1. प्रश्न: रासायनिक संरचना, ताप उपचार और उच्च तापमान शक्ति के संदर्भ में इंकोलॉय 800, 800H और 800HT के बीच मुख्य अंतर क्या हैं?
A:इंकोलॉय 800 (UNS N08800), 800H (N08810), और 800HT (N08811) सभी लौह {{6}निकल {7}क्रोमियम मिश्र धातु हैं जिनमें नाममात्र 30-35% Ni, 19-23% Cr और 39-42% Fe हैं। हालाँकि, वे काफी भिन्न हैंकार्बन सामग्री, एल्यूमीनियम + टाइटेनियम सामग्री, और गर्मी उपचार, जो सीधे तौर पर उनके उच्च तापमान वाले यांत्रिक प्रदर्शन को प्रभावित करता है।
इंकोलॉय 800 (यूएनएस एन08800):
कार्बन: 0.10% अधिकतम (आमतौर पर 0.05–0.07%)
अल + ति: 0.3-1.2% (संयुक्त)
उष्मा उपचार: घोल को 980-1038 डिग्री (1800-1900 डिग्री फारेनहाइट) पर गर्म किया जाता है, फिर पानी से बुझाया जाता है या तेजी से ठंडा किया जाता है
अनाज आकार: एएसटीएम 5 या बेहतर (आमतौर पर 20-50 माइक्रोमीटर)
प्रमुख विशेषता: उच्चतम लचीलापन और निर्माण क्षमता, लेकिन सबसे कम रेंगने की शक्ति। मुख्य रूप से 600 डिग्री (1110 डिग्री फ़ारेनहाइट) से नीचे के अनुप्रयोगों के लिए उपयोग किया जाता है जहां रेंगना चिंता का विषय नहीं है।
इंकोलॉय 800एच (यूएनएस एन08810):
कार्बन: 0.05–0.10% (ऊपरी सीमा तक नियंत्रित)
अल + ति: 0.3–1.2%
उष्मा उपचार: समाधान को 1121-1177 डिग्री (2050-2150 डिग्री फारेनहाइट) पर - पर गर्म किया गया, जो कि 800 - से काफी अधिक है और उसके बाद तेजी से ठंडा होता है।
अनाज आकार: एएसटीएम 5 या मोटा (एएसएमई कोड के अनुसार न्यूनतम 90 माइक्रोन औसत अनाज व्यास)
प्रमुख विशेषता: मोटे अनाज का आकार और उच्च कार्बन सामग्री 650 डिग्री (1200 डिग्री एफ) से ऊपर रेंगने की बेहतर शक्ति प्रदान करती है। मोटे अनाज ऊंचे तापमान पर अनाज की सीमा के खिसकने को कम करते हैं।
इंकोलॉय 800HT (UNS N08811):
कार्बन: 0.06–0.10%
अल + ति: 0.85-1.2% (ऊपरी सीमा तक नियंत्रित, न्यूनतम 0.85% संयुक्त के साथ)
उष्मा उपचार: 800H के समान: 1121–1177 डिग्री (2050–2150 डिग्री F), तीव्र शीतलता
अनाज आकार: एएसटीएम 5 या मोटा (न्यूनतम 90 माइक्रोमीटर)
प्रमुख विशेषता: उच्च अल + Ti सामग्री (न्यूनतम 0.85%) सेवा के दौरान बारीक, सुसंगत '(Ni₃(Al,Ti)) अवक्षेपों के निर्माण को बढ़ावा देती है, जो वर्षा को मजबूती प्रदान करती है।
पाइप चयन के लिए व्यावहारिक निहितार्थ:
800 पाइप: कम तापमान (600 डिग्री से कम या उसके बराबर) या गैर {2}रेंगना{3}सीमित सेवाओं जैसे भाप जनरेटर फीडवाटर लाइन, कास्टिक ट्रांसफर पाइपिंग के लिए उपयोग करें।
800H पाइप: पेट्रोकेमिकल फर्नेस ट्यूब, रिफॉर्मर आउटलेट मैनिफोल्ड्स और 650-800 डिग्री पर चलने वाले एथिलीन क्रैकिंग कॉइल के लिए मानक विकल्प।
800HT पाइप: उच्च -तनाव, उच्च-तापमान अनुप्रयोगों जैसे सुपरहीटर ट्यूब, अमोनिया रिफॉर्मर पिगटेल और हाइड्रोजन रिफॉर्मर आउटलेट लाइनों के लिए पसंदीदा जहां अधिकतम रेंगने वाले जीवन की आवश्यकता होती है।
2. प्रश्न: स्टीम मीथेन रिफॉर्मर (एसएमआर) और एथिलीन क्रैकिंग फर्नेस अनुप्रयोगों के लिए स्टेनलेस स्टील 310H की तुलना में इंकोलॉय 800H/800HT पाइप को प्राथमिकता क्यों दी जाती है?
