1. معضل درز جوش: چرا یک مهندس باید لوله Hastelloy جوش داده شده را به لوله بدون درز به ظاهر برتر مشخص کند؟
Q:برای یک خط پردازش شیمیایی جدید که اسید سولفوریک داغ را مدیریت می کند، غریزه اولیه من این است که لوله Hastelloy بدون درز را مشخص کنم تا از هرگونه ضعف احتمالی در درز جوش جلوگیری شود. با این حال، به من گفته شده است که لوله جوشی نه تنها قابل قبول است، بلکه اغلب ترجیح داده می شود. دلیل انتخاب سازه های جوشی برای آلیاژهای نیکل-با عملکرد بالا مانند هاستلوی چیست؟
A:این یک نقطه سردرگمی رایج است، زیرا غریزه اغلب به یکپارچگی خدمات حیاتی کمک می کند. با این حال، برای آلیاژهای مقاوم در برابر خوردگی{1}هزینه بالا مانند Hastelloy، تصمیم بین جوش داده شده و بدون درز با ترکیبی از متالورژی، اقتصاد ساخت و در دسترس بودن به جای یک فرض ساده برتری بدون درز انجام می شود.
بیایید منطق را بشکنیم:
1. واقعیت تولید (چالش "اکستروژن"):
لوله بدون درز با سوراخ کردن یک شمش فلزی جامد و سپس اکسترود کردن یا سوراخ کردن چرخشی آن بر روی سنبه برای ایجاد یک فرم توخالی تولید می شود. کار با آلیاژهای هاستلوی بسیار دشوار است. آنها در دماهای بالا استحکام بالایی دارند و به سرعت سخت میشوند. تولید لوله بدون درز، به ویژه در قطرهای بزرگ یا دیواره های نازک، به نیروی بسیار زیاد و ابزار تخصصی نیاز دارد. بازده شمش می تواند کم باشد و فرآیند گران است. از طرف دیگر، لوله جوش داده شده به عنوان یک صفحه (یا ورق) مسطح شروع می شود، که محصولی بسیار ساده تر برای تولید از طریق نورد سرد و گرم است. سپس صفحه به صورت استوانه ای در آمده و به صورت طولی جوش داده می شود.
2. افسانه درز جوش (همگنی):
در فولاد کربنی، درز جوش اغلب یک نقطه ضعف به دلیل ریزساختار ریختهگری فلز پرکننده است. در Hastelloy، زمانی که جوشکاری توسط آسیاب با استفاده از فرآیندهای خودکار (مانند GTAW/TIG یا جوشکاری پلاسما) به درستی انجام شود، درز جوش حاصل میتواند به طور قابل ملاحظهای با فلز پایه همگن باشد. فلز پرکننده (به عنوان مثال، ERNiMo-x برای سری B{- یا ERNiCrMo-x برای سری C-) از نظر شیمیایی بیش از حد مطابقت دارد تا اطمینان حاصل شود که رسوب جوش دارای مقاومت خوردگی برابر یا بهتر از صفحه اصلی است. علاوه بر این، کل لوله جوش داده شده معمولاً پس از جوشکاری با محلول آنیل می شود. این عملیات حرارتی تنشهای باقیمانده را کاهش میدهد و به طور اساسی باعث تبلور مجدد ناحیه جوش میشود. نتیجه یک ریزساختار است که عملاً از فلز پایه قابل تشخیص نیست و ساختار «ریختهگی» جوش رسوبشده{11}را حذف میکند.
3. مزایای اقتصادی و ابعادی:
هزینه:تولید بشقاب به طور قابل توجهی ارزانتر از بیلت بدون درز است. بنابراین، برای یک قطر و ضخامت دیواره معین، لوله جوش تقریبا همیشه مقرون به صرفه تر از همتای بدون درز خود است.
در دسترس بودن:برای قطرهای بزرگ (به عنوان مثال، بالای 12 اینچ NPS)، یافتن یا ساخت لوله Hastelloy بدون درز بسیار دشوار است، حتی اگر غیرممکن نباشد. لوله های جوشی تنها گزینه عملی برای-هدرهای با قطر بزرگ و سیستم های جمع آوری است.
