Tables de pression d'éclatement de tuyaux en alliage C276

Introduction aux tuyaux en alliage C276

Alliage C276, également connu sous le nom de Hastelloy C276, États-Unis N10276, ou w.nr. 2.4819, est un superalliage nickel-molybdène-chrome réputé pour sa résistance à la corrosion exceptionnelle et sa forte résistance dans des environnements extrêmes. Largement utilisé dans le traitement chimique, pétrole et de gaz, et applications marines, il résiste aux piqûres, corrosion caverneuse, et la fissuration de la corrosion de contrainte (SCC) dans des médias agressifs comme les chlorures et les acides. Tuyaux en alliage C276, Disponible en transparent (ASTM B622) et soudés (ASTM B626) formes, sont essentiels pour les systèmes à haute pression où la fiabilité est primordiale. Tables de pression éclatées, calculé à l'aide de la formule de Barlow, Fournir des pressions internes théoriques que les tuyaux peuvent résister avant l'échec, Guider les ingénieurs dans la sélection des horaires de tuyaux appropriés pour des applications spécifiques.

La polyvalence de l'alliage découle de sa composition équilibrée et de ses propriétés mécaniques robustes, le rendre adapté aux tuyaux de tailles allant de 1/8 de pouce à 30 pouces de diamètre. Éclatement des données de pression, provenant de fournisseurs réputés comme les matériaux de corrosion et le néonickel, indiquer des pressions aussi élevées que 35,175 PSI pour petit diamètre, tuyaux à parois épaisses (par exemple,, 1/8 Pouces, Annexe 80). Cet article détaille la composition chimique de l'alliage C276, Propriétés mécaniques, Résistance à la corrosion, processus de manufacture, Applications, et les tables de pression qui éclatent, avec des comparaisons avec un inconvénient 625, Alliage 20, ASTM A671 CC60, et API 5L PSL2 BNS. Un tableau complet résume les pressions d'éclatement et les paramètres de clé, Assurer une ressource précieuse pour les ingénieurs.

 

Composition chimique et analyse des matériaux

La composition chimique de l'alliage C276 est optimisée pour la résistance et la résistance à la corrosion. Il contient du nickel (Équilibre, ~ 55–57%), Molybdène (15.0–17,0%), chrome (14.5–16,5%), Le fer (4.0–7,0%), Tungstène (3.0–4,5%), Cobalt (≤ 2,5%), manganèse (≤1,0%), CARBONE (≤0,01%), Silicium (≤0,08%), le phosphore (≤0,04%), soufre (≤0,03%), et vanadium (≤0,35%). La teneur élevée en molybdène améliore la résistance aux piqûres et à la corrosion des crevasses dans les environnements de chlorure, tandis que le chrome fournit une résistance à l'oxydation. Les précipitations à faible teneur en carbone et en silicium minimisent les précipitations en carbure pendant le soudage, Assurer l'intégrité de la soudure. Le tungstène ajoute de la résistance et de la résistance à la corrosion dans la réduction des acides.

Par rapport à Inconel 625 (58% min nickel, 8–10% molybdène), L'alliage C276 a un molybdène plus élevé, offrant une résistance supérieure à la corrosion localisée mais une résistance légèrement inférieure. Alliage 20 (32–38% de nickel, 2–3% de molybdène, 3–4% de cuivre) excelle dans l'acide sulfurique mais est moins efficace dans les chlorures. ASTM A671 CC60 (0.04–0,27% de carbone, 0.85–1,20% de manganèse) et API 5L PSL2 BNS (≤0,12% de carbone) sont des aciers en carbone avec un alliage minimal, S'appuyer sur des revêtements pour la protection contre la corrosion. La structure austénitique de l'alliage C276 assure la ductilité et la ténacité, Soutenir son utilisation dans les tuyaux à haute pression. Les faibles niveaux d'impuretés et la stabilisation de la composition le rendent idéal pour les tuyaux soudés, Comme on le voit dans l'éclatement des tables de pression, où l'intégrité de la soudure est essentielle pour les performances à haute pression.

