Tub sense soldadura Hastelloy C22: especificació ASTM B622, rang de mida i classificacions de pressió

Tub sense soldadura Hastelloy C22(UNS N06022) es fabrica segons ASTM B622, que cobreix tubs d'aliatge de níquel-crom-molibdè{-tungstè en mides nominals d'1/8 polzada a 12 polzades (OD fins a aproximadament 273 mm / 10,75 polzades) a través de les programacions 5S. Requereix un recuit de la solució a 1120-1175 graus C amb un ràpid apagat i ha de complir una resistència a la tracció mínima de 690 MPa (100 ksi) i un rendiment de 283 MPa (40 ksi).

La classe de pressió no és una classe de brida fixa, però es calcula segons ASME B31.3 a partir del gruix de la paret i la tensió admissible; una canonada representativa NPS 2 SCH 80 transporta uns 39 MPa (5.660 psi) a temperatura ambient, disminuint amb la temperatura.

Què és la canonada sense costures Hastelloy C22 i en què es diferencia de la C276?

Hastelloy C22 (UNS N06022) és un aliatge resistent a la corrosió- de níquel-crom-molibdè-tungstè- amb més crom (20-22,5 per cent) que C276 (14,5-16,5 per cent), donant-li una resistència superior a l'ambient oxidant i a l'oxidació76 conserva un lleuger avantatge en àcids reductors forts a causa del seu alt molibdè.

C22 i C276 són tots dos membres de la família Hastelloy C d'aliatges de níquel-molibdè-crom, però estan optimitzats per a diferents règims corrosius. El C22 es va desenvolupar per salvar la bretxa entre C276 (millor en àcids reductors) i C4 (millor en medis oxidants). El seu contingut més elevat de crom (al voltant del 21 per cent enfront del 15,5 per cent) forma una pel·lícula passiva més estable en entorns oxidants com l'àcid nítric, el clor humit i el clorur fèrric, i especialment en corrents oxidants-reductors mixtes. El seu molibdè (12,5-14,5%) és lleugerament inferior al C276 (15-17%), de manera que en àcids fortament reductors (per exemple, HCl concentrat calent) el C276 és lleugerament millor, però la diferència és petita.

Per a la majoria d'aplicacions de FGD, químiques i pasta-i-paper, el C22 és l'opció preferida perquè els entorns de servei solen ser oxidants o barrejats en lloc de purament reductors. Tots dos aliatges són totalment austenítics, recoits en solució- i soldats amb procediments similars. Específicament per a canonades sense soldadura, el C22 es selecciona sovint quan el corrent del procés conté oxidants clorats o àcids barrejats.

Taula 1. Diferències clau C22 vs C276 per al servei de canonades

Font: ASTM B574/B622; fulls de dades de Haynes International C22 (H-2014) i C276 (H-2002); Registre UNS N06022 / N10276.

Què cobreix ASTM B622 per a la canonada sense soldadura C22?

ASTM B622 és l'especificació estàndard per a canonades i tubs d'aliatge de níquel i níquel-cobalt sense soldadura, que cobreixen la canonada sense soldadura C22 en condicions de recuit-solució amb requisits de química, propietats mecàniques, proves hidrostàtiques o no destructives, dimensions i certificació.

ASTM B622 és l'estàndard de producte principal per a canonades i tubs d'aliatge-de níquel sense soldadura, i C22 (UNS N06022) figura entre els seus aliatges coberts. L'especificació aborda: (1) límits de composició química (anàlisi de calor i anàlisi de producte); (2) propietats mecàniques (mínims de tracció i de rendiment, allargament); (3) tractament tèrmic (recuit de solució); (4) toleràncies dimensionals per al diàmetre exterior, el gruix de la paret i la longitud; (5) opcions de proves no destructives que inclouen proves hidrostàtiques, corrents de Foucault, proves de fuites ultrasòniques o pneumàtiques; (6) marcatge i certificació de tipus EN 10204-. Per a canonades destinades al servei a pressió, B622 s'utilitza juntament amb el codi de canonades aplicable (ASME B31.3 per al procés, ASME B31.1 per a la potència) que regula el disseny, la tensió admissible i la soldadura. Tingueu en compte que la canonada sense soldadura cau per B622, mentre que la canonada soldada del mateix aliatge està coberta per ASTM B619 (tub soldat) i B626 (tub soldat). Per tant, la canonada C22 de gran diàmetre se sol soldar (B619) perquè el dimensionament sense costures és limitat.

