ASTM B163 Alloy Inconel 601 UNS N06601 ท่อท่อ

การวิเคราะห์ที่ครอบคลุมของ Inconel 601 (US N06601) ท่อไร้รอยต่อภายใต้มาตรฐาน ASTM B163

1. ข้อกำหนดหลักของ ASTM B163

ASTM B163 เป็นข้อกำหนดสำหรับคอนเดนเซอร์นิกเกิลและนิกเกิลอัลลอยด์ที่ไร้รอยต่อและท่อแลกเปลี่ยนความร้อน, การปิดบัง 26 โลหะผสมรวมถึง UNS N06601 (INCONEL 601). ข้อกำหนดหลักของมันรวมถึง:

• ขนาดและความอดทน :
  • เส้นผ่าศูนย์กลาง : ≤3นิ้ว (76.2 มม.), ส่วนเบี่ยงเบนที่อนุญาตจะถูกควบคุมตามการจำแนกเส้นผ่านศูนย์กลางท่อ (ตัวอย่างเช่น, เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของ 12.7-38.1 MM ช่วยให้เบี่ยงเบน± 0.19 มม.).
  • ความหนาของผนัง : ความหนาของผนังขั้นต่ำ≤3.76มม., ความหนาของผนังเฉลี่ย≤4.19มม.. ความทนทานต่อความหนาของผนังถูกกำหนดโดยเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก (ตัวอย่างเช่น, 38.1-76.2 เส้นผ่านศูนย์กลางท่อมม. ช่วยให้ความหนาของผนังเฉลี่ย± 10%, ความหนาของผนังขั้นต่ำ +22%/-0%).
  • ความยาว : ความทนทานต่อความยาวมาตรฐานคือ± 3.2 มม., ผ่อนคลายไปจนถึง± 6.4 มม. 30 ฟุต (9.14 ม).
• องค์ประกอบทางเคมี : จะต้องเป็นไปตามขีด จำกัด องค์ประกอบของโลหะผสมในตาราง 1 ของมาตรฐาน. ยกตัวอย่าง UNS N06601, เนื้อหา NI คือ 58-63%, Cr 21-25%, อัล 1.0-1.7%, และองค์ประกอบของสิ่งเจือปนจะถูกควบคุมอย่างเคร่งครัด (เช่นc≤0.10%, S≤0.015%).
• คุณสมบัติทางกล :
  • แรงดึง≥586 MPa, ความแข็งแรงของผลผลิต≥241 MPa, การยืดตัว≥30% (ที่อุณหภูมิห้อง).
  • ข้อกำหนดด้านความแข็ง (เช่น Rockwell Hardness HRB ≤ 75).
• การผลิตและการทดสอบ :
  • ต้องใช้เทคโนโลยีที่ไร้รอยต่อ, พื้นผิวจะต้องมีความสม่ำเสมอและปราศจากข้อบกพร่อง, และต้องปฏิบัติตามข้อกำหนดความตรงที่เข้มงวด.
  • แต่ละท่อจะต้องผ่านการทดสอบแบบ hydrostatic หรือการทดสอบไฟฟ้าแบบไม่ทำลาย (เช่นการทดสอบปัจจุบัน Eddy).

2. คุณสมบัติวัสดุของ Inconel 601 (US N06601)

