ASTM B163 Inconvale 601 Tube de tuyau UNS N06601

Analyse complète de Inconel 601 (US N06601) Pipes sans couture sous la norme ASTM B163

1. Exigences de base de l'ASTM B163

ASTM B163 est une spécification pour les tubes de condenseur et d'échangeur de chaleur en alliage nickel et nickel, revêtement 26 alliages, y compris UNS N06601 (Inconel 601). Ses exigences de base incluent:

• Dimensions et tolérances :
  • Diamètre extérieur : ≤3 pouces (76.2 mm), L'écart admissible est contrôlé en fonction de la classification du diamètre du tuyau (Par exemple, le diamètre extérieur de 12.7-38.1 mm permet une déviation de ± 0,19 mm).
  • Épaisseur de paroi : Épaisseur de paroi minimale ≤3,76 mm, Épaisseur de paroi moyenne ≤4,19 mm. La tolérance à l'épaisseur de la paroi est définie par diamètre extérieur (Par exemple, 38.1-76.2 Le diamètre du tuyau mm permet une épaisseur de paroi moyenne ± 10%, épaisseur de paroi minimale +22%/-0%).
  • Longueur : La tolérance à la longueur standard est de ± 3,2 mm, détendu à ± 6,4 mm de plus 30 pieds (9.14 m).
• la composition chimique : Il doit respecter les limites de composition en alliage dans le tableau 1 de la norme. Prendre un N06601 comme exemple, Le contenu NI est 58-63%, Cr 21-25%, Al 1.0-1.7%, et les éléments d'impureté sont strictement contrôlés (comme c≤0,10%, S≤0,015%).
• Propriétés mécaniques :
  • Résistance à la traction ≥586 MPa, limite d'élasticité ≥241 MPa, allongement ≥30% (À température ambiante).
  • Exigences de dureté recuites (comme la dureté rockwell hrb ≤ 75).
• Fabrication et test :
  • La technologie transparente doit être utilisée, La surface doit être uniforme et exempte de défauts, et les exigences de lisidité strictes doivent être satisfaites.
  • Chaque tuyau doit passer un test hydrostatique ou un test électrique non destructif (comme les tests de courant Eddy).

2. Propriétés des matériaux de Inconel 601 (US N06601)

• Composition chimique et conception métallurgique :
  • Nickel élevé (58-63%) et chrome (21-25%) le contenu fournit une résistance de base de la corrosion, et l'ajout d'aluminium (1.0-1.7%) améliore considérablement la résistance à l'oxydation à haute température, en particulier en formant un film d'oxyde dense sous des charges thermiques cycliques.
  • Le fer est utilisé comme élément résiduel pour équilibrer les coûts et les performances, et la teneur en carbone est ≤0,10% pour réduire le risque de corrosion intergranulaire.
• Propriétés physiques et à haute température :
  • Densité 8.11 g / cm³, point de fusion 1320-1411 ℃, Coefficient de dilatation thermique 13.1 μm / m · ℃ (25-1000℃), Conductivité thermique 11.4 W/(m · k) (25℃).
  • Il maintient une excellente résistance à l'oxydation en dessous de 1204 ℃ et a une meilleure résistance à la corrosion que l'acier inoxydable conventionnel dans un environnement sulfuré.
• Propriétés mécaniques :
  • La résistance à la traction à température ambiante est ≥650 MPa, et la résistance à la rupture de fluage est toujours ≥ 100 MPa à haute température (comme 800 ° C).
  • La dureté est contrôlable dans l'état de recuit de solution (HB≤220), qui convient à la formation à froid.

3. Exigences de processus de fabrication ASTM B163 pour les tuyaux UNS N06601

• Technologie de traitement :
  • Travail chaud : La température de déformation recommandée est de 870-1230 ℃, une grande déformation doit être effectuée à 1040-1230 ℃ pour éviter de craquer.
  • Transformation du froid : La déformation doit être contrôlée, et le traitement de recuit est utilisé pour éliminer le stress résiduel (comme la température de recuit 1100-1150 ℃).
  • Soudage : Il est recommandé d'utiliser des matériaux de soudage correspondants (comme Ernicrfe-11) et adoptez le soudage TIG ou plasma pour réduire la fragilisation de la zone touchée par la chaleur.
• qualité Contrôle :
  • Tests d'aplatissement (Pour vérifier la ductilité), tests d'extension (Pour vérifier la tendance de la fissuration du bord) et contrôles non destructifs (comme les tests par ultrasons) sont requis.
  • La microstructure doit répondre aux exigences de la taille des grains (Généralités généralement ASTM 5 ou plus fin), et la profondeur de la couche de décarburisation doit être ≤0,1 mm.

