Incoloy 825 심리스 튜브: 열교환기 및 응축기 서비스에 대한 ASTM B163 사양

열 교환기 또는 응축기가 수십 년 동안 황산, 해수 또는 산성 가스를 견뎌야 하는 경우 튜브 합금과 구매 기준이라는 두 가지 결정이 모든 것을 결정합니다. 니켈-합금 관세의 경우 하나의 조합이 업계 벤치마크가 되었습니다. -합금 825(UNS N08825, DIN 2.4858, Incoloy® 825)는 이음매 없는 니켈 및 니켈 합금 응축기 및 열{4}}교환기 튜브에 대한 표준 사양인 ASTM B163에 이음매 없는 튜브로 공급됩니다.

이 기사에서는 합금이 무엇인지, ASTM B163이 실제로 요구하는 것이 무엇인지, 튜브를 만들고 테스트하는 방법, 825를 316L 및 Alloy 625와 같은 대안과 비교하는 방법, 프로젝트에 맞게 튜브를 올바르게 지정하는 방법 등 엔지니어, 구매자 및 유지 관리 팀이 가장 많이 묻는 질문에 대한 답변을 제공합니다. 모든 섹션이 직접적인 결론으로 ​​시작되므로 주요 사실을 빠르게 추출하고 인용할 수 있습니다.

Incoloy 825(합금 825, UNS N08825)란 무엇입니까?

Incoloy 825 - 공식적으로 합금 825, UNS N08825, DIN 2.4858 -는 몰리브덴, 구리 및 티타늄을 함유한 고용체-용액-강화 니켈-철-크롬 합금이며 공격적인 화학 물질을 취급하는 열 교환기 및 응축기에 가장 널리 사용되는 니켈 합금 중 하나입니다.

"Incoloy"는 Special Metals Corporation의 등록 상표입니다. 일반적인 금속 명칭은 합금 825 또는 UNS N08825입니다. Incoloy 제품군에는 니켈{2}}철-크롬 합금이 포함되며 825는 수성 부식 서비스에 가장 널리 사용되는 제품입니다.

공칭 구성은 대략 니켈 40%, 크롬 21%, 철 22%에 몰리브덴 2.8%, 구리 2.3%, 티타늄 1%입니다[3]. 높은 니켈 함량은 구조를 완전히 오스테나이트 상태로 유지하고 염화물 응력-부식 균열에 대한 탁월한 저항성을 제공합니다. 티타늄을 첨가하면 용접 후 예민화 및 입계 부식에 대해 합금이 안정화됩니다.

간단히 말해서, 합금 825는 "슈퍼 스테인레스강"처럼 작동합니다. 산과 염화물에 대해 316L보다 부식-이 훨씬 더 강하지만 여전히 연성이 있고 용접이 가능하며 제조가 용이합니다. - 교환기 튜브에 필요한 정확한 조합입니다.

ASTM B163이란 무엇이며 합금 825 열교환기 튜브에 적용되는 이유는 무엇입니까?

ASTM B163(ASME SB-163으로 채택)은 이음매 없는 니켈 및 니켈 합금 응축기 및 열교환기 튜브에 대한 표준 사양입니다. 이는 Alloy 825 튜브를 만드는 방법, 입증해야 하는 특성, 교환기 서비스를 위해 테스트해야 하는 방법을 정의하는 문서입니다.

범위. B163은 외부-직경-및-평균-벽 또는 외부{7}}직경-및-최소{10}}벽 튜브로 제공되는 콘덴서 및 열교환기 서비스용 니켈 및 니켈 합금의 이음매 없는 튜브를 포함합니다. 적용되는 크기는 외경이 3인치(76.2mm) 이하이고 최소 벽 두께는 0.148인치(3.76mm) 이하이거나 평균 벽 두께는 0.165인치(4.19mm) 이하입니다.

