Liga ASTM B163 Inconel 601 Uns n066601 tubo de tubo

Análise abrangente de Inconel 601 (US N06601) Tubos sem costura sob o padrão ASTM B163

1. Requisitos principais do ASTM B163

ASTM B163 é uma especificação para o condensador sem costura de níquel e liga de níquel e tubos de trocador de calor, cobertura 26 ligas, incluindo UNS N06601 (INCONEL 601). Seus requisitos principais incluem:

• Dimensões e tolerâncias :
  • Diâmetro externo : ≤3 polegadas (76.2 mm), O desvio permitido é controlado de acordo com a classificação do diâmetro do tubo (Por exemplo, o diâmetro externo de 12.7-38.1 mm permite um desvio de ± 0,19 mm).
  • Espessura de parede : espessura mínima da parede ≤3,76 mm, espessura média da parede ≤4,19 mm. A tolerância da espessura da parede é definida pelo diâmetro externo (Por exemplo, 38.1-76.2 O diâmetro do tubo mm permite espessura média da parede ± 10%, espessura mínima da parede +22%/-0%).
  • Comprimento : A tolerância ao comprimento padrão é de ± 3,2 mm, relaxado para ± 6,4 mm sobre 30 pés (9.14 m).
• Composição Química : Deve atingir os limites de composição da liga na tabela 1 do padrão. Tomando UNS N06601 como exemplo, O conteúdo de Ni é 58-63%, Cr 21-25%, al 1.0-1.7%, e os elementos de impureza são estritamente controlados (como c≤0,10%, S≤0,015%).
• Propriedades mecânicas :
  • Força de tração ≥586 MPa, força de escoamento ≥241 MPA, alongamento ≥30% (À temperatura ambiente).
  • Requisitos de dureza recozidos (como a dureza Rockwell HRB ≤ 75).
• Fabricação e teste :
  • A tecnologia perfeita deve ser usada, a superfície deve ser uniforme e livre de defeitos, e requisitos estritos de reta deve ser atendida.
  • Cada tubo deve passar em um teste hidrostático ou teste elétrico não destrutivo (como testes atuais de redemoinho).

2. Propriedades materiais de Inconel 601 (US N06601)

• Composição química e design metalúrgico :
  • Níquel alto (58-63%) e cromo (21-25%) Conteúdo fornece resistência básica à corrosão, e a adição de alumínio (1.0-1.7%) melhora significativamente a resistência a oxidação de alta temperatura, Especialmente formando um filme denso de óxido sob cargas térmicas cíclicas.
  • O ferro é usado como um elemento residual para equilibrar o custo e o desempenho, e o teor de carbono é ≤0,10% para reduzir o risco de corrosão intergranular.
• Propriedades físicas e de alta temperatura :
  • Densidade 8.11 g/cm³, Ponto de fusão 1320-1411 ℃, Coeficiente de Expansão Térmica 13.1 μm/m · ℃ (25-1000℃), Condutividade térmica 11.4 W/(m · k) (25℃).
  • Mantém excelente resistência a oxidação abaixo de 1204 ℃ e tem melhor resistência à corrosão do que o aço inoxidável convencional em ambiente de sulfeto.
• Propriedades mecânicas :
  • A resistência à tração à temperatura ambiente é ≥650 MPa, e a força de ruptura da fluência ainda é ≥100 MPa a alta temperatura (como 800 ° C.).
  • A dureza é controlável no estado de recozimento da solução (HB≤220), que é adequado para formação a frio.

3. Requisitos de processo de fabricação ASTM B163 para tubos UNS N06601

• Tecnologia de processamento :
  • Trabalho quente : A temperatura de deformação recomendada é 870-1230 ℃, Grande deformação precisa ser realizada em 1040-1230 ℃ para evitar rachaduras.
  • Processamento a frio : A deformação precisa ser controlada, e o tratamento de recozimento é usado para eliminar o estresse residual (como a temperatura de recozimento 1100-1150 ℃).
  • De soldagem : Recomenda -se usar materiais de soldagem correspondentes (como Ernicrfe-11) e adotar soldagem de TIG ou plasma para reduzir a fragilidade da zona afetada pelo calor.
• qualidade Ao controle :
  • Testes de achatamento (Para verificar a ductilidade), Testes de expansão (Para verificar a tendência de rachaduras de borda) e testes não destrutivos (como testes ultrassônicos) são necessários.
  • A microestrutura deve atender aos requisitos de tamanho de grão (Normalmente grau ASTM 5 ou mais fino), e a profundidade da camada de descarburização deve ser ≤0,1 mm.

