„Inconel 625 vs 718“: alyvos ir dujų gręžinių įrankių atsparumas korozijai ir didelis stiprumas

Inconel 625 (UNS N06625)yra kietas -sprendimas-sustiprintas nikelio lydinys, optimizuotas atsparumui korozijai, vidutinio stiprumo (414-517 MPa) ir puikaus atsparumo chloridui ir rūgščiosioms{7}}dujoms, todėl jis yra numatytasis korozijai pavojingoje gręžinių aplinkoje. Inconel 718 (UNS N07718) yra kritulių -kietinamasis nikelis-geležies lydinys, sukurtas siekiant didelio stiprumo (išeiga 1035–1240 MPa, maždaug 2,5 karto 625) ir atsparumo nuovargiui, todėl jį galima pasirinkti kaip mechaninius įrankius, atlaikančius svorį ir atsparumą.

Pasirinkimo taisyklė: pasirinkite 625, kai korozija (H2S, CO2, chloridas, jūros vanduo) valdo dizainą; pasirinkite 718, kai stiprumas, standumas, nuovargis ar svoris lemia konstrukciją -, o reikliausių šulinių atveju naudokite 718 konstrukcinėms dalims ir 625 korozijai atspariems paviršiams.

Kuo esminis skirtumas tarp Inconel 625 ir 718?

Pagrindinis skirtumas yra stiprinimo mechanizmas: Inconel 625 yra sustiprintas kietu-tirpalu (jo stiprumas gaunamas iš ištirpusio molibdeno ir niobio, todėl jis išlieka plastiškas ir atsparus korozijai -), o Inconel 718 yra atsparus krituliams (jo didelis stiprumas gaunamas iš gama-didžiausio{5} nuosėdos, susidarančios termiškai apdorojant, o tai padidina stiprumą, bet padidina metalurginį sudėtingumą).

Šis vienintelis metalurginis skirtumas paaiškina beveik visus skirtumus, kurie svarbūs gręžinių{0}}įrankių dizaineriui. Kadangi 625 priklauso nuo tvirto -tirpalo stiprinimo, jis gali būti tiekiamas atkaitintas ir suvirinamas neprarandant atsparumo korozijai, o jo savybės yra gana atlaidžios. Kadangi 718 priklauso nuo kietėjimo krituliais, jo stiprumas sukuriamas apdorojant dviem etapais (paprastai 718 + 621 laipsnių C arba „H“ sąlyga), o tai reiškia, kad jo kietumas, stiprumas ir netgi NACE rūgštus -paslaugumas priklauso nuo tikslaus terminio apdorojimo. Praktiškai: 625 yra „pirmasis korozijos“ lydinys; 718 yra „pirmasis tvirtumo“ lydinys. Abu yra nikelio{15}}pagrindo ir abu atsparūs korozijai daug geriau nei nerūdijantis plienas, tačiau 625 yra geresnis barjeras nuo korozijos, o 718 yra geresnis konstrukcijos elementas.

Kaip palyginamos 625 ir 718 cheminės sudėties?

625 yra daug -chromo ir -molibdeno nikelio lydinys (Cr 20-23 proc., Mo 8-10 proc., Nb 3,15-4,15 proc.), pritaikytas korozijai, o 718 yra nikelio ir geležies lydinys. 17-21 proc., Mo 2,8-3,3 proc., Nb+Ta 4,75-5,5 proc., Ti 0,65-1,15 proc., Al 0,2-0,8 proc.) suderinti kietėjimui nuo kritulių.

Chemija atspindi projektavimo tikslą. 625 turi daug chromo (atsparumo oksidacijai) ir daug molibdeno ir niobio (sumažina-atsparumą rūgštims, įdubimams ir plyšiams) ir beveik nėra geležies (maks. 5 proc.) - grynas korozijai-atsparus receptas, mažiau chromo (karbono) ir jobrodeno atsparumas korozijai yra mažesnis), tačiau pridedama titano ir aliuminio (nuo kritulių -kietėjimo elementų, kurie sudaro gama-pagrindinį Ni3(Al,Ti) ir gama-dvigubą-pagrindinį Ni3Nb) ir daug geležies (kad sumažintų sąnaudas ir padidėtų kietėjimas). Didesnis geležies kiekis ir mažesnis Mo kiekis 718 yra priežastis, kodėl 718 PREN (atsparumo įdubimams ekvivalentas) yra mažesnis nei 625, nors 718 yra mechaniškai pranašesnis. Žemiau esančioje lentelėje nurodytas kontrasto kiekis.