• องค์ประกอบทางเคมีและการออกแบบโลหะ :
  • นิกเกิลสูง (58-63%) และโครเมียม (21-25%) เนื้อหาให้ความต้านทานการกัดกร่อนขั้นพื้นฐาน, และการเพิ่มอลูมิเนียม (1.0-1.7%) ช่วยเพิ่มความต้านทานออกซิเดชันที่อุณหภูมิสูงอย่างมีนัยสำคัญ, โดยเฉพาะอย่างยิ่งการสร้างฟิล์มออกไซด์หนาแน่นภายใต้โหลดความร้อนแบบวงกลม.
  • เหล็กใช้เป็นองค์ประกอบที่เหลือเพื่อสร้างสมดุลระหว่างต้นทุนและประสิทธิภาพ, และปริมาณคาร์บอนอยู่ที่≤0.10% เพื่อลดความเสี่ยงของการกัดกร่อนระหว่างเกรน.
• คุณสมบัติทางกายภาพและอุณหภูมิสูง :
  • ความหนาแน่น 8.11 g/cm³, จุดหลอมเหลว 1320-1411 ℃, ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน 13.1 μm/m ·℃ (25-1000℃), เอาไว้จับภาพความร้อน conductivity 11.4 W/(M · K) (25℃).
  • มันรักษาความต้านทานออกซิเดชันที่ยอดเยี่ยมต่ำกว่า 1204 ℃และมีความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีกว่าสแตนเลสทั่วไปในสภาพแวดล้อมซัลไฟด์.
• คุณสมบัติทางกล :
  • ความต้านทานแรงดึงที่อุณหภูมิห้องคือ≥650 MPa, และความแข็งแรงของการแตกของครีพยังคงอยู่ที่≥100 MPa ที่อุณหภูมิสูง (เช่น 800 ° C).
  • ความแข็งสามารถควบคุมได้ในสถานะการหลอมโซลูชัน (Hb≤220), ซึ่งเหมาะสำหรับการขึ้นรูปเย็น.

3. ASTM B163 ข้อกำหนดกระบวนการผลิตสำหรับท่อ UNS N06601

• เทคโนโลยีการประมวลผล :
  • ทำงานร้อนแรง : อุณหภูมิการเสียรูปที่แนะนำคือ 870-1230 ℃, ต้องมีการเสียรูปขนาดใหญ่ที่ 1040-1230 ℃เพื่อหลีกเลี่ยงการแตกร้าว.
  • การประมวลผลเย็น : ต้องมีการควบคุมการเสียรูป, และการรักษาด้วยการหลอมใช้เพื่อกำจัดความเครียดที่เหลืออยู่ (เช่นอุณหภูมิการหลอม 1100-1150 ℃).
  • เชื่อม : ขอแนะนำให้ใช้วัสดุเชื่อมที่ตรงกัน (เช่น ernicrfe-11) และนำการเชื่อม TIG หรือพลาสมามาใช้เพื่อลดการเยียวยาของเขตที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน.
• คุณภาพ ควบคุม :
  • การทดสอบการแบน (เพื่อตรวจสอบความเหนียว), การทดสอบการขยายตัว (เพื่อตรวจสอบแนวโน้มของการแตกขอบ) และการทดสอบแบบไม่ทำลาย (เช่น การทดสอบอัลตราโซนิก) จำเป็น.
  • โครงสร้างจุลภาคจะต้องเป็นไปตามข้อกำหนดของขนาดเกรน (โดยปกติเกรด ASTM 5 หรือดีกว่า), และความลึกของชั้น decarburization จะต้องเป็น≤0.1มม..

4. สถานการณ์แอปพลิเคชันทั่วไป

• ระบบแลกเปลี่ยนความร้อนที่อุณหภูมิสูง :
  • หลอดรังสีและหลอดเตาหลอมของเครื่องปฏิกรณ์เคมีสามารถทนต่อสื่อการกัดกร่อนอุณหภูมิสูงได้ (เช่นกรดไนตริกและไฮโดรเจนซัลไฟด์).
  • ท่อไอเสียกังหันก๊าซสามารถทนต่อการกัดเซาะของก๊าซไอเสีย 900-1100 ℃.
• อุปกรณ์เตาอุตสาหกรรม :
  • สายพานถาดและสายพานลำเลียงของเตาเผาความร้อน, เช่นเดียวกับ muffles ของเตาหลอม, จำเป็นต้องรักษาความมั่นคงของโครงสร้างภายใต้อุณหภูมิสูงในระยะยาว.
  • วัสดุบุผิวในห้องเผาไหม้ในเตาเผาขยะมูลฝอยเพื่อต้านทานการกัดเซาะของเถ้าและการกระแทกด้วยความร้อน.
• สภาพแวดล้อมพิเศษ :
  • หลอดแลกเปลี่ยนความร้อนในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ระบบระบายความร้อนด้วยก๊าซอุณหภูมิสูง (เช่น. สภาพแวดล้อมฮีเลียมสารหล่อเย็น).
  • มัดหลอดรูปตัวยูของอุปกรณ์ desulfurization ก๊าซไอเสียของแพลตฟอร์มนอกชายฝั่งสามารถทนต่อการกัดกร่อนไฮโดรเจนซัลไฟด์เปียก.