4. Cenários de aplicação típicos

• Sistema de troca de calor de alta temperatura :
  • Os tubos de radiação e os tubos do forno de rachaduras de reatores químicos podem suportar meios corrosivos de alta temperatura (como ácido nítrico e sulfeto de hidrogênio).
  • O duto de escape de turbinas a gás pode suportar a erosão de 900-1100 ℃ Gas de escape.
• Equipamento de forno industrial :
  • As bandejas e correias transportadoras de fornos de tratamento térmico, bem como os sques de fornos de recozimento, precisam manter a estabilidade estrutural em altas temperaturas de longo prazo.
  • Forro de câmara de combustão em incineradores de resíduos sólidos para resistir à erosão de cinzas e choque térmico.
• Ambiente especial :
  • Tubos de troca de calor em sistemas de resfriamento a gás de reator nuclear de alta temperatura (por exemplo. Ambientes de refrigeração de hélio).
  • O pacote de tubo em forma de U do dispositivo de dessulfurização de gás de combustão da plataforma offshore é resistente à corrosão do sulfeto de hidrogênio úmido.

5. Relacionamento com outros padrões

• ASME SB163 : O conteúdo técnico é consistente com o ASTM B163, Mas adiciona os requisitos de conformidade da caldeira ASME e do código do vaso de pressão, que é adequado para campos estritamente regulados, como usinas nucleares.
• Padrões equivalentes internacionais :
  • Europa: PT-BR 10305-4 (Tubos sem costura de precisão) e de 17458 (Tubos de liga de níquel) cubra parcialmente requisitos semelhantes.
  • Japão: A composição química de Jis G4902 (Tubo sem costura de liga de níquel) está próximo do da ASTM B163, Mas os requisitos de propriedade mecânica são ligeiramente diferentes.

6. Considerações de seleção e design

• Otimização da espessura da parede : Ao calcular a espessura mínima da parede de acordo com a Seção VIII da ASME BPVC, o fator de redução de força do Inconel 601 em altas temperaturas devem ser consideradas (por exemplo. o estresse permitido cai por cerca de 40% a 800 ° C.).
• U-Bend restrições : ASTM B163 estipula que o raio U-Bend R ≥ 2.5 vezes o diâmetro do tubo, e a taxa de redução da espessura da parede após a flexão deve ser verificada pela fórmula (Tf = t × 2r / (2R + d)).
• Equilíbrio econômico : O custo do Inconel 601 é significativamente maior que o de 304 Aço inoxidável (Sobre 5-8 vezes), E a economia de custos de manutenção trazida por sua alta resistência à corrosão precisa ser avaliada através da análise do ciclo de vida (LCC).

 

Análise abrangente do ASTM B163 Inconel 601 (US N06601) Tubulação sem costura

1. Requisitos -chave do padrão ASTM B163

ASTM B163 governa as especificações para o condensador de níquel e níquel e tubos de liga de níquel e tubos, cobertura 26 ligas, incluindo UNS N06601 (INCONEL 601). Os principais requisitos incluem:

• Dimensões e tolerâncias:
  • Diâmetro externo (OD): ≤3 polegadas (76.2 mm), com desvios controlados pela classe de diâmetro (v.g., ± 0,19 mm para 12,7-38,1 mm OD).
  • Espessura de parede: Mínimo ≤3,76 mm, média ≤4,19 mm. As tolerâncias variam de (v.g., ± 10% média e +22%/-0% Mínimo para 38,1–76,2 mm OD).
  • Comprimento: Tolerância padrão ± 3,2 mm; estendido a ± 6,4 mm para tubos >30 PÉS (9.14 m).
• Composição Química: Deve cumprir com a tabela 1 limites. Para UNS N06601: Em 58-63%, Cr 21-25%, AL 1,0–1,7%, com controles rígidos de impureza (v.g., C ≤0,10%, S ≤0,015%).
• Propriedades mecânicas:
  • Força de tração ≥586 MPa, força de escoamento ≥241 MPA, alongamento ≥30% (temperatura ambiente).
  • Dureza recozida ≤75 hrb.
• Fabricação e teste:
  • Produção contínua obrigatória com superfícies uniformes e rigorosa direta.
  • Testes elétricos hidrostáticos ou não destrutivos (v.g., FORDDY CURENT) necessário para cada tubo.

