Dati sulla rottura da scorrimento in Incoloy 800H: sollecitazione ammissibile del codice ASME per caldaie a temperature elevate

Incoloy 800H (UNS N08810)le tensioni ammissibili per ASME Sezione I e Sezione VIII Divisione 1 sono pubblicate nella Sezione II (Materiali), Parte D (Proprietà).

La costruzione della Sezione I (caldaie elettriche) con 800H è consentita fino a 1500 gradi F (816 gradi); La costruzione della Sezione VIII Divisione 1 è consentita fino a 1800 gradi F (982 gradi).

La copertura della Sezione VIII Divisione 2 per 800H è molto più ristretta - solo fino a 800 gradi F (427 gradi).

Incoloy 800HT (UNS N08811) sopporta sollecitazioni ammissibili superiori a 800H tra 1100 gradi F e 1650 gradi F, e ogni calore di 800HT soddisfa anche i requisiti di 800H.

800H deve avere 0,05-0,10% di carbonio e una dimensione della grana ASTM No. 5 o maggiore; Incoloy 800 semplice (UNS N08800) non ha fondo in carbonio e non richiede dimensioni dei grani.

Nell'intervallo di scorrimento viscoso, ASME stabilisce la sollecitazione ammissibile a partire dalla resistenza alla rottura di 100.000 ore. Nel 1969 il criterio di rottura venne innalzato dal 62,5% al ​​67%.

La resistenza alla rottura rappresentativa di 100.000 ore per 800H/800HT scende da 13,0 ksi (90 MPa) a 1200 gradi F a 0,8 ksi (5,5 MPa) a 1800 gradi F.

Come stabilire la sollecitazione ammissibile ASME per un componente 800H

1. Confermare il numero UNS e la dimensione dei grani sull'MTR.Verificare UNS N08810 (800H) o N08811 (800HT), carbonio nella fascia 0,05-0,10% e una dimensione media dei grani ASTM n.. 5 o più grossolana. Senza questi, non si applicano le sollecitazioni ammissibili con intervallo di scorrimento più elevato.
2. Confermare quale libro codici governa il componente.Le parti della caldaia elettrica seguono la Sezione I ASME; i recipienti a pressione seguono la Sezione VIII Divisione 1. Entrambi leggono lo stress di progettazione dalla Sezione II, Parte D, ma la Sezione I si ferma a 1500 gradi F (816 gradi) mentre la Sezione VIII Divisione 1 si estende a 1800 gradi F (982 gradi).
3. Leggere la sollecitazione di progetto alla temperatura di progetto, non a quella ambiente.800H perde circa la metà della sua sollecitazione consentita tra 1100 gradi F e 1400 gradi F. Interpolare sempre la tabella alla temperatura di progettazione del metallo utilizzata nel calcolo.
4. Controlla se il controllo delle regole è-dipendente dal tempo o-indipendente dal tempo.Al di sotto di circa 1100 gradi F (593 gradi) la resistenza alla trazione e allo snervamento imposta il limite consentito. Al di sopra di questo limite, subentrano la velocità di scorrimento e la resistenza alla rottura di 100.000 ore e i limiti consentiti diminuiscono drasticamente.
5. Applicare le regole relative all'-efficienza dei giunti e allo-spessore delle pareti del regolamento.Utilizza la formula della Sezione I o della Sezione VIII Divisione 1 con la sollecitazione consentita che hai appena letto, quindi ri-controlla la temperatura massima per ossidazione, carburazione ed esposizione alla fase sigma-, che le tabelle dei codici non coprono.

Incoloy 800H è una delle poche leghe in cui il numero sul certificato di fabbrica e il numero nel calcolo del progetto sono uniti da una catena logica che la maggior parte degli ingegneri non vede mai. Un test di rottura creep- eseguito per 100.000 ore - più di undici anni - produce un singolo punto su un grafico. ASME divide quindi quel punto per un fattore di sicurezza, lo confronta con altri due criteri di scorrimento e pubblica il risultato come una riga in una tabella. Quella linea decide quanto deve essere spesso il tubo del riformatore. Questo articolo apre l'intera catena: i dati dei test, le regole del Codice, le temperature pubblicate e le conseguenze pratiche per lo spessore delle pareti, la selezione della qualità e l'approvvigionamento.

Che cos'è Incoloy 800H e perché la "H" modifica lo stress consentito?

La "H" è una specifica di acquisto, non un'etichetta di marketing. Garantisce un fondo in carbonio di 0,05-0,10% e una dimensione media dei grani di ASTM No. 5 o più grossolana, e solo il materiale che soddisfa entrambe le condizioni ottiene le sollecitazioni ammissibili a temperatura elevata nelle tabelle ASME. Acquista Incoloy 800 semplice e nessuno di questi valori si applica.