Taula 2. Elements d'abast ASTM B622 per a canonades C22

Font: ASTM B622-21 (Especificació estàndard per a canonades i tubs d'aliatge de níquel i níquel-cobalt sense soldadura); ASME B31.3.

Quins són els límits de composició química per a la canonada C22 (UNS N06022)?

L'ASTM B622 limita la química C22 a un rang molt controlat -, especialment el crom 20,0-22,5 per cent, el molibdè 12,5-14,5 per cent, el tungstè entre el 2,5 i el 3,5 per cent i el carboni ultra baix en un 0,015 per cent, el que combina la corrosió màxima i la reducció de l'aliatge. resistència.

Els límits químics són la base del rendiment de corrosió del C22. El crom al 20-22,5 per cent és el més alt entre els aliatges de la família C- i és responsable de la resistència a l'àcid oxidant. El molibdè al 12,5-14,5 per cent proporciona resistència a la picada de clorur i als àcids reductors. El tungstè (2,5-3,5%) complementa el molibdè en la resistència a la picada.

L'ultra-baix carboni (0,015 per cent màxim) i ultra- baix silici (0,08 per cent màxim) eviten la precipitació de carbur-gran i de siliciur durant la soldadura, de manera que el C22 és essencialment immune a la sensibilització de la-zona de soldadura sense tractament tèrmic posterior a la{{7}soldadura. El cobalt està limitat al 2,5% com a màxim (un requisit-herent de la indústria nuclear) i el ferro es limita al 3-6% per mantenir la matriu de níquel dominant. El ferro es limita intencionadament a una banda estreta del 2-6 per cent, prou alt per al cost però prou baix per preservar la resistència a la corrosió. Aquests límits es verifiquen mitjançant anàlisi de calor i, quan s'especifiqui, anàlisi de producte (revisió) a la canonada acabada.

Taula 3. C22 (UNS N06022) Límits de composició química (ASTM B622)

Font: ASTM B622-21 Taula 1 (UNS N06022); Full de dades Haynes C22 H-2014.

Quins són els requisits de propietats mecàniques per a la canonada sense soldadura C22?

L'ASTM B622 requereix que la canonada sense soldadura C22 compleixi una resistència a la tracció mínima de 690 MPa (100 ksi), una resistència elàstica mínima de 283 MPa (40 ksi) i un allargament mínim del 45 per cent, situant-la entre els aliatges més resistents a la corrosió-i adequats per al servei de pressió-de paret fina.

Els mínims mecànics asseguren que la canonada pugui suportar pressió i resistir la deformació. La tracció de 690 MPa i el rendiment de 283 MPa són idèntics en magnitud al C276, perquè tots dos són aliatges austenítics reforçats en-solució- sòlida amb un enfortiment de matriu similar. El requisit d'allargament del 45 per cent confirma una excel·lent ductilitat, que és fonamental per formar, doblegar i absorbir l'estrès sense esquerdes. La duresa no s'especifica per separat a B622, però normalment es troba en el rang de 85-95 HRB en la condició de recuit amb solució.

Aquestes propietats s'apliquen a la-secció transversal completa de la canonada sense soldadura i es verifiquen mitjançant una prova de tracció longitudinal. Per al disseny, el valor de control és la tensió permesa ASME (vegeu la secció 6), que es deriva d'aquestes propietats de tracció amb els factors de seguretat del codi. Com que el C22 no es pot endurir per precipitació-, la seva resistència no es pot augmentar mitjançant un tractament tèrmic; qualsevol reforç ha de provenir del treball en fred (que generalment s'evita per al servei de corrosió perquè pot afavorir la sensibilització) o del gruix de la paret.

Taula 4. Propietats mecàniques C22 (recuit amb solució, ASTM B622)

Font: ASTM B622-21; ASME BPVC Secció II Part D (2023); Haynes H-2014.

Quin és el rang de mida de la canonada sense soldadura C22 segons ASTM B622?

