Incoloy 800H Kruipbreukgegevens: ASME-ketelcode Toelaatbare spanning bij verhoogde temperaturen

Incoloy 800H (UNS N08810)Toegestane spanningen voor ASME Sectie I en Sectie VIII Divisie 1 zijn gepubliceerd in Sectie II (Materialen), Deel D (Eigenschappen).

Sectie I (krachtketels) constructie met 800H is toegestaan ​​tot 1500 graden F (816 graden); Sectie VIII Divisie 1 constructie is toegestaan ​​tot 1800 graden F (982 graden).

De dekking van Sectie VIII Divisie 2 voor 800H is veel kleiner -, slechts tot 800 graden F (427 graden).

Incoloy 800HT (UNS N08811) draagt ​​hogere toelaatbare spanningen dan 800H tussen 1100 graden F en 1650 graden F, en elke 800HT-hitte voldoet ook aan de 800H-vereisten.

800H moet 0,05-0,10% koolstof bevatten en een ASTM No. 5 of grovere korrelgrootte; gewone Incoloy 800 (UNS N08800) heeft geen koolstofvloer en geen vereiste korrelgrootte.

In het kruipbereik bepaalt ASME de toegestane spanning op basis van de breuksterkte van 100.000 uur. Het breukcriterium werd in 1969 verhoogd van 62,5% naar 67%.

De representatieve breuksterkte na 100.000 uur voor 800H/800HT daalt van 13,0 ksi (90 MPa) bij 1200 graden F naar 0,8 ksi (5,5 MPa) bij 1800 graden F.

Hoe u de toegestane ASME-spanning voor een 800H-component kunt vaststellen

1. Bevestig het UNS-nummer en de korrelgrootte op de MTR.Controleer UNS N08810 (800H) of N08811 (800HT), koolstof in de 0,05-0,10%-band en een gemiddelde korrelgrootte van ASTM nr.. 5 of grover. Zonder deze zijn de hogere toelaatbare spanningen in het kruipbereik niet van toepassing.
2. Bevestig welk codeboek van toepassing is op de component.Onderdelen van de elektrische boiler volgen ASME Sectie I; drukvaten volgen Sectie VIII Divisie 1. Beide lezen hun ontwerpspanning uit Sectie II, Deel D, maar Sectie I stopt bij 1500 graden F (816 graden), terwijl Sectie VIII Divisie 1 zich uitstrekt tot 1800 graden F (982 graden).
3. Lees de ontwerpspanning af bij de ontwerptemperatuur, niet bij omgevingstemperatuur.800H verliest grofweg de helft van zijn toegestane spanning tussen 1100 graden F en 1400 graden F. Interpoleer de tabel altijd op de metaalontwerptemperatuur die in de berekening wordt gebruikt.
4. Controleer of tijd-afhankelijke of tijd-onafhankelijke regels bepalen.Beneden ongeveer 1100 graden F (593 graden) stellen de trek- en vloeigrens de toegestane waarden in. Daarboven nemen de kruipsnelheid en de scheursterkte na 100.000 uur het over en daalt de toegestane steilheid.
5. Pas de regels voor de voeg-efficiëntie en wanddikte- uit het geldende boek toe.Gebruik de formule uit Sectie I of Sectie VIII, Divisie 1 met de toegestane spanning die u zojuist hebt gelezen, en -controleer vervolgens opnieuw het temperatuurplafond voor oxidatie, carburatie en sigma-faseblootstelling, die niet in de Codetabellen wordt behandeld.

Incoloy 800H is een van de weinige legeringen waarbij het nummer op het fabriekscertificaat en het nummer in de ontwerpberekening verbonden zijn door een logica die de meeste ingenieurs nooit zien. Een kruip-breuktest die 100.000 uur - meer dan elf jaar - duurt, levert één punt op een grafiek op. ASME deelt dat punt vervolgens door een veiligheidsfactor, vergelijkt het met twee andere kruipcriteria en publiceert het resultaat als één regel in een tabel. Die lijn bepaalt hoe dik je reformerbuis moet zijn. Dit artikel opent de hele keten: de testgegevens, de Code-regels, de gepubliceerde temperaturen en de praktische gevolgen voor wanddikte, kwaliteitkeuze en inkoop.

Wat is Incoloy 800H en waarom verandert de "H" de toegestane spanning?

De "H" is een aankoopspecificatie, geen marketinglabel. Het garandeert een koolstofvloer van 0,05-0,10% en een gemiddelde korrelgrootte van ASTM No. 5 of grover, en alleen materiaal dat aan beide voorwaarden voldoet, krijgt de bij hoge temperaturen toegestane spanningen in de ASME-tabellen. Koop gewoon Incoloy 800 en geen van deze waarden is van toepassing.

De reden is eerder microstructureel dan chemisch. Alle drie de kwaliteiten van de 800-serie delen in wezen dezelfde basisanalyse - 30.0-35.0 % nikkel, 19,0-23,0 % chroom, 39,5 % minimaal ijzer -, dus bij kamertemperatuur gedragen ze zich vrijwel identiek. De scheiding verschijnt alleen wanneer tijd en temperatuur in beeld komen. Kruip in een austenitische legering bestaat grotendeels uit korrelgrensverschuiving: de korrels glijden langs hun grenzen langs elkaar, en hoe meer grensoppervlak er is, hoe sneller de vervorming. Grove korrels betekenen minder grensoppervlak per volume-eenheid, waardoor ze langzamer kruipen. Koolstof helpt op een tweede manier. Tijdens het uitgloeien bij hoge-temperaturen slaat het neer als carbiden op de korrelgrens die deze grenzen vastzetten en niet glijden.

