1. سوال: کیمیائی ساخت، حرارت کے علاج، اور اعلی-درجہ حرارت کی طاقت کے لحاظ سے Incoloy 800، 800H، اور 800HT کے درمیان کیا اہم فرق ہیں؟
A:Incoloy 800 (UNS N08800)، 800H (N08810)، اور 800HT (N08811) تمام آئرن-نکل-کرومیم مرکب ہیں جن میں برائے نام 30–35% Ni، 19–23% Cr، اور 39–42% Fe. تاہم، وہ نمایاں طور پر مختلف ہیںکاربن مواد، ایلومینیم + ٹائٹینیم مواد، اور گرمی کا علاججو ان کے اعلی-درجہ حرارت کی مکینیکل کارکردگی کو براہ راست متاثر کرتا ہے۔
Incoloy 800 (UNS N08800):
کاربن: 0.10% زیادہ سے زیادہ (عام طور پر 0.05–0.07%)
Al + Ti: 0.3–1.2% (مشترکہ)
گرمی کا علاج: محلول کو 980–1038 ڈگری (1800–1900 ڈگری F) پر اینیل کیا گیا، پھر پانی بجھ گیا یا تیزی سے ٹھنڈا ہو گیا۔
اناج کا سائز: ASTM 5 یا بہتر (عام طور پر 20–50 μm)
کلیدی خصوصیت: سب سے زیادہ نرمی اور ساخت، لیکن سب سے کم رینگنے کی طاقت۔ بنیادی طور پر 600 ڈگری (1110 ڈگری ایف) سے نیچے کی ایپلی کیشنز کے لیے استعمال کیا جاتا ہے جہاں رینگنا کوئی تشویش نہیں ہے۔
Incoloy 800H (UNS N08810):
کاربن: 0.05–0.10% (اوپری رینج تک کنٹرول)
Al + Ti: 0.3–1.2%
گرمی کا علاج: حل 1121–1177 ڈگری (2050–2150 ڈگری F) - پر 800 - سے نمایاں طور پر زیادہ ہے جس کے بعد تیز ٹھنڈک
اناج کا سائز: ASTM 5 یا موٹا (کم از کم 90 μm اوسط اناج قطر فی ASME کوڈ)
کلیدی خصوصیت: موٹے اناج کا سائز اور کاربن کا زیادہ مواد 650 ڈگری (1200 ڈگری ایف) سے اوپر رینگنے کی بہتر طاقت فراہم کرتا ہے۔ موٹے دانے بلند درجہ حرارت پر اناج کی باؤنڈری سلائیڈنگ کو کم کرتے ہیں۔
Incoloy 800HT (UNS N08811):
کاربن: 0.06–0.10%
Al + Ti: 0.85–1.2% (اوپری رینج تک کنٹرول، کم از کم 0.85% مشترکہ کے ساتھ)
گرمی کا علاج: اسی طرح 800H: 1121–1177 ڈگری (2050–2150 ڈگری F)، تیز ٹھنڈا
اناج کا سائز: ASTM 5 یا موٹا (کم از کم 90 μm)
کلیدی خصوصیت: اعلیٰ Al + Ti مواد (کم از کم 0.85%) سروس کے دوران باریک، مربوط ' (Ni₃(Al,Ti)) کی تشکیل کو فروغ دیتا ہے، جو ورن کو مضبوطی فراہم کرتا ہے 750 ڈگری
پائپ کے انتخاب کے لیے عملی مضمرات:
800 پائپ: کم-درجہ حرارت (600 ڈگری سے کم یا اس کے برابر) یا غیر-کریپ-محدود خدمات جیسے کہ سٹیم جنریٹر فیڈ واٹر لائنز، کاسٹک ٹرانسفر پائپنگ کے لیے استعمال کریں۔
800H پائپ: پیٹرو کیمیکل فرنس ٹیوبز، ریفارمر آؤٹ لیٹ مینی فولڈز، اور 650–800 ڈگری پر کام کرنے والی ایتھیلین کریکنگ کوائلز کے لیے معیاری انتخاب۔