1 lentelė. Sudėties palyginimas (nominali masės procentai)

Kuris lydinys turi didesnį atsparumą korozijai?

Inconel 625 atsparumas korozijai yra akivaizdžiai geresnis nei 718: jo PREN (apie 48{5}}52, palyginti su 38-42 718), didesnis molibdenas ir didesnis chromas suteikia jam didesnį atsparumą chloro duobėms, plyšių korozijai ir rūgščių dujų barjerui5. jo stiprumas ir naudojamas ten, kur korozija yra vidutinė arba sušvelninama padengiant / perdanga.

Atsparumas korozijai nikelio lydiniuose, kurių sudėtyje daugiausia yra chromo ir molibdeno. 625, gaunama maždaug 20–23 procentų Cr ir 8–10 procentų Mo, todėl susidaro maždaug 48–52 PREN ir įrodyta, kad jūros vandenyje (CPT virš 80 laipsnių C), rūgščiose dujose ir rūgščioje aplinkoje susidaro tik 2 procentai Cr-. 718 2,8–3,3 procento Mo, todėl PREN yra maždaug 38-42 -, vis dar daug geresnis nei nerūdijančio plieno (316 L PREN 23–26), bet reikšmingai mažesnis nei 625.

Chlorido{0}}sūrimuose, kuriuose yra gręžinių, 625 yra atsparus duobėms, kur 718 gali prireikti katodinės apsaugos arba korozijos. Abu gerai atlaiko sulfido įtempių įtrūkimus tinkamomis sąlygomis, tačiau 625 didesnis molibdenas suteikia jam daugiau galimybių agresyviai rūgštaus chlorido eksploatacijai. Praktinės gairės: dalių, kurios tiesiogiai veikia korozinį žiedinį skystį, susidariusį vandenį arba rūgščias dujas, nurodykite 625; konstrukciniams elementams mažiau agresyvioje arba apsaugotoje aplinkoje 718 yra priimtinas ir stipresnis.

2 lentelė. Atsparumo korozijai palyginimas

Šaltinis: korozijos bandymų duomenų rinkiniai; NACE korozijos tyrimai; lydinio duomenų lapai.

Kuris lydinys turi didesnį stiprumą?

Inconel 718turi žymiai didesnį stiprumą nei 625: amžiaus-grūdinimo sąlygomis jis užtikrina 1035-1240 MPa takumo ribą ir 1275-1500 MPa - ribinį tempimo įtempį, kuris yra maždaug 2,5 karto didesnis nei atkaitinto 625{1}}, o tai yra 4{{1}1}1 718 dominuoja laikančiosiose ir nuovargiui svarbiose gręžinių komponentuose.

Jėga yra ta vieta, kur 718 laimi lemiamai. Kritulių -kietėjimo reakcija 718 (gama-pirminis ir gama-dvigubas-pagrindinis) padidina takumo stiprumą nuo atkaitinto tirpalo-bazinės linijos (apie 350-450 MPa) iki daugiau nei 1000 MPa, o po {1000 MPa prarandama per daug. tik sustiprintas kietu tirpalu, atkaitintoje būsenoje yra maždaug 414–517 MPa išeiga ir 827–1034 MPa tempimas, todėl jo negalima toliau sukietinti termiškai apdorojant (šaltas darbas gali šiek tiek padidinti, bet atsparumo korozijai kaina).

Gręžiant korpusus, pvz., tankintuvų komponentus, vamzdžių pakabas, iškrovimo antgalius, apsauginių -vožtuvų dalis ir grąžtą-stygą ar matavimą-, didelis stiprumo- ir -svorio santykis – 718, - ir -svorio santykis – 718, lengvasis inžinierius, {7} leidžia kurti didesnes dalis. Svarbus stygos kilogramas. Kompromisas- yra tas, kad 718 stiprumas priklauso nuo terminio apdorojimo valdymo ir yra jautresnis perkaitimui.