2. Características materiais do Inconel 601 (US N06601)

• Composição e metalurgia:
  • Ni alto (58–63%) e cr (21–25%) O conteúdo garante resistência à corrosão. al (1.0–1,7%) Aumenta a resistência da oxidação cíclica por meio de formação de camada densa de óxido.
  • Fe atua como um elemento de equilíbrio; C ≤0,10% minimiza a precipitação de carboneto.
• Propriedades físicas e de alta temperatura:
  • Densidade: 8.11 g/cm³; Faixa de fusão: 1320–1411 ° C.; Expansão térmica: 13.1 μm/m·°C (25–1000 ° C.); Condutividade térmica: 11.4 W/(m · k) (25° C).
  • Resistência superior a oxidação até 1204 ° C; supera os aços inoxidáveis ​​em ambientes de sulfidação.
• Desempenho mecânico:
  • Resistência à tração à temperatura ambiente ≥650 MPa; força de ruptura de fluência ≥100 MPa a 800 ° C.
  • Dureza recozida ≤220 HB para compatibilidade a frio.

3. Requisitos de fabricação da ASTM B163 para tubulação UNS N06601

• Diretrizes de processamento:
  • Trabalho quente: Deformação em 870-1230 ° C.; Grandes reduções em 1040-1230 ° C para evitar rachaduras.
  • Trabalho a frio: Deformação controlada com recozimento de alívio do estresse (v.g., 1100–1150 ° C.).
  • De soldagem: Use preenchimento correspondente (v.g., Ernichrfe-11) com métodos Tig/Plasma para reduzir a fragilização por causa.
• qualidade Ao controle:
  • Testes de achatamento (Verificação da ductilidade), testes de queima (resistência à rachadura de borda), e teste não destrutivo (v.g., OUT).
  • A microestrutura deve atender aos requisitos de tamanho de grão (ASTM 5 ou mais fino); descarburização ≤0,1 mm.

4. Aplicações Típicas

• Trocadores de calor de alta temperatura:
  • Tubos radiantes em reatores químicos e fornos de pirólise (resiste a Hno₃, H₂s).
  • Dutos de escape de turbinas a gás (900–1100 ° C Erosão de gás).
• Componentes do forno industrial:
  • Bandejas de forno de tratamento térmico, Muffles do forno de recozimento (Estabilidade térmica de longo prazo).
  • Forros de câmara de combustão em incineradores de resíduos (resiste à erosão de cinzas e choque térmico).
• Ambientes especializados:
  • Sistemas de reator refrigerados a gás de alta temperatura (refrigerante de hélio).
  • Pacotes de tubos de U FGD em plataformas offshore (Resistência a H₂s úmida).

5. Compatibilidade do padrão cruzado

• ASME SB163: Tecnicamente idêntico ao ASTM B163, mas adiciona conformidade com ASME BPVC para aplicações nucleares.
• Equivalentes globais:
  • Europa: PT-BR 10305-4 (Tubos de precisão) e de 17458 sobreposição parcialmente.
  • Japão: O JIS G4902 alinha quimicamente, mas difere em especificações mecânicas.

6. Considerações de design e seleção

• Otimização da espessura da parede: Conta de redução de força de temperatura elevada (v.g., 40% Cansa de tensão permitida a 800 ° C por ASME BPVC VIII).
• Limitações em U-Bend: Raio mínimo de dobra ≥2,5 × od; O afinamento pós-dobra calculado via fórmula: Tf = t × 2r/(2R + d).
• Análise Custo-Benefício: INCONEL 601 custa 5-8 × mais que 304 Aço inoxidável; justificar através do custo do ciclo de vida (LCC) economia de manutenção reduzida.

 

ASTM B163 INCONEL 601 (US N06601) Tubos sem costura oferecem resistência de alta temperatura incomparável e resistência à corrosão, tornando -o indispensável no processamento químico, energia, e aeroespacial. Do controle de composição preciso à validação rigorosa de desempenho, Sua produção e aplicação exigem adesão estrita aos padrões, exigindo soluções de engenharia personalizadas para condições operacionais extremas.