ASME neemt dit serieus omdat de codetabel een statistisch product is en geen enkel testresultaat. Om een ​​toelaatbare spanning in het tijdsafhankelijke bereik- te publiceren, moet de commissie beschikken over een database met meerdere- hittebreuken die strak genoeg is om een ​​lagere- regressie verdedigbaar te maken. Fijne-, koolstofarme- hitte verspreidt zich te wijd om die regressie te ondersteunen, dus valt 800 uit de verhoogde- temperatuurtabel terwijl 800H en 800HT daarin blijven.

Tabel 1 - Beperkende chemische samenstelling en korrelgrootte: Incoloy 800, 800H en 800HT

Bron: Special Metals technisch bulletin voor INCOLOY-legering 800H/800HT, tabel 1. Merk op dat het 800HT-compositievenster volledig binnen het 800H-venster zit. Daarom kan elke 800HT-hitte worden gecertificeerd volgens beide UNS-nummers. Voor specifieke bestellingen beperken sommige kopers het aluminium en titanium in 800H tot 0,4-0,7% voor gebruik tussen 1000 graden F en 1400 graden F (540-760 graden), waarbij de ductiliteit bij middelmatige temperaturen belangrijker is dan de maximale breuksterkte.

Hoe zet ASME kruip{0}}breukgegevens om in een toegestane spanning?

In het tijds-afhankelijke bereik neemt ASME de laagste van drie waarden - 100% van de spanning die een kruipsnelheid van 0,01% per 1000 uur oplevert, 67% van de gemiddelde spanning die breuk veroorzaakt in 100.000 uur, en 80% van de minimale spanning die breuk veroorzaakt in 100.000 uur. Het gepubliceerde toelaatbare is welke van deze het kleinst is.

Deze drie-vergelijking is de hele motor achter de verhoogde-temperatuurtabel. Het eerste criterium beschermt tegen overmatige vervorming: een vat dat uitrekt, heeft functioneel gefaald, ook al is het niet gebroken. De tweede en derde beschermen tegen breuk, waarbij zowel de gemiddelde als de ondergrens van de dataset worden gebruikt, zodat een enkele optimistische hitte de toegestane waarde niet kan opblazen. De breukfactor van 67% heeft een geschiedenis die de moeite waard is om te weten. - Deze werd verhoogd van 62,5% in 1969 nadat de commissie oordeelde dat de groeiende breukdatabase betrouwbaar genoeg was, en de minimale treksterktecurve werd tegelijkertijd met 10% verhoogd.

Tabel 2 - Hoe ASME toegestane spanning instelt: tijd-onafhankelijk versus tijd-afhankelijke regels

Er volgen nog twee praktische punten. Ten eerste is de toegestane spanning altijd het minimum van de toepasselijke regels, dus het criterium dat van toepassing is, kan veranderen met de temperatuur -. Als u weet welke van toepassing is, weet u tegen welke faalmodus u ontwerpt. Ten tweede komt de referentielevensduur van 100.000 uur neer op ongeveer 11,4 jaar onafgebroken dienst. Het is een ontwerpconventie, geen voorspelde levensduur: componenten gaan routinematig veel langer mee omdat er al een aanzienlijke marge is.

Waar worden de 800H-ontwerpspanningen gepubliceerd en welk codeboek is van toepassing op uw deel?

Elk bestuursboek leest de 800H-ontwerpspanning uit ASME Sectie II (Materialen), Deel D (Eigenschappen), maar ze laten niet allemaal dezelfde maximale temperatuur toe. Sectie I staat service toe tot 1500 graden F (816 graden), Sectie VIII Divisie 1 tot 1800 graden F (982 graden), Sectie VIII Divisie 2 alleen tot 800 graden F (427 graden), en Sectie III nucleaire constructie wordt afzonderlijk afgehandeld.

Dit is het nuttigste wat u moet weten over 800H-codegegevens, omdat het betekent dat de uitdrukkingen "toelaatbare spanning van de ketelcode" en "toelaatbare spanning van het drukvat" gewoonlijk hetzelfde getal beschrijven. Het onderscheid dat ertoe doet, is niet de waarde, maar het plafond. Een onderdeel van een krachtketel gemaakt van 800H heeft een maximale temperatuur van 1500 graden F (816 graden), ongeacht hoeveel sterkte de legering daarboven behoudt, terwijl een vat uit Sectie VIII Divisie 1 kan worden ontworpen tot 1800 graden F (982 graden).

Tabel 3 - ASME-dekking voor Incoloy 800H (UNS N08810)

Bron: technisch bulletin Special Metals, sectie ASME Boiler and Pressure Vessel Code. Eén waarschuwing die op elke rij van toepassing is: ASME Code Cases zijn levende documenten. De zaken 1325, 1983 en de 800HT-zaak 1987 worden periodiek herzien, opgenomen in de Codeboeken of nietig verklaard zodra de incorporatie is voltooid. Voordat u een ontwerp definitief maakt, bevestigt u zowel de huidige status van de zaak als de editie van Sectie II, Deel D die in uw project is gespecificeerd.