3 lentelė. Mechaninio stiprumo palyginimas (tipiškas)

Šaltinis: ASTM produkto specifikacijos; Specialiųjų metalų duomenų lapai SMC-063 / SMC-045.

Kaip 625 ir 718 veikia „Sour“ (NACE MR0175) paslauga?

Abu lydiniai yra priimtini naudoti pagal NACE MR0175 / ISO 15156, tačiau su skirtingais apribojimais: atkaitintas 625 (žemesnis nei 35 HRC) yra lengvai priimamas kaip korozijai -atsparus lydinys, neturintis aplinkos įtrūkimų ribos, o NACE 718 turi būti kontroliuojamoje karščio sąlygomis, kurios išlaiko žemiau ACE ribą. H1150 arba tirpalas-atkaitintas-ir-pasenęs), nes per-senęs arba per-sugrūdintas 718 gali viršyti 35 HRC ir prarasti priimtinumą.

NACE MR0175 / ISO 15156 3 dalis apima abu lydinius. 625 tirpalo atkaitinimo sąlyga iš prigimties yra mažesnė nei 35 HRC (apie 15-20 HRC ekvivalentas), todėl jis yra tinkamas be specialaus terminio apdorojimo ir yra plačiai naudojamas rūgščiose dujose. 718 atveju situacija yra labiau niuansuota: standartinės amžiaus -užkietėjimo sąlygos (pvz., 718 ° C / 621 ° C) gali sukelti kietumą iki 40+ HRC, o tai pažeistų 35 HRC ribą. Tačiau NACE atpažįsta 718 esant tam tikroms žemo -kietumo sąlygoms (pvz., „H1150“ senesniam laikui, maždaug 28–36 HRC, priklausomai nuo poskyrio) ir naujesnių leidimų sąrašą 718 su apibrėžtomis terminio apdorojimo ir kietumo ribomis.

Inžinerinė reikšmė: nurodant 718 rūgščių šuliniams, pirkimo užsakyme turi būti nurodyta tiksli NACE{1}}priimtina būklė ir reikalaujama patikrinti kietumą; rūgščių šuliniams nurodant 625, užtenka standartinės atkaitintos būklės. Abu turi būti apriboti šalto darbo režimu (ypač 718) ir PMI patikra.

4 lentelė. NACE MR0175 Sour-Tarnybos padėtis

Šaltinis: NACE MR0175 / ISO 15156-3 (2020); lydinio rūgščių paslaugų priedai.

Kokios yra gręžinių naudojimo temperatūros ribos?

Kad būtų užtikrintas nuolatinis gręžinio stiprumas, Inconel 718 tinka naudoti iki maždaug 650 laipsnių C (jo nuosėdos sensta ir suminkštėja aukščiau), o Inconel 625 išlaiko naudingą stiprumą iki maždaug 650 laipsnių C ir atsparumą oksidacijai iki maždaug 982 laipsnių C -, tačiau praktiškai abu naudojami gerokai žemesnėje nei įprasta alyvos temperatūra, o dujos yra žemesnės. 200–250 laipsnių C daugumai šulinių, aukštesnė HPHT).

Dulkių gręžinių temperatūra yra svarbi dviem būdais: oksidacija / korozija paviršiuje ir stiprumo išlaikymas gylyje. 625 pasižymi puikiu atsparumu aukštai-oksidacijai (iki maždaug 982 °C ore), nes jame yra daug chromo, ir išlaiko reikšmingą stiprumą iki maždaug 650 °C . 718 išlaiko savo aukštą stiprumą tik iki 650; viršijant gama-double-pirminės nuosėdos tampa stambesnės (vyresnės nei -amžiaus), todėl stiprumas sumažėja link tirpalo-atkaitinto lygio.

Todėl, norint užtikrinti tikrą stiprumą aukštoje{0}}temperatūroje, 625 (arba net aukštesnės{2}}temperatūros lydiniai) gali būti tinkamesnis, o kambario-temperatūros-iki -vidutinės-temperatūros-apkrovos 718 yra neprilygstamas. Dauguma naftos ir dujų gręžinių įrankių veikia žemesnėje nei 250 laipsnių C temperatūroje (išskyrus HPHT šulinius, kurių temperatūra siekia 200-230+ laipsnius C), todėl abu lydiniai turi didelę temperatūros ribą; lemiamas veiksnys išlieka korozija ir stiprumas, o ne temperatūra, normaliame diapazone.

