Безшевна тръба Hastelloy C22: спецификация ASTM B622, диапазон на размерите и номинално налягане

Безшевна тръба Hastelloy C22(UNS N06022) се произвежда по ASTM B622, покривайки тръба от никел-хром-молибден-волфрамова сплав с номинални размери от 1/8 инча до 12 инча (OD до приблизително 273 mm / 10,75 инча) в графици 5S до XXS. Изисква отгряване в разтвор при 1120-1175 градуса C с бързо охлаждане и трябва да отговаря на минимална якост на опън от 690 MPa (100 ksi) и добив от 283 MPa (40 ksi).

Номиналното налягане не е фиксиран клас на фланеца, а се изчислява съгласно ASME B31.3 от дебелината на стената и допустимото напрежение; представителна тръба NPS 2 SCH 80 носи около 39 MPa (5660 psi) при стайна температура, намалявайки с температурата.

Какво представлява безшевната тръба Hastelloy C22 и как се различава от C276?

Hastelloy C22 (UNS N06022) е устойчива на никел-хром-молибден-волфрам-корозионна-сплав с по-високо съдържание на хром (20-22,5 процента) от C276 (14,5-16,5 процента), което му придава превъзходна устойчивост на окислителни и смесени киселинни среди, докато C276 запазва леко предимство в силни редуциращи киселини поради по-високото съдържание на молибден.

C22 и C276 са членове на семейството Hastelloy C от сплави на никел-молибден-хром, но те са оптимизирани за различни корозивни режими. C22 е разработен, за да преодолее разликата между C276 (най-добър в редуциращи киселини) и C4 (най-добър в окисляваща среда). Неговото по-високо съдържание на хром (около 21 процента срещу 15,5 процента) образува по-стабилен пасивен филм в окислителни среди като азотна киселина, мокър хлор и железен хлорид, и особено в смесени окислително-редуциращи потоци. Неговият молибден (12,5-14,5 процента) е малко по-нисък от C276 (15-17 процента), така че в силно редуциращи киселини (напр. гореща концентрирана HCl) C276 е малко по-добър, но разликата е малка.

За повечето FGD, химически и целулозно{0}}и-хартиени приложения, C22 е предпочитаният избор, тъй като работните среди обикновено са окислителни или смесени, а не чисто редуциращи. И двете сплави са напълно аустенитни, закалени-в разтвор и заварени с подобни процедури. Специално за безшевни тръби, C22 често се избира, когато процесният поток съдържа хлорирани окислители или смесени киселини.

Таблица 1. Ключови разлики между C22 и C276 за обслужване на тръби

Източник: ASTM B574/B622; Haynes International C22 (H-2014) и C276 (H-2002) листове с данни; UNS N06022 / N10276 регистър.

Какво покрива ASTM B622 за безшевна тръба C22?

ASTM B622 е стандартната спецификация за безшевни тръби и тръби от никел и никел-кобалтова сплав, обхващаща безшевни тръби C22 в разтворено-закалено състояние с изисквания за химия, механични свойства, хидростатично или неразрушително изпитване, размери и сертифициране.

ASTM B622 е основният продуктов стандарт за безшевни тръби от никелови -сплави, а C22 (UNS N06022) е посочен сред покритите сплави. Спецификацията се отнася за: (1) ограничения на химичния състав (топлинен анализ и анализ на продукта); (2) механични свойства (минимум на опън и провлачване, удължение); (3) топлинна обработка (отгряване в разтвор); (4) допустими отклонения на размерите за външен диаметър, дебелина на стената и дължина; (5) опции за безразрушителен тест, включително хидростатичен тест, вихрови токове, ултразвуков или пневматичен тест за течове; (6) маркировка и типов сертификат EN 10204-. За тръби, предназначени за работа под налягане, B622 се използва заедно с приложимия код за тръбопроводи (ASME B31.3 за процес, ASME B31.1 за мощност), който управлява дизайна, допустимото напрежение и заваряването. Обърнете внимание, че безшевната тръба попада под B622, докато заварената тръба от същата сплав се покрива от ASTM B619 (заварена тръба) и B626 (заварена тръба). Следователно тръба C22 с голям диаметър обикновено се заварява (B619), тъй като безшевното оразмеряване е ограничено.