A:इंकोलॉय 800H और 800HT पाइप उद्योग मानक हैंभाप मीथेन सुधारक (एसएमआर)हाइड्रोजन और अमोनिया संयंत्रों में, साथ हीएथिलीन पायरोलिसिस भट्टियाँपेट्रोकेमिकल पटाखों में. कई मौलिक गुण 310H स्टेनलेस स्टील (UNS S31009, 25% Cr, 20% Ni) पर उनकी प्राथमिकता को उचित ठहराते हैं:
ए) 700-950 डिग्री (1290-1740 डिग्री फारेनहाइट) पर बेहतर रेंगने की ताकत:
870 डिग्री (1600 डिग्री फ़ारेनहाइट) पर, 800एचटी की 100,000-घंटे की रेंगने की शक्ति लगभग 20-25 एमपीए है, जबकि 310एच के लिए 12-15 एमपीए है। यह समान डिजाइन जीवन (आमतौर पर सुधारकों के लिए 100,000 घंटे) प्राप्त करने के लिए 310H के लिए 40-60% मोटी ट्यूब दीवारों का अनुवाद करता है।
बी) सिग्मा चरण भंगुरता का प्रतिरोध:
310H में 25% Cr है और कोई निकल संवर्धन नहीं है; यह 550-750 डिग्री पर लंबे समय तक एक्सपोज़र के बाद भंगुर सिग्मा चरण (FeCr इंटरमेटेलिक) बनाता है, जो लचीलापन और प्रभाव क्रूरता को लगभग शून्य तक कम कर देता है। इंकोलॉय 800एच/एचटी, अपनी उच्च निकल सामग्री (30-35%) के साथ, सिग्मा चरण गठन को पूरी तरह से दबा देता है। यह सुधारक ट्यूबों के लिए महत्वपूर्ण है जो प्लांट स्टार्टअप और शटडाउन के दौरान थर्मल साइक्लिंग का अनुभव करते हैं।
ग) कम तापीय विस्तार:
इंकोलॉय 800H/HT का थर्मल विस्तार गुणांक (CTE) लगभग 14.4 × 10⁻⁶ / डिग्री (20-800 डिग्री) है, जबकि 310H के लिए 17.5 × 10⁻⁶ / डिग्री है। निचली सीटीई मोटी दीवार वाली ट्यूबों में थर्मल तनाव को कम करती है और फर्नेस कॉइल्स की विकृति को कम करती है।
घ) धातु की धूल का प्रतिरोध (विनाशकारी कार्बराइजेशन):
सिनगैस वातावरण (CO + H₂) में 450-750 डिग्री पर, 310H धातु की धूल से ग्रस्त होता है - धातु का महीन कार्बन {5}समृद्ध कणों में टूटना। इंकोलॉय 800एच/एचटी की उच्च निकेल सामग्री (30-35%) एक अधिक सुरक्षात्मक निकेल समृद्ध सतह परत बनाती है जो कार्बन प्रवेश का प्रतिरोध करती है। गंभीर धातु की धूल की स्थिति के लिए, नियंत्रित Al + Ti के साथ 800HT और भी बेहतर प्रतिरोध प्रदान करता है।
ई) वेल्डेबिलिटी और मरम्मत:
310H पाइपों में वेल्डिंग के दौरान और वेल्ड के बाद {{1}हीट ट्रीटमेंट के दौरान इसके पूरी तरह से फेरिटिक {2}ऑस्टेनिटिक सॉलिडिफिकेशन मोड के कारण गर्म टूटने का खतरा होता है। इंकोलॉय 800H/HT मैचिंग फिलर धातुओं (ERNiCr-3) के साथ विश्वसनीय रूप से वेल्ड करता है और प्लांट बंद होने के दौरान इसकी मरम्मत की जा सकती है - सुधारक ट्यूब प्रतिस्थापन के लिए एक महत्वपूर्ण लाभ।
आर्थिक तुलना:
| संपत्ति | इंकोलॉय 800एच/एचटी | 310H स्टेनलेस स्टील |