5 lentelė. Temperatūros ir stiprumo vokas

Šaltinis: ASM aukštos{0} temperatūros lydinių duomenys; HPHT medžiagų gairės.

Kaip 625 ir 718 lyginami su konkrečiais gręžimo įrankiais?

Gręžinių įrankiams pasirenkamas 625, kur dominuoja korozijos poveikis (tankintuvo sandarikliai, koroziniai žiedo komponentai, valdymo-linijos įranga, rūgščių-dujų poveikis), o 718 pasirenkamas ten, kur dominuoja mechaninė apkrova (vamzdžių pakabos, iškrovimo antgaliai, saugos{4}}vožtuvų spyruoklės ir didelės apkrovos stiebai, M{5} korpusai). - ir hibridiniuose mazguose naudojama 718 struktūra su 625 plakiruotais arba pasirinktais paviršiais.

Gręžinių gręžimo įrankiai apima platų veikimo diapazoną, todėl abu lydiniai papildo vienas kitą, o ne konkuruoja. Pakuotojai ir užbaigimo įranga, esantys korozijos sukeliamuose skysčiuose arba rūgščiose dujose, linkę į 625 korozijai atsparias dalis. Apkrovą-laikančios ir nuovargio-kritinės dalys -, pvz., požeminio apsauginio vožtuvo stiebas, didelio-tvirtinimo detalės, spyruoklės ir sunkūs medienos ruošimo-korpusai, o-gręžimo (LWD) įrankiai {{10}18 išnaudoja jėgą ir 78 eksploatavimo laiką. Dažnas realus derinys yra 718 konstrukcinis korpusas su 625 korozijai{16}}atspariu apdaila arba perdanga skysčio sąsajoje, kuri turi abu privalumus. Toliau pateiktoje sprendimų matricoje įrankių tipai susieti su pageidaujamu lydiniu.

6 lentelė. Gręžinių įrankių pasirinkimo matrica

Šaltinis: gręžinių užbaigimo medžiagų vadovai; operatoriaus specifikacijos.

Kuo skiriasi suvirinimas ir gamyba?

Inconel 625 yra lengviau suvirinamas ir išlieka atsparus korozijai, kaip -suvirinamas (užpildas ERNiCrMo-3, nereikia PWHT), o Inconel 718 po suvirinimo reikalauja nusodinimo-kietėjimo terminio apdorojimo, kad būtų atkurtas stiprumas ir yra jautresnis karščio paveiktoms zonoms{7} ir įtrūkimams deformacijos-amžiaus krekingo -, todėl 625 yra mažesnės-rizikos gamybos pasirinkimas, o 718 - didesnis-našumas, bet didesnė priežiūra.

Gamybos skirtumai vėl stebi tvirtinimo mechanizmą. 625 suvirinant su ERNiCrMo-3 (AWS A5.14, UNS N06625) ar panašiu būdu, o kadangi jis nėra sukietinamas nuo kritulių, suvirinimo zona išlieka atspari korozijai- be terminio apdorojimo{8}; tai yra pagrindinis sudėtingų suvirintų mazgų pranašumas. 718, priešingai, po suvirinimo jis turi būti atkaitintas tirpalu- ir pasendintas, kad atgautų didelį stiprumą, o suvirinimo procesas gali sukelti tempimo-senėjimo įtrūkimus karščio-paveiktoje zonoje, jei išankstinis pašildymas, perėjimas ir terminis apdorojimas po suvirinimo nėra griežtai kontroliuojami.

Suvirinant lauko ar dirbtuvių angų mazgus, 625 yra atlaidesnis; 718 reikalauja kvalifikuotų procedūrų ir dažnai viso pakartotinio -terminio- apdorojimo ciklo. 718 užpildas paprastai yra ERNiFeCr-2 (UNS N07718), kad atitiktų bazinę sudėtį.

7 lentelė. Suvirinimo ir gamybos palyginimas

Šaltinis: AWS D1.6; Specialūs metalų suvirinimo vadovai 625 ir 718.

Kokia yra santykinė 625 ir 718 kaina?