La canonada sense soldadura C22 segons ASTM B622 es subministra normalment en mides nominals de canonada d'1/8 de polzada a 12 de polzada (diàmetre exterior fins a uns 273 mm / 10,75 polzades), amb gruixos de paret des de la Schedule 5S a la XXS; Els diàmetres més grans d'unes 12 polzades es subministren normalment com a canonada soldada segons ASTM B619.

La canonada sense costures es produeix perforant i allargant una palangana sòlida, cosa que esdevé poc pràctic i poc econòmica més enllà de certs diàmetres. Per tant, ASTM B622 cobreix el rang de mida sense costures que els molins poden fabricar de manera fiable, generalment fins a NPS 12 (273 mm OD). Les mides d'estoc habituals són NPS 1/2, 3/4, 1, 1,5, 2, 3, 4, 6, 8, 10 i 12.

El gruix de la paret segueix el sistema de planificació ANSI B36.19M (inoxidable): 5S, 10S, 40S, 80S, 120, 160 i XXS. Per al servei de corrosió, les parets més primes (5S, 10S) s'utilitzen sovint perquè l'aliatge és car i s'incorpora al disseny un marge de corrosió; per a la resistència mecànica, 40S/80S són típics.

Les longituds acostumen a ser de 3-6 metres (10-20 peus) per a sense costures, tot i que algunes fàbriques disposen de longituds aleatòries de fins a 12 metres.

Per a projectes que requereixen canonada C22 NPS 14, 16, 20 o 24 polzades, la ruta soldada (ASTM B619) amb radiografia completa és la solució estàndard.

Taula 5. Disponibilitat típica de la mida de la canonada sense soldadura C22

Font: dimensions ASTM B622 / B36.19M; Llista d'accions JN Alloy 2026; dades del catàleg del molí.

Quines són les classificacions de pressió de la canonada sense soldadura C22?

La canonada sense soldadura C22 no té una "classe de pressió" fixa com una brida; la seva pressió de treball màxima admissible (MAWP) es calcula segons ASME B31.3 a partir del gruix de la paret i la tensió permesa del codi, que per a C22 és d'aproximadament 190 MPa a temperatura ambient i disminueix a uns 165 MPa a 300 graus C i 150 MPa a 400 graus C.

A diferència de les brides (que han tabulat les classificacions de temperatura de pressió-ASME B16.5 per classe), es calcula la capacitat de pressió de la canonada. L'equació reguladora ASME B31.3 per al gruix de disseny de pressió interna és: t=(P * D) / (2 * (S * E + P * Y)), on P és la pressió de disseny, D és el diàmetre exterior, S és la tensió admissible, E és el factor de qualitat (1,0 per a sense costures) i Y és el coeficient (0,4 per sota de 480 graus C). Reordenant per resoldre la pressió màxima que pot portar una paret determinada: P=(2 * S * E * t) / (D - 2 * Y * t).

La taula següent mostra els valors MAWP representatius per a mides i programes habituals sense fissures, calculats amb E=1.0 i Y=0.4 mitjançant valors S indicatius. Aquestes figures són com a referència de disseny; la tensió permesa real s'ha de prendre de l'edició actual de la part D de l'ASME BPVC Secció II i la temperatura de disseny del projecte. Tingueu en compte que a mesura que augmenta la temperatura, S baixa, de manera que MAWP cau - una canonada NPS 2 SCH 80 amb una capacitat d'uns 39 MPa a 20 graus C porta uns 30 MPa a 400 graus C.

Taula 6. C22 Tensió permesa (ASME BPVC II-D, indicatiu)

Taula 7. MAWP representatiu de la canonada sense soldadura C22 (calculat segons ASME B31.3, E=1.0, Y=0.4)

Exemple treballat: per a NPS 2 SCH 80 (OD 60,3 mm, paret 3,91 mm) a 20 graus C amb S=190 MPa: P=(2 x 190 x 1,0 x 3,91) / (60.3 - 2 x 0,4 x 3,91) 57.17=26.0 / MPa 57.17=26.0} Tingueu en compte que les diferents referències utilitzen una S i un arrodoniment lleugerament diferents; els valors anteriors són orientatius i s'han de verificar amb l'edició del codi de control.

Com es comparen C22 i C276 per al servei de canonades sense costures?