Il motivo è microstrutturale piuttosto che chimico. Tutti e tre i gradi della serie 800 condividono essenzialmente la stessa analisi di base - 30.0-35.0 % nichel, 19,0-23,0 % cromo, 39,5 % ferro minimo - quindi a temperatura ambiente si comportano quasi in modo identico. La separazione appare solo quando il tempo e la temperatura entrano in gioco. Lo scorrimento in una lega austenitica è in gran parte dovuto allo scorrimento-del bordo del grano: i grani scivolano uno accanto all'altro lungo i loro bordi e maggiore è l'area del bordo, più veloce è la deformazione. I grani grossi significano una minore area di confine per unità di volume, quindi strisciano più lentamente. Il carbonio aiuta in un secondo modo. Durante la ricottura ad alta-temperatura precipita sotto forma di carburi ai bordi del grano che fissano tali bordi e resistono allo scivolamento.

ASME tratta questo aspetto seriamente perché la tabella dei codici è un prodotto statistico, non un singolo risultato di test. Per pubblicare uno stress ammissibile nell'intervallo-dipendente dal tempo, il comitato deve disporre di un database di rotture termiche multiple-sufficientemente completo da rendere difendibile una regressione con limite inferiore-. I calori a-grana fine e a basso-carbonio si disperdono troppo ampiamente per supportare tale regressione, quindi 800 esce dalla tabella delle temperature-elevate mentre 800H e 800HT vi rimangono.

Tabella 1 - Composizione chimica limite e granulometria: Incoloy 800, 800H e 800HT

Fonte: Bollettino tecnico Special Metals per la lega INCOLOY 800H/800HT, Tabella 1. Si noti che la finestra della composizione 800HT si trova interamente all'interno della finestra 800H, motivo per cui ogni calore 800HT può essere certificato con entrambi i numeri UNS. Per ordini specifici alcuni acquirenti limitano l'alluminio e il titanio in 800H allo 0,4-0,7% per il servizio tra 1000 gradi F e 1400 gradi F (540-760 gradi), dove la duttilità a temperatura intermedia conta più della resistenza massima alla rottura.

In che modo ASME converte i dati di Creep-Rupture in uno stress ammissibile?

Nell'intervallo dipendente dal tempo-ASME prende il più basso dei tre valori: - 100% della sollecitazione che produce un tasso di scorrimento dello 0,01% per 1.000 ore, il 67% della sollecitazione media che provoca la rottura in 100.000 ore e l'80% della sollecitazione minima che provoca la rottura in 100.000 ore. L'importo consentito pubblicato è quello più piccolo tra questi.

Questo confronto a tre-vie è l'intero motore dietro la tabella delle-temperature elevate. Il primo criterio protegge da una deformazione eccessiva: un vaso che si allunga ha ceduto funzionalmente anche se non si è rotto. Il secondo e il terzo proteggono dalla rottura, utilizzando sia la media che il limite inferiore del set di dati in modo che un singolo calore ottimistico non possa gonfiare il limite consentito. Il fattore di rottura del 67% ha una storia che vale la pena conoscere - è stato aumentato dal 62,5% nel 1969 quando il comitato ha ritenuto che il crescente database di rottura fosse sufficientemente affidabile, e allo stesso tempo la curva di resistenza alla trazione minima è stata aumentata del 10%.

Tabella 2 - Come ASME imposta lo stress ammissibile: regole-indipendenti dal tempo rispetto a regole-dipendenti dal tempo

Seguono due punti pratici. Innanzitutto, lo stress ammissibile è sempre il minimo delle regole applicabili, quindi il criterio che governa può cambiare con la temperatura - e sapere quale governa ti dice contro quale modalità di guasto stai progettando. In secondo luogo, la vita di riferimento di 100.000 ore corrisponde a circa 11,4 anni di servizio continuo. Si tratta di una convenzione di progettazione, non di una durata di servizio prevista: i componenti normalmente funzionano molto più a lungo perché il margine consentito comporta già un margine sostanziale.

Dove vengono pubblicate le sollecitazioni di progettazione 800H e quale codice governa la tua parte?

Tutti i manuali normativi riportano lo stress di progettazione 800H da ASME Sezione II (Materiali), Parte D (Proprietà), ma non tutti consentono la stessa temperatura massima. La Sezione I consente il servizio fino a 1500 gradi F (816 gradi), la Sezione VIII Divisione 1 fino a 1800 gradi F (982 gradi), la Sezione VIII Divisione 2 solo fino a 800 gradi F (427 gradi) e la Sezione III la costruzione nucleare è gestita separatamente.

Questa è la cosa più utile da comprendere sui dati del codice 800H, perché significa che la frase "stress ammissibile codice caldaia" e "stress ammissibile recipiente a pressione" di solito descrivono lo stesso numero. La distinzione che conta non è il valore, ma il tetto. Una parte di una caldaia elettrica realizzata in 800H è limitata a 1500 gradi F (816 gradi) indipendentemente dalla resistenza che la lega mantiene al di sopra di tale valore, mentre un recipiente della Sezione VIII Divisione 1 può essere progettato a 1800 gradi F (982 gradi).

Tabella 3 - Copertura ASME per Incoloy 800H (UNS N08810)

Fonte: Bollettino tecnico Special Metals, sezione ASME Boiler and Pressure Vessel Code. Un avvertimento che si applica a ogni riga: i casi del codice ASME sono documenti viventi. I casi 1325, 1983 e il caso 800HT del 1987 vengono periodicamente rivisti, incorporati nei codici o annullati una volta completata l'incorporazione. Prima di finalizzare qualsiasi progetto, conferma sia lo stato attuale del caso sia l'edizione della Sezione II, Parte D specificata nel tuo progetto.