Таблица 2. Елементи на обхвата на ASTM B622 за тръба C22

Източник: ASTM B622-21 (Стандартна спецификация за безшевни тръби и тръби от никел и никел-кобалтова сплав); ASME B31.3.

Какви са границите на химичния състав за тръба C22 (UNS N06022)?

ASTM B622 ограничава химията на C22 до строго контролиран диапазон - по-специално хром 20,0-22,5 процента, молибден 12,5-14,5 процента, волфрам 2,5-3,5 процента и ултра-нисък въглерод 0,015 процента максимум - което е, което дава на сплавта нейното комбинирано окисление и редукция устойчивост на корозия.

Химичните граници са в основата на корозионните характеристики на C22. Хромът при 20-22,5 процента е най-високият сред сплавите от семейството C- и е отговорен за устойчивостта на окисляване към киселина. Молибденът при 12,5-14,5 процента осигурява устойчивост на хлоридна питинг и редуциращи киселини. Волфрамът (2,5-3,5 процента) допълва молибдена в устойчивостта на питинг.

Свръх-ниският въглерод (0,015 процента максимум) и ултра-ниският силиций (0,08 процента макс) предотвратяват утаяването на карбид и силицид по границата на зърното- по време на заваряване, така че C22 е по същество имунизиран срещу сенсибилизация на -зоната на заваряване без термична обработка след-заваряване. Кобалтът е ограничен до максимум 2,5 процента (наследено изискване на ядрената -индустрия), а желязото е ограничено до 3-6 процента, за да се запази преобладаващата никелова матрица. Желязото е умишлено ограничено до тясна граница от 2-6 процента - достатъчно висока за цената, но достатъчно ниска, за да запази устойчивостта на корозия. Тези граници се проверяват чрез топлинен анализ и, където е посочено, анализ на продукта (проверка) на готовата тръба.

Таблица 3. Граници на химичния състав C22 (UNS N06022) (ASTM B622)

Източник: ASTM B622-21 Таблица 1 (UNS N06022); Лист с данни на Haynes C22 H-2014.

Какви са изискванията за механични свойства на безшевна тръба C22?

ASTM B622 изисква безшевната тръба C22 да отговаря на минимална якост на опън от 690 MPa (100 ksi), минимална граница на провлачване от 283 MPa (40 ksi) и минимално удължение от 45 процента, което я поставя сред по-здравите -устойчиви на корозия сплави и подходящи за обслужване под налягане с тънки-стени.

Механичните минимуми гарантират, че тръбата може да понесе налягане и да устои на деформация. Издръжливостта на опън от 690 MPa и провлачването от 283 MPa са идентични по величина с C276, тъй като и двете са аустенитни сплави, подсилени с твърд -разтвор- с подобно усилване на матрицата. Изискването за удължение от 45 процента потвърждава отличната пластичност, която е критична за формоване, огъване и поемане на напрежението без напукване. Твърдостта не е посочена отделно в B622, но обикновено попада в обхвата 85-95 HRB в състояние на загряване в разтвор.

Тези свойства се отнасят за цялото напречно-сечение на безшевна тръба и се проверяват чрез тест за надлъжен опън. За проектирането контролната стойност е допустимото напрежение по ASME (вижте раздел 6), което се извлича от тези свойства на опън с кодови коефициенти на безопасност. Тъй като C22 не се втвърдява-от утаяване, силата му не може да се увеличи чрез термична обработка; всяко укрепване трябва да идва от студена работа (която обикновено се избягва при корозионно обслужване, защото може да насърчи сенсибилизация) или от дебелината на стената.

Таблица 4. Механични свойства на C22 (отгрят разтвор, ASTM B622)

Източник: ASTM B622-21; ASME BPVC Раздел II Част D (2023); Haynes H-2014.

Какъв е диапазонът на размерите на безшевната тръба C22 по ASTM B622?