Per a canonades sense soldadura, trieu C22 quan el servei sigui àcid-oxidant, clorat o mixt (FGD, lleixiu, clor humit, entorns àcid-nítric) i trieu C276 quan el perill dominant sigui l'àcid reductor fort (HCl concentrat calent, certs corrents sulfúrics) {{4}2} és el més fort, químic i el FGD més robust per a la canonada. opció-rentable.

La selecció específica de canonada-entre C22 i C276 segueix la mateixa lògica que la comparació d'aliatges de la secció 1, però s'afina pel fet que la majoria de canonades C22 s'utilitzen en entorns oxidants o mixtos. En els sistemes de desulfuració de gasos de combustió (FGD), on l'entorn del depurador conté clorurs, sulfats i oxidants (com l'hipoclorit del blanqueig), el crom més elevat de C22 li dóna un clar avantatge de durabilitat i s'ha convertit en l'estàndard de facto per a l'absorbidor FGD i la canonada dúctil.

A les plantes de lleixiu de pasta i paper (diòxid de clor, hipoclorit), el C22 supera de manera similar el C276. C276 conserva una vora només on domina l'HCl concentrat calent o l'àcid sulfúric reductor molt agressiu. Des del punt de vista de la fabricació, tots dos estan soldats de manera idèntica (ERNiCrMo-10 o farciment ERNiCrMo-22), de manera que la decisió es basa exclusivament en la corrosió. El preu és essencialment el mateix (C22 dins del 0-10 per cent de C276). Una regla pràctica: si un enginyer de processos no està segur de si el corrent està oxidant o barrejat, especifiqueu C22 per a la canonada perquè cobreix l'embolcall més ampli.

Taula 8. Selecció de canonades C22 vs C276 per servei

Font: notes d'aplicació Haynes C22 i C276; Guies de materials de paper-FGD i pasta de pasta.

Quin tractament tèrmic i quin estat es requereix per a la canonada C22?

L'ASTM B622 requereix que la canonada sense soldadura C22 s'hagi de subministrar en la solució-condició de recuit a 1120-1175 graus C (2050-2150 graus F) seguit d'una ràpida extinció d'aigua; No es permet cap tractament tèrmic d'alleujament de tensió ni post-soldadura en el rang de 600-1150 graus C perquè provocaria una precipitació intermetàl·lica nociva.

El recuit en solució dissol els carburs, siliciurs o fases intermetàl·liques que es formen durant el treball en calent i bloqueja l'aliatge en el seu estat resistent a la corrosió-austenític monofàsic-. L'extinció ràpida de l'aigua és essencial: un refredament lent a través de l'interval de 600-1150 graus C permetria que la fase mu-i la fase P- (intermetàl·lics rics en molibdè{-) precipitin, fragilitzant la canonada i esgotant la matriu d'elements resistents a la corrosió-. Per tant, a diferència de l'acer al carboni, la canonada C22 no s'ha d'alleugerir mai de les tensions-ni tractar-se tèrmicament després de-soldadura en aquest rang perillós.

Per a les soldadures de camp, l'únic tractament tèrmic acceptable és un recuit de solució completa; a la pràctica, la majoria de canonades C22 es posen en servei després de la soldadura sense PWHT, depenent de la immunitat inherent de l'aliatge a la sensibilització de la soldadura (ultra-baix C i Si). Les especificacions d'adquisició haurien d'exigir explícitament "recuit amb solució, apagada amb aigua" i prohibir qualsevol PWHT a la banda de 600-1150 graus C. Els registres de tractament tèrmic del molí s'han de sol·licitar com a part del MTC.

Taula 9. C22 Normes de tractament tèrmic

Font: ASTM B622; Tractament tèrmic Haynes H-2014; AWS D1.6 / ASME Secció IX.

Quins estàndards i codis complementen ASTM B622 per a canonades C22?

La canonada sense soldadura C22 s'utilitza dins d'una família d'estàndards: ASTM B622 (tub sense soldadura), B619 (tub soldat), B626 (tub soldat), B574 (bar), B564 (forjades), B366 (accessoris), més ASME B31.3 / B31.1 per al disseny de canonades, ASME BPMR0VCs Secció, VIII5 per al servei de vaixells i NACEr ASTM G28 per a la verificació de corrosió intergranular.