800HT پائپ: اعلی-تناؤ، اعلی-درجہ حرارت کی ایپلی کیشنز جیسے کہ سپر ہیٹر ٹیوب، امونیا ریفارمر پگٹیلز، اور ہائیڈروجن ریفارمر آؤٹ لیٹ لائنوں کے لیے ترجیح دی جاتی ہے جہاں زیادہ سے زیادہ کریپ لائف کی ضرورت ہوتی ہے۔
2. Q: Incoloy 800H/800HT پائپ کو سٹیم میتھین ریفارمر (SMR) اور ایتھیلین کریکنگ فرنس ایپلی کیشنز کے لیے سٹینلیس سٹیل 310H پر ترجیح کیوں دی جاتی ہے؟
A:Incoloy 800H اور 800HT پائپ انڈسٹری کے معیارات ہیں۔بھاپ میتھین ریفارمرز (SMRs)ہائیڈروجن اور امونیا پودوں میں، ساتھ ساتھethylene pyrolysis بھٹیپیٹرو کیمیکل کریکرز میں کئی بنیادی خصوصیات 310H سٹینلیس سٹیل (UNS S31009, 25% Cr, 20% Ni) پر اپنی ترجیح کا جواز پیش کرتی ہیں:
a) 700–950 ڈگری (1290–1740 ڈگری ایف) پر اعلی رینگنے کی طاقت:
870 ڈگری (1600 ڈگری ایف) پر، 800HT کی 100,000 گھنٹے کی کریپ ٹوٹنے کی طاقت تقریباً 20–25 MPa ہے، اس کے مقابلے میں 310H کے لیے 12–15 MPa ہے۔ یہ 310H کے لیے 40-60% موٹی ٹیوب کی دیواروں میں ترجمہ کرتا ہے تاکہ ایک ہی ڈیزائن لائف کو حاصل کیا جا سکے (عام طور پر اصلاح کاروں کے لیے 100,000 گھنٹے)۔
ب) سگما فیز کی خرابی کے خلاف مزاحمت:
310H 25% Cr پر مشتمل ہے اور کوئی نکل افزودگی نہیں ہے۔ یہ 550–750 ڈگری پر طویل مدتی نمائش کے بعد-برٹل سگما فیز (FeCr انٹرمیٹالک) بناتا ہے، جس سے لچک اور اثر کی سختی صفر کے قریب کم ہو جاتی ہے۔ Incoloy 800H/HT، اس کے زیادہ نکل مواد (30–35%) کے ساتھ، سگما مرحلے کی تشکیل کو مکمل طور پر دبا دیتا ہے۔ یہ ریفارمر ٹیوبوں کے لیے اہم ہے جو پلانٹ کے آغاز اور شٹ ڈاؤن کے دوران تھرمل سائیکلنگ کا تجربہ کرتی ہیں۔
ج) لوئر تھرمل توسیع:
Incoloy 800H/HT میں تقریباً 14.4 × 10⁻⁶ / ڈگری (20–800 ڈگری) کے تھرمل توسیع (CTE) کا گتانک ہے، بمقابلہ 17.5 × 10⁻⁶ / ڈگری 310H کے لیے۔ نچلا CTE موٹی دیواروں والی ٹیوبوں میں تھرمل دباؤ کو کم کرتا ہے اور فرنس کوائل کی مسخ کو کم کرتا ہے۔
د) دھاتی دھول کے خلاف مزاحمت (تباہ کن کاربرائزیشن):
سنگاس ماحول میں (CO + H₂) 450–750 ڈگری پر، 310H دھات کی دھول - باریک کاربن- سے بھرپور ذرات میں ٹوٹنے کا شکار ہوتا ہے۔ Incoloy 800H/HT کا زیادہ نکل کا مواد (30–35%) ایک زیادہ حفاظتی نکل-رچ سطح کی تہہ بناتا ہے جو کاربن کے داخلے کے خلاف مزاحمت کرتی ہے۔ دھاتی دھول کے شدید حالات کے لیے، 800HT کنٹرول شدہ Al + Ti کے ساتھ اور بھی بہتر مزاحمت فراہم کرتا ہے۔
ای) ویلڈیبلٹی اور مرمت:
310H پائپوں کو ویلڈنگ کے دوران گرم کریکنگ کا خطرہ ہوتا ہے اور اس کے مکمل طور پر فیریٹک-آسٹینٹک سالڈیفیکیشن موڈ کی وجہ سے ویلڈنگ اور پوسٹ{1}}ویلڈ ہیٹ ٹریٹمنٹ ہوتے ہیں۔ Incoloy 800H/HT ملتے جلتے فلر دھاتوں (ERNiCr-3) کے ساتھ قابل اعتماد طریقے سے ویلڈ کرتا ہے اور پلانٹ بند ہونے کے دوران اس کی مرمت کی جا سکتی ہے - ریفارمر ٹیوب کی تبدیلی کے لیے ایک اہم فائدہ۔
اقتصادی موازنہ:
| جائیداد | Incoloy 800H/HT | 310H سٹینلیس سٹیل |
|---|---|---|
| مادی لاگت کا اشاریہ | 1.6× | 1.0× (بیس لائن) |
| 900 ڈگری پر 100,000 گھنٹے کے لیے دیوار کی موٹائی کی ضرورت ہے۔ | 8-10 ملی میٹر | 14-16 ملی میٹر |
| مساوی تناؤ پر زندگی کو رینگنا (20 MPa، 870 ڈگری) | 100،000+ گھنٹے | ~25,000 گھنٹے |
| 10 سال کے بعد سگما مرحلے کا خطرہ | کوئی نہیں۔ | High (>50,000 گھنٹے) |
اس طرح، جبکہ 310H میں کم پیشگی مواد کی قیمت ہے، درکار موٹی دیواریں، مختصر ڈیزائن کی زندگی، اور رکاوٹ کا خطرہ Incoloy 800H/HT بناتا ہے۔تکنیکی طور پر اعلی اور اقتصادی طور پر جائز انتخاباہم اعلی-درجہ حرارت فرنس پائپنگ کے لیے۔
3. سوال: Incoloy 800H/800HT پائپ کے اعلی-درجہ حرارت کی کریپ خصوصیات کو برقرار رکھنے کے لیے اس کے لیے کیا فیبریکیشن اور ویلڈنگ کے طریقوں کی ضرورت ہے؟
A:Incoloy 800H/HT پائپ کی مناسب فیبریکیشن اور ویلڈنگ موٹے اناج کے ڈھانچے کو محفوظ رکھنے کے لئے ضروری ہے غلط طریقے رینگنے والی زندگی کو 50-80% تک کم کر سکتے ہیں۔
ویلڈنگ کے عمل اور فلر دھاتیں:
ترجیحی عمل: GTAW (TIG) روٹ پاسز کے لیے، GTAW یا GMAW (MIG) بھرنے اور کیپ کے لیے۔ SMAW (اسٹک) فیلڈ ویلڈنگ کے لیے قابل قبول ہے لیکن اسے زیادہ سخت کنٹرول کی ضرورت ہے۔
فلر دھات: ERNiCr-3 (Inconel 82) یا ERNiCrFe-6۔ مماثل 800H فلر استعمال نہ کریں - اس میں گرم کریکنگ کو روکنے کے لیے درکار نیبیم کی کمی ہے۔ ERNiCr-3 میں 2–3% Nb ہوتا ہے، جو سلفر اور فاسفورس کی نجاست کو جوڑتا ہے۔
پری-صفائی: تمام تیل، چکنائی، پینٹ، اور سلفر-نشان کن مرکبات کو ہٹا دیں۔ ایسٹون یا الکحل کی صفائی کا استعمال کریں جس کے بعد سٹینلیس سٹیل کے تار برش کریں۔
اہم ویلڈنگ کنٹرول:
حرارت ان پٹ کی حد: انٹر پاس کا درجہ حرارت 150 ڈگری (300 ڈگری ایف) سے کم رکھیں۔ زیادہ سے زیادہ ہیٹ ان پٹ: 25–35 kJ/in دیوار کی موٹائی 6–15 ملی میٹر کے لیے۔ ضرورت سے زیادہ گرمی موٹے اناج کی حدود کو تحلیل کر دیتی ہے، جس سے ایک باریک-دانے دار حرارت-متاثرہ زون (HAZ) بنتا ہے جس میں رینگنے کی طاقت ڈرامائی طور پر کم ہوتی ہے۔