Безшевната тръба C22 по ASTM B622 обикновено се доставя в номинални размери на тръбата от 1/8 инча до 12 инча (външен диаметър до около 273 mm / 10,75 инча), с дебелини на стените от списък 5S до XXS; диаметри, по-големи от около 12 инча, обикновено се доставят като заварени тръби по ASTM B619.

Безшевната тръба се произвежда чрез пробиване и удължаване на твърда заготовка, което става непрактично и неикономично извън определени диаметри. Следователно ASTM B622 покрива безшевния диапазон на размерите, който мелниците могат надеждно да произвеждат, обикновено до NPS 12 (273 mm OD). Стандартните размери на склад са NPS 1/2, 3/4, 1, 1,5, 2, 3, 4, 6, 8, 10 и 12.

Дебелината на стената следва ANSI B36.19M (неръждаема) система от графики: 5S, 10S, 40S, 80S, 120, 160 и XXS. За корозионно обслужване често се използват по-тънки стени (5S, 10S), тъй като сплавта е скъпа и в конструкцията е вградена възможност за корозия; за механична якост, 40S/80S са типични.

Дължините обикновено са 3 - 6 метра (10-20 фута) за безшевни, въпреки че двойни случайни дължини до 12 метра се предлагат от някои мелници.

За проекти, изискващи NPS 14, 16, 20 или 24 инча C22 тръба, завареният път (ASTM B619) с пълна радиография е стандартното решение.

Таблица 5. Типичен наличен размер на безшевна тръба C22

Източник: ASTM B622 / B36.19M размери; Списък на склад от JN Alloy 2026; каталожни данни на мелницата.

Какви са стойностите на налягането на безшевната тръба C22?

Безшевната тръба C22 няма фиксиран „клас на налягане“ като фланец; неговото максимално допустимо работно налягане (MAWP) се изчислява съгласно ASME B31.3 от дебелината на стената и кодовото допустимо напрежение, което за C22 е приблизително 190 MPa при стайна температура и намалява до около 165 MPa при 300 градуса C и 150 MPa при 400 градуса C.

За разлика от фланците (които имат таблично ASME B16.5 налягане-температурни номинални стойности по клас), възможността за налягане на тръбата се изчислява. Управляващото уравнение ASME B31.3 за проектната дебелина на вътрешното налягане е: t=(P * D) / (2 * (S * E + P * Y)), където P е проектното налягане, D е външният диаметър, S е допустимото напрежение, E е факторът на качеството (1,0 за безшевни) и Y е коефициентът (0,4 под 480 градуса C). Пренареждане за решаване на максималното налягане, което дадена стена може да носи: P=(2 * S * E * t) / (D - 2 * Y * t).

Таблицата по-долу показва представителни стойности на MAWP за често срещани безпроблемни размери и графици, изчислени с E=1.0 и Y=0.4, като се използват индикативни S стойности. Тези цифри са за справка в дизайна; действителното допустимо напрежение трябва да се вземе от текущото издание на ASME BPVC, раздел II, част D и проектната температура на проекта. Имайте предвид, че с повишаването на температурата S пада, така че MAWP пада - тръба NPS 2 SCH 80 с оценка около 39 MPa при 20 градуса C носи около 30 MPa при 400 градуса C.

Таблица 6. Допустимо напрежение C22 (ASME BPVC II-D, ориентировъчно)

Таблица 7. Представителна MAWP на C22 безшевна тръба (изчислена съгласно ASME B31.3, E=1.0, Y=0.4)

Работен пример: За NPS 2 SCH 80 (OD 60,3 mm, стена 3,91 mm) при 20 градуса C с S=190 MPa: P=(2 x 190 x 1,0 x 3,91) / (60.3 - 2 x 0,4 x 3,91)=1485.8 / 57.17=26.0 MPa. Забележете, че различните препратки използват малко по-различно S и закръгляване; стойностите по-горе са ориентировъчни и трябва да бъдат проверени спрямо изданието на контролния код.

Как се сравняват C22 и C276 за обслужване на безшевни тръби?