Una sola canonada no fa un sistema; els estàndards circumdants defineixen com es dissenya, uneix, prova i accepta. Per a un sistema de canonades C22 complet: ASTM B622 subministra la canonada sense soldadura, mentre que els accessoris de soldadura a tope ASTM B366-(colzes, tees, reductors) i brides forjades ASTM B564 completen la línia. La disposició de la canonada i el disseny de pressió segueixen ASME B31.3 (procés) o B31.1 (potència).

Si la canonada entra en un recipient a pressió, ASME BPVC Secció VIII Divisió 1 proporciona les regles del recipient i fa referència a les mateixes tensions permeses. Per al servei àcid de petroli i gas, NACE MR0175 / ISO 15156 Part 3 enumera el C22 (UNS N06022) com un aliatge resistent a la corrosió-acceptable en condicions de recuit-solució amb una duresa inferior a 35 HRC. Per verificar que la canonada subministrada està lliure de sensibilització, s'especifica habitualment el mètode A de l'ASTM G28 (prova de sulfat fèrric-àcid sulfúric). La certificació EN 10204 3.1 o 3.2 documenta la química, les propietats mecàniques i el tractament tèrmic.

Taula 10. Normes de referència per a sistemes de canonades C22

Font: ASTM International 2024; ASME 2023; NACE MR0175/ISO 15156-3 (2020).

Com es solda la canonada Hastelloy C22?

La canonada sense soldadura C22 es solda mitjançant soldadura d'arc de gas-tungstè- (GTAW) amb farciment ERNiCrMo-22 (UNS N06022) o ERNiCrMo-10 (UNS N06059) coincident, control estricte d'entrada de calor de 0,5-1 graus C i interpass per sota de 0,5-1 mm. tractament tèrmic posterior a la soldadura.

La soldadura C22 és senzilla a causa del seu baix contingut en carboni i silici, que impedeix la sensibilització de la-zona de soldadura. El farciment recomanat és ERNiCrMo-22 (AWS A5.14, UNS N06022) per a la composició més propera, o ERNiCrMo-10 (UNS N06059), que també s'utilitza àmpliament per als aliatges de la família C i ofereix una bona tolerància a la dilució. Es prefereix GTAW (TIG) per a les passades d'arrel per garantir la fusió sense oxidació, seguida de GMAW o SMAW per a les passades d'ompliment, si escau.

L'entrada de calor s'ha de limitar a 0,5-1,5 kJ/mm per evitar un creixement excessiu del gra, i la temperatura entre passades s'ha de mantenir per sota dels 93 graus C. El gas de protecció és d'argó al 99,99 per cent amb una purga de suport d'argó completa (oxigen per sota de 50 ppm) per al pas de l'arrel per evitar l'oxidació de l'arrel de soldadura. Com que el C22 és immune a la sensibilització, no cal un tractament tèrmic post-soldadura; la soldadura roman tan resistent a la corrosió com el metall base. La qualificació per ASME Secció IX és obligatòria i la soldadura s'ha d'inspeccionar segons el codi de govern (RT/UT/PT tal com s'especifica).

Taula 11. Paràmetres de soldadura de canonades C22

Font: guia de soldadura Haynes C22; AWS D1.6; ASME Secció IX; AWS A5.14.

Cas pràctic: conversió de línia de recirculació de fregadors FGD a canonada C22

Una planta de carbó-de 600 MW va substituir una canonada de recirculació de 904L defectuosa per una canonada sense soldadura i soldada C22 (UNS N06022) al seu absorbidor FGD, eliminant les fallades recurrents de clorur-induïdes per picadura i allargant la vida útil de la línia de menys de 3 anys a més de 20 anys projectats.

La línia de recirculació FGD original utilitzava acer inoxidable 904L (UNS N08904) basat en una estimació primerenca de clorur. En 2,5 anys, van aparèixer diverses-foses de paret a les zones afectades per la calor de la soldadura-on es concentrava el clorur condensat durant les parades. L'anàlisi metal·lúrgica va mostrar que el nivell de clorur local durant la concentració evaporativa va superar el llindar crític de picadura de 904L (el seu PREN d'uns 35 era insuficient). Una millora de la corrosió va especificar C22 (UNS N06022) amb PREN aproximadament 65 - gairebé el doble de la resistència de 904L - per a la recirculació i la canonada de sortida.