کوئی پوسٹ نہیں- ویلڈ ہیٹ ٹریٹمنٹ (PWHT): بہت سے الائے اسٹیلز کے برعکس، 800H/HT پائپوں کو ہونا چاہیے۔نہیںPWHT وصول کریں۔ 1000 ڈگری سے اوپر گرمی کا علاج موٹے دانوں کے ڈھانچے (90 μm کم از کم) کو باریک دانوں (20-30 μm) میں دوبارہ تشکیل دے گا، رینگنے کی مزاحمت کو تباہ کر دے گا۔ ERNiCr-3 فلر کے ساتھ بطور ویلڈیڈ حالت 950 ڈگری تک سروس کے لیے قابل قبول ہے۔
واپس-صاف کرنا: روٹ پاسز کے لیے، اندرونی آکسیڈیشن کو روکنے کے لیے آرگن (99.995% کم از کم) سے بیک- صاف کریں۔ ویلڈ روٹ پر آکسیکرن کرومیم-ختم شدہ زون بناتا ہے جو کریپ لوڈنگ کے تحت ٹوٹ جاتے ہیں۔
موڑنا اور تشکیل دینا:
گرم موڑنے والا: یکساں طور پر 1050–1150 ڈگری (1920–2100 ڈگری ایف) تک گرم کریں۔ اناج کی باؤنڈری کاربائیڈز کے پگھلنے سے بچنے کے لیے 1170 ڈگری (2140 ڈگری ایف) سے زیادہ نہ ہوں۔ جھکنا، پھر تیز ٹھنڈا (پانی کا سپرے یا زبردستی ہوا)۔مت کروآہستہ ٹھنڈا - یہ اناج کی باؤنڈری کاربائڈز کو بے قابو طریقے سے تیز کرتا ہے۔
ٹھنڈا موڑنا: 200 ملی میٹر تک کے قطر اور موٹائی کے تناسب (D/t) > 20 کے لیے، 15-20% لمبائی کی حد کے ساتھ ٹھنڈا موڑنا ممکن ہے۔ تاہم، ٹھنڈا جھکنا بقایا دباؤ کو متعارف کرواتا ہے اور رینگنے کی زندگی کو 10-20٪ تک کم کرتا ہے۔ 1 گھنٹے تک 870 ڈگری (1600 ڈگری ایف) پر تناؤ سے نجات زیادہ تر رینگنے والی مزاحمت کو بحال کرتی ہے۔
معائنہ کی ضروریات:
ریڈیوگرافک ٹیسٹنگ (RT) : 100% of girth welds in reformer service - reject any porosity >1.5 ملی میٹر یا لکیری اشارے۔
مائع داخلی ٹیسٹنگ (PT): مرمت شدہ جگہوں سمیت تمام تیار شدہ ویلڈز۔
سختی کی جانچ: Weld metal hardness should be within 10 HRC of base metal. Excessive hardness (>95 HRB) ہیٹ ان پٹ یا فلر کے غلط انتخاب کی نشاندہی کرتا ہے۔
عام من گھڑت غلطیوں سے بچنے کے لیے:
آلودہ پہیوں کے ساتھ پیسنا: کاربن اسٹیل پر پہلے استعمال ہونے والے پہیے کبھی استعمال نہ کریں - سرایت شدہ لوہے کے ذرات گرم کریکنگ کا سبب بنتے ہیں۔
گرم موڑنے کے دوران عمر سے زیادہ-: Holding at 1050–1150°C for >30 منٹ موٹے ' تیز اور طاقت کو کم کرتا ہے۔
کاربن اسٹیل بیکنگ رِنگز کا استعمال: یہ سلفر اور کاربن کی آلودگی کو متعارف کراتے ہیں۔ سیرامک یا نکل-الائے بیکنگ استعمال کریں۔
ان طریقوں کی پیروی اس بات کو یقینی بناتی ہے کہ ویلڈڈ Incoloy 800H/HT پائپ پیٹرو کیمیکل بھٹیوں میں 100,000 گھنٹے کی ڈیزائن لائف کے لیے ضروری بیس میٹل کریپ رچر لائف - کے 90% سے زیادہ یا اس کے برابر حاصل کرتا ہے۔