Se stai acquistando materiale per il lavoro della Sezione I o della Sezione VIII, l'hub del prodotto perPiastra, tubo e barra Incoloy 800Helenca le specifiche ASTM e ASME rispetto alle quali normalmente forniamo e ilPagina della qualità Incoloy 800HTcopre l'opzione UNS N08811 più alta-consentita.

Cosa mostrano effettivamente i dati rappresentativi di creep-rottura per 800H/800HT?

La resistenza alla rottura diminuisce di oltre un ordine di grandezza nella finestra di progettazione pratica. La resistenza alla rottura rappresentativa di 100.000-ora scende da 13,0 ksi (90 MPa) a 1200 gradi F (650 gradi) a 0,8 ksi (5,5 MPa) a 1800 gradi F (980 gradi) - una riduzione di sedici volte per un aumento della temperatura di 600 gradi F.

Questo collasso è il motivo principale per cui la progettazione ad alta-temperatura è una disciplina diversa dalla progettazione-a temperatura ambiente. Un recipiente a pressione progettato in condizioni ambientali potrebbe vedere la sua sollecitazione ammissibile variare del 20% nell'intero campo operativo. Un componente 800H che si estende da 1200 gradi F a 1800 gradi F lo vede variare del 1.500%. Tutto ciò che riguarda il design - spessore delle pareti, spaziatura dei supporti, tolleranza termica-dilatazione, numero di tubi - è determinato dal punto più caldo del sistema.

Tabella 4 - Resistenza alla rottura rappresentativa delle leghe INCOLOY 800H/800HT (ksi/MPa)

Fonte: Bollettino tecnico Special Metals, Tabella 7 -Rupture rappresentative-Valori di resistenza. Leggi attentamente la seconda metà del titolo. Questi sono valori rappresentativi o tipici. ASME non li utilizza direttamente; utilizza regressioni con limite inferiore-sull'intero database multi-heat, motivo per cui il codice tabulato consentito è normalmente inferiore a qualsiasi valore calcolato da questa tabella. Ciò a cui serve il tavolo è la forma: mostra quanto velocemente si perde la forza, quanta vita extra si guadagna scaricando un componente e dove si trova il limite pratico della temperatura.

Un'altra osservazione dallo stesso tavolo che sorprende. Passare da 50.000 a 100.000 ore - raddoppiando la durata prevista - costa solo circa il 7% della sollecitazione consentita a 1200 gradi F. Passare da 1600 gradi F a 1700 gradi F - un aumento del 6% della temperatura assoluta - costa più del 50%. La temperatura domina la vita molto più di quanto non faccia la vita target.

Quale stress ammissibile implicano i dati di rottura a ciascuna temperatura?

Applicando il criterio di rottura del 67%-del-medio-del Codice ai dati rappresentativi di 100.000 ore si ottengono sollecitazioni di progettazione indicative di circa 8,7 ksi (60 MPa) a 1200 gradi F che scendono a circa 0,54 ksi (3,7 MPa) a 1800 gradi F. I valori effettivamente tabulati nella Sezione II, Parte D sono normalmente inferiori tuttavia, poiché ASME regredisce il limite inferiore dell'intero database anziché i risultati tipici.

Vale la pena essere espliciti sul motivo per cui mostriamo una colonna derivata. La maggior parte degli articoli pubblicati riproducono una tabella di codici senza dire da dove provengono, il che lascia il lettore incapace di controllare un numero o di eseguire l'interpolazione tra le temperature. Mostrare la derivazione rende la tabella verificabile: se conosci la resistenza alla rottura e conosci il criterio, puoi ricostruire l'ammissibile e vedere immediatamente quale regola controlla. La tabella seguente è etichettata come indicativa per un motivo - usala per comprendere la forma della curva e per individuare errori grossolani, quindi leggi il numero di associazione dall'edizione del codice specificata dal tuo progetto.

Tabella 5 - Sollecitazione di progettazione indicativa per 800H derivata da dati rappresentativi di rottura utilizzando il criterio di rottura del 67%

NOTA: questi valori derivati ​​sono una ricostruzione educativa dai dati rappresentativi del produttore, non dai valori del codice. ASME Sezione II, Parte D rimane l'unica fonte vincolante per la progettazione. Conferma sempre l'edizione, il numero UNS, la forma del prodotto e la condizione del trattamento termico-prima di utilizzare qualsiasi numero in un calcolo.

Perché lo stress ammissibile crolla al di sopra di circa 1100 gradi F (593 gradi)?

Perché la regola governativa cambia. Al di sotto di circa 1100 gradi F (593 gradi) il valore consentito è stabilito dalla resistenza alla trazione e allo snervamento, che decade lentamente con la temperatura. Al di sopra di esso, lo scorrimento viscoso e la rottura prendono il sopravvento, e la resistenza alla rottura decade in modo più o meno esponenziale, quindi il limite consentito diminuisce molto più velocemente di quanto suggerirebbe la curva di trazione.