دقت:لولههای جوشی را میتوان با تحملهای ابعادی محکمتر در ضخامت و گردی دیوار در مقایسه با برخی فرآیندهای بدون درز تولید کرد.
اخطار بحرانی:
این منطق برای لولههای جوشی-باکیفیت، آسیاب- که کاملاً با محلول آنیل شده و اغلب پس از جوشکاری سرد شده (اندازه) اعمال میشود. این کار را انجام می دهدنهروی لوله ای که در یک کارگاه از صفحه نورد ساخته شده است اعمال شود. محصول آسیاب یک جزء همگن و تایید شده است. بنابراین، برای خط اسید سولفوریک شما، مشخص کردن ASTM B619 (استاندارد لوله هاستلوی جوش داده شده) از نظر فنی و از نظر اقتصادی یک تصمیم عاقلانه است.
2. استاندارد ساخت: تفاوت بین ASTM B619 و ASTM B622 چیست و چرا برای خرید اهمیت دارد؟
Q:من در حال آماده سازی یک سفارش خرید برای لوله Hastelloy C-276 هستم. کاتالوگ فروشنده من هر دو ASTM B619 و ASTM B622 را فهرست می کند. یکی به طور قابل توجهی ارزان تر از دیگری است. این مشخصات چیست و آیا می توانم از گزینه ارزانتر برای سیستم اسکرابر فشار قوی استفاده کنم؟
A:این یک سوال تدارکاتی است که به قلب تولید لوله می رسد. شما در حال مقایسه دو فرم محصول مختلف هستید که توسط استانداردهای مختلف ASTM اداره می شود. انتخاب اشتباه می تواند منجر به شکست فاجعه بار شود.
در اینجا تمایز وجود دارد:
ASTM B622:این مشخصات استاندارد برایبدون درزلوله و لوله آلیاژ نیکل. این لوله را می پوشاند که از یک شمش توخالی تولید شده است که درز جوشی ندارد. به طور کلی فرم محصول "حق بیمه" در نظر گرفته می شود.
ASTM B619:این مشخصات استاندارد برایجوش داده شدهلوله آلیاژ نیکل. این لوله تولید شده از صفحه یا ورقی است که به صورت طولی شکل گرفته و جوش داده می شود. این فرم محصولی است که در سوال قبلی در مورد آن صحبت کردیم.
چرا تفاوت قیمت؟
تفاوت قیمتی که می بینید واقعی است. لوله بدون درز B622 گرانتر است زیرا:
پیچیدگی ساخت:همانطور که گفته شد، سوراخ کردن و اکسترود کردن شمش هاستلوی با استحکام بالا- دشوار، آهسته است و بازده مواد کمتری دارد.
اندازه های محدود:لوله بدون درز اغلب از نظر قطر و طول در مقایسه با لوله های جوشی محدود است.
پرستیژ ادراک شده:یک سوگیری تاریخی در برخی از صنایع وجود دارد که "بی درز=بهتر است"، که تولیدکنندگان می توانند بر اساس آن قیمت گذاری کنند.
آیا می توانید از لوله ارزانتر B619 برای اسکرابر فشار قوی{{1} خود استفاده کنید؟
کاملاً بله، اما فقط در صورتی که الزامات کد مربوطه را برآورده کند.این نکته مهم است.
برای بسیاری از کدهای مخازن تحت فشار و لولهکشی (مانند ASME B31.3 برای لولهکشی فرآیند)، لولههای جوشی تولید شده با استاندارد ASTM B619 کاملاً قابل قبول است.مشروط بر اینکه از کلاس "جوشکاری فیوژن" باشد و تحت معاینه 100% رادیوگرافی درز جوش قرار گرفته باشد.