Als u materiaal aanschaft voor Sectie I- of Sectie VIII-werk, kunt u terecht op de producthub voorIncoloy 800H plaat, pijp en staafvermeldt de ASTM- en ASME-specificaties die we normaal gesproken leveren, en deIncoloy 800HT kwaliteit paginadekt de hoger-toegestane UNS N08811-optie.

Wat laten de representatieve kruip-breukgegevens voor 800H/800HT feitelijk zien?

De breuksterkte daalt met meer dan een orde van grootte binnen het praktische ontwerpvenster. De representatieve breuksterkte na 100.000-uur daalt van 13,0 ksi (90 MPa) bij 1200 graden F (650 graden) naar 0,8 ksi (5,5 MPa) bij 1800 graden F (980 graden) - een zestienvoudige reductie voor een temperatuurstijging van 600 graden F.

Deze ineenstorting is de hele reden waarom ontwerp op hoge- temperaturen een andere discipline is dan ontwerp op- kamertemperatuur. Bij een drukvat dat onder omgevingsomstandigheden is ontworpen, kan de toegestane spanning over het gehele werkingsbereik met 20% variëren. Een 800H-component van 1200 graden F tot 1800 graden F zorgt ervoor dat deze met 1500% varieert. Alles over het ontwerp - wanddikte, steunafstand, thermische-uitzettingstoeslagen, aantal buizen - wordt bepaald door het heetste punt in het systeem.

Tabel 4 - Representatieve breuksterkte van INCOLOY-legeringen 800H/800HT (ksi / MPa)

Bron: technisch bulletin Special Metals, tabel 7 - Representatieve breuk-sterktewaarden. Lees de tweede helft van die titel aandachtig. Dit zijn representatieve of typische waarden. ASME gebruikt ze niet rechtstreeks; het maakt gebruik van lagere-gebonden regressies over de volledige multi-heat-database. Daarom ligt de toegestane code in de tabel normaal gesproken onder alles wat u uit deze tabel berekent. Waar de tafel goed voor is, is de vorm: het laat zien hoe snel kracht verloren gaat, hoe weinig extra levensduur je koopt door een onderdeel te ontladen en waar het praktische temperatuurplafond zit.

Nog een observatie van dezelfde tafel die mensen verrast. De overgang van 50.000 uur naar 100.000 uur - een verdubbeling van de ontwerplevensduur - kost slechts ongeveer 7% van de toegestane spanning bij 1200 graden F. De overgang van 1600 graden F naar 1700 graden F - een stijging van de absolute temperatuur met 6% - kost meer dan 50%. Temperatuur domineert het leven veel meer dan het doelleven.

Welke toelaatbare spanning impliceren deze breukgegevens bij elke temperatuur?

Het toepassen van het 67%-van-gemiddelde- breukcriterium van de Code op de representatieve gegevens over 100.000 uur levert indicatieve ontwerpspanningen op van ongeveer 8,7 ksi (60 MPa) bij 1200 graden F, dalend tot ongeveer 0,54 ksi (3,7 MPa) bij 1800 graden F. De waarden die daadwerkelijk zijn weergegeven in Sectie II, Deel D, zijn normaal gesproken nog lager, omdat ASME regressief de ondergrens van de volledige database in plaats van typische resultaten.

Het is de moeite waard om expliciet te maken waarom we überhaupt een afgeleide kolom weergeven. De meeste gepubliceerde artikelen reproduceren een codetabel zonder te zeggen waar deze vandaan komt, waardoor de lezer niet in staat is een getal -te controleren of tussen temperaturen te interpoleren. Het tonen van de afleiding maakt de tabel controleerbaar: als je de breuksterkte kent en het criterium kent, kun je het toelaatbare reconstrueren en meteen zien welke regel bepalend is. De onderstaande tabel is niet voor niets indicatief genoemd - gebruik deze om de vorm van de curve te begrijpen en om grove fouten op te sporen, en lees vervolgens het bindende getal uit de code-editie die uw project specificeert.

Tabel 5 - Indicatieve ontwerpspanning voor 800H afgeleid van representatieve breukgegevens met behulp van het breukcriterium van 67%

OPMERKING: Deze afgeleide waarden zijn een educatieve reconstructie van gegevens die representatief zijn voor producenten, en niet van codewaarden. ASME Sectie II, Deel D blijft de enige bindende bron voor ontwerp. Bevestig altijd de editie, het UNS-nummer, de productvorm en de warmtebehandeling- voordat u een getal in een berekening gebruikt.

Waarom stort de toegestane spanning in boven ongeveer 1100 graden F (593 graden)?

Omdat de heersende regel verandert. Beneden ongeveer 1100 graden F (593 graden) wordt de toelaatbare waarde bepaald door de trek- en vloeigrens, die langzaam afnemen met de temperatuur. Daarboven nemen kruip en breuk de overhand, en neemt de breuksterkte grofweg exponentieel af, zodat het toelaatbare veel sneller wegvalt dan de trekcurve zou suggereren.