|---|---|---|
| सामग्री लागत सूचकांक | 1.6× | 1.0× (बेसलाइन) |
| 900 डिग्री पर 100,000 घंटे के लिए आवश्यक दीवार की मोटाई | 8-10 मिमी | 14-16 मिमी |
| समान तनाव पर रेंगता हुआ जीवन (20 एमपीए, 870 डिग्री) | 100,000+ घंटे | ~25,000 घंटे |
| 10 वर्षों के बाद सिग्मा चरण का जोखिम | कोई नहीं | High (>50,000 घंटे) |
इस प्रकार, जबकि 310H की प्रारंभिक सामग्री लागत कम है, आवश्यक मोटी दीवारें, कम डिज़ाइन जीवन, और भंगुरता जोखिम Incoloy 800H/HT को सबसे बेहतर बनाते हैं।तकनीकी रूप से बेहतर और आर्थिक रूप से उचित विकल्पगंभीर उच्च तापमान वाली भट्टी पाइपिंग के लिए।
3. प्रश्न: इंकोलॉय 800H/800HT पाइप के उच्च तापमान रेंगने वाले गुणों को बनाए रखने के लिए क्या निर्माण और वेल्डिंग प्रथाओं की आवश्यकता है?
A:इंकोलॉय 800H/HT पाइप का उचित निर्माण और वेल्डिंग मोटे अनाज की संरचना और अवक्षेपण को संरक्षित करने के लिए आवश्यक है, जो उच्च तापमान रेंगने के प्रतिरोध प्रदान करने वाली क्षमता को मजबूत करता है। ग़लत प्रथाएँ रेंगने वाले जीवन को 50-80% तक कम कर सकती हैं।
वेल्डिंग प्रक्रियाएँ और भराव धातुएँ:
पसंदीदा प्रक्रियाएं: रूट पास के लिए GTAW (TIG), फिल और कैप के लिए GTAW या GMAW (MIG)। SMAW (छड़ी) फ़ील्ड वेल्डिंग के लिए स्वीकार्य है लेकिन इसके लिए अधिक कठोर नियंत्रण की आवश्यकता होती है।
भराव धातु: ERNiCr-3 (इनकोनेल 82) या ERNiCrFe-6। मैचिंग 800H फिलर का उपयोग न करें - इसमें गर्म दरार को रोकने के लिए आवश्यक नाइओबियम की कमी है। ERNiCr-3 में 2-3% Nb होता है, जो सल्फर और फास्फोरस की अशुद्धियों को बांधता है।
पूर्व-सफाई: सभी तेल, ग्रीस, पेंट और सल्फर युक्त मार्किंग यौगिकों को हटा दें। स्टेनलेस स्टील वायर ब्रशिंग के बाद एसीटोन या अल्कोहल की सफाई का उपयोग करें।
महत्वपूर्ण वेल्डिंग नियंत्रण:
ताप इनपुट सीमा: इंटरपास तापमान 150 डिग्री (300 डिग्री फारेनहाइट) से नीचे बनाए रखें। अधिकतम ताप इनपुट: 6-15 मिमी की दीवार मोटाई के लिए 25-35 kJ/इंच। अत्यधिक गर्मी मोटे अनाज की सीमाओं को विघटित कर देती है, जिससे एक महीन दाने वाला गर्मी प्रभावित क्षेत्र (HAZ) बनता है, जिसमें रेंगने की ताकत नाटकीय रूप से कम होती है।
कोई पोस्ट नहीं-वेल्ड हीट ट्रीटमेंट (PWHT): कई मिश्र धातु इस्पात के विपरीत, 800H/HT पाइप होने चाहिएनहींपीडब्ल्यूएचटी प्राप्त करें। 1000 डिग्री से ऊपर का ताप उपचार मोटे अनाज की संरचना (न्यूनतम 90 माइक्रोमीटर) को बारीक कणों (20-30 माइक्रोमीटर) में पुनः क्रिस्टलीकृत कर देगा, जिससे रेंगने का प्रतिरोध नष्ट हो जाएगा। ERNiCr-3 फिलर के साथ एएस{6}वेल्डेड स्थिति 950 डिग्री तक सेवा के लिए स्वीकार्य है।