За безшевни тръби изберете C22, когато услугата е оксидираща, хлорирана или смесена -киселина (FGD, белина, мокър хлор, азотна-киселинна среда) и изберете C276, когато доминиращата опасност е силна редуцираща киселина (гореща концентрирана HCl, определени потоци от сяра) - за повечето химически и FGD тръбопроводи, C22 е по-здравият и еднакво ценово-ефективен вариант.

Специфичният избор за тръба- между C22 и C276 следва същата логика като сравнението на сплавта в раздел 1, но е засилен от факта, че повечето тръби C22 се използват в оксидиращи или смесени среди. В системите за десулфуризация на димни -газове (FGD), където скруберната среда съдържа хлориди, сулфати и окислители (като хипохлорит от избелване), по-високото съдържание на хром в C22 му дава ясно предимство в издръжливостта и той се превърна в фактически стандарт за FGD абсорбер и пластична тръба.

В заводите за избелване на целулоза и хартия (хлорен диоксид, хипохлорит), C22 по подобен начин превъзхожда C276. C276 запазва предимство само когато доминира гореща концентрирана HCl или много агресивна редуцираща сярна киселина. От гледна точка на производството, и двата са заварени идентично (ERNiCrMo-10 или ERNiCrMo-22 пълнител), така че решението е изцяло задвижвано от корозия. Цената е по същество същата (C22 в рамките на 0-10 процента от C276). Практическо правило: ако инженерът не е сигурен дали потокът е окислителен или смесен, посочете C22 за тръба, тъй като покрива по-широката обвивка.

Таблица 8. Избор на тръба C22 срещу C276 по услуга

Източник: Бележки за приложението на Haynes C22 и C276; FGD и ръководства за целулозно-хартиени материали.

Каква термична обработка и условия са необходими за тръба C22?

ASTM B622 изисква безшевната тръба C22 да се доставя в разтворено-закалено състояние при 1120-1175 градуса C (2050-2150 градуса F), последвано от бързо охлаждане с вода; не се допуска облекчаване на напрежението или топлинна обработка след заваряване в диапазона 600-1150 градуса C, тъй като това би причинило вредно интерметално утаяване.

Отгряването в разтвор разтваря всички карбиди, силициди или интерметални фази, образувани по време на гореща обработка, и заключва сплавта в нейното едно-фазово аустенитно състояние,-устойчиво на корозия. Бързото охлаждане с вода е от съществено значение: бавното охлаждане в диапазона от 600-1150 градуса C би позволило на mu-фазата и P-фазата (богати на-молибден-интерметали) да се утаят, крехквайки тръбата и изчерпвайки матрицата от устойчиви на корозия-елементи. Следователно, за разлика от въглеродната стомана, тръбата C22 никога не трябва да бъде-освобождавана от напрежение или термично обработвана след-заваряване в този опасен диапазон.

За полеви заварки единствената приемлива топлинна обработка е отгряване с пълна разделителна способност; на практика повечето тръби C22 се пускат в експлоатация след заваряване без PWHT, разчитайки на присъщия имунитет на сплавта към сенсибилизация на заваръчния шев (ултра-ниски C и Si). Спецификациите за обществени поръчки трябва изрично да изискват „закален разтвор, закален с вода“ и да забраняват каквато и да е PWHT в диапазона 600-1150 градуса C. Записите за термична обработка на мелницата трябва да бъдат поискани като част от MTC.

Таблица 9. C22 Правила за термична обработка

Източник: ASTM B622; Haynes H-2014 топлинна обработка; AWS D1.6 / ASME Раздел IX.

Какви стандарти и кодове допълват ASTM B622 за тръба C22?

Безшевната тръба C22 се използва в рамките на група стандарти: ASTM B622 (безшевна тръба), B619 (заварена тръба), B626 (заварена тръба), B574 (шина), B564 (изковки), B366 (фитинги), плюс ASME B31.3 / B31.1 за проектиране на тръбопроводи, ASME BPVC раздел VIII за съдове, NACE MR0175 за кисело обслужване и ASTM G28 за проверка на междукристална корозия.

Само една тръба не прави система; заобикалящите стандарти определят как се проектира, свързва, тества и приема. За цялостна тръбопроводна система C22: ASTM B622 доставя безшевната тръба, докато ASTM B366 фитинги за челна заварка (колена, тройници, редуктори) и ковани фланци ASTM B564 допълват линията. Оформлението на тръбопровода и дизайнът на налягането следват ASME B31.3 (процес) или B31.1 (мощност).