„Inconel 718“ kaina paprastai yra šiek tiek didesnė nei 625 už kilogramą (maždaug 10{3}}30 proc. daugiau malūno pavidalu) dėl griežtesnių chemijos ir terminio apdorojimo reikalavimų, tačiau tikrąjį sąnaudų skirtumą atsveria daug didesnis 718 stiprumas, todėl dizaineriai gali naudoti mažiau medžiagų ir pasiekti lengvesnių įrankių, todėl kaina priklauso ne tik nuo bendros konstrukcijos komponento kainos {{6}.

Abu lydiniai yra aukščiausios kokybės nikelio -pagrindinės medžiagos, kainuojančios daug daugiau nei nerūdijantis plienas (maždaug 5-10 kartų 316 l už kg), todėl 625-prieš-718 delta yra antraeilis, palyginti su lydiniu-palyginti su{{18}{18}2, 5 modeliais, o nerūdijančiais automobiliais. niobio / titano cheminės sudėties kontrolė ir privalomas terminis apdorojimas kietėjimu. Tačiau kadangi 718 išeiga yra maždaug 2,5 karto didesnė, tam tikrą krovinį gali gabenti mažesnė 718 sekcija, dažnai kompensuojant priemoką už kilogramą ir sumažinant apdirbimo bei stygų svorį. Pirkimui tiekiami strypai, plokštės, kaltiniai ir besiūliai vamzdžiai; 718 kaltinių gaminių pristatymo laikas konkrečiomis NACE sąlygomis gali būti ilgesnis. Toliau pateiktoje lentelėje pateikiami orientaciniai kilogramų diapazonai (tiesioginis gamykla, 2026).

8 lentelė. Orientacinis 2026 m. kainų palyginimas (USD už kg, tiesiogiai{2})

Šaltinis: JN Alloy 2026 kainų knyga; malūno citatų apklausa. Tik orientacinis.

Atvejo analizė: HPHT šulinio užbaigimas - hibridinis 625 / 718 dizainas

Operatorius, kuriantis rūgščią HPHT dujų gręžinį (apie 190 laipsnių C, 8 proc. H2S, daug chlorido), nurodė 718 didelės-apkrovos vamzdžių pakabai ir iškrovimo nipeliams, bet 625 – visoms korozijai -atsiplieskoms tankintuvo apdailai ir valdymo linijoms, pašalindamas ir stiprumo trūkumą (2}5)6, kad{8 vieno{10}}lydinio dizainas būtų likęs be dėmesio.

Šulinys vienu metu kėlė du iššūkius: didelę mechaninę pakabos apkrovą (padedančią 718 stiprumui) ir agresyvų rūgštaus-chlorido žiedinį skystį (pagalantį 625 atsparumą korozijai). Vieno -lydinio pasirinkimas būtų privertęs arba 625 (pakankamai stiprus, bet su nereikalinga korozijos riba ir mažesniu stiprumu) arba 718 (stiprus, bet su mažesniu PREN ir griežtesniais NACE sąlygų apribojimais).

Inžinierių komanda padalino pareigas: apkrovą{0}}nešančius elementus 718 (atitinka NACE{2}}priimtiną mažo-kietumo sąlygą, kai kietumo patikrinimas mažesnis nei 35 HRC), ir visi skysti-drėkinti korozijos paviršiai 625 (atkaitintas tirpalas, standartinis NACE). Kontrolinės linijos naudojo 625 kapiliarus ilgalaikiam{10}}atsparumui chloridui užtikrinti. Po trejų metų eksploatacijos užbaigimas neparodė jokio korozijos{12}}sukelto įsikišimo ir jokių struktūrinių problemų, tai patvirtina hibridinį metodą. Medžiagos kaina, palyginti su 625 modeliu, buvo maždaug 12 proc., tačiau buvo išvengta pakabos padidinimo dėl stiprumo.

Šaltinis: operatoriaus HPHT užbaigimo ataskaita (anoniminė); JN lydinio programų archyvas.

Dažnai užduodami klausimai

Kl.: Kuris yra geresnis gręžimo įrankiams, Inconel 625 ar 718?