표준이 통제하는 것. B163은 각 허용 등급(UNS N08825 포함), 필요한 기계적 특성, 열처리 조건, 치수 공차, 기술 및 마감, 정의된 테스트 세트 - 화학 분석, 인장, 경도, 편평화, 플레어링 및 압력 테스트 또는 이에 상응하는 비파괴 검사에 대한 화학 조성 제한을 수정합니다.

상업적으로 중요한 이유. 표준 없이 "Incoloy 825 튜브"를 주문하면 화학, 기계 및 테스트를 시행할 수 없습니다. ASTM B163/ASME SB-163을 지정하면 이러한 요구 사항을 모두 검증하고 추적할 수 있으며 이는 구매자가 의존하는 밀 테스트 인증서의 기초입니다[9]. B163은 B161(니켈 이음매 없는 파이프 및 튜브), B165(합금 400) 및 B829(일반 요구 사항)와 같은 동반 사양과 함께 사용됩니다. 용접된 교환기 튜브는 B163이 아닌 B704/B676의 적용을 받습니다.

ASTM B163은 합금 825 이음매 없는 튜브에 어떤 화학 성분을 요구합니까?

ASTM B163에서는 합금 825 튜브가 UNS N08825 구성 제한을 충족하도록 요구합니다. 니켈 38.0~46.0%, 크롬 19.5~23.5%, 몰리브덴 2.5~3.5%, 구리 1.5~3.0%, 티타늄 0.6~1.2%, 철 균형(최소 22%), 탄소 0.05% 이하, 망간 1.0% 이하, 규소 0.5% 이하, 황 0.03% 이하, 알루미늄 0.2% 이하.

표 1 - 합금 825(UNS N08825)의 화학 조성, 중량%

쉽게 말하면 니켈은 염화물의 응력{0}}부식 균열과 싸웁니다. 크롬은 산화성 산과 싸웁니다. 몰리브덴은 구멍을 막고 산을 줄이는 데 도움이 됩니다. 구리는 합금이 황산에서 부동태화되도록 돕습니다. 티타늄은 탄소를 "고정"하여 용접 후 튜브가 민감해지거나 결정립 경계를 따라 부식되지 않도록 합니다. 이러한 5개-원소 균형이 825가 혼합산-및-염화물 분야에서 일반 스테인리스강보다 뛰어난 성능을 발휘하는 이유입니다.

ASTM B163은 합금 825 이음매 없는 튜브에 어떤 기계적 특성을 요구합니까?

B163 합금 825 교환기 튜브가 일반적으로 공급되는 어닐링 조건에서 필요한 최소 특성은 인장 강도 85ksi(586MPa), 0.2% 오프셋 항복 강도 35ksi(241MPa), 2인치(50mm) 또는 4D에서 30% 연신율이며 경도는 Rockwell 또는 동등한 방법으로 확인됩니다.

표 2 - 어닐링된 Alloy 825 튜브에 대한 ASTM B163 기계적 요구사항

B163은 각 등급의 성질(조건)을 고정합니다. 합금 825는 내식성과 제조성을 최적화하는 어닐링 처리되어 있으며, 튜브 재료는 로트당 테스트할 때 이러한 최소값을 준수해야 합니다[1][2]. 30% 신장 요건은 미용적인 것이 아닙니다. 교환기 튜브는 기계적으로 튜브 시트로 팽창되고 종종 벌어져 있으므로 연성은 기능적 요건인 반면 85/35 ksi 조합은 얇은 벽, 높은-압력 작업에 충분한 강도를 제공합니다.

Incoloy 825 심리스 튜브는 ASTM B163에 따라 어떻게 제조됩니까?

B163 합금 825 이음매 없는 튜브는 견고한 빌렛에서 시작하여 압출 또는 회전 피어싱으로 열간 가공한 다음 필거링 또는 드로잉을 통해 최종 치수로 냉간 가공하고 용액 어닐링 및 물 담금질하고 곧게 펴고 마무리합니다. - 세로 용접 이음새가 없기 때문에 길이 방향 용접 이음새가 없습니다.