De trekgegevens maken het contrast concreet. De treksterkte voor 800H/800HT daalt van ongeveer 77 ksi bij kamertemperatuur tot ongeveer 32 ksi bij 1400 graden F - een factor 2,4. De breuksterkte over dezelfde overspanning daalt met ongeveer een factor vijftien. De vloeigrens gedraagt ​​zich weer anders: hij blijft opmerkelijk vlak, rond de 14-17 ksi, over de hele 1000-1600 graden F-band. Als je alleen op opbrengst zou ontwerpen, zou je concluderen dat 800H in wezen niet wordt beïnvloed door temperatuur, en die conclusie zou gevaarlijk verkeerd zijn bij langdurig gebruik.

Tabel 6 - Typische trekeigenschappen van INCOLOY-legeringen 800H/800HT bij temperatuur

In die tabel zitten twee aanwijzingen verborgen. De eerste is de rek: deze stijgt van 50% naar 120% tussen 1200 graden F en 1600 graden F. Dat is niet de legering die in enige bruikbare zin ductieler wordt - het is het monster dat kruipt tijdens de test zelf, waardoor er spanning ontstaat die de testmachine registreert als rek. De tweede is het verschil tussen treksterkte en vloeigrens: bij 1800 graden F liggen ze binnen 1,3 ksi van elkaar. De krachtreserve verdwijnt, en dat is precies het regime waarin tijd-afhankelijke regels het moeten overnemen.

Welk criterium is bepalend: kruipsnelheid of breuk?

Voor de 800H bepalen de breukcriteria het grootste deel van het praktische ontwerpvenster, en het kruip-criterium is doorgaans niet de beperkende factor. Dat is belangrijk omdat het u vertelt dat de faalwijze waarvoor u ontwerpt breuk is en geen overmatige vervorming.

U kunt dit controleren zonder codeboek. Het kruip-criterium hanteert een percentage van 0,01% per 1000 uur, wat neerkomt op 1 x 10^-5% per uur. Gepubliceerde gegevens over de minimale-kruip-snelheid voor de legering worden vaak vermeld op 1 x 10^-4% per uur - tien keer sneller - en geven 6,0 ksi bij 1400 graden F en 1,05 ksi bij 1800 graden F. De kruipsnelheid schaalt met spanning tot een macht van grofweg vijf tot zeven bij deze temperaturen, waardoor de snelheid met een factor wordt verlaagd van tien vereist het verminderen van de spanning met een factor van ongeveer 1,4 tot 1,5. Dat brengt de kruip-snelheid-beperkte spanning in de buurt van 4 ksi bij 1400 graden F en bijna 0,7 ksi bij 1800 graden F - beide boven de breuk-afgeleide waarden in Tabel 5. Breuk wint.

De praktische implicatie is dat een 800H-onderdeel dat zijn ontwerplevensduur bereikt, veel eerder zal scheuren dan doorzakken. Inspectieprogramma's voor reformer- en crackerbuizen geven daarom prioriteit aan scheurdetectie - kleurstofpenetrant, ultrasoon en replicatie - boven dimensionaal onderzoek, en concentreren ze zich op laswarmte-geïnfecteerde zones en op de heetste delen van de buis.

Hoe extrapoleer je het kruip--breukleven met de Larson-Miller-parameter?

De Larson-Miller-parameter brengt temperatuur en tijd samen in één getal, zodat een test van 1000 uur gedrag over 100.000 uur kan voorspellen. Voor 800H/800HT is de relatie P=(T + 460) x (22.93 + log t) x 10^-3, met T in graad F en t in uren.

De logica is dat kruip thermisch wordt geactiveerd: het verhogen van de temperatuur versnelt dezelfde schademechanismen die langer werken zou veroorzaken, dus temperatuur en tijd zijn uitwisselbaar tot een goede benadering. In de praktijk berekent u P voor uw gebruikstemperatuur en beoogde levensduur, en leest u vervolgens de overeenkomstige spanning af uit de Larson-Miller-hoofdcurve van de legering.

De methode is echt nuttig en gemakkelijk te misbruiken. Breukgegevens variëren met een factor twee in het leven bij een vaste spanning, dus elke afzonderlijke extrapolatie moet worden behandeld als een schatting met een band eromheen in plaats van als een voorspelling. De parameter gaat er ook vanuit dat één enkel vervormingsmechanisme over het hele bereik werkt; als het mechanisme verandert - zoals het kan wanneer de neerslag in de loop van tientallen jaren grover wordt -, zal de extrapolatie afwijken.

Gebruik het voor interpolatie, screening en de beoordeling van de resterende-levensduur in een oven. Gebruik het niet om te rechtvaardigen dat een onderdeel boven de toegestane spanning van de Code wordt geduwd.

Incoloy 800H versus 800HT versus 800: welke toegestane spanning ondersteunt uw MTR feitelijk?

Uw testrapport van de molen beslist, niet uw tekening.. 800HT draagt ​​de hoogst toegestane spanningen tussen 1100 graden F en 1650 graden F; 800H is de volgende; gewone 800 heeft helemaal geen in het Code-vermelde kruip-bereik toegestane spanningen. Als de MTR de koolstofband en de korrelgrootte niet weergeeft, heb je geen 800H, ongeacht wat er op de inkooporder stond.