 

Propriétés mécaniques

Les tuyaux en alliage C276 présentent d'excellentes propriétés mécaniques, Soutenir leur utilisation dans des applications à haute pression. Dans l'état recuit, Tuyaux sans soudure (ASTM B622) avoir une résistance à la traction minimale de 690 MPa (100 Ksi), Force d'élasticité 283 MPa (41 Ksi), et allongement de 40%. Les tubes soudés (ASTM B626) ont des propriétés similaires, avec une résistance à la traction ≥690 MPa et un rendement ≥283 MPa, Bien que le travail à froid puisse augmenter la force (par exemple,, Jusqu'à 1000 Tensile MPA pour les tuyaux durcis à froid). La dureté est généralement 185–230 Brinell. Ces propriétés sont maintenues jusqu'à 450 ° F (232° C), avec de bonnes performances à des températures plus élevées pour une exposition à court terme.

Par rapport à Inconel 625 (Résistance à la traction 827 MPa, Rendement 414 MPa), L'alliage C276 a une résistance légèrement inférieure mais une meilleure résistance à la corrosion dans les environnements de réduction. Alliage 20 (Résistance à la traction 551 MPa, Rendement 241 MPa) est plus faible mais optimisé pour la résistance à l'acide. ASTM A671 CC60 (traction 415–550 MPa, Rendement 220 MPa) et API 5L PSL2 BNS (traction 415–760 MPa, Rendement 245 MPa) sont beaucoup plus faibles, Conçu pour les pipelines de service à basse température ou aigres. Les tables de pression éclatées reflètent la haute résistance de l'alliage C276, avec les tuyaux de l'annexe des années 80 (par exemple,, 1/8 Pouces, 0.095-mur de pouces) réaliser jusqu'à 35,175 psi. La ténacité et la ductilité de l'alliage assurent la fiabilité dans les charges dynamiques, critique pour les applications chimiques et pétrolières / gaz.

 

Caractéristiques de la résistance à la corrosion

L'Alliage C276 est réputé pour sa résistance à la corrosion exceptionnelle, en particulier dans des environnements agressifs comme les chlorures, acide sulfurique, et gaz aigre. Son nombre équivalent de résistance aux piqûres (BOIS) est approximativement 69, indiquant une résistance exceptionnelle aux piqûres et à la corrosion des crevasses. L'alliage est à l'abri du chlorure SCC et fonctionne bien pour oxyder et réduire les acides, avec des taux de corrosion aussi bas que 0,1 à 0,2 mm / an dans l'acide sulfurique bouillonnant. En service sour, il répond aux exigences NACE MR0175, Résister à la fissuration du stress sulfure (SSC) Dans les environnements H2S, Le rendre idéal pour les puits de pétrole et de gaz.

Par rapport à Inconel 625 (Bois ~ 52), L'alliage C276 offre une résistance supérieure à la corrosion localisée en raison d'un molybdène plus élevé. Alliage 20 (Bois ~ 34) excelle dans l'acide sulfurique mais est moins efficace dans les chlorures. ASTM A671 CC60 et API 5L PSL2 BNS, Les deux aciers en carbone, nécessitent des revêtements pour une protection contre la corrosion, Contrairement à la résistance inhérente de l'alliage C276. Les performances de l'alliage dans les tuyaux à haute pression, comme indiqué dans les tables de pression qui éclatent, est amélioré par sa résistance à la corrosion, Assurer une intégrité à long terme dans le traitement chimique et les applications marines. Par exemple, Un tuyau de l'annexe 40 de 1 pouce résiste 15,175 PSI sans affaiblissement lié à la corrosion, Soutenir son utilisation dans des environnements difficiles.