이음새가 없는 것과 용접된 것. 용접 교환기 튜브(B704/B676)는 스트립 및 심-용접으로 형성됩니다. 이음매 없는 튜브는 관통되거나 압출된 중공으로 형성됩니다. 용접 이음매를 제거하면 주기적인 열 서비스에서 가장 흔히 발생하는 튜브 파손 위치가 제거되고 균일한 벽이 제공되며 전체 압력 무결성이 유지됩니다.

일반적인 가공 경로: 단조 빌렛의 회전 천공 또는 압출 → 중간 어닐링을 통한 다중 패스의 냉간 필거링 및 인발 → 최종 용액 어닐링(825의 경우 약 940-1010도/1725-1850도 F), 이어서 물 담금질 → 직선화 → 내부 및 외부 표면 세척 및 검사[9]. 최종 어닐링은 안정화된 완전 오스테나이트 미세 구조와 최적의 내식성을 복원합니다.

교환기 서비스의 경우 표면 상태는 화학적 성질만큼 중요합니다. 깨끗한 내부 보어(산세 또는 광택 처리{0}})는 공정 유체 오염을 방지하고 부식 성능을 향상시킵니다. 이는 응축기-등급 튜브에 대한 표준 공장 관행입니다.

ASTM B163에는 어떤 테스트 및 검사가 필요합니까?

ASTM B163에서는 화학 분석, 인장 테스트, 경도 검사, 평탄화 및 확연한 테스트, 압력 테스트(수압 또는 공기-수중-) 또는 이와 동등한 비파괴 검사를 요구합니다. 책임 있는 제조업체는 추가적으로 PMI(Positive Material Identification)를 수행하고 EN 10204 3.1/3.2 밀 인증서를 발행합니다.

테스트별로 테스트하여 각 요구 사항에 맞는 내용은 다음과 같습니다.

• 화학 분석 -은 모든 열(로트)에 대한 UNS N08825 구성 한계를 확인합니다.
• 인장 시험 -은 인장 강도, 항복 강도 및 로트당 최소 연신율을 검증합니다.
• 경도 - Rockwell 또는 이와 동등하며 어닐링 조건을 확인합니다.
• 평탄화 테스트 -는 튜브가 균열 없이 평탄화될 수 있음을 입증합니다. 작업성 검사.
• 튜브가 벌어지거나 확장되는 플레어링 테스트 -는 최종 연성을 입증합니다.
• NDE 방법을 대체하지 않는 한 각 튜브에 대한 압력 테스트 - 정수압(또는 공기-수중-)을 수행합니다. 와전류 또는 초음파 테스트는 물 없이 100% 체적 측정 범위를 제공합니다.

완성된 튜브의 교환기 관세 - 100% PMI, 치수 및 길이 확인, EN 10204 3.1 인증서(제3자 증인이 포함된 3.2-)에 대한 공급업체 모범 사례. 구매자는 이를 가정하기보다는 구매 주문서에 이를 기록해야 합니다.

열교환기 및 콘덴서용으로 316L, 합금 20 또는 합금 625 대신 Incoloy 825를 선택하는 이유는 무엇입니까?

합금 825는 혼합된 산, 염화물, 해수 또는 산성 가스를 처리해야 하는 교환기에 최고의 비용{1}}성능 균형을 제공합니다. 316L은 이러한 작업에 실패하고 합금 20은 더 좁은 화학 범위를 다루며 합금 625는 교환기 서비스가 일반적으로 요구하는 것보다 더 강력하고 비용이 많이 듭니다.

표 3 - 열교환기 및 응축기 서비스에 대한 합금 비교-

316L은 저렴하고 양성 물에서는 괜찮지만 염화물 응력-부식 균열 및 중간 농도 이상의 황산에서는 빠르게 고장납니다. - 가장 일반적인 두 가지 교환기 고장입니다. 합금 20은 황산용으로 개발되었으며 황산에서 잘 작동하지만 전체 범위가 825보다 좁고 해수 및 신맛이 나는 환경에서 덜 확립되었습니다. 합금 625는 뛰어난 성능을 제공하지만 가격은 825보다 약 2배 정도 높으며 튜브-시트 팽창에 더 높은 강도가 필요하지 않습니다.