वापस-शुद्ध करना: रूट पास के लिए, आंतरिक ऑक्सीकरण को रोकने के लिए आर्गन (न्यूनतम 99.995%) के साथ वापस शुद्ध करें। वेल्ड रूट पर ऑक्सीकरण से क्रोमियम क्षीण क्षेत्र बनता है जो क्रीप लोडिंग के तहत टूट जाता है।
झुकना और बनाना:
गर्म झुकना: समान रूप से 1050-1150 डिग्री (1920-2100 डिग्री फारेनहाइट) तक गर्म करें। अनाज सीमा कार्बाइड को पिघलने से बचाने के लिए 1170 डिग्री (2140 डिग्री फ़ारेनहाइट) से अधिक न हो। झुकें, फिर तेजी से ठंडा करें (पानी की बौछार या मजबूर हवा)।ऐसा न करेंधीमी गति से ठंडा - यह अनाज सीमा कार्बाइड को अनियंत्रित तरीके से अवक्षेपित करता है।
ठंडा झुकना: 200 मिमी तक के व्यास और मोटाई अनुपात (डी/टी) > 20 के लिए, 15-20% बढ़ाव सीमा के साथ ठंडा झुकना संभव है। हालाँकि, ठंडा झुकने से अवशिष्ट तनाव उत्पन्न होता है और रेंगने का जीवन 10-20% तक कम हो जाता है। 1 घंटे के लिए 870 डिग्री (1600 डिग्री फारेनहाइट) पर तनाव से राहत अधिकांश रेंगना प्रतिरोध को बहाल करती है।
निरीक्षण आवश्यकताएँ:
रेडियोग्राफिक परीक्षण (आरटी) : 100% of girth welds in reformer service - reject any porosity >1.5 मिमी या रैखिक संकेत.
तरल प्रवेशक परीक्षण (पीटी): मरम्मत किए गए क्षेत्रों सहित सभी तैयार वेल्ड।
कठोरता परीक्षण: Weld metal hardness should be within 10 HRC of base metal. Excessive hardness (>95 एचआरबी) अनुचित ताप इनपुट या भराव चयन को इंगित करता है।
सामान्य निर्माण संबंधी गलतियों से बचना चाहिए:
दूषित पहियों से पीसना: कभी भी कार्बन स्टील पर पहले इस्तेमाल किए गए पहियों का उपयोग न करें - एम्बेडेड लोहे के कण गर्म दरार का कारण बनते हैं।
गर्म झुकने के दौरान अधिक उम्र बढ़ना: Holding at 1050–1150°C for >30 मिनट में अवक्षेप मोटे हो जाते हैं और ताकत कम हो जाती है।
कार्बन स्टील बैकिंग रिंग का उपयोग करना: ये सल्फर और कार्बन संदूषण का परिचय देते हैं। सिरेमिक या निकेल{{1}मिश्र धातु बैकिंग का उपयोग करें।
इन प्रथाओं का पालन यह सुनिश्चित करता है कि वेल्डेड इंकोलॉय 800H/HT पाइप पेट्रोकेमिकल भट्टियों में 100,000 घंटे के डिजाइन जीवन के लिए आवश्यक बेस मेटल क्रीप टूटना जीवन - के 90% से अधिक या उसके बराबर प्राप्त करता है।
4. प्रश्न: उच्च तापमान, उच्च दबाव हाइड्रोजन सेवा (उदाहरण के लिए, हाइड्रोजन सुधारक, अमोनिया संयंत्र) में इंकोलॉय 800H/HT पाइप के लिए डिज़ाइन संबंधी विचार क्या हैं?