در اینجا چیزی است که باید در مورد گواهینامه لوله B619 بررسی کنید:
معاینه غیر مخرب (NDE):استاندارد گزینه هایی را ارائه می دهد. برای خدمات بحرانی و فشار بالا، باید مشخص کنید که لوله تحت فشار قرار گرفته است100% معاینه رادیوگرافی (RT)از درز طولی جوش این تضمین می کند که هیچ نقص حجمی (عدم همجوشی، تخلخل، ترک) در جوش وجود ندارد. یک لوله ارزانتر «تجاری» درجه B619 ممکن است فقط به صورت بصری بازرسی شده باشد یا رادیوگرافی نقطهای-را انجام داده باشد.
عملیات حرارتی:لوله باید در شرایط آنیل شده با محلول باشد. این باید به وضوح در گزارش تست آسیاب (MTR) بیان شود.
الزامات تکمیلی:ممکن است لازم باشد آزمایشات تکمیلی مانند آزمایش هیدرواستاتیک یا آزمایش نفوذ رنگ (PT) ریشه جوش را مشخص کنید.
به طور خلاصه، برای اسکرابر فشار قوی-شما، یک لوله جوش داده شده B619 که 100% رادیوگرافی شده و محلول آنیل شده است، از نظر فنی معادل{3}}جایگزین مناسبی برای لوله بدون درز B622 است. اگر گزینه ارزانتر در کاتالوگ فاقد این NDE دقیق باشد، برای برنامه شما مناسب نیست. فقط طبق استاندارد سفارش نکنید. سفارش توسطاستاندارد + الزامات تکمیلی مورد نیاز.
3. عملیات حرارتی ضروری: چرا بازپخت محلول یک مرحله غیرقابل مذاکره-در تولید لوله های جوشی Hastelloy است؟
Q:ما در حال بازرسی یک محموله لوله جوشی Hastelloy B3 هستیم. گزارش تست آسیاب نشان می دهد که لوله جوش داده شده و سپس "محلول در 1120 درجه آنیل شده و سپس با آب خاموش می شود." چرا این عملیات حرارتی خاص بسیار حیاتی است؟ چه اتفاقی میافتد اگر یک لوله در حالت جوش-استفاده شود؟
A:شما مهمترین مرحله تضمین کیفیت در کل فرآیند تولید را شناسایی کرده اید. درمان بازپخت محلول چیزی است که یک لوله جوش داده شده ساده را به یک جزء مقاوم در برابر خوردگی-با عملکرد بالا تبدیل می کند. نادیده گرفتن آن، یا انجام نادرست آن، لوله را در برابر شکست سریع و غیرقابل پیش بینی آسیب پذیر می کند.
در اینجا توضیح متالورژیکی در مورد اینکه چرا قابل مذاکره نیست-است:
1. بازیابی مقاومت در برابر خوردگی (تحلیل مجدد رسوبات):
در طول فرآیند جوشکاری، گرمای ورودی باعث میشود که فلز پایه مجاور جوش (منطقه تحت تأثیر حرارت-) طیفی از دماها را تجربه کند. در این محدوده دمایی بحرانی (معمولاً 600 درجه تا 1050 درجه برای Hastelloy)، فازهای بین فلزی نامطلوب می توانند رسوب کنند. برای C{7}}276، این ممکن است فاز mu یا فاز P باشد. برای آلیاژهای سری B، فاز Ni4Mo (بتا) است که قبلاً در مورد آن صحبت کردیم. این فازها سرشار از عناصر آلیاژی مانند مولیبدن و کروم هستند. تشکیل آنها مناطقی را ایجاد میکند که از این عناصر اصلی مبارزه با خوردگی- خالی شده است. در شرایط جوشکاری شده، این مناطق مکان های اصلی برای حمله خورنده تسریع شده هستند.
بازپخت محلول در دمای بالا (حدود 1120 درجه) این عناصر را به محلول جامد برمی گرداند. تمام رسوبات مضر را حل می کند و از یک ریزساختار همگن اطمینان می دهد که در آن هر دانه مکمل کاملی از مولیبدن و کروم لازم برای مقاومت در برابر حمله اسید را دارد.