Ако тръбата влезе в съд под налягане, ASME BPVC Раздел VIII Раздел 1 предоставя правилата за съда и препраща към същите допустими напрежения. За работа с нефт и газ, NACE MR0175 / ISO 15156 част 3 изброява C22 (UNS N06022) като приемлива устойчива на корозия-сплав в разтворено-отгрято състояние с твърдост под 35 HRC. За да се провери дали доставената тръба не предизвиква сенсибилизация, обикновено се посочва ASTM G28 метод A (тест с железен сулфат-сярна киселина). EN 10204 3.1 или 3.2 документи за сертифициране химия, механични свойства и топлинна обработка.

Таблица 10. Стандарти, посочени за C22 тръбни системи

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

Как се заварява тръбата Hastelloy C22?

C22 безшевна тръба е заварена с помощта на газово-волфрам-дъгово заваряване (GTAW) със съответстващ ERNiCrMo-22 (UNS N06022) или ERNiCrMo-10 (UNS N06059) пълнител, строг контрол на входящата топлина от 0,5-1,5 kJ/mm и междинно преминаване под 93 градуса C, и не термична обработка след заваряване.

Заваряването на C22 е лесно поради ултра-ниския му въглерод и силиций, които предотвратяват сенсибилизацията на-заваръчната зона. Препоръчителният пълнител е ERNiCrMo-22 (AWS A5.14, UNS N06022) за най-близък състав, или ERNiCrMo-10 (UNS N06059), който също се използва широко за сплави от семейство С и предлага добра толерантност към разреждане. GTAW (TIG) се предпочита за коренни проходи, за да се осигури сливане без окисление, следван от GMAW или SMAW за запълващи проходи, където е подходящо.

Подаването на топлина трябва да бъде ограничено до 0,5-1,5 kJ/mm, за да се избегне прекомерно нарастване на зърната, а температурата между проходите да се поддържа под 93 градуса C. Защитният газ е 99,99 процента аргон с пълно аргоново продухване (кислород под 50 ppm) за коренния проход, за да се предотврати окисляването на корена на заваръчния шев. Тъй като C22 е устойчив на сенсибилизация, термична обработка след-заваряване не е необходима; заварката остава устойчива на корозия като основния метал. Квалификацията по ASME, раздел IX е задължителна и заваръчният шев трябва да се проверява съгласно действащия код (RT/UT/PT, както е посочено).

Таблица 11. Параметри за заваряване на тръби C22

Източник: Haynes C22 ръководство за заваряване; AWS D1.6; ASME Раздел IX; AWS A5.14.

Казус от практиката: Преобразуване на рециркулационна линия на скрубер FGD в тръба C22

600 MW въглищна-централа замени повредените 904L рециркулационни тръбопроводи с C22 (UNS N06022) безшевни и заварени тръби в своя FGD абсорбер, елиминирайки повтарящи се хлорид-предизвикани повреди и удължаване на експлоатационния живот на линията от под 3 години до прогнозирани 20 и повече години.

Оригиналната линия за рециркулация на FGD използва неръждаема стомана 904L (UNS N08904) въз основа на ранна оценка на хлорида. В рамките на 2,5 години се появиха множество -прорези в стените в засегнатите от топлина-зони, където кондензирал хлорид се концентрира по време на спиране. Металургичният анализ показа, че локалното ниво на хлорид по време на концентрацията на изпаряване надвишава критичния праг на питинг на 904L (нейният PREN от около 35 е недостатъчен). Надграждане на корозия, посочено за C22 (UNS N06022) с PREN около 65 - почти двойно съпротивление на 904L - за рециркулационния и изходящия тръбопровод.