A:इंकोलॉय 800H/HT पाइप का बड़े पैमाने पर उपयोग किया जाता है700-950 डिग्री पर हाइड्रोजन सेवा और 35 बार (500 पीएसआई) तक दबाव, विशेष रूप से भाप मीथेन सुधारकों (एसएमआर) और अमोनिया संयंत्रों में। कई अद्वितीय डिज़ाइन संबंधी विचार लागू होते हैं:
क) रेंगना-थकान की बातचीत:
सुधारकों को दैनिक तापीय चक्र (स्टार्टअप/शटडाउन) के साथ-साथ लंबी अवधि की स्थिर अवस्था रेंगना से गुजरना पड़ता है। संयोजन अकेले किसी भी तंत्र की तुलना में जीवन को अधिक कम कर देता है। डिज़ाइन कोड (ASME सेक्शन VIII डिवीज़न 2, EN 13445) की आवश्यकता हैरेंगना-थकान अंतःक्रिया विश्लेषणरैखिक क्षति योग नियम का उपयोग करना:
∑(n/Nd)+∑(t/Tr) 1∑(n/Nd)+∑(t/Tr) से कम या उसके बराबर 1∑(n/Nd)+∑(t/Tr) 1 से कम या उसके बराबर
जहां n=चक्रों की संख्या, N_d=अकेले थकान के लिए स्वीकार्य चक्र, t=तापमान पर समय, T_r=उस तनाव/तापमान पर रेंगना टूटना जीवन।
विशिष्ट एसएमआर सेवा (10,000 चक्र, 870 डिग्री पर 80,000 घंटे) के लिए, क्रीप{5}}थकान क्षति राशि होनी चाहिए<0.8 to provide safety margin.
बी) उच्च तापमान पर हाइड्रोजन भंगुरता:
आम धारणा के विपरीत, निकल {{0}लौह मिश्रधातुओं में हाइड्रोजन भंगुरता होती है300-500 डिग्री पर सबसे गंभीर(572-932 डिग्री फ़ारेनहाइट), सुधारक ऑपरेटिंग तापमान (800-900 डिग्री) पर नहीं। 800 डिग्री पर, हाइड्रोजन तेजी से फैलता है और अनाज की सीमाओं पर जमा नहीं होता है। हालाँकि, दौरानस्टार्टअप और शटडाउन(400-500 डिग्री से गुजरते हुए), उच्च तापमान पर अवशोषित हाइड्रोजन विघटन का कारण बन सकता है।
शमन: हाइड्रोजन को हटाने के लिए 500 डिग्री से नीचे ठंडा होने के दौरान भट्टी को अक्रिय गैस (नाइट्रोजन या भाप) से शुद्ध करें। 400-500 डिग्री रेंज में न्यूनतम होल्ड समय के लिए डिज़ाइन।
ग) कार्बराइजेशन और कोकिंग:
हाइड्रोकार्बन -भाप मिश्रण में, कार्बन गतिविधि (एसी) 1.0 से अधिक हो सकती है, जिससे कार्बराइजेशन होता है। कार्बराइजेशन से ताकत बढ़ती है लेकिन लचीलापन कम हो जाता है और स्थानीय क्षेत्रों में "धातु की धूल" पैदा हो सकती है।
प्रति एपीआई 530 डिज़ाइन सीमाएँ: हाइड्रोकार्बन सेवा में 800H/HT के लिए, धातु के तापमान को 900 डिग्री (1650 डिग्री F) से कम या उसके बराबर और कार्बन गतिविधि को AC <0.8 तक सीमित करें। यदि AC > 0.8 अपरिहार्य है, तो 800HT (उच्च Al+Ti) निर्दिष्ट करें और 850 डिग्री तक सीमित करें।
कोकिंग की रोकथाम: कार्बन अग्रदूतों को दूर करने के लिए अशांत प्रवाह (रेनॉल्ड्स संख्या > 10,000) के लिए डिज़ाइन। चिकना बोर (रा <0.8 μm) कोक आसंजन को कम करता है।