2. همگن کردن ساختار جوش:
از آنجایی که -فلز جوش داده شده دارای ریزساختار "ریخته گری" است-داندریتی که با جامد شدن حوضچه جوش رشد می کند. این ساختار از نظر شیمیایی جدا شده است (میکرو-تفکیک) و از نظر مکانیکی کمتر از فلز پایه فرفورژه شکل پذیر است. عملیات بازپخت محلول اجازه می دهد تا این ساختار ریخته گری دوباره کریستال شود. دانههای جدید بدون کرنش، هستهدار میشوند و رشد میکنند و ناحیه جوش را به ساختاری فرفورژه- تبدیل میکنند که از نظر متالورژی شبیه لوله اصلی است. این امر خواص مکانیکی یکنواخت را در کل محیط لوله تضمین می کند.
3. از بین بردن استرس های باقیمانده:
جوشکاری تنش های پسماند کششی بالایی را وارد لوله می کند، به ویژه در اطراف جوش. در یک محیط خورنده، این تنش ها می توانند با مواد شیمیایی خاص ترکیب شوند و باعث ایجاد ترک خوردگی ناشی از تنش (SCC) شوند. آنیل محلول این تنش ها را کاهش می دهد و محرک مکانیکی SCC را از بین می برد.
چرا آب کوئنچینگ؟
بخش "سرد شدن سریع" (کوئنچ آب) از فرآیند به همان اندازه گرمایش مهم است. این اطمینان را ایجاد می کند که با سرد شدن لوله از 1120 درجه، آنقدر سریع از محدوده دمایی بارش خطرناک عبور می کند که اتم ها فرصتی برای مرتب کردن خود به فازهای بین فلزی مضر ندارند. اگر لوله به آرامی در هوا خنک شود، عملاً همان فازهایی را که عملیات حرارتی برای حذف آنها طراحی شده بود، دوباره رسوب میکرد.
اگر میخواهید از لوله در حالت جوششده-استفاده کنید، اساساً قطعهای با سه ناحیه متالورژیکی متمایز (فلز پایه، HAZ، فلز جوش) نصب میکنید که هر کدام با نرخهای خوردگی متفاوت هستند. HAZ احتمالاً ترجیحاً خورده می شود و منجر به یک شیار محیطی و در نهایت نشتی می شود. آنیل محلول چیزی است که تضمین می کند که کل لوله-جوش، HAZ و پایه-به عنوان یک ماده یکنواخت عمل کند.
4. عملیات اندازه گیری: هدف از سرد کاری پس از جوشکاری چیست و چگونه بر خواص نهایی لوله تأثیر می گذارد؟
Q:در فرآیند تولید لوله های جوش داده شده Hastelloy، اغلب مرحله ای را می بینم که پس از جوش و عملیات حرارتی به آن "اندازه گذاری" یا "کشش سرد" گفته می شود. چرا این مرحله تغییر شکل اضافی ضروری است و آیا بر مقاومت خوردگی که اخیراً از طریق بازپخت بازیابی کردیم تأثیر منفی دارد؟
A:مشاهده عالی عملیات اندازهگیری یک مرحله نهایی ظریف اما حیاتی است که فاصله بین یک لوله متالورژیکی سالم و یک لوله دقیق از نظر ابعادی و مناسب-برای-لوله سرویس را پر میکند.
بعد از اینکه لوله جوش داده شد و سپس محلول آنیل شد، در نرمترین، انعطافپذیرترین و مقاومترین حالت{0}}در برابر خوردگی خود قرار میگیرد. با این حال، فرآیند بازپخت نیز می تواند باعث اعوجاج شود. لوله ممکن است کاملا گرد نباشد، ضخامت دیواره آن ممکن است کمی متفاوت باشد، و صاف بودن آن ممکن است به خطر بیفتد. اینجاست که عملیات «اندازهسازی» یا «افرینش سرد» وارد میشود.
هدف از اندازه:
دقت ابعادی:هدف اولیه دستیابی به ابعاد نهایی دقیق است. لوله از طریق یک سری قالب ها و سنبه ها (در فرآیندی شبیه به کشیدن لوله) در دمای اتاق عبور داده می شود. این فرآیند کار سرد، قطر خارجی (OD) را تا حد تحمل محدود کالیبره میکند و یک مقطع گرد- ثابت را تضمین میکند. این برای تطبیق مطمئن{4} با فلنجها، اتصالات و شیرها در زمین ضروری است.