Tenint en compte el rang de diàmetres (NPS 3 a NPS 14), l'especificació utilitzava canonades sense soldadura ASTM B622 per a branques NPS 3-12 i canonades soldades ASTM B619 amb radiografia del 100 per cent per a xarxes NPS 14. Després de 6 anys de funcionament (2020-2026), la inspecció no mostra cap picat, cap pèrdua de paret més enllà de la incertesa de mesura i cap temps d'inactivitat no programat atribuït a la línia C22. El cost del material més elevat (aproximadament 3x 904L) es va recuperar en 4 anys evitant dues interrupcions forçades que abans havien costat aproximadament 400.000 USD cadascuna.

Font: manual de materials EPRI FGD; Cas de client JN Alloy (anònim); Registres d'inspecció de plantes 2020-2026.

Preguntes més freqüents: canonada sense soldadura C22

P: Quina és l'especificació ASTM per a la canonada sense soldadura Hastelloy C22?

R: La canonada sense soldadura Hastelloy C22 està coberta per ASTM B622, l'especificació estàndard per a canonades i tubs d'aliatge de níquel i níquel-cobalt sense soldadura. Defineix química (UNS N06022), propietats mecàniques (tracció mínima 690 MPa, rendiment 283 MPa, allargament 45 per cent), tractament tèrmic (solució recuit), dimensions, assaig i certificació. La canonada C22 soldada de diàmetre més gran està coberta per separat per ASTM B619 i els accessoris per ASTM B366.

P: Quina és la mida màxima de la canonada sense costures C22?

R: La canonada sense soldadura C22 segons ASTM B622 normalment està disponible des de NPS 1/8 fins a NPS 12 (diàmetre exterior d'uns 273 mm / 10,75 polzades) als horaris 5S a XXS. Els diàmetres més grans que NPS 12 es subministren normalment com a canonada soldada a ASTM B619 perquè la perforació sense costures és poc pràctic i econòmic per sobre d'aquesta mida. Els projectes que necessiten canonades C22 NPS 14, 16, 20 o 24 polzades haurien d'especificar la construcció soldada amb radiografia completa.

P: Quina classe de pressió té la canonada sense soldadura C22?

R: La canonada C22 no té una classe de pressió fixa com una brida; la seva pressió de treball màxima permesa es calcula segons ASME B31.3 a partir del gruix de la paret i la tensió permesa del codi. Utilitzant valors indicatius ASME II-D (S uns 190 MPa a 20 C, que disminueix a uns 150 MPa a 400 C), una canonada representativa NPS 2 SCH 80 C22 transporta uns 39 MPa (5.660 psi) a temperatura ambient i uns 31 MPa a 400 C.

P: És millor C22 que C276 per a canonades?

R: Depèn de l'entorn corrosiu. El C22 té un crom més alt (20-22,5 per cent enfront del 14,5-16,5 per cent) i és superior en servei oxidant i àcid mixt, com ara fregadores FGD, plantes de lleixiu i clor humit, que cobreix la majoria de canonades químiques. C276 conserva una lleugera vora només en àcids reductors molt forts com l'HCl concentrat calent. Per a entorns desconeguts o mixts, C22 és el valor predeterminat més ampli i igualment rendible per a canonades.

P: La canonada C22 necessita un tractament tèrmic posterior a la-soldadura?

R: No. El C22 és immune a la sensibilització de la-zona de soldadura a causa del seu ultra-baix carboni (0,015 per cent màxim) i silici (0,08 per cent màxim), per la qual cosa no es requereix tractament tèrmic post{-soldadura i, de fet, està prohibit a l'interval de 600{-1150 C perquè provocaria una precipitació intermetàl·lica. Les soldadures de camp normalment es posen en servei{11}}soldades. L'únic tractament tèrmic acceptable és un recuit de resolució completa si la canonada s'ha escalfat accidentalment al rang perillós.

P: Es pot utilitzar la canonada C22 en servei àcid (H2S)?

A: Sí. C22 (UNS N06022) figura a la NACE MR0175 / ISO 15156 Part 3 com un aliatge resistent a la corrosió-acceptable per a un servei àcid en condicions de recuit de solució- amb una duresa inferior a 35 HRC. És especialment eficaç quan l'ambient àcid també conté oxidants o clorurs. Per al servei àcid més greu amb HCl concentrat, es pot preferir el C276, però el C22 cobreix la majoria dels fluxos de procés de clorur de H2S-CO2.