun

Incoloy 890 (25–28% Cr + Si) mengalami tingkat sulfidasi di bawah 0,005 inci/tahun, memberikan masa pakai selama 10+ tahun

Aplikasi umum:Tabung pemanas kilang (pemanas mentah, vakum, coker, reformer), superheater dan tabung pemanas ulang boiler berbahan bakar batubara (-NOx rendah menciptakan kondisi sulfidisasi), tabung boiler limbah-ke-pabrik energi (sulfur tinggi dari limbah plastik/karet), dan komponen boiler pemulihan bahan kimia di pabrik pulp (belerang dari cairan hitam).

---

5. Q: Apa persyaratan pengelasan penting untuk pipa Incoloy 864 versus Incoloy 890?

A:Pengelasan Incoloy 864 dan Incoloy 890 memerlukan perhatian pada masalah yang berbeda: menjaga ketahanan pitting untuk 864, dan menghindari retak panas untuk 890. Kedua paduan tersebut umumnya dapat dilas dengan prosedur yang tepat.

Untuk pipa Incoloy 864 (super-austenitik):

Pemilihan logam pengisi:MenggunakanERNiCrMo-3(Inconel 625) atauERNiCrMo-4(C-276) sebagai pengisi standar. Pengisi harus sesuai atau melebihi kandungan molibdenum logam dasar (6–8%) untuk menjaga ketahanan lubang.ERNiCrMo-3(9–10% Bulanan) lebih disukai untuk layanan air laut dan FGD. Jangan pernah menggunakan bahan pengisi baja tahan karat (308L, 316L)-bahan ini menghasilkan sel korosi galvanik dan kekurangan molibdenum.

Kontrol masukan panas:Suhu interpass maksimum: 250 derajat F (121 derajat ). Masukan panas dibatasi hingga 20–40 kJ/inci (8–16 kJ/cm). Masukan panas yang lebih tinggi dapat menyebabkan presipitasi fase kaya molibdenum (fase sigma atau chi) yang mengurangi resistensi pitting sebesar 50% atau lebih. Gunakan manik-manik stringer daripada menenun.

Pra-pembersihan pengelasan:Bersihkan dengan aseton atau sikat baja tahan karat khusus. Gunakan roda gerinda yang diperuntukkan bagi paduan nikel. Hilangkan semua kontaminasi baja karbon-partikel besi yang tertanam akan berkarat dan menimbulkan lubang.

Pasca-perlakuan panas las (umumnya tidak diperlukan):Untuk sebagian besar aplikasi, Incoloy 864 digunakan dalam kondisi as-las. Untuk ketahanan korosi maksimum di lingkungan yang parah (misalnya, air laut hangat dengan kondisi stagnan, bubur penyerap FGD), anil larutan pada suhu 1950–2050 derajat F (1066–1121 derajat ) diikuti dengan pendinginan air yang cepat akan mengembalikan ketahanan pitting penuh. Hal ini jarang dilakukan pada pipa karena risiko distorsi dan biasanya hanya ditentukan untuk tabung penukar panas kritis.

Untuk pipa Incoloy 890 (tahan-sulfidasi suhu tinggi-):

Pemilihan logam pengisi:MenggunakanER310atauER309pengisi baja tahan karat. Untuk mencocokkan ketahanan sulfidasi,ER310(25–28% Cr) lebih disukai. Pengisi silikon tinggi-khusus (misalnya, ER312) dapat digunakan untuk lingkungan sulfidisasi yang paling parah. Jangan pernah menggunakan bahan pengisi-paduan rendah atau bahan pengisi-nikel dengan kandungan kromium rendah.

Kontrol masukan panas:Suhu interpass maksimum: 300 derajat F (149 derajat ). Masukan panas dibatasi hingga 25–45 kJ/inci (10–18 kJ/cm). Masukan panas yang berlebihan dapat menyebabkan pengendapan kromium karbida pada batas butir, sehingga mengurangi ketahanan sulfidasi.

Pencegahan keretakan panas:Incoloy 890, dengan kromium tinggi dan nikel relatif rendah, memiliki kerentanan lebih tinggi terhadap keretakan panas dibandingkan standar 310H. Tindakan pencegahan meliputi:

Bersihkan permukaan secara menyeluruh-kontaminasi sulfur dari cairan pemotongan atau pena penanda sangat berbahaya

Gunakan profil manik las yang agak cembung-manik-manik cekung meningkatkan risiko retak

Hindari pengekangan las yang berlebihan-biarkan rakitan bergerak bebas

Pasca-perlakuan panas las (tidak diperlukan):Incoloy 890 digunakan dalam-kondisi seperti dilas. Anil solusi pengelasan pasca-akan mengembalikan ketahanan sulfidasi maksimum tetapi tidak praktis untuk pengelasan lapangan dan jarang ditentukan.

Peringatan penting:

Untuk Incoloy 864:Jangan gunakan bahan pengisi baja tahan karat-bahan ini tidak mengandung molibdenum dan akan menimbulkan-zona las yang rawan korosi. Jangan terlalu panas-pembentukan fase sigma tidak dapat diubah tanpa anil solusi penuh. Jangan gunakan roda gerinda yang terkontaminasi-partikel baja karbon yang tertanam dapat menyebabkan lubang.

Untuk Incoloy 890:Jangan gunakan-pengisi kromium rendah (308L, 316L)-karena akan menciptakan titik lemah untuk serangan sulfidasi. Jangan gunakan masukan panas berlebihan-ini akan membuat zona yang terkena dampak panas-sensitif. Jangan mengelas tanpa membersihkan belerang-mengandung residu-belerang dapat menyebabkan keretakan panas.

Persyaratan kualifikasi:

Untuk Incoloy 864 dalam air laut atau layanan FGD, kualifikasi prosedur pengelasan harus mencakup pengujian korosi lubang sesuai ASTM G48 (besi klorida) untuk memverifikasi bahwa zona yang dilas dan terkena dampak panas mempertahankan kinerja yang setara dengan PREN. Kriteria penerimaan standar adalah tidak adanya pitting setelah 72 jam pada suhu 77 derajat F (25 derajat ) untuk sebagian besar aplikasi, atau pada suhu 104 derajat F (40 derajat ) untuk servis yang lebih berat.

Untuk Incoloy 890 dalam layanan-sulfidasi suhu tinggi, kualifikasi harus mencakup-pengujian oksidasi/sulfidasi suhu tinggi, meskipun tidak ada pengujian standar yang dikodifikasi. Banyak operator kilang memerlukan demonstrasi bahwa sambungan las tidak menjadi lokasi serangan istimewa melalui paparan gas proses simulasi pada suhu.