پایان سطح:فرآیند سرد کار همچنین میتواند سطح داخلی و خارجی را بهبود بخشد، که برای کاربردهایی که تمیزی یا ویژگیهای جریان سیال مهم هستند، مهم است.
تنظیم خواص مکانیکی:این جزئی ترین قسمت است. کار سرد سبک (مقدار کم کاهش) می تواند اندکی تسلیم و استحکام کششی لوله را بدون از دست دادن قابل توجه شکل پذیری افزایش دهد. این می تواند برای برآوردن الزامات کد خاص برای رتبه بندی فشار مفید باشد. برخی از مشخصات نیاز به شرایط "کاهش استرس" پس از کار سرد دارند، که یک عملیات حرارتی با دمای پایینتر- است که اثرات کار سرد را بدون نرم شدن مجدد کامل-مواد کاهش میدهد.
آیا بر مقاومت در برابر خوردگی تأثیر می گذارد؟
پاسخ کوتاه این است:نه، منفی نیست، و به دقت کنترل می شود تا اطمینان حاصل شود که اینطور نیست.
مقدار کار سرد وارد شده در طول اندازهبندی حداقل است-معمولاً فقط چند درصد کاهش در مساحت دارد. این سطح از تغییر شکل، ریزساختار بسیار تحت فشار و بسیار سرد- که مستعد خوردگی است ایجاد نمی کند.
مهم این است که این مرحله اندازه گیری سرد انجام می شودبعد ازمحلول کامل آنیل می شود. بنابراین، ساختار متالورژی در حال حاضر تنظیم شده است. اندازه به سادگی آن ساختار را به شکل درست "شکل می دهد".
با این حال، این فرآیند مقداری تنش پسماند و برخی بافت های جزئی "کار سرد" را ایجاد می کند. به همین دلیل، برخی از مشخصات سختگیرانه (به عنوان مثال، برای برنامه های کاربردی خدمات ترش NACE MR0175) ممکن است نیاز به بازپخت نهایی "تسکین استرس" پس از اندازه گیری داشته باشد. این یک عملیات دمای پایینتر است (مثلاً 300-400 درجه) که تنشهای ماکروسکوپی را از عملیات اندازهگیری بدون تغییر ساختار دانه یا مقاومت در برابر خوردگی{10}}محلول آنیل شده کاهش میدهد. در خدمات شیمیایی استاندارد، این اغلب مورد نیاز نیست و لوله با اندازه مناسب کاملاً مناسب است.
به طور خلاصه، اندازه را به عنوان مرحله "ماشین کاری دقیق" در ساخت لوله در نظر بگیرید. هندسه را بدون به خطر انداختن خواص متالورژیکی با دقت مهندسی آلیاژ تصحیح می کند.
5. تضمین کیفیت: فراتر از گزارش آزمایش آسیاب، چه آزمایشهای غیرمخرب خاصی باید برای لولههای جوشی Hastelloy مشخص شود؟
Q:ما در شرف سفارش لوله های جوشی Hastelloy C{1}}22 برای یک سرویس بسیار حیاتی غنی شده با اکسیژن هستیم. شکست یک گزینه نیست. ما استاندارد ASTM B619 را داریم، اما میخواهیم فراتر از آن برویم. چه الزامات خاص NDE را باید برای اطمینان از بی عیب بودن لوله الزامی کنیم؟
A:برای سرویس اکسیژن، حق با شماست که بسیار سختگیر باشید. در حضور اکسیژن با فشار بالا، هر گونه آلاینده، لبه تیز، یا نقص ساختاری می تواند به عنوان نقطه اشتعال عمل کند. عواقب یک شکست فاجعه بار است. برای این سطح از اهمیت، باید فراتر از الزامات استاندارد ASTM حرکت کنید و مجموعه ای از الزامات تکمیلی را تحمیل کنید.