I dati di trazione rendono concreto il contrasto. La resistenza alla trazione per 800H/800HT scende da circa 77 ksi a temperatura ambiente a circa 32 ksi a 1400 gradi F - un fattore di 2,4. La resistenza alla rottura nella stessa campata diminuisce di un fattore di circa quindici. Il carico di snervamento si comporta ancora diversamente in modo diverso: rimane notevolmente piatto, intorno a 14-17 ksi, su tutta la banda 1000-1600 gradi F. Se si progettasse solo tenendo conto del rendimento, si arriverebbe alla conclusione che 800H non è sostanzialmente influenzato dalla temperatura e tale conclusione sarebbe pericolosamente sbagliata in un servizio prolungato.

Tabella 6 - Proprietà di trazione tipiche delle leghe INCOLOY 800H/800HT a temperatura

In quel tavolo si nascondono due indizi. Il primo è l'allungamento: aumenta dal 50% al 120% tra 1200 gradi F e 1600 gradi F. Non si tratta della lega che diventa più duttile in alcun senso utile - è il campione che striscia durante il test stesso, accumulando deformazione che la macchina di prova registra come allungamento. Il secondo è la divergenza tra trazione e snervamento: a 1800 gradi F si trovano a 1,3 ksi l'uno dall'altro. La riserva di forza sta svanendo, che è esattamente il regime in cui le regole dipendenti dal tempo devono prendere il sopravvento.

Quale criterio governa: velocità di scorrimento o rottura?

Per 800H, i criteri di rottura governano la maggior parte della finestra pratica di progettazione e il criterio della velocità di scorrimento- solitamente non è quello limitante. Ciò è importante perché ti dice che la modalità di guasto rispetto alla quale stai progettando è la rottura, non la deformazione eccessiva.

Puoi verificarlo senza un libro di codici. Il criterio del tasso di scorrimento- utilizza un tasso dello 0,01% per 1.000 ore, ovvero 1 x 10^-5% all'ora. I dati pubblicati sulla velocità minima di-creep-per la lega sono spesso indicati a 1 x 10^-4% all'ora - dieci volte più veloce - e danno 6,0 ksi a 1400 gradi F e 1,05 ksi a 1800 gradi F. La velocità di creep scala con lo stress fino a una potenza di circa cinque-sette a queste temperature, riducendo così la velocità di un fattore su dieci è necessario ridurre lo stress di un fattore compreso tra 1,4 e 1,5. Ciò pone lo stress limitato-velocità di scorrimento-vicino a 4 ksi a 1400 gradi F e vicino a 0,7 ksi a 1800 gradi F, entrambi al di sopra dei valori derivati ​​dalla rottura nella Tabella 5. La rottura vince.

L'implicazione pratica è che una parte 800H che raggiunge la sua durata prevista ha molte più probabilità di rompersi che di cedere. I programmi di ispezione per tubi di reforming e cracker danno quindi priorità al rilevamento delle cricche - con coloranti penetranti, agli ultrasuoni e alla replica - rispetto al sondaggio dimensionale e si concentrano sulle zone interessate dal calore della saldatura-e sulle sezioni più calde del tubo.

Come si estrapola la vita inquietante-Rupture con il parametro Larson-Miller?

Il parametro Larson-Miller comprime la temperatura e il tempo in un unico numero, quindi un test di 1.000 ore può prevedere il comportamento di 100.000 ore. Per 800H/800HT la relazione è P=(T + 460) x (22.93 + log t) x 10^-3, con T in gradi F e t in ore.

La logica è che il creep è attivato termicamente: l’aumento della temperatura accelera gli stessi meccanismi di danno che produrrebbe un funzionamento più lungo, quindi temperatura e tempo sono intercambiabili con buona approssimazione. In pratica si calcola P per la temperatura di servizio e la durata prevista, quindi si legge lo stress corrispondente dalla curva principale di Larson-Miller della lega.

Il metodo è veramente utile e davvero facile da abusare. I dati sulla rottura si disperdono di un fattore circa due nella vita con uno stress fisso, quindi ogni singola estrapolazione dovrebbe essere trattata come una stima con una fascia attorno piuttosto che come una previsione. Il parametro presuppone inoltre che un singolo meccanismo di deformazione operi su tutto l'intervallo; se il meccanismo cambia - come può accadere quando le precipitazioni diventano più grossolane nel corso di decenni - l'estrapolazione va alla deriva.

Usalo per l'interpolazione, lo screening e la classificazione-della vita rimanente in una fornace. Non utilizzarlo per giustificare la spinta di un componente al di sopra della sollecitazione consentita dal Codice.

Incoloy 800H vs 800HT vs 800: quale stress ammissibile supporta effettivamente il tuo MTR?

Lo decide il rapporto di prova della fabbrica, non la nota di disegno. 800HT sopporta le massime sollecitazioni consentite tra 1100 gradi F e 1650 gradi F; 800H è il prossimo; il normale 800 non ha alcun intervallo di sollecitazioni consentite-elencate nel codice-. Se l'MTR non mostra la fascia di carbonio e la granulometria, non hai 800H indipendentemente da ciò che dice l'ordine di acquisto.