Tabel 7 - Kwalificatiematrix: wat elk cijfer moet aantonen

Het dubbele-certificeringspunt verdient nadruk omdat het routinematig verkeerd wordt gelezen. Omdat het 800HT-compositievenster volledig binnen het 800H-venster zit, kan een 800HT-heat ook altijd als 800H worden gecertificeerd. Het omgekeerde is niet waar: een warmtebron die alleen aan N08810 voldoet, kan niet worden gecertificeerd als 800HT, tenzij deze ook voldoet aan de aanvullende vereisten voor koolstof-, aluminium-plus-titanium- en warmte-behandeling. Dus als uw ontwerp is berekend op basis van toegestane spanningen van 800HT, moet de MTR N08811 - weergeven. Een certificaat dat alleen voor 800H- geldt, dwingt u terug naar de lagere waarden.

Onze cijferpagina's voorIncoloy 800, Incoloy 800HEnIncoloy 800HTde volledige specificatiedekking voor elk uiteenzetten, endeze handleiding voor 800HTgaat dieper in op de UNS N08811-vereisten.

Hoe vertaalt de toelaatbare spanning zich in de wanddikte van de buis?

De wanddikte schaalt omgekeerd evenredig met de toegestane spanning, dus het instorten van de toegestane spanning boven 1100 graden F wordt rechtstreeks in staal betaald. In het onderstaande uitgewerkte voorbeeld vervijfvoudigt het verplaatsen van de ontwerptemperatuur van 1200 graden F naar 1600 graden F de vereiste wand - en vervijfvoudigt het buisgewicht, het lasvolume en de materiaalkosten voor dezelfde druk.

In het voorbeeld wordt de standaard druk-ontwerpvorm t=P x D / (2S + 0.8P) gebruikt voor een naadloze buis met een voegefficiëntie van 1,0 en een Y-coëfficiënt van 0,4. Neem een ​​reformerbuis met een buitendiameter van 4.000 inch en een interne ontwerpdruk van 500 psi.

Tabel 8 - Uitgewerkt voorbeeld: vereiste wanddikte versus ontwerptemperatuur (4.000 in OD, 500 psi, naadloos, E=1.0, Y=0.4)

Er komen twee lessen uit die tabel naar voren, en geen van beide wordt duidelijk als je alleen de codetabel leest. Ten eerste zijn de economische aspecten van ontwerpen bij hoge- temperaturen boven ongeveer 1500 graden F wreed: op een gegeven moment wordt de muur die nodig is om de druk te dragen zo zwaar dat de buis thermische-schade door vermoeidheid oploopt door zijn eigen temperatuurgradiënt, en het juiste antwoord is om de druk te verlagen of de legering te veranderen in plaats van steeds meer dikte toe te voegen. Ten tweede verklaart het waarom 800HT bestaat. Een verbetering van 20% in de toelaatbare spanning bij 700-800 graden is geen afrondingsfout; in een oven met enkele honderden stralingsbuizen is dit het verschil tussen een levensvatbaar project en een niet-levensvatbaar project.

Wat dekt de ASME Toegestane Stress niet?

De codetabel heeft alleen betrekking op mechanische belasting. Het zegt niets over oxidatie, carbonisatie, nitreren, sigma-fasevorming of thermische vermoeidheid, en bij de meeste 800H-toepassingen beëindigen deze omgevingsmechanismen de levensduur van het onderdeel lang voordat kruip dat doet.

Dit is de meest voorkomende kloof tussen een ontwerp dat voldoet aan de Code- en een duurzaam ontwerp. Een reformerbuis kan de perfecte maat hebben tegen de toelaatbare spanning van Sectie VIII en toch binnen vijf jaar na de carburatie kapot gaan, waardoor het binnenoppervlak bros wordt en de kruipductiliteit in de laag die de hoogste spanning draagt, wordt vernietigd. De toelaatbare spanning houdt daar geen rekening mee, omdat de Code ervan uitgaat dat de ontwerper al heeft bevestigd dat de omgeving acceptabel is.

Tabel 9 - Omgevingslimieten die buiten de toegestane-stresstabel vallen

Let op de overlap in die tabel. De band waar de sigmafase - ongeveer 1100 graden F tot 1600 graden F - vormt, is precies de band waar 800H het meest bruikbaar is. Dat is geen tegenstrijdigheid: sigma vormt zich langzaam en de aluminium- en titaniumbalans van de legering zal dit vertragen. Maar het herinnert ons eraan dat een materiaal op het gebied van stress aan de Code- kan voldoen en toch een milieulimiet kan naderen. Daarom is conditiemonitoring bij deze service belangrijker dan berekening.

Hoe beïnvloedt het laswerk het kruipleven en de toegestane stress?

De las en de door hitte-beïnvloede zone zijn bijna altijd de levensduur-locatie in een 800H-component. Codeontwerp past een gezamenlijke efficiëntiefactor toe op de las, en bij kruipservice is de praktische regel dat het samenstel niet beter presteert dan zijn zwakste zone, ongeacht de waarde van de basis-metaaltabel.

De metallurgie legt uit waarom. Het basismetaal werd oplossingsgegloeid bij 2100-2200 graden F (1150-1200 graden ), specifiek om een ​​grove korrel te laten groeien en koolstof daar te plaatsen waar het niet kan kruipen. Een thermische lascyclus kan dat niet reproduceren. De hitte-zone ondergaat een snelle verschuiving door het carbide-precipitatiebereik en eindigt met een andere microstructuur, vaak met een fijnkorrelig gebied grenzend aan het grove basismetaal. Kruipspanning concentreert zich in die mismatch, wat de reden is dat veldfouten in reformer-pigtails en uitlaatspruitstukken zich clusteren bij lassen in plaats van in de rechte stukken.