4. سوال: ہائی-درجہ حرارت، ہائی-پریشر ہائیڈروجن سروس (مثلاً، ہائیڈروجن ریفارمرز، امونیا پلانٹس) میں Incoloy 800H/HT پائپ کے لیے ڈیزائن کے کیا تحفظات ہیں؟
A:Incoloy 800H/HT پائپ بڑے پیمانے پر استعمال ہوتے ہیں۔700-950 ڈگری پر ہائیڈروجن سروس اور 35 بار (500 psi) تک دباؤخاص طور پر سٹیم میتھین ریفارمرز (SMRs) اور امونیا پلانٹس میں۔ کئی منفرد ڈیزائن تحفظات لاگو ہوتے ہیں:
a) کریپ-تھکاوٹ کا تعامل:
اصلاح کاروں کو روزانہ تھرمل سائیکل (اسٹارٹ اپ/شٹ ڈاؤن) کے علاوہ طویل-ٹرم سٹیڈی-ریپنگ سے گزرنا پڑتا ہے۔ امتزاج زندگی کو اکیلے میکانزم سے زیادہ کم کرتا ہے۔ ڈیزائن کوڈز (ASME سیکشن VIII ڈویژن 2، EN 13445) کی ضرورت ہے۔رینگنا-تھکاوٹ کے تعامل کا تجزیہلکیری نقصان کے خلاصے کے اصول کا استعمال کرتے ہوئے:
∑(n/Nd)+∑(t/Tr) 1 سے کم یا اس کے برابر∑(n/Nd)+∑(t/Tr) 1 سے کم یا اس کے برابر
جہاں n=چکروں کی تعداد، صرف تھکاوٹ کے لیے N_d=قابل اجازت سائیکل، درجہ حرارت پر t=وقت، اس تناؤ/درجہ حرارت پر T_r=رینگنے والی زندگی۔
عام SMR سروس کے لیے (10,000 سائیکل، 80,000 گھنٹے 870 ڈگری پر)، کریپ-تھکاوٹ سے ہونے والے نقصان کا مجموعہ ہونا چاہیے<0.8 to provide safety margin.
ب) اعلی درجہ حرارت پر ہائیڈروجن کی خرابی:
عام عقیدے کے برعکس، نکل-لوہے کے مرکب میں ہائیڈروجن کی بندش ہے300-500 ڈگری پر سب سے زیادہ شدید(572–932 ڈگری ایف)، ریفارمر آپریٹنگ درجہ حرارت (800–900 ڈگری) پر نہیں۔ 800 ڈگری پر، ہائیڈروجن تیزی سے پھیلتا ہے اور اناج کی حدود میں جمع نہیں ہوتا ہے۔ تاہم، دورانآغاز اور بند(400-500 ڈگری سے گزرتے ہوئے)، ہائیڈروجن ہائی درجہ حرارت پر جذب ہونے کی وجہ سے گلے سڑنے کا سبب بن سکتا ہے۔
تخفیف: ہائیڈروجن کو ہٹانے کے لیے بھٹی کو 500 ڈگری سے نیچے کولڈاؤن کے دوران غیر فعال گیس (نائٹروجن یا بھاپ) سے صاف کریں۔ 400–500 ڈگری رینج میں کم سے کم ہولڈ ٹائمز کے لیے ڈیزائن کریں۔
ج) کاربرائزیشن اور کوکنگ:
ہائیڈرو کاربن-بھاپ کے مرکب میں، کاربن کی سرگرمی (aC) 1.0 سے تجاوز کر سکتی ہے، جو کاربرائزیشن کا باعث بنتی ہے۔ کاربرائزیشن طاقت میں اضافہ کرتی ہے لیکن لچک کو کم کرتی ہے اور مقامی علاقوں میں "میٹل ڈسٹنگ" کا سبب بن سکتی ہے۔
ڈیزائن کی حدیں فی API 530: ہائیڈرو کاربن سروس میں 800H/HT کے لیے، دھاتی درجہ حرارت کو 900 ڈگری (1650 ڈگری F) سے کم یا اس کے برابر اور کاربن کی سرگرمی کو aC <0.8 تک محدود کریں۔ اگر aC > 0.8 ناگزیر ہے تو، 800HT (Higher Al+Ti) اور 850 ڈگری تک محدود کریں۔