Като се има предвид обхватът на диаметрите (NPS 3 до NPS 14), спецификацията използва безшевна тръба ASTM B622 за разклонения NPS 3-12 и заварена тръба ASTM B619 със 100 процента радиография за мрежи NPS 14. След 6 години работа (2020-2026 г.) инспекцията не показва изкривяване, загуба на стени извън несигурността на измерването и непланиран престой, приписван на линията C22. По-високите разходи за материали (приблизително 3x 904L) бяха възстановени в рамките на 4 години чрез избягване на две принудителни прекъсвания, които преди това са стрували приблизително 400 000 USD всяко.

Източник: Наръчник с материали на EPRI FGD; Клиентски случай на JN Alloy (анонимизиран); протоколи от инспекции на растенията 2020-2026 г.

Често задавани въпроси: Безшевна тръба C22

В: Каква е спецификацията на ASTM за безшевна тръба Hastelloy C22?

О: Безшевната тръба Hastelloy C22 се покрива от ASTM B622, стандартната спецификация за безшевни тръби и тръби от никелова и никел-кобалтова сплав. Той определя химия (UNS N06022), механични свойства (минимална якост на опън 690 MPa, добив 283 MPa, удължение 45 процента), термична обработка (отгрят разтвор), размери, изпитване и сертифициране. Заварената тръба C22 с по-голям диаметър се покрива отделно от ASTM B619, а фитингите от ASTM B366.

Въпрос: Какъв е максималният размер на безшевната тръба C22?

A: C22 безшевна тръба по ASTM B622 обикновено се предлага от NPS 1/8 до NPS 12 (външен диаметър около 273 mm / 10,75 инча) в графици 5S до XXS. Диаметри, по-големи от NPS 12, обикновено се доставят като заварени тръби по ASTM B619, тъй като безшевното пробиване е непрактично и неикономично над този размер. Проекти, които се нуждаят от NPS 14, 16, 20 или 24 инчова C22 тръба, трябва да посочват заварена конструкция с пълна радиография.

Въпрос: Какво налягане има безшевната тръба C22?

A: Тръбата C22 няма фиксиран клас на налягане като фланец; неговото максимално допустимо работно налягане се изчислява съгласно ASME B31.3 от дебелината на стената и допустимото напрежение в кода. Използвайки индикативни стойности ASME II-D (S около 190 MPa при 20 C, намалявайки до около 150 MPa при 400 C), представителна тръба NPS 2 SCH 80 C22 носи около 39 MPa (5660 psi) при стайна температура и около 31 MPa при 400 C. Винаги проверявайте спрямо текущото издание на кода и проектната температура на проекта.

Въпрос: C22 по-добър ли е от C276 за тръба?

О: Зависи от корозивната среда. C22 има по-високо съдържание на хром (20-22,5 процента срещу 14,5-16,5 процента) и е по-добър при окисляване и смесени киселинни услуги като FGD скрубери, инсталации за избелване и мокър хлор, който покрива повечето химически тръбопроводи. C276 запазва леко предимство само в много силни редуциращи киселини като гореща концентрирана HCl. За непознати или смесени среди C22 е по-широката, еднакво рентабилна по подразбиране за тръба.

В: Тръбата C22 има ли нужда от термична обработка след-заваряване?

О: Не. C22 е имунизиран срещу сенсибилизация в -зоната на заваряване поради ултра-нисък въглерод (0,015 процента максимум) и силиций (0,08 процента максимум), така че термичната обработка след-заваряване не е необходима и всъщност е забранена в диапазона 600-1150 C, тъй като би причинила крехка интерметална утайка. Полевите заварки обикновено се пускат в експлоатация като-заварени. Единствената приемлива топлинна обработка е отгряване с пълно разтваряне, ако тръбата случайно е била нагрята до опасния диапазон.

В: Може ли тръбата C22 да се използва при работа с кисел (H2S)?

A: Да. C22 (UNS N06022) е посочен в NACE MR0175 / ISO 15156 част 3 като приемлива устойчива на корозия-сплав за работа в кисело състояние в разтворено-отгрято състояние с твърдост под 35 HRC. Той е особено ефективен, когато киселата среда съдържа и окислители или хлориди. За най-тежка киселинна услуга с концентрирана HCl, C276 може да бъде предпочитан, но C22 покрива по-голямата част от процесните потоци на H2S-CO2-хлорид.