 

Fabrication et traitement

Les tuyaux en alliage C276 sont fabriqués à l'aide de fours de fusion à induction sous vide ou d'arc électrique, suivi par un travail chaud ou froid pour produire sans couture (ASTM B622) ou soudé (ASTM B626) Tuyaux. Les tuyaux sans couture sont extrudés ou dessinés, avec recuit à 1040–1150 ° C (1900–2100 ° F) Pour restaurer la ductilité. Les tuyaux soudés sont formés à partir de bande ou de plaque, Soudé via GTAW ou GMAW avec des métaux de remplissage assortis (par exemple,, Ernichrmo-4), et recuit pour minimiser les contraintes de soudure. L'usinage nécessite des configurations rigides et des outils en carbure en raison de la durcissement du travail, avec des vitesses de coupe de 10 à 20 m / min.

Par rapport à Inconel 625, Le traitement de l'alliage C276 est similaire mais bénéficie d'un carbone plus faible pour une meilleure soudabilité. Alliage 20 est plus facile à fabriquer en raison du nickel inférieur, tandis que ASTM A671 CC60 et API 5L PSL2 BNS utilisent des processus EFW plus simples pour l'acier au carbone. Contrôle non destructif (ultrasonique, radiographique) Assure la soudure qualité, Critique pour les pressions éclatées élevées (par exemple,, 26,250 PSI pour l'annexe des années 80 de 1/2 pouces). Le processus de fabrication prend en charge une gamme de tailles de tuyaux (1/8–30 pouces) et les horaires (5S, 10S, 40S, 80S), Comme le reflète les tables de pression qui éclatent, Assurer la fiabilité des systèmes à haute pression.

 

Applications

Les tuyaux en alliage C276 sont utilisés dans des applications exigeantes nécessitant une forte résistance à la corrosion et une capacité de pression. En traitement chimique, Ils gèrent les acides et les chlorures dans les réacteurs, Les Échangeurs De Chaleur, et les systèmes de tuyauterie. Les applications de pétrole et de gaz comprennent des tubes de fond et des gazlines de gaz acide, Tirer parti de la conformité NACE. Les environnements marins utilisent C276 pour les tuyaux d'eau de mer, tandis que le contrôle de la pollution l'utilise dans les systèmes de désulfuration des plans de base. Les tables de pression éclatantes guident leur utilisation, avec des tuyaux de l'annexe 40 de 1/4 de pouce 24,450 psi, Idéal pour les lignes chimiques à haute pression.

Par rapport à Inconel 625, Utilisé dans l'aérospatiale et les paramètres marins sévères, C276 est préféré pour le service aigre et la résistance à l'acide. Alliage 20 cible les applications d'acide sulfurique, tandis que l'ASTM A671 CC60 est destiné aux pipelines à basse température et à l'API 5L PSL2 BNS pour le transport de gaz acide. Les pressions d'éclatement élevées de l'alliage C276 et la résistance à la corrosion le rendent idéal pour l'infrastructure critique, Réduire l'entretien dans des environnements difficiles comme les plates-formes offshore et les usines chimiques. Sa polyvalence entre les tailles et les horaires des tuyaux assure une large applicabilité.

Tables de pression éclatées

Tables de pression éclatées pour les tuyaux en alliage C276, calculé à l'aide de la formule de Barlow (P = 2st / d, où p est la pression, S est un stress admissible, T est l'épaisseur du mur, D est diamètre extérieur), Fournir des pressions internes théoriques pour les tuyaux sans couture et soudés. Données des matériaux de corrosion et du néonickel pour les tuyaux sans couture (ASTM B622) à travers les horaires 5, 10S, 40S, et les années 80 sont résumées ci-dessous. Les tubes soudés (ASTM B626) ont des pressions similaires, avec de légères variations dues à des facteurs de soudure.