Tabel 10 - Selectie van vulmetaal voor gebruik bij 800H verhoogde- temperatuur

Warmtebehandeling na-het lassen is de andere helft van het verhaal. Voor 800H-assemblages in kruipbedrijf wordt spanningsontlasting bij ongeveer 1600 graden F (870 graden) gedurende één uur per inch dikte - met een minimum van een half uur - gevolgd door luchtkoeling doorgaans gespecificeerd om het risico op spanningsrelaxatiescheuren boven ongeveer 1000 graden F (538 graden) te verminderen. Waar de componentgrootte en service volledige eigenschappen vereisen, wordt in plaats daarvan een volledige oplossing uitgloeien bij 2100 graden F (1150 graden) gebruikt. Onslasgeleiding voor nikkellegeringenbestrijkt de huisartspraktijk, en dezelfde discipline geldt voor 800H.

Hoe verhoudt 800H zich tot Inconel 625, Hastelloy X en 310S bij hoge temperaturen?

800H is het juiste antwoord wanneer de dominante vereiste kruipsterkte is onder aanhoudende druk bij 1100-1800 graden F in een carbonerende of oxiderende procesatmosfeer. Boven ongeveer 1500 graden F, of waar oxidatie domineert, is Hastelloy X sterker; onder ongeveer 1200 graden F, of waar waterige corrosie domineert, is Inconel 625 de betere keuze; De 310S is alleen een goedkope optie als de stress laag is.

Tabel 11 - Selectie van legeringen bij verhoogde- temperatuur: kwalitatieve vergelijking

De vergelijking is bewust kwalitatief gemaakt, omdat het juiste aantal voor elk van deze legeringen afhankelijk is van de Code-editie, de productvorm en de warmtebehandeling-. Wat de tabel moet laten zien, is de vorm van de beslissing. Als uw temperatuur hoog is en uw omgeving een procesgas is, is 800H of 800HT meestal correct. Als uw temperatuur hoog is en uw omgeving oxideert met weinig stress, kan Hastelloy X of roestvrij staal zuiniger zijn. Als uw temperatuur gematigd is en uw omgeving nat en corrosief is, is de kruiptafel helemaal niet uw probleem.

Voor diepere vergelijkingen, zieInconel 625 temperatuurbereik, Hastelloy X, Enroestvrij staal 310S.

Wat zijn de meest voorkomende fouten die ingenieurs maken met 800H-codegegevens?

De vier terugkerende fouten zijn het bestellen van gewone 800 voor kruipservice, het lezen van de toegestane spanning bij de verkeerde temperatuur, ervan uitgaande dat 800H en 800HT uitwisselbaar zijn, en het behandelen van de codewaarde als een omgevingslimiet. Alle vier kunnen worden vermeden met een controle van twee- minuten op het fabriekscertificaat.

Incoloy 800 kopen waarbij het ontwerp uitging van 800H. Zonder de koolstofvloer en de ASTM No. 5 korrelgrootte zijn de verhoogde-temperatuur-toelaatbare spanningen niet van toepassing en voldoet het ontwerp niet- aan de code.

Het toegestane aflezen bij omgevingstemperatuur. De ontwerptemperatuur is de metaaltemperatuur onder de slechtst geloofwaardige bedrijfsomstandigheden, inclusief het effect van interne vervuiling of vlaminslag waardoor deze stijgt.

Ervan uitgaande dat 800H en 800HT hetzelfde materiaal zijn, draagt ​​HT hogere toelaatbare spanningen tussen 1100 graden F en 1650 graden F, en ondersteunt alleen een N08811-certificaat deze.

Gebruik van een Sectie I-ontwerp boven 1500 graden F. Sectie VIII Divisie 1 staat 1800 graden F toe, maar Sectie I niet, en hetzelfde materiaal kan daarom twee verschillende plafonds hebben, afhankelijk van het betreffende boek.

Het negeren van de las. De gezamenlijke efficiëntiefactor en de microstructuur van de- door hitte beïnvloede zone bepalen doorgaans de levensduur van de constructie.

De toegestane spanning behandelen als een corrosie-inclusief getal. Oxidatie, carburatie en sigmafase zijn afzonderlijke controles.

Code-edities mixen voor één project. Waarden worden tussen edities herzien, en een ontwerp dat bronnen combineert, kan inconsistente marges opleveren.

Hoe moet u Incoloy 800H op de inkooporder vermelden?

Noem het UNS-nummer, de ASTM- of ASME-specificatie, de productvorm, de vereiste korrel-grootte en koolstofband, de warmte-behandelingsconditie en het geldende codeboek en de bijbehorende editie. Elk van deze die open blijft, is een uitnodiging om materiaal te ontvangen dat de toegestane spanning die uw ontwerp heeft aangenomen niet kan dragen.