Tabella 7 - Matrice delle qualifiche: cosa deve dimostrare ogni grado

Il punto di doppia-certificazione merita enfasi perché viene regolarmente frainteso. Poiché la finestra della composizione 800HT si trova interamente all'interno della finestra 800H, anche un calore 800HT può sempre essere certificato come 800H. È falso il contrario: un N08810 che soddisfa solo il calore non può essere certificato come 800HT a meno che non soddisfi anche i requisiti aggiuntivi di carbonio, alluminio-più-titanio e trattamento termico-. Pertanto, se il tuo progetto è stato calcolato sulle sollecitazioni ammissibili 800HT, l'MTR deve mostrare N08811 - un certificato 800H-only ti costringe a tornare ai valori inferiori.

Le nostre pagine di valutazione perIncoloy 800, Incoloy 800HEIncoloy 800HTstabilire la copertura completa delle specifiche per ciascuno, equesta guida all'800HTapprofondisce i requisiti UNS N08811.

In che modo la sollecitazione ammissibile si traduce nello spessore della parete del tubo?

Lo spessore della parete varia inversamente allo stress ammissibile, quindi il collasso nello stress ammissibile superiore a 1100 gradi F viene pagato direttamente in acciaio. Nell'esempio riportato di seguito, lo spostamento della temperatura di progetto da 1200 gradi F a 1600 gradi F quintuplica la parete richiesta - e quintuplica il peso del tubo, il volume di saldatura e il costo del materiale per la stessa pressione.

L'esempio utilizza la forma di progettazione della pressione- standard t=P x D / (2S + 0.8P) per un tubo senza saldatura con un'efficienza del giunto di 1,0 e un coefficiente Y di 0,4. Prendi un tubo di reforming da 4.000 pollici di diametro esterno a una pressione di progettazione interna di 500 psi.

Tabella 8 - Esempio realizzato: spessore della parete richiesto rispetto alla temperatura di progetto (4.000 in OD, 500 psi, senza giunzioni, E=1.0, Y=0.4)

Da quella tabella emergono due lezioni e nessuna delle due risulta evidente dalla sola lettura della tabella dei codici. Innanzitutto, gli aspetti economici della progettazione ad alta-temperatura sono brutali al di sopra di circa 1500 gradi F: a un certo punto la parete necessaria per sostenere la pressione diventa così pesante che il tubo subisce danni da fatica termica-a causa del suo stesso gradiente di temperatura, e la risposta giusta è abbassare la pressione o cambiare la lega invece di continuare ad aggiungere spessore. In secondo luogo, spiega perché esiste 800HT. Un miglioramento del 20% dello stress ammissibile a 700-800 gradi non è un errore di arrotondamento: in un forno con diverse centinaia di tubi radianti fa la differenza tra un progetto realizzabile e uno non realizzabile.

Cosa non copre lo stress ammissibile ASME?

La tabella dei codici riguarda solo il carico meccanico. Non dice nulla sull'ossidazione, sulla carburazione, sulla nitrurazione, sulla formazione della fase sigma-o sulla fatica termica e, nella maggior parte dei servizi 800H, questi meccanismi ambientali mettono fine alla vita del componente molto prima che lo faccia il creep.

Questo è il divario più comune tra un design-conforme al Codice e uno durevole. Un tubo di reforming può essere perfettamente dimensionato rispetto alla sollecitazione ammissibile della Sezione VIII e fallire comunque dopo cinque anni a causa della carburazione, che infragilisce la superficie interna e distrugge la duttilità allo scorrimento viscoso proprio nello strato sottoposto alla sollecitazione più elevata. Lo stress ammissibile non impedisce di tenerne conto, perché il Codice presuppone che il progettista abbia già confermato che l'ambiente è accettabile.

Tabella 9 - Limiti ambientali che si trovano al di fuori della tabella degli stress -ammissibili

Nota la sovrapposizione in quella tabella. La banda in cui la fase sigma forma - all'incirca da 1100 gradi F a 1600 gradi F - è esattamente la banda in cui 800H è più utile. Questa non è una contraddizione: il sigma si forma lentamente e l'equilibrio di alluminio e titanio della lega è destinato a ritardarlo. Ma serve a ricordare che un materiale può essere conforme al Codice-in termini di stress e tuttavia avvicinarsi a un limite ambientale, motivo per cui il monitoraggio delle condizioni è più importante del calcolo in questo servizio.

In che modo la saldatura influisce sulla resistenza allo scorrimento e sullo stress ammissibile?

La saldatura e la relativa zona-alterata dal calore rappresentano quasi sempre il punto-limitante la vita in un componente 800H. La progettazione del codice applica un fattore di efficienza del giunto alla saldatura e nel servizio di scorrimento la regola pratica è che l'assieme non supererà le prestazioni della sua zona più debole indipendentemente dal valore della tabella del metallo base-.