Diamètre Nominal De La Conduite (pouces)	Nominal (pouces)	Annexe	Épaisseur de paroi (pouces)	Pression d'éclatement (psi)
1/8	0.405	5S / 10S / 40S / 80S	0.049 / 0.068 / 0.095 / –	18,150 / 25,175 / 35,175 / –
1/4	0.540	5S / 10S / 40S / 80S	0.065 / 0.088 / 0.119 / –	18,050 / 24,450 / 33,050 / –
3/8	0.675	5S / 10S / 40S / 80S	0.065 / 0.091 / 0.126 / –	14,450 / 20,225 / 28,000 / –
1/2	0.840	5S / 10S / 40S / 80S	0.065 / 0.083 / 0.109 / 0.147	11,600 / 14,825 / 19,475 / 26,250
3/4	1.050	5S / 10S / 40S / 80S	0.065 / 0.083 / 0.113 / 0.154	9,275 / 11,850 / 16,150 / 22,000
1	1.315	5S / 10S / 40S / 80S	0.065 / 0.109 / 0.133 / 0.179	7,425 / 12,450 / 15,175 / 20,425
1 1/4	1.660	5S / 10S / 40S / 80S	0.065 / 0.109 / 0.140 / 0.191	5,875 / 9,850 / 12,650 / 17,250
1 1/2	1.900	5S / 10S / 40S / 80S	0.065 / 0.109 / 0.145 / 0.200	5,125 / 8,600 / 11,450 / 15,800
2	2.375	5S / 10S / 40S / 80S	0.065 / 0.109 / 0.154 / 0.218	4,100 / 6,875 / 9,750 / 13,775
2 1/2	2.875	5S / 10S / 40S / 80S	0.083 / 0.120 / 0.203 / 0.276	4,325 / 6,250 / 10,600 / 14,400
3	3.500	5S / 10S / 40S / –	0.083 / 0.120 / 0.216 / –	3,550 / 5,150 / 9,250 / –
4	4.500	5S / 10S / 40S / –	0.083 / 0.120 / 0.237 / –	2,750 / 4,000 / 7,900 / –
6	6.625	5S / 10S / 40S / –	0.109 / 0.134 / 0.280 / –	2,475 / 3,050 / 6,350 / –
8	8.625	5S / 10S / 40S / –	0.109 / 0.148 / 0.322 / –	1,900 / 2,575 / 5,600 / –

Remarques: Les pressions sont théoriques, Basé sur la formule de Barlow, Et pour référence uniquement. Les performances réelles peuvent varier en raison des variations matérielles, température, et effets de corrosion. Consultez la chaudière ASME et le code des navires de pression pour la conception.

 

TOLERANCES DIMENSIONNELLES

Les tolérances dimensionnelles pour les tuyaux en alliage C276 assurent la compatibilité des systèmes à haute pression. Tuyaux sans soudure (ASTM B622) et les tuyaux soudés (ASTM B626) varier de 1/8 À 30 pouces de diamètre extérieur (de), avec des tolérances de ± 0,5% pour OD et ± 10% pour l'épaisseur de la paroi (par exemple,, ± 0,0095 pouces pour le mur de 0,095 pouce). Les longueurs sont généralement à la hauteur 6 mètres, avec rectitude ≤ 0,2% de longueur. La hauteur de la couture de soudure pour les tuyaux soudés est ≤3,2 mm, Et fini les finitions (par exemple,, biseauté par ASME B16.25) Assurer les connexions appropriées.

Par rapport à Inconel 625 (ASTM B444: ± 0,25 mm pour les petits diamètres), L'alliage C276 a des tolérances similaires mais est optimisé pour les plus grands tuyaux. Alliage 20 (ASTM B729 / B464: ± 0,5% de) correspond aux tolérances de C276, tandis que ASTM A671 CC60 (± 0,5% de) et API 5L PSL2 BNS (± 0,75% de) sont plus lâches en raison de tailles de pipeline plus importantes. Ces tolérances soutiennent les pressions élevées, Assurer une installation fiable dans les systèmes chimiques et pétroliers / gaz où la précision est critique.