4. Scénarios d'application typiques

• Système d'échange de chaleur à haute température :
  • Les tubes de rayonnement et les tubes de fournaise de fissuration des réacteurs chimiques peuvent résister à des milieux corrosifs à haute température (comme l'acide nitrique et le sulfure d'hydrogène).
  • Le conduit d'échappement à la turbine à gaz peut résister à l'érosion de 900-1100 ℃ gaz d'échappement.
• Équipement de fournaise industrielle :
  • Les plateaux et les convoyeurs de fours de traitement thermique, ainsi que les moufles des fours de recuit, Besoin de maintenir la stabilité structurelle à des températures élevées à long terme.
  • Les doublures de la chambre de combustion dans les incinérateurs de déchets solides pour résister à l'érosion des cendres et au choc thermique.
• Environnement spécial :
  • Tubes d'échange de chaleur dans les systèmes de refroidissement au gaz à haute température du réacteur nucléaire (par exemple. Environnements de liquide de refroidissement en hélium).
  • Le faisceau de tube en forme de U du dispositif de désulfuration des gaz de combustion de la plate-forme offshore est résistant à la corrosion de sulfure d'hydrogène humide.

5. Relation avec d'autres normes

• ASME SB163 : Le contenu technique est cohérent avec ASTM B163, Mais il ajoute les exigences de conformité du code de la chaudière ASME et du code des navires de pression, qui convient aux champs strictement réglementés tels que les centrales nucléaires.
• Normes équivalentes internationales :
  • L'Europe : FR 10305-4 (Tubes sans couture de précision) et de 17458 (Tubes en alliage nickel) Couvrir partiellement des exigences similaires.
  • Japon: La composition chimique de JIS G4902 (pipe transparente en alliage nickel) est proche de celui d'ASTM B163, Mais les exigences de propriété mécanique sont légèrement différentes.

6. Considérations de sélection et de conception

• Optimisation d'épaisseur de paroi : Lors du calcul de l'épaisseur de paroi minimale selon la section ASME BPVC VIII, le facteur de réduction de la résistance de l'inconvalence 601 à des températures élevées doit être considérée (par exemple. le stress admissible tombe d'environ 40% à 800 ° C).
• la-Bend restrictions : ASTM B163 stipule que le rayon en U-Bend R ≥ 2.5 fois le diamètre du tuyau, et le taux de réduction de l'épaisseur de paroi après la flexion doit être vérifié par la formule (Tf = t × 2r / (2R + D)).
• Équilibre économique : Le coût de l'inconvalence 601 est significativement plus élevé que celui de 304 Acier inoxydable (sur 5-8 fois), et les économies de coûts de maintenance apportées par sa forte résistance à la corrosion doivent être évaluées par analyse du cycle de vie (LCC).

 

Analyse complète de l'ASTM B163 Inconel 601 (US N06601) Tubes sans couture

1. Exigences clés de la norme ASTM B163

ASTM B163 régit les spécifications des tubes en nickel et en nickel en nickel et en nickel-alliage, revêtement 26 alliages, y compris UNS N06601 (Inconel 601). Les exigences de base incluent:

• Dimensions et tolérances:
  • Diamètre extérieur (de): ≤3 pouces (76.2 mm), avec des écarts contrôlés par la classe de diamètre (par exemple,, ± 0,19 mm pour 12,7–38,1 mm OD).
  • Épaisseur de paroi: Minimum ≤3,76 mm, moyenne ≤4,19 mm. Les tolérances varient de (par exemple,, ± 10% moyenne et +22%/-0% minimum pour 38,1–76,2 mm OD).
  • Longueur: Tolérance standard ± 3,2 mm; étendu à ± 6,4 mm pour les tubes >30 FT (9.14 m).
• la composition chimique: Doit se conformer à la table 1 limites. Pour un un n06601: En 58-63%, CR 21–25%, Al 1,0–1,7%, avec des contrôles d'impuretés stricts (par exemple,, C ≤0,10%, S ≤0,015%).
• Propriétés mécaniques:
  • Résistance à la traction ≥586 MPa, limite d'élasticité ≥241 MPa, allongement ≥30% (température ambiante).
  • Dureté recuite ≤ 75 hrb.
• Fabrication et test:
  • Production obligatoire sans couture avec des surfaces uniformes et une rectitude stricte.
  • Tests électriques hydrostatiques ou non destructifs (par exemple,, actuel de tourbillon) requis pour chaque tube.