घ) ऑक्सीकरण और स्पॉलिंग:
थर्मल साइक्लिंग के दौरान 800H/HT पर सुरक्षात्मक Cr₂O₃ स्केल फैलता है, जो बेस मेटल से क्रोमियम का उपभोग करता है। 870 डिग्री पर 50,000 घंटों के बाद, क्रोमियम की कमी आंतरिक सतह पर प्रभावी सीआर को 20% से 12% तक कम कर सकती है, जिससे ऑक्सीकरण में और तेजी आ सकती है।
डिज़ाइन भत्ता: एपीआई 530 100,000 घंटे के सुधारक ट्यूब जीवन के लिए 1.5-2.5 मिमी का संक्षारण भत्ता निर्दिष्ट करता है। यह भत्ता ऑक्सीकरण और कार्बराइजेशन से धातु के नुकसान के लिए जिम्मेदार है।
ई) वेल्ड संयुक्त स्थान और अभिविन्यास:
हाइड्रोजन सेवा में गर्थ वेल्ड अवश्य स्थित होना चाहिएउच्चतम तापमान क्षेत्र के बाहर (typically >सुधारक बर्नर लौ से 50 मिमी)। रेडिएंट सेक्शन (800-950 डिग्री) में वेल्ड महीन दानेदार HAZ के कारण बेस मेटल की तुलना में 3-5× तेजी से विफल होते हैं।
पसंदीदा डिज़ाइन: सभी चमकदार अनुभागों के लिए सीमलेस पाइप का उपयोग करें; संवहन अनुभाग (तापमान <650 डिग्री) में वेल्ड का पता लगाएं।
हाइड्रोजन सुधारक पाइपिंग के लिए डिज़ाइन कोड सारांश:
| कोड | स्वीकार्य तनाव आधार | जीवन डिज़ाइन करें | संक्षारण भत्ता |
|---|---|---|---|
| एएसएमई बी31.3 (रिफाइनरी पाइपिंग) | 100,000 घंटा रेंगना टूटना शक्ति / 1.5 | 20 साल सामान्य | 1.5 मिमी |
| एपीआई 530 (सुधारक ट्यूब) | न्यूनतम रेंगना दर विधि (0.01%/1000 घंटा) | 100,000 घंटे | 2.0-2.5 मिमी |
| एन 13445-3 अनुलग्नक बी | आइसोट्रोपिक क्रीप क्षति मॉडल | उपयोगकर्ता-परिभाषित | 1.5-3.0 मिमी |
हाइड्रोजन सेवा के लिए 800H/HT पाइप निर्दिष्ट करने वाले इंजीनियरों को सुरक्षित, किफायती 100,000-घंटे का डिज़ाइन जीवन प्राप्त करने के लिए रेंगना, थकान, कार्बराइजेशन, ऑक्सीकरण भत्ता और वेल्ड प्लेसमेंट पर विचार करना चाहिए।
5. प्रश्न: इंकोलॉय 800H/HT पाइप की संक्षारण सीमाएं क्या हैं, और वैकल्पिक सामग्री (उदाहरण के लिए, इंकोनेल 625, मिश्र धातु 601) का चयन कब किया जाना चाहिए?
A:जबकि इंकोलॉय 800एच/एचटी कई उच्च तापमान वाले वातावरणों में उत्कृष्ट प्रदर्शन प्रदान करता है, इसमें अच्छी तरह से परिभाषित संक्षारण सीमाएं हैं। इन सीमाओं को पहचानने से समयपूर्व विफलता से बचाव होता है।
क) उच्च तापमान पर सल्फिडेशन (सल्फर हमला):
परिसीमन: At >700°C (1290°F) in atmospheres containing >100 पीपीएम एच₂एस या एसओ₂, इंकोलॉय 800एच/एचटी कम पिघलने वाला {{3}बिंदु निकेल{4}निकल सल्फाइड यूटेक्टिक्स (नी{5}Ni₃S₂, 645 डिग्री पर पिघलने वाला) बनाता है। यह