 

Comparaison avec d'autres alliages et tuyaux

Les tuyaux en alliage C276 sont comparés à Inconel 625, Alliage 20, ASTM A671 CC60, et API 5L PSL2 BNS. Inconel 625 (Résistance à la traction 827 MPa, Bois ~ 52) Offre une résistance élevée mais légèrement inférieure à la résistance aux piqûres que C276 (Bois ~ 69). Alliage 20 (Résistance à la traction 551 MPa, Bois ~ 34) est adapté à l'acide sulfurique mais moins efficace dans les chlorures. ASTM A671 CC60 (traction 415–550 MPa) et API 5L PSL2 BNS (traction 415–760 MPa) sont des aciers en carbone pour les pipelines de service à basse température et aigres, respectivement, avec une résistance plus faible et aucune résistance à la corrosion inhérente. Pressions d'éclatement élevés d'Alliage C276 (par exemple,, 35,175 PSI pour les années 80 de 1/8 de pouce) et la résistance à la corrosion le rendent idéal pour des conditions extrêmes, Contrairement aux aciers en carbone nécessitant des revêtements.

Défis et limitations

Les tuyaux en alliage C276 sont confrontés à des défis en matière de coût et de fabrication. Leur contenu élevé en nickel et en molybdène les rend plus chers qu'ASTM A671 CC60 ou API 5L PSL2 BNS, limiter l'utilisation aux applications critiques. L'usinage est difficile en raison de la durée du travail, nécessitant des vitesses de coupe faibles et des configurations rigides. Les tuyaux soudés doivent éviter la contamination pour maintenir la résistance à la corrosion, et des températures élevées (>450F) peut réduire la ductilité. Les tables de pression éclatées supposent des conditions idéales, mais les pressions réelles peuvent être plus faibles en raison de la corrosion ou des défauts. Par rapport à Inconel 625, C276 est moins polyvalent à des températures ultra-élevées, et alliage 20 est limité dans les environnements de chlorure. Ces défis sont atténués par la fabrication précise et la conception spécifique à l'application, Assurer la fiabilité des systèmes à haute pression.

Tendances et innovations futures

L'avenir des tuyaux en alliage C276 implique des progrès dans la fabrication et les applications. La fabrication additive est explorée pour des raccords personnalisés, Réduire les déchets. Techniques de soudage avancées, comme le soudage au laser, Améliorer la couture qualité, soutenir des pressions éclatées élevées. Les revêtements basés sur la nanotechnologie améliorent la résistance à la corrosion dans des environnements extrêmes, Extension de la durée de vie des tuyaux dans les applications de gaz acide et chimique. L'utilisation de l'alliage dans les énergies renouvelables, comme le vent géothermique et offshore, se développe en raison de sa durabilité. Par rapport à la mise au point aérospatiale de Inconel 625, C276 cible les innovations chimiques et pétrolières / gaz. Les tuyaux ASTM A671 et API 5L voient les progrès du revêtement, Mais les propriétés inhérentes de C276 le positionnent pour les applications de grande valeur. La surveillance numérique de la corrosion et de la pression améliorera encore la fiabilité, Assurer l'alliage C276 reste un choix de premier plan pour la haute pression, systèmes corrosifs.

Conclusion

Alliage C276 (États-Unis N10276) Les tuyaux sont essentiels à la haute pression, environnements corrosifs, offrant une résistance exceptionnelle et une résistance à la corrosion. Tables de pression éclatées, Basé sur la formule de Barlow, montrer des pressions jusqu'à 35,175 PSI pour petit diamètre, tuyaux à parois épaisses, guider leur utilisation dans les produits chimiques, pétrole / gaz, et applications marines. La composition du nickel-molybdène-chrome de l'alliage assure une résistance aux piqûres, SCC, et les acides, Surperformant un inconvénient 625 en corrosion et alliage localisés 20 en chlorures. Par rapport à ASTM A671 CC60 et API 5L PSL2 BNS, C276 offre des performances supérieures mais à un coût plus élevé. Le tableau fourni résume les pressions d'éclatement et les paramètres de clé, Aider les ingénieurs dans la conception. Les innovations futures dans la fabrication et les revêtements amélioreront le rôle de l'alliage C276 dans les infrastructures critiques, Assurer la fiabilité dans des conditions extrêmes.