La metallurgia spiega perché. Il metallo di base è stato ricotto in soluzione a 2100-2200 gradi F (1150-1200 gradi) appositamente per far crescere una grana grossa e inserire il carbonio dove resiste allo scorrimento. Un ciclo termico di saldatura non può riprodurlo. La zona influenzata dal calore- subisce una rapida escursione attraverso l'intervallo di precipitazione del carburo e termina con una microstruttura diversa, spesso con una regione a grana fine adiacente al metallo base grossolano. La deformazione di creep si concentra in questo disadattamento, motivo per cui i guasti sul campo nei pigtail del riformatore e nei collettori di uscita si concentrano in corrispondenza delle saldature piuttosto che nei tratti rettilinei.

Tabella 10 - Selezione del metallo d'apporto per servizio a temperatura elevata-800H

Il trattamento termico post-saldatura è l'altra metà della storia. Per gli assemblaggi 800H in servizio di scorrimento, la distensione della tensione a circa 1600 gradi F (870 gradi) per un'ora per pollice di spessore - con un minimo di mezz'ora - seguita dal raffreddamento ad aria è comunemente specificata per ridurre il rischio di fessurazioni da rilassamento da tensione sopra circa 1000 gradi F (538 gradi). Laddove le dimensioni del componente e il servizio richiedono proprietà complete, viene invece utilizzata una ricottura completa a 2100 gradi F (1150 gradi). Nostroguida alla saldatura per leghe di nichelcopre la medicina generale e la stessa disciplina si applica a 800H.

Come si confronta l'800H con Inconel 625, Hastelloy X e 310S ad alta temperatura?

800H è la risposta giusta quando il requisito dominante è la resistenza allo scorrimento viscoso sotto pressione sostenuta a 1100-1800 gradi F in un'atmosfera di processo di cementazione o ossidazione. Al di sopra di circa 1500 gradi F, o dove prevale l'ossidazione, Hastelloy X è più forte; al di sotto di circa 1200 gradi F, o dove domina la corrosione acquosa, Inconel 625 è la scelta migliore; Il 310S è un'opzione a basso costo solo dove lo stress è basso.

Tabella 11 -Selezione delle leghe a-temperatura elevata: confronto qualitativo

Il confronto è volutamente qualitativo perché il numero giusto per ciascuna di queste leghe dipende dall'edizione del codice, dalla forma del prodotto e dalle condizioni di trattamento termico-. Ciò che la tabella intende mostrare è la forma della decisione. Se la temperatura è elevata e l'ambiente è un gas di processo, in genere è corretto 800H o 800HT. Se la temperatura è elevata e l'ambiente si ossida con un basso stress, Hastelloy X o un acciaio inossidabile potrebbero essere più economici. Se la tua temperatura è moderata e il tuo ambiente è umido e corrosivo, la tavola di scorrimento non è affatto un tuo problema.

Per confronti più approfonditi, cfrIntervallo di temperatura dell'Inconel 625, Hastelloy X, Eacciaio inossidabile 310S.

Quali sono gli errori più comuni commessi dagli ingegneri con i dati del codice 800H?

I quattro errori ricorrenti sono ordinare il normale 800 per il servizio di scorrimento, leggere la sollecitazione ammissibile alla temperatura errata, presupporre che 800H e 800HT siano intercambiabili e trattare il valore del codice come limite ambientale. Tutti e quattro sono evitabili con un controllo di due-minuti del certificato della cartiera.

Acquistando Incoloy 800 dove il progetto presupponeva 800H. Senza il pavimento in carbonio e la granulometria ASTM No. 5, le sollecitazioni ammissibili per la temperatura elevata-non si applicano e il design non è conforme al codice-.

Lettura dell'ammissibile a temperatura ambiente. La temperatura di progetto è la temperatura del metallo nelle peggiori condizioni operative credibili, compreso l'effetto di incrostazioni interne o di fiamma che la innalza.

Supponendo che 800H e 800HT siano lo stesso materiale,. 800HT sopporta sollecitazioni ammissibili più elevate tra 1100 gradi F e 1650 gradi F e solo un certificato N08811 le supporta.

Utilizzando un progetto della Sezione I superiore a 1500 gradi F. La Sezione VIII Divisione 1 consente 1800 gradi F, ma la Sezione I no, e lo stesso materiale può quindi avere due massimali diversi a seconda del libro regolamentare.

Ignorando la saldatura. Il fattore di efficienza congiunta e la microstruttura-della zona interessata dal calore solitamente controllano la durata dell'assieme.

Trattare la sollecitazione ammissibile come un numero inclusivo di corrosione-. Ossidazione, carburazione e fase sigma sono controlli separati.

Mixare le edizioni del codice su un progetto. I valori vengono rivisti tra le edizioni e un design che mescola le fonti può finire con margini incoerenti.

Come specificare Incoloy 800H nell'ordine d'acquisto?

Indicare il numero UNS, la specifica ASTM o ASME, la forma del prodotto, la dimensione dei grani-e la fascia di carbonio richiesti, le condizioni di trattamento termico-e il codice e l'edizione in vigore. Ognuno di quelli lasciati aperti è un invito a ricevere materiale che non può sopportare lo stress consentito assunto dal tuo progetto.