• UNS-nummer en kwaliteit: N08810 voor 800H, of N08811 voor 800HT waarbij de hogere toegestane waarden van 1100-1650 graden F nodig zijn.
• Specificatie en productvorm: ASTM B407 / ASME SB-407 voor naadloze buis en buis, B409 / SB-409 voor plaat, plaat en strip, B408 / SB-408 voor staaf en staaf.
• Chemische toelichtingen: koolstof 0,05-0,10% voor 800H of 0,06-0,10% voor 800HT, en aluminium plus titanium 0,85-1,20% voor 800HT.
• Korrelgrootte: gemiddeld ASTM Nee. 5 of grover, gerapporteerd op de MTR.
• Warmtebehandeling: eindoplossing uitgloeien met de aangegeven temperatuur- en koelmethode; Minimaal 2100 graden F (1149 graden) voor 800HT.
• Certificering: EN 10204 3.1 of gelijkwaardig, met traceerbaarheid van hittegetallen, feitelijke chemie, trekresultaten en korrel-meting.
• Toepasselijke code: vermeld ASME Sectie I of Sectie VIII Divisie 1 en de editie, zodat de fabriek de juiste specificatiedekking kan bevestigen.
• Aanvullende vereisten waar relevant: verificatie van de korrel-grootte, testen van interkristallijne corrosie of beperking van Al en Ti tot 0,4-0,7% voor gebruik bij 1000-1400 graden F.

Als het project al een gedefinieerde specificatieset heeft, wordt deIncoloy 800 productstandaard en specificatiegidsgeeft een overzicht van de veel voorkomende vormen en hun ASTM-dekking, en onzeIncoloy 800 pijpaanbodpaginatoont typische maten en levertijden. Recente leveringen, incl30 ton Incoloy 800-legeringspijp verscheept naar Koeweitillustreren het certificeringspakket dat we routinematig aanbieden.

Gerelateerde lectuur

Incoloy 800H (UNS N08810) - producthub

Incoloy 800HT (UNS N08811) - producthub

Incoloy 800 (UNS N08800) - basiskwaliteit

Meer weten over Incoloy 800HT

Incoloy 800HT-equivalenten: UNS N08811, W.Nr 1.4959

Materiaaleigenschappen van Incoloy 800-buizen - uitgebreide gids

Basiskennis van Incoloy 800

Inconel 625 temperatuurbereik

Hastelloy X voor extreme hitte

Waarom 310S zo hittebestendig is

Materialen voor chemische verwerkingsapparatuur

Bibliotheek met veelgestelde vragen over nikkellegeringen

Veelgestelde vragen

Wat is de door ASME toegestane spanning voor Incoloy 800H?

Het is de ontwerpspanning gepubliceerd in ASME Sectie II, Deel D voor UNS N08810. De waarde daalt met de temperatuur: deze wordt bepaald door de trek- en vloeigrens tot ongeveer 1100 graden F (593 graden), en door de kruipsnelheid en de breeksterkte van 100.000 uur daarboven. U moet het nummer lezen uit de editie van Sectie II, Deel D die uw project specificeert.

Welke ASME-tabel vermeldt de toegestane spanning bij 800H?

ASME Sectie II (Materialen), Deel D (Eigenschappen). Dezelfde tabel geeft ontwerpspanningen voor constructie van Sectie I, constructie van Sectie VIII Divisie 1 en constructie van Sectie III Klasse 2, dus de waarde van de ketelcode en de waarde van het drukvat zijn normaal gesproken hetzelfde getal.

Wat is de maximale gebruikstemperatuur voor Incoloy 800H onder ASME Sectie I?

1500 graden F (816 graden). Sectie I-constructie met 800H wordt ook behandeld door ASME Code Case 1325, maar het door de Code-toegestane plafond voor het materiaal blijft 1500 graden F (816 graden).

Wat is de maximale gebruikstemperatuur voor Incoloy 800H onder ASME Sectie VIII Divisie 1?

1800 graden F (982 graden). Sectie VIII Divisie 1-constructie met 800H wordt behandeld door ASME Code Case 1983, die service tot die temperatuur mogelijk maakt.

Kan Incoloy 800H worden gebruikt onder ASME Sectie VIII Divisie 2?

Ja, maar alleen tot 800 graden F (427 graden). De ontwerpspanningen van Divisie 2 voor de 800H komen uit een andere tabel in Sectie II, Deel D, en het toegestane temperatuurbereik is veel smaller dan onder Divisie 1.

Waarom heeft Incoloy 800H een hogere toelaatbare spanning dan Incoloy 800?

Omdat 800H een gegarandeerde koolstofvloer heeft van 0,05-0,10% en een grove korrelstructuur van ASTM No. 5 of grover. Plain 800 heeft geen koolstofminimum en geen vereiste korrel-grootte, dus de lange- termijndatabase voor kruip-breuk kan geen ontwerpspanning in het kruipbereik ondersteunen.

Wat is het verschil tussen toegestane spanning bij 800H en 800HT?

800HT (UNS N08811) heeft hogere toelaatbare spanningen dan 800H (UNS N08810) tussen 1100 graden F en 1650 graden F. De verbetering komt van de strakkere koolstofband van 0,06-0,10% en het beperkte aluminium-plus-titanium bereik van 0,85-1,20%, waardoor de neerslagen worden gestabiliseerd die weerstand bieden kruipen.

Kan Incoloy 800HT worden gecertificeerd als 800H?

Ja. Elke 800HT-warmte wordt geproduceerd om aan alle vereisten van zowel UNS N08811 als UNS N08810 te voldoen, zodat deze dubbel gecertificeerd kan zijn. Het omgekeerde is niet waar: een warmte die alleen aan N08810 voldoet, kan niet als 800HT worden gecertificeerd.

Hoe verandert ASME creep-data in een toelaatbare stress?