کوکنگ کی روک تھام: ہنگامہ خیز بہاؤ کے لیے ڈیزائن (رینالڈس نمبر> 10,000) کاربن کے پیش رو کو صاف کرنے کے لیے۔ ہموار بور (Ra <0.8 μm) کوک کے آسنجن کو کم کرتا ہے۔
د) آکسیکرن اور سپلنگ:
800H/HT پر حفاظتی Cr₂O₃ سکیل تھرمل سائیکلنگ کے دوران، بیس میٹل سے کرومیم کھاتا ہے۔ 870 ڈگری پر 50,000 گھنٹے کے بعد، کرومیم کی کمی مؤثر Cr کو اندرونی سطح پر 20% سے 12% تک کم کر سکتی ہے، مزید آکسیڈیشن کو تیز کر سکتی ہے۔
ڈیزائن الاؤنس: API 530 100,000 گھنٹے ریفارمر ٹیوب لائف کے لیے 1.5–2.5 ملی میٹر کے سنکنرن الاؤنس کی وضاحت کرتا ہے۔ یہ الاؤنس آکسیکرن اور کاربرائزیشن سے دھات کے نقصان کا سبب بنتا ہے۔
e) ویلڈ جوائنٹ مقام اور واقفیت:
ہائیڈروجن سروس میں گرتھ ویلڈز کا واقع ہونا ضروری ہے۔سب سے زیادہ درجہ حرارت والے زون سے باہر (typically >ریفارمر برنر شعلے سے 50 ملی میٹر)۔ ریڈینٹ سیکشن (800–950 ڈگری) میں ویلڈز ٹھیک-دانے دار HAZ کی وجہ سے بیس میٹل سے 3–5× تیزی سے فیل ہو جاتے ہیں۔
ترجیحی ڈیزائن: تمام تابناک حصوں کے لیے ہموار پائپ استعمال کریں۔ کنویکشن سیکشن میں ویلڈز تلاش کریں (درجہ حرارت <650 ڈگری)۔
ہائیڈروجن ریفارمر پائپنگ کے لیے ڈیزائن کوڈ کا خلاصہ:
| کوڈ | قابل اجازت تناؤ کی بنیاد | زندگی کو ڈیزائن کریں۔ | سنکنرن الاؤنس |
|---|---|---|---|
| ASME B31.3 (ریفائنری پائپنگ) | 100,000 گھنٹہ رینگنے کی طاقت / 1.5 | 20 سال عام | 1.5 ملی میٹر |
| API 530 (اصلاحی ٹیوبیں) | کم از کم کریپ ریٹ کا طریقہ (0.01%/1000 گھنٹہ) | 100,000 گھنٹے | 2.0–2.5 ملی میٹر |
| EN 13445-3 Annex B | آئسوٹروپک رینگنے والے نقصان کا ماڈل | صارف-کی وضاحت | 1.5–3.0 ملی میٹر |
ہائیڈروجن سروس کے لیے 800H/HT پائپ کی وضاحت کرنے والے انجینئرز کو محفوظ، اقتصادی 100,000 گھنٹے کی ڈیزائن لائف حاصل کرنے کے لیے کریپ-تھکاوٹ، کاربرائزیشن، آکسیڈیشن الاؤنس، اور ویلڈ پلیسمنٹ پر غور کرنا چاہیے۔
5. سوال: Incoloy 800H/HT پائپ کی سنکنرن کی حدود کیا ہیں، اور متبادل مواد (مثال کے طور پر، Inconel 625، Alloy 601) کو کب منتخب کیا جانا چاہیے؟
A:جبکہ Incoloy 800H/HT بہت سے اعلی-درجہ حرارت کے ماحول میں بہترین کارکردگی پیش کرتا ہے، لیکن اس میں سنکنرن کی حدیں اچھی طرح سے- بیان کی گئی ہیں۔ ان حدود کو پہچاننا قبل از وقت ناکامی کو روکتا ہے۔
a) اعلی درجہ حرارت پر سلفیڈیشن (سلفر حملہ):
حد بندی: At >700°C (1290°F) in atmospheres containing >100 پی پی ایم H₂S یا SO₂، Incoloy 800H/HT کم-پگھلنے-پوائنٹ نکل-نکل سلفائڈ ایوٹیکٹکس (Ni-Ni₃S₂، 645 ڈگری پر پگھلتا ہے)۔ یہ