A: Tai priklauso nuo dominuojančio dizaino vairuotojo. Inconel 625 yra geresnis, kai korozija (H2S, CO2, chloridas, jūros vanduo) kontroliuoja konstrukciją, nes pasižymi puikiu atsparumu duobėms / plyšiams / rūgštims (PREN apie 48-52) ir suvirina neprarasdamas atsparumo korozijai. Inconel 718 yra geresnis, kai konstrukciją kontroliuoja mechaninė apkrova, nuovargis ar svoris, nes jo kritulių kiekis -sukietėjęs takumo riba (1035–1240 MPa) yra maždaug 2,5 karto didesnė už 625. Daugelyje komplektacijų naudojami abu: 718 konstrukcijoms, 625 korozijai atspariems paviršiams.

Klausimas: Ar Inconel 718 yra stipresnis nei 625?

A: Taip, reikšmingai. Atliekant amžių-sugrūdinimą, 718 takumo riba yra 1035-1240 MPa, o tempiamasis stipris yra 1275-1500 MPa, maždaug 2,5 karto didesnis nei atkaitinto 625 išeiga (414{13}}} išeiga 414{13}}MP2a-17, 517 MP2a-13 MPa). Dėl šio didelio stiprumo ir svorio santykio 718 naudojamas vamzdžių pakaboms, apsauginių vožtuvų stiebams, tvirtinimo detalėms ir MWD/LWD korpusams, kur 625 būtų per silpnas arba per sunkus.

K: Kuris geriau atsparus korozijai, 625 ar 718?

A: Inconel 625 geriau atsparus korozijai. Dėl didesnio chromo (20-23 proc.) ir daug didesnio molibdeno (8-10 proc., palyginti su 2,8-3,3 proc. 718 m.) PREN yra maždaug 48-52, palyginti su maždaug 38-42 718, be to, įrodytas atsparumas chlorido įbrėžimams aukštesnėje nei 80 laipsnių C temperatūroje, o atsparumas vis dar yra puikus {1}. nerūdijančio plieno, bet yra silpnesnis iš dviejų agresyvių korozinių gręžinių skysčių.

Kl.: Ar Inconel 718 galima naudoti rūgščių (H2S) paslaugoms?

A: Taip, bet su terminio apdorojimo{0}}kontrole. Pagal NACE MR0175 / ISO 15156-3, 718 leidžiama naudoti tik esant nurodytoms mažo-kietumo krituliams-sugrūdintoms sąlygoms, kai kietumas yra mažesnis nei 35 HRC (pavyzdžiui, senesnio -pagyvenusio H1150{14}}tipo sąlyga). Pirkimo užsakyme turi būti nurodyta tiksli NACE{15}}priimtina būklė ir reikalaujama patikrinti kietumą. Atkaitintas 625, priešingai, yra laikomas korozijai atspariu lydiniu be specialaus terminio apdorojimo.

Klausimas: Ar 718 yra brangesnis nei 625?

A: Šiek tiek. „Inconel 718“ paprastai kainuoja apie 10-30 proc. brangiau už kilogramą nei 625 malūno pavidalo dėl griežtesnės cheminės kontrolės ir privalomo amžiaus{7}}kietėjimo. Tačiau daug didesnis 718 stiprumas leidžia dizaineriams naudoti mažiau medžiagų ir sukurti lengvesnius įrankius, o tai gali kompensuoti už -kg kilogramą. Abu yra daug brangesni nei nerūdijantis plienas (apie 5-10 kartų 316 l), todėl 625 ir 718 delta yra antraeilis sprendimas, lyginant su lydinio ir nerūdijančio plieno sprendimu.

Kl.: Kurį lengviau suvirinti gręžinių mazguose?

A: Inconel 625 lengviau suvirinti. Jame naudojamas užpildas ERNiCrMo-3 ir išlieka atsparus korozijai-, nes suvirinamas be po-suvirinimo terminio apdorojimo, todėl sumažėja-sudėtingų suvirintų mazgų rizika. Inconel 718 turi būti atkaitintas tirpalu{10}}ir pasendintas po suvirinimo, kad atgautų stiprumą ir yra jautresnis tempimo-įtrūkimams karščio paveiktoje{12}}zonoje, todėl reikia griežtai kontroliuojamų procedūrų ir dažnai visapusiško pakartotinio terminio apdorojimo. Lauke pagamintoms arba suvirintoms gręžinių angoms 625 yra atlaidesnis pasirinkimas.