In het tijdsafhankelijke bereik neemt ASME de laagste van drie waarden: 100% van de spanning die een kruipsnelheid van 0,01% per 1000 uur veroorzaakt, 67% van de gemiddelde spanning die breuk veroorzaakt in 100.000 uur, en 80% van de minimale spanning die breuk veroorzaakt in 100.000 uur.

Wat is de breuksterkte na 100.000 uur van Incoloy 800H?

Representatieve producentengegevens geven 13,0 ksi (90 MPa) bij 1200 graden F (650 graden), 5,3 ksi (37 MPa) bij 1400 graden F (760 graden), 2,5 ksi (17 MPa) bij 1600 graden F (870 graden) en 0,8 ksi (5,5 MPa) bij 1800 graden F (980 graden). ASME bouwt zijn tabel op lagere-gebonden regressies van een veel grotere dataset, dus de Code-waarde ligt normaal gesproken onder deze typische cijfers.

Waarom daalt de toegestane spanning bij 800H zo steil boven 1100 graden F?

Want daar verandert de ontwerpregel. Beneden ongeveer 1100 graden F (593 graden) is het toelaatbare een vaste fractie van de trek- en vloeigrens, die langzaam afneemt. Daarboven neemt de kruip- en breukcontrole, en de breuksterkte exponentieel af met de temperatuur, waardoor het toelaatbare veel sneller daalt.

Welk koolstofgehalte heeft Incoloy 800H nodig?

0,05-0,10%. Deze vloer is bewust gekozen: de koolstof vormt korrel--grenscarbiden tijdens het uitgloeien op hoge- temperatuur, waardoor de grenzen worden vastgezet en het glijden van de korrelgrens wordt vertraagd dat kruip veroorzaakt.

Welke korrelgrootte heeft Incoloy 800H nodig?

Een gemiddelde korrelgrootte van ASTM No. 5 of grover. De kwaliteit wordt oplossingsgegloeid bij ongeveer 2100-2200 graden F (1150-1200 graden), specifiek om de korrel tot die grootte te laten groeien.

Heeft de door ASME toegestane spanning betrekking op oxidatie en carbonisatie?

Nee. De codetabel heeft alleen betrekking op mechanische belasting. Oxidatie, carbonering, nitrering en sigma-fase-verbrossing zijn omgevingsgrenzen die de ontwerper afzonderlijk moet beoordelen, en bij reformer- en cracker-services stellen ze gewoonlijk de werkelijke limiet vast voordat kruip dat doet.

Hoe gebruik ik de Larson-Miller-parameter voor 800H?

Gebruik P=(T + 460)(22.93 + log t) x 10^-3 met T in graad F en t in uren. Zodra u P hebt berekend op basis van uw gebruikstemperatuur en beoogde levensduur, leest u de overeenkomstige spanning af van de Larson-Miller-hoofdcurve van de legering en vergelijkt u deze vervolgens met de toegestane spanning uit Sectie II, Deel D.

Welke ASTM-specificaties hebben betrekking op 800H-buizen, -platen en -staven?

Naadloze buizen en buizen vallen onder ASTM B407 (ASME SB-407), plaat, plaat en strip onder ASTM B409 (ASME SB-409), en staaf en staaf onder ASTM B408 (ASME SB-408). Gerelateerde productvormen zijn onder meer B163, B366, B514, B515 en B564.

Welk vulmetaal moet worden gebruikt voor het lassen van 800H in kruipbedrijf?

ERNiCr-3 (AWS A5.14) met ENiCrFe-3 (AWS A5.11) elektroden is de standaardmatch. Waar maximale breuksterkte in het lasmetaal nodig is, worden in plaats daarvan ERNiCrCoMo-1-draad of ENiCrCoMo-1-elektroden gebruikt.

Heeft de las dezelfde toelaatbare spanning als het basismetaal?

Nee. Het codeontwerp maakt gebruik van een verbindingsefficiëntiefactor op de las, en de breuksterkte van alle-las-metalen ligt gewoonlijk lager dan die van de basislegering bij dezelfde temperatuur. De hitte-zone is ook de gebruikelijke locatie van kruipschade bij langdurig gebruik.

Is 800H magnetisch?

Nee. 800H is een volledig austenitische nikkel-ijzer-chroomlegering en is niet-magnetisch in uitgegloeide toestand.

Wat is de dichtheid en het smeltbereik van Incoloy 800H?

De dichtheid is ongeveer 0,287 lb/in3 (7,95 g/cm3) en het smeltbereik is ongeveer 2475-2525 graden F (1357-1385 graden). Geen van beide waarden komt voor in de tabel met toegestane spanningen, maar beide zijn nodig voor berekeningen van het buisgewicht en de thermische uitzetting.

Waar wordt Incoloy 800H het meest gebruikt?

Katalysatorbuizen voor stoom{0}}koolwaterstofreformers, pigtails en uitlaatspruitstukken, ethyleenkraak- en convectiebuizen, leidingen voor afschrik-systemen, interne onderdelen van de vergasser en omhulsels voor elektrische verwarmingselementen.

Verandert de status van ASME Code Case in de loop van de tijd?

Ja. Codegevallen zoals 1325, 1983 en 1987 worden periodiek herzien, opgenomen in de Codeboeken of nietig verklaard. Bevestig altijd de huidige status van de zaak en de editie van Sectie II, Deel D voordat u een ontwerp finaliseert.