5. ความสัมพันธ์กับมาตรฐานอื่น ๆ

• ASME SB163 : เนื้อหาทางเทคนิคสอดคล้องกับ ASTM B163, แต่มันเพิ่มข้อกำหนดการปฏิบัติตามข้อกำหนดของหม้อไอน้ำ ASME และรหัสเรือกดดัน, ซึ่งเหมาะสำหรับเขตข้อมูลที่ควบคุมอย่างเข้มงวดเช่นโรงไฟฟ้านิวเคลียร์.
• มาตรฐานสากลเทียบเท่า :
  • ยุโรป: ห้องน้ำในตัว 10305-4 (ท่อที่ไม่มีรอยเปื้อนที่แม่นยำ) และจาก 17458 (ท่อโลหะผสมนิกเกิล) ครอบคลุมความต้องการที่คล้ายกันบางส่วน.
  • ประเทศญี่ปุ่น: องค์ประกอบทางเคมีของ JIS G4902 (นิกเกิลอัลลอยด์ท่อไร้รอยต่อ) อยู่ใกล้กับ ASTM B163, แต่ข้อกำหนดคุณสมบัติทางกลแตกต่างกันเล็กน้อย.

6. ข้อพิจารณาการเลือกและการออกแบบ

• การเพิ่มประสิทธิภาพความหนาของผนัง : เมื่อคำนวณความหนาของผนังขั้นต่ำตาม ASME BPVC Section VIII, ปัจจัยการลดความแข็งแรงของ Inconel 601 ต้องพิจารณาที่อุณหภูมิสูง (เช่น. ความเครียดที่อนุญาตลดลงประมาณ 40% ที่ 800 ° C).
• U-โค้ง ข้อ จำกัด : ASTM B163 กำหนดว่ารัศมี u-bend r ≥ 2.5 เท่าของเส้นผ่านศูนย์กลางท่อ, และอัตราการลดความหนาของผนังหลังจากการดัดจะต้องได้รับการตรวจสอบโดยสูตร (tf = t × 2r / (2สเปนเซอร์รี้ดครับ R + D)).
• ความสมดุลทางเศรษฐกิจ : ค่าใช้จ่ายของความไม่สะดวก 601 สูงกว่าของ 304 เหล็กกล้าไร้สนิม (เกี่ยวกับ 5-8 เวลา), และการประหยัดค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาที่เกิดจากความต้านทานการกัดกร่อนสูงจำเป็นต้องได้รับการประเมินผ่านการวิเคราะห์วงจรชีวิต (LCC).

 

การวิเคราะห์ที่ครอบคลุมของ ASTM B163 Inconel 601 (US N06601) ท่อไร้รอยต่อ

1. ข้อกำหนดหลักของมาตรฐาน ASTM B163

ASTM B163 ควบคุมข้อกำหนดสำหรับคอนเดนเซอร์นิกเกิลที่ไร้รอยต่อและคอนเดนเซอร์นิกเกิลอัลลอยด์และหลอดความร้อน, การปิดบัง 26 โลหะผสมรวมถึง UNS N06601 (INCONEL 601). ข้อกำหนดหลักรวมถึง:

• ขนาดและความอดทน:
  • เส้นผ่าศูนย์กลาง (OD): ≤3นิ้ว (76.2 มม.), ด้วยการเบี่ยงเบนที่ควบคุมโดยคลาสเส้นผ่านศูนย์กลาง (เช่น, ± 0.19 มม. สำหรับ 12.7–38.1 มม. OD).
  • ความหนาของผนัง: ขั้นต่ำ≤3.76มม., เฉลี่ย≤4.19มม.. ความคลาดเคลื่อนแตกต่างจาก (เช่น, ± 10% เฉลี่ยและ +22%/-0% ขั้นต่ำสำหรับ 38.1–76.2 มม. OD).
  • ความยาว: ความอดทนมาตรฐาน± 3.2 มม.; ขยายเป็น± 6.4 มม. สำหรับหลอด >30 FT (9.14 ม).
• องค์ประกอบทางเคมี: ต้องปฏิบัติตามตาราง 1 ขีด จำกัด. สำหรับ UNS N06601: ใน 58-63%, CR 21–25%, AL 1.0–1.7%, ด้วยการควบคุมความบริสุทธิ์ที่เข้มงวด (เช่น, C ≤0.10%, S ≤0.015%).
• คุณสมบัติทางกล:
  • แรงดึง≥586 MPa, ความแข็งแรงของผลผลิต≥241 MPa, การยืดตัว≥30% (อุณหภูมิห้อง).
  • อบอ่อนความแข็ง≤75 HRB.
• การผลิตและการทดสอบ:
  • การผลิตที่ไร้รอยต่อแบบบังคับด้วยพื้นผิวที่สม่ำเสมอและความตรงที่เข้มงวด.
  • การทดสอบไฟฟ้าแบบไม่หยุดนิ่งหรือไม่ทำลาย (เช่น, Eddy ปัจจุบัน) จำเป็นสำหรับทุกหลอด.

2. ลักษณะวัสดุของ Inconel 601 (US N06601)

• องค์ประกอบและโลหะวิทยา:
  • Ni สูง (58–63%) และ CR (21–25%) เนื้อหาทำให้มั่นใจได้ถึงการต้านทานการกัดกร่อน. อัล (1.0–1.7%) เพิ่มความต้านทานต่อการเกิดออกซิเดชันของวงจรผ่านการก่อตัวของชั้นออกไซด์หนาแน่น.
  • FE ทำหน้าที่เป็นองค์ประกอบสมดุล; C ≤0.10% ลดการตกตะกอนของคาร์ไบด์.
• คุณสมบัติทางกายภาพและอุณหภูมิสูง:
  • ความหนาแน่น: 8.11 g/cm³; ช่วงการหลอมละลาย: 1320–1411 ° C; การขยายตัวทางความร้อน: 13.1 ไมโครเมตร/เมตร·°C (25–1000 ° C); เอาไว้จับภาพความร้อน conductivity: 11.4 W/(M · K) (25° C).
  • ความต้านทานออกซิเดชันที่เหนือกว่าสูงถึง 1204 ° C; มีประสิทธิภาพสูงกว่าเหล็กกล้าไร้สนิมในสภาพแวดล้อมซัลไฟด์.
• ประสิทธิภาพเชิงกล:
  • ความต้านทานแรงดึงอุณหภูมิห้อง≥650 MPa; ความแข็งแรงร้าวของครีพครีพ≥100 MPa ที่ 800 ° C.
  • ความแข็งที่อบอ่อน≤220 HB สำหรับความเข้ากันได้กับการขึ้นรูปเย็น.

3. ASTM B163 ข้อกำหนดการผลิตสำหรับท่อ UNS N06601

• แนวทางการประมวลผล:
  • ทำงานร้อนแรง: การเสียรูปที่ 870–1230 ° C; การลดลงที่สำคัญที่ 1040–1230 ° C เพื่อหลีกเลี่ยงการแตกร้าว.
  • การทำงานที่เย็น: ควบคุมการเสียรูปด้วยการหลอมความเครียด (เช่น, 1100–1150 ° C).
  • เชื่อม: ใช้ฟิลเลอร์ที่ตรงกัน (เช่น, ernichrfe-11) ด้วยวิธีการ TIG/พลาสมาเพื่อลดการใช้ HAZ embrittlement.
• คุณภาพ ควบคุม:
  • การทดสอบการแบน (การตรวจสอบความเหนียว), การทดสอบวูบวาบ (ความต้านทานการแตกขอบ), และการทดสอบแบบไม่ทำลายล้าง (เช่น, OUT).
  • โครงสร้างจุลภาคจะต้องเป็นไปตามข้อกำหนดของขนาดเกรน (มาตรฐาน ASTM 5 หรือดีกว่า); Decarburization ≤0.1มม..