• Numero e grado UNS: N08810 per 800H o N08811 per 800HT dove sono necessari i valori massimi consentiti di 1100-1650 gradi F.
• Specifiche e forma del prodotto: ASTM B407 / ASME SB-407 per tubi senza saldatura, B409 / SB-409 per piastre, fogli e nastri, B408 / SB-408 per barre e barre.
• Richiami chimici: carbonio 0,05-0,10% per 800H o 0,06-0,10% per 800HT e alluminio più titanio 0,85-1,20% per 800HT.
• Granulometria: media ASTM n.. 5 o più grossolana, riportata su MTR.
• Trattamento termico: solubilizzazione finale con la temperatura e il metodo di raffreddamento indicati; 2100 gradi F (1149 gradi) minimo per 800HT.
• Certificazione: EN 10204 3.1 o equivalente, con tracciabilità del numero di calore, chimica effettiva, risultati di trazione e misurazione della dimensione dei grani-.
• Codice disciplinare: indicare ASME Sezione I o Sezione VIII Divisione 1 e l'edizione, in modo che lo stabilimento possa confermare la corretta copertura delle specifiche.
• Requisiti supplementari, ove pertinente: verifica della dimensione dei grani-, test di corrosione intergranulare o restrizione di Al e Ti allo 0,4-0,7% per il servizio a 1.000-1.400 gradi F.

Laddove il progetto abbia già una serie di specifiche definite, ilStandard di prodotto Incoloy 800 e guida alle specificheelenca i moduli comuni e la loro copertura ASTM, e il nostroPagina fornitura tubi Incoloy 800mostra dimensioni tipiche e tempi di consegna. Consegne recenti, comprese30 tonnellate di tubi in lega Incoloy 800 spedite in Kuwait, illustrano il pacchetto di certificazione che forniamo abitualmente.

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Domande frequenti

Qual è lo stress ammissibile ASME per Incoloy 800H?

Si tratta della sollecitazione di progettazione pubblicata nella sezione II, parte D dell'ASME per UNS N08810. Il valore diminuisce con la temperatura: è governato dalla resistenza alla trazione e allo snervamento fino a circa 1100 gradi F (593 gradi), e dalla velocità di scorrimento e dalla resistenza alla rottura di 100.000 ore al di sopra di tale valore. È necessario leggere il numero dell'edizione della Sezione II, Parte D specificata dal progetto.

Quale tabella ASME elenca le sollecitazioni ammissibili 800H?

ASME Sezione II (Materiali), Parte D (Proprietà). La stessa tabella fornisce le sollecitazioni di progetto per la costruzione della Sezione I, per la costruzione della Sezione VIII Divisione 1 e per la costruzione della Sezione III Classe 2, quindi il valore del codice della caldaia e il valore del recipiente a pressione sono normalmente lo stesso numero.

Qual è la temperatura massima di utilizzo per Incoloy 800H secondo ASME Sezione I?

1500 gradi F (816 gradi). La costruzione della Sezione I con 800H è affrontata anche dal Codice ASME Case 1325, ma il limite massimo consentito dal Codice-per il materiale rimane 1500 gradi F (816 gradi).

Qual è la temperatura massima di utilizzo per Incoloy 800H secondo ASME Sezione VIII Divisione 1?

1800 gradi F (982 gradi). La costruzione della Sezione VIII Divisione 1 con 800H è affrontata dal Codice ASME Case 1983, che consente il servizio fino a quella temperatura.

Incoloy 800H può essere utilizzato secondo ASME Sezione VIII Divisione 2?

Sì, ma solo fino a 800 gradi F (427 gradi). Le sollecitazioni di progettazione della Divisione 2 per 800H provengono da una tabella diversa nella Sezione II, Parte D, e l'intervallo di temperature consentito è molto più ristretto rispetto a quello della Divisione 1.

Perché Incoloy 800H ha uno stress ammissibile maggiore rispetto a Incoloy 800?

Perché 800H ha un fondo di carbonio garantito pari a 0,05-0,10% e una struttura a grana grossa ASTM n.. 5 o più grossolana. Plain 800 non ha un minimo di carbonio né requisiti relativi alla dimensione dei grani, quindi il suo database di scorrimento-rottura a lungo termine non può supportare uno stress di progettazione nell'intervallo di scorrimento.

Qual è la differenza tra lo stress ammissibile 800H e 800HT?

800HT (UNS N08811) ha sollecitazioni ammissibili più elevate rispetto a 800H (UNS N08810) tra 1100 gradi F e 1650 gradi F. Il miglioramento deriva dalla banda di carbonio più stretta di 0,06-0,10% e dall'intervallo ristretto di alluminio-più titanio di 0,85-1,20%, che stabilizzano i precipitati che resistono allo scorrimento.

Incoloy 800HT può essere certificato come 800H?

SÌ. Ogni calore 800HT viene prodotto per soddisfare tutti i requisiti sia di UNS N08811 che di UNS N08810, quindi può essere doppiamente certificato. Non è vero il contrario: un calore che soddisfa solo N08810 non può essere certificato come 800HT.

In che modo ASME trasforma i dati relativi alle rotture da scorrimento-in uno stress ammissibile?