در اینجا یک چک لیست از مراحل NDE و کیفیتی است که باید در سفارش خرید خود مشخص کنید:
1. 100% رادیوگرافی (RT) درز جوش:
این پایه شماست، اما باید صریح باشید. مشخص کنیدASTM B619، الزامات تکمیلی S1: معاینه رادیوگرافی.این امر مستلزم آن است که تمام طول درز طولی جوش رادیوگرافی شود. برای سرویس اکسیژن نیز باید بالاترین سطح کیفی قابل قبول مانندمعیارهای پذیرش بر اساس کد دیگ بخار و مخزن تحت فشار ASME، بخش VIII، بخش 1، بند UW-51. این استاندارد بسیار سختگیرانه است و فقط جزئیترین نشانهها را میدهد-. هرگونه فقدان همجوشی، ذرات سرباره یا تخلخل در عمق جوش را می گیرد.
2. بررسی نافذ رنگ (PT) ریشه جوش و OD:
رادیوگرافی به نظر می رسداز طریقجوش رنگ نافذ به نظر می رسدسطح. باید مشخص کنید100% PT از قطر داخلی (ID) و قطر خارجی (OD) سطوح جوش.این برای یافتن عیوب شکستن سطحی-مثل ترکها، سوراخهای سوزنی یا پارگیهایی که ممکن است برای رادیوگرافی خیلی خوب باشد، بسیار مهم است. برای سرویس اکسیژن، پرداخت سطح ID بسیار مهم است و هر گونه نقص سطحی یک شروع کننده بالقوه ترک است.
3. معاینه اولتراسونیک (UT) فلز پایه:
جوش تنها نگرانی نیست. لوله اصلی (صفحه) میتواند حاوی لایهبندی یا آخال باشد. مشخص کنیدUT سطح صفحه کامل قبل از شکلگیری یا لوله تمام شده،مطابق با ASTM A578 یا مشخصات مشابه. این تضمین می کند که خود فلز پایه سالم است.
4. جریان گردابی یا آزمایش نشتی:
برای لوله های نازک-دیواره، آزمایش جریان گردابی تمام طول{{1} می تواند روشی بسیار حساس برای تشخیص ناپیوستگی های سطحی و نزدیک-سطح باشد. متناوبا، یا علاوه بر این، الفتست نشت هلیومرا می توان برای تأیید یکپارچگی مطلق درز جوش و فلز پایه مشخص کرد. این شامل فشار دادن لوله با هلیوم و استفاده از یک طیف سنج جرمی برای تشخیص هر گونه گاز فراری است که مهر و موم هرمتیک را تضمین می کند.
5. بازرسی بصری و ابعادی با مستندات:
این ناگفته نماند، اما برای سرویس اکسیژن، ممکن است بخواهید یک را مشخص کنیدبازرسی داخلی بروسکوپ ویدیوییاز هر طول لوله این یک رکورد بصری از وضعیت سطح ID را فراهم می کند و از تمیز، صاف و عاری از مواد خارجی، تراشه های ماشین کاری یا لبه های ناهموار اطمینان می دهد.
6. تمیز کردن و بسته بندی:
برای سرویس اکسیژن، تمیزی لوله به اندازه یکپارچگی ساختاری آن مهم است. باید مشخص کنید"پاکسازی اکسیژن"مطابق با استانداردهای صنعتی مانند CGA G-4.1 (انجمن گاز فشرده). این شامل یک فرآیند تمیز کردن خاص برای حذف تمام هیدروکربن ها، روغن ها و ذرات است. سپس لوله باید به گونه ای درپوش و بسته بندی شود که این تمیزی را تا زمان نصب حفظ کند.
با مشخص کردن این NDE و الزامات کیفی پیشرفته-RT، PT، UT، آزمایش نشت و تمیز کردن اکسیژن-شما یک لوله جوش داده شده استاندارد "گرید تجاری" را به یک مأموریت{2}}جزء حیاتی مناسب برای سختترین خدمات تبدیل میکنید.