4. การใช้งานทั่วไป

• เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนอุณหภูมิสูง:
  • หลอดรังสีในเครื่องปฏิกรณ์เคมีและเตาเผาไพโรไลซิส (ต่อต้านhno₃, h₂s).
  • ท่อไอเสียกังหันก๊าซ (900–1100 ° C การพังทลายของก๊าซ).
• ส่วนประกอบเตาอุตสาหกรรม:
  • ถาดเตารักษาความร้อน, Muffles เตาหลอม (เสถียรภาพทางความร้อนในระยะยาว).
  • เครื่องเผาไหม้ห้องเผาไหม้ในเตาเผาขยะ (ต่อต้านการกัดเซาะของเถ้าและการกระแทกด้วยความร้อน).
• สภาพแวดล้อมพิเศษ:
  • ระบบเครื่องปฏิกรณ์แบบระบายความร้อนด้วยก๊าซที่อุณหภูมิสูง (สารหล่อเย็นฮีเลียม).
  • FGD U-tube Bundles ในแพลตฟอร์มนอกชายฝั่ง (ความต้านทานต่อความเปียก).

5. ความเข้ากันได้ข้ามมาตรฐาน

• ASME SB163: ในทางเทคนิคเหมือนกับ ASTM B163 แต่เพิ่มการปฏิบัติตาม ASME BPVC สำหรับการใช้งานนิวเคลียร์.
• เทียบเท่าโลก:
  • ยุโรป: ห้องน้ำในตัว 10305-4 (ท่อที่มีความแม่นยำ) และจาก 17458 ทับซ้อนบางส่วน.
  • ประเทศญี่ปุ่น: JIS G4902 จัดเรียงทางเคมี แต่แตกต่างกันในรายละเอียดเชิงกล.

6. ข้อควรพิจารณาในการออกแบบและการเลือก

• การเพิ่มประสิทธิภาพความหนาของผนัง: บัญชีสำหรับการลดความแข็งแรงของอุณหภูมิสูง (เช่น, 40% ความเครียดที่อนุญาตลดลงที่ 800 ° C ต่อ ASME BPVC VIII).
• ข้อ จำกัด ของ U-Bend: รัศมีการโค้งงอขั้นต่ำ≥2.5× OD; การทำให้ผอมบางหลังการคำนวณผ่านสูตร: TF = T × 2R/(2สเปนเซอร์รี้ดครับ R + D).
• การวิเคราะห์ต้นทุน-ผลประโยชน์: INCONEL 601 มีค่าใช้จ่ายมากกว่า 5-8 × 304 เหล็กกล้าไร้สนิม; ปรับผ่านค่าใช้จ่ายวงจรชีวิต (LCC) เงินออมจากการบำรุงรักษาที่ลดลง.

 

ASTM B163 Inconel 601 (US N06601) ท่อที่ไร้รอยต่อมอบความแข็งแรงอุณหภูมิสูงและความต้านทานการกัดกร่อนที่ไม่มีใครเทียบได้, ทำให้ขาดไม่ได้ในการประมวลผลทางเคมี, พลังงาน, และอวกาศ. จากการควบคุมองค์ประกอบที่แม่นยำไปจนถึงการตรวจสอบประสิทธิภาพที่เข้มงวด, การผลิตและแอปพลิเคชันต้องการการปฏิบัติตามมาตรฐานอย่างเข้มงวดในขณะที่ต้องใช้โซลูชั่นด้านวิศวกรรมที่ปรับแต่งสำหรับสภาพการดำเนินงานที่รุนแรง.