Nell'intervallo dipendente dal tempo-, ASME assume il più basso dei tre valori: 100% della sollecitazione che produce un tasso di scorrimento dello 0,01% ogni 1.000 ore, 67% della sollecitazione media che provoca la rottura in 100.000 ore e 80% della sollecitazione minima che provoca la rottura in 100.000 ore.

Qual è la resistenza alla rottura di 100.000 ore di Incoloy 800H?

I dati rappresentativi del produttore forniscono 13,0 ksi (90 MPa) a 1200 gradi F (650 gradi), 5,3 ksi (37 MPa) a 1400 gradi F (760 gradi), 2,5 ksi (17 MPa) a 1600 gradi F (870 gradi) e 0,8 ksi (5,5 MPa) a 1800 gradi F (980 gradi). ASME costruisce la sua tabella su regressioni con limite inferiore-di un set di dati molto più grande, quindi il valore del codice è normalmente inferiore a queste cifre tipiche.

Perché lo stress consentito a 800 H scende così bruscamente al di sopra dei 1100 gradi F?

Perché è lì che cambiano le regole del design. Al di sotto di circa 1100 gradi F (593 gradi) l'ammissibilità è una frazione fissa di resistenza alla trazione e allo snervamento, che diminuisce lentamente. Al di sopra di esso, il controllo del creep e della rottura e la resistenza alla rottura diminuiscono esponenzialmente con la temperatura, quindi il valore consentito diminuisce molto più velocemente.

Quale contenuto di carbonio richiede Incoloy 800H?

0,05-0,10%. Questo pavimento è intenzionale: il carbonio forma-carburi ai bordi del grano durante la ricottura ad alta-temperatura, fissando i bordi e rallentando lo scorrimento dei bordi del grano che provoca lo scorrimento.

Che granulometria richiede Incoloy 800H?

Una dimensione media della grana ASTM n. . 5 o più grossolana. Il grado è solubilizzato a circa 2100-2200 gradi F (1150-1200 gradi) appositamente per far crescere il grano fino a quella dimensione.

Lo stress ammissibile ASME copre l'ossidazione e la carburazione?

No. La tabella dei codici riguarda solo il carico meccanico. L'ossidazione, la carburazione, la nitrurazione e l'infragilimento in fase sigma- sono limiti ambientali che il progettista deve valutare separatamente e, nel servizio di reforming e cracker, di solito stabiliscono il limite di vita reale prima che lo accada il creep.

Come utilizzo il parametro Larson-Miller per 800H?

Utilizza P=(T + 460)(22.93 + log t) x 10^-3 con T in gradi F e t in ore. Una volta calcolato P dalla temperatura di servizio e dalla durata prevista, leggere la sollecitazione corrispondente dalla curva principale di Larson-Miller della lega, quindi confrontarla con la sollecitazione ammissibile della Sezione II, Parte D.

Quali specifiche ASTM riguardano tubi, piastre e barre 800H?

I tubi e i tubi senza saldatura sono coperti da ASTM B407 (ASME SB-407), piastre, fogli e nastri da ASTM B409 (ASME SB-409) e barre e barre da ASTM B408 (ASME SB-408). Le forme di prodotto correlate includono B163, B366, B514, B515 e B564.

Quale metallo d'apporto dovrebbe essere utilizzato per la saldatura 800H in servizio creep?

L'abbinamento standard è ERNiCr-3 (AWS A5.14) con ENiCrFe-3 (AWS A5.11). Laddove è necessaria la massima resistenza alla rottura nel metallo saldato, vengono utilizzati invece gli elettrodi ERNiCrCoMo-1 o ENiCrCoMo-1.

La saldatura presenta la stessa sollecitazione ammissibile del metallo base?

No. La progettazione del codice utilizza un fattore di efficienza del giunto sulla saldatura e la resistenza alla rottura di tutti i metalli-saldati-è solitamente inferiore a quella della lega di base alla stessa temperatura. La zona-influenzata dal calore è anche il luogo abituale dei danni da scorrimento nel lungo periodo di servizio.

800H è magnetico?

No. 800H è una lega di nichel-ferro-cromo completamente austenitica ed è non-magnetica allo stato ricotto.

Qual è la densità e l'intervallo di fusione di Incoloy 800H?

La densità è di circa 0,287 lb/in3 (7,95 g/cm3) e l'intervallo di fusione è di circa 2475-2525 gradi F (1357-1385 gradi). Nessuno dei due valori appare nella tabella delle sollecitazioni ammissibili, ma entrambi sono necessari per i calcoli del peso del tubo e della dilatazione termica.

Dove viene utilizzato più comunemente Incoloy 800H?

Tubi per catalizzatori per reforming di idrocarburi-vapore, pigtail e collettori di uscita, tubi per cracking e convezione di etilene, tubazioni per sistemi di raffreddamento-, interni di gassificatori e guaine per elementi riscaldanti elettrici.

Lo stato del caso del codice ASME cambia nel tempo?

SÌ. I casi del Codice come 1325, 1983 e 1987 vengono periodicamente rivisti, incorporati nei libri del Codice o annullati. Confermare sempre lo stato attuale del caso e l'edizione della Sezione II, Parte D prima di finalizzare un progetto.