엔지니어링 경험 법칙: 작업이 "공격적이지만 극단적이지 않은" 경우 일반적으로 825가 기술적으로 충분하고 경제적으로 현명한 선택입니다-. 많은 설계에서 316L보다 업그레이드가 직접적으로 중단됩니다-.

Incoloy 825 심리스 튜브는 열교환기 및 응축기 서비스에 어디에 사용됩니까?-

합금 825 이음매 없는 튜브는 교환기 또는 응축기가 산, 염화물, 해수 또는 산성 공정 흐름에 저항해야 하는 모든 곳에 사용됩니다: 황산 및 인산 냉각기, 해수{1}}냉각 교환기, 정유소 및 산성{2}}가스 인터쿨러 및 응축기, 연도-가스 탈황, 화학 처리 및 핵연료 재처리 장비.

화학 처리 - 황산 서비스(주변 온도에서 최대 약 60%의 산에 저항하고 높은 온도에서 광범위한 범위), 인산, 질산 및 유기산: 산 냉각기, 응축기 및 증발기.

석유 및 가스 - 사워- 가스 및 석유{2}} 유정 냉각기 및 응축기, 아민 장치 및 생성된-수 열교환기 니켈-몰리브덴-구리 밸런스는 H2S/CO2/염화물 조합에 저항합니다.

해양 및 해상 -해수-냉각 교환기, 담수화 증발기 및 응축기. 여기서 몰리브덴과 구리는 응력-부식 저항성과 함께 우수한 해수 성능을 제공합니다.

오염 통제 - 연도-가스 탈황 스크러버, 연도-가스 재열 교환기 및 냉각 시스템.

황산 및 질산 혼합물을 처리하는 연료 재처리에 사용되는 핵 - 용해기 및 공정 장비입니다.

귀하의 프로젝트에 Incoloy 825 심리스 튜브를 어떻게 지정하고 검증해야 합니까?

서면으로 명시된 외부 직경, 벽 두께 및 벽 기초(최소 또는 평균), 길이, 공차 및 테스트 요구 사항을 사용하여 "ASTM B163(ASME SB-163), UNS N08825, 어닐링"을 지정하고 영수증에 EN 10204 3.1/3.2 밀 인증서와 PMI가 필요합니다.

• 표준 및 등급 -은 "ASTM B163 / ASME SB-163, UNS N08825, 어닐링됨"이라고 씁니다. 절대로 "Incoloy 825만" 주문하지 마세요.
• 치수 -는 정확한 외부 직경과 벽을 명시하고 벽이 최소-벽 기준인지 평균-벽 기준인지를 명시합니다. 그들은 서로 다른 공차와 질량을 가지고 있습니다.
• 길이 및 끝 조건 - 지정된 길이, 정사각형- 절단 끝, 직진도 및 공차 등급.
• - 정수압 대 와류-전류/초음파 옵션, 평탄화 및 플레어링, 100% PMI를 테스트합니다.
• 문서 - EN 10204 3.1 인증서(제3자 증인이 있는 3.2-) 및 열 및 로트 번호에 대한 완전한 추적성.
• 입고 검사 -는 인증서 열 번호를 튜브 표시와 일치시키고, 샘플에 대해 PMI를 실행하고, 치수 및 표면 상태를 확인합니다(스크래치, 피트 또는 용접 수리 없음).
• 승인 없는 - "동등한" 대체품, 최소-벽 대 평균-벽 혼란, 추적 가능한 인증서 없이 튜브 수용, 벌어짐이나 편평화에 실패하는 -어닐링되지 않은 스톡을 피하기 위한 함정.