2. Caractéristiques matérielles de Inconel 601 (US N06601)

• Composition et métallurgie:
  • Haut Ni (58–63%) et cr (21–25%) Le contenu assure une résistance à la corrosion. Al (1.0–1,7%) Améliore la résistance à l'oxydation cyclique via la formation de couche d'oxyde dense.
  • Fe agit comme un élément d'équilibre; C ≤0,10% minimise les précipitations en carbure.
• Propriétés physiques et à haute température:
  • Densité: 8.11 g / cm³; Plage de fusion: 1320–1411 ° C; Extension thermique: 13.1 μm/m·°C (25–1000 ° C); Conductivité thermique: 11.4 W/(m · k) (25° C).
  • Résistance à l'oxydation supérieure jusqu'à 1204 ° C; surpasse les aciers inoxydables dans les environnements sulfidisants.
• Performance mécanique:
  • Résistance à la traction à température ambiante ≥650 MPa; résistance à la rupture de fluage ≥100 MPa à 800 ° C.
  • Dureté recuite ≤220 Ho pour la compatibilité des formations à froid.

3. Exigences de fabrication ASTM B163 pour les tubes UNS N06601

• Lignes directrices de traitement:
  • Travail chaud: Déformation à 870–1230 ° C; Réductions majeures à 1040–1230 ° C pour éviter de craquer.
  • Travail à froid: Déformation contrôlée avec recuit du stress-relief (par exemple,, 1100–1150 ° C).
  • Soudage: Utiliser le remplissage correspondant (par exemple,, Ernichrfe-11) avec des méthodes TIG / plasma pour réduire la fragilisation HAZ.
• qualité Contrôle:
  • Tests d'aplatissement (vérification de la ductilité), tests d'évacuation (résistance à la fissuration du bord), et tests non destructifs (par exemple,, UT).
  • La microstructure doit répondre aux exigences de la taille des grains (ASTM 5 ou plus fin); décarburisation ≤ 0,1 mm.

4. Applications typiques

• Échangeurs de chaleur à haute température:
  • Tubes rayonnants dans les réacteurs chimiques et les fours de pyrolyse (Résiste Hno₃, H₂s).
  • Conduits d'échappement à la turbine à gaz (900–1100 ° C Érosion de gaz).
• Composants de la fournaise industrielle:
  • Plateaux de fourneaux de traitement thermique, Mouffles de fournaise de recuit (stabilité thermique à long terme).
  • Revêtements de chambre de combustion dans les incinérateurs de déchets (résiste à l'érosion des cendres et au choc thermique).
• Environnements spécialisés:
  • Systèmes de réacteurs refroidis par gaz à haute température (liquide de refroidissement en hélium).
  • FGD U-Tube Bundles dans les plates-formes offshore (résistance humide).

5. Compatibilité des normes croisées

• ASME SB163: Techniquement identique à ASTM B163 mais ajoute la conformité ASME BPVC pour les applications nucléaires.
• Équivalents mondiaux:
  • L'Europe : FR 10305-4 (tubes de précision) et de 17458 chevauchant partiellement.
  • Japon: JIS G4902 s'aligne chimiquement mais diffère dans les spécifications mécaniques.

6. Considérations de conception et de sélection

• Optimisation d'épaisseur de paroi: Tenir compte de la réduction de la résistance à la température élevée (par exemple,, 40% Chute de contrainte admissible à 800 ° C par ASME BPVC VIII).
• Limitations en U Bend: Rayon de courbure minimum ≥2,5 × OD; Éclairage post-bande calculé via la formule: Tf = t × 2r /(2R + D).
• Analyse coûts-avantages: Inconel 601 coûte 5 à 8 × plus que 304 Acier inoxydable; Justifier via le coût du cycle de vie (LCC) Économies de l'entretien réduit.

 

ASTM B163 Inconel 601 (US N06601) Les tubes sans couture offrent une résistance à haute température inégalée et une résistance à la corrosion, le rendre indispensable dans le traitement chimique, l'énergie, et aérospatial. Du contrôle de composition précis à une validation de performance rigoureuse, sa production et sa demande d'application sont strictes d'adhésion aux normes tout en nécessitant des solutions d'ingénierie sur mesure pour des conditions d'exploitation extrêmes.