الزامات جوشکاری حیاتی برای لوله های 800HT آنیل شده با قطر بزرگ چیست؟

1. س: لوله بازپخت روشن ASTM B407 Incoloy 800HT چیست و ویژگی های متمایز آن چیست؟

A:ASTM B407 مشخصات استاندارد برای لوله و لوله نیکل-آهن-آلیاژ کروم بدون درز است. هنگامی که روی Incoloy 800HT (UNS N08811) در قطرهای بزرگ با روکش آنیل شده روشن اعمال می‌شود، محصولی ممتاز برای کاربردهای دمای بالا-می‌خواهد.

نمای کلی ASTM B407 برای لوله با قطر بزرگ:این مشخصات لوله بدون درز تولید شده توسط اکستروژن یا سوراخ کردن و سپس کشش سرد یا نورد سرد را پوشش می دهد. «قطر بزرگ» در این زمینه معمولاً به لوله‌هایی با قطر خارجی (OD) از تقریباً 4 اینچ (102 میلی‌متر) تا 8 تا 10 اینچ (203-254 میلی‌متر) اطلاق می‌شود، اگرچه قطرهای بزرگتر ممکن است در سفارش خاص در دسترس باشند. فرآیند تولید بدون درز برای لوله‌های با قطر بزرگ که برای سرویس خزش در دمای بالا در نظر گرفته می‌شوند بسیار مهم است، زیرا هر گونه درز طولی جوش را که می‌تواند نقطه شروع خرابی باشد حذف می‌کند.

Incoloy 800HT (UNS N08811):این پیشرفته‌ترین درجه در سری Incoloy 800 است که مخصوصاً برای سرویس‌های{1}}در دمای بسیار بالا مهندسی شده است. ویژگی های کلیدی آن عبارتند از:

محتوای کربن:0.06-0.10٪ (کنترل شده، مشابه 800H)

آلومینیوم و تیتانیوم:0.15-0.60٪ هر کدام، معمولاً در انتهای بالاتر محدوده

دمای بازپخت محلول:حداقل 2150 درجه فارنهایت (1177 درجه)-به طور قابل توجهی بالاتر از 800 درجه فارنهایت (2100 درجه فارنهایت)

ساختار دانه:عمداً درشت‌تر از 800H (معمولاً ASTM No. 3–5)، بهینه‌سازی شده برای مقاومت در برابر خزش

تقویت بارندگی:در حین سرویس، ذرات گاما- Ni₃(Al, Ti) اول را تشکیل می دهد

دمای بازپخت محلول بالاتر و شیمی بهینه شده در مقایسه با 800H، به ویژه در دماهای بالاتر از 1600 درجه فارنهایت (871 درجه) به 800HT قدرت گسیختگی بالاتری می دهد.

آنیلینگ روشن چیست؟بازپخت روشن یک عملیات حرارتی است که در یک کوره اتمسفر کنترل شده (معمولاً با استفاده از هیدروژن، آمونیاک تفکیک شده یا مخلوطی از گازهای بی اثر) انجام می شود که از اکسید شدن سطح لوله جلوگیری می کند. بر خلاف بازپخت معمولی محلول (که سطحی تیره و پوسته‌دار ایجاد می‌کند که نیاز به ترشی دارد)، بازپخت روشن لوله را با یک سطح-آزاد اکسید- تمیز، براق و در نتیجه "روشن" می‌گذارد.

ویژگی های کلیدی آنیلینگ روشن:

جو:هیدروژن یا هیدروژن{0}}مخلوط نیتروژن با نقطه شبنم زیر -40 درجه فارنهایت (-40 درجه)

دما:حداقل 2150 درجه فارنهایت (1177 درجه) برای 800HT (همان آنیل معمولی)

خنک کننده:خنک شدن سریع در اتمسفر محافظ برای جلوگیری از اکسیداسیون

سطح حاصل:تمیز، فلزی، بدون اکسید-، معمولاً با روکش نقره ای روشن

مزایای لوله های با قطر بزرگ:برای لوله های با قطر بزرگ (4 تا 10 اینچ OD)، بازپخت روشن چندین مزیت را ارائه می دهد:

بدون نیاز به ترشی:نیاز به رسوب زدایی شیمیایی را که ممکن است برای لوله های با قطر زیاد دشوار و پرهزینه باشد را از بین می برد

سطح یکنواخت:پرداخت ثابت در داخل و خارج، برای کاربردهای انتقال حرارت ضروری است

بدون خطر تردی هیدروژنی:بر خلاف ترشی (که از اسید هیدروفلوئوریک استفاده می کند)، بازپخت روشن هیدروژن را وارد نمی کند

مقاومت در برابر خوردگی برتر:سطح تمیز و غیرفعال یک لایه اکسید محافظ به طور یکنواخت در طول سرویس تشکیل می دهد

قابلیت بازرسی:سطح روشن امکان بازرسی بصری و نافذ رنگ را آسان تر می کند

محدودیت های بازپخت روشن:

هزینه بالاتر:به کوره های جوی تخصصی و کنترل فرآیند دقیق تر نیاز دارد

محدودیت اندازه:ابعاد کوره حداکثر طول و قطر لوله را محدود می کند

تمیزی سطح:به سطوح لوله بسیار تمیز قبل از بازپخت نیاز دارد. هر گونه روغن یا آلودگی باقیمانده باعث تغییر رنگ می شود

2. س: الزامات خاص ASTM B407 برای لوله های آنیل روشن با قطر بزرگ Incoloy 800HT چیست؟

A:ASTM B407 الزامات جامعی را برای شیمی، خواص مکانیکی، عملیات حرارتی و آزمایش تحمیل می کند. برای لوله های آنیل شده روشن، الزامات کیفیت سطح اضافی اعمال می شود.

ترکیب شیمیایی (UNS N08811):

نکته مهم برای 800HT:محتوای ترکیبی آلومینیوم + تیتانیوم باید حداقل 0.30٪ باشد (اغلب بیشتر از 800H). این امر تقویت بارش کافی را در طول سرویس با دمای بالا تضمین می‌کند.

الزامات خواص مکانیکی:

این مقادیر با 800H یکسان هستند. عملکرد خزش برتر 800HT در ویژگی‌های کششی دمای اتاق منعکس نمی‌شود، اما در آزمایش‌های گسیختگی-خزش دمای بالا- آشکار می‌شود.

الزامات عملیات حرارتی (برای لوله بازپخت روشن 800HT حیاتی است):

دمای بازپخت روشن باید در گزارش آزمایش مواد (MTR) ثبت شود. بدون حداقل دمای مستند 2150 درجه فارنهایت، ماده را نمی توان بدون توجه به مواد شیمیایی به عنوان 800HT تأیید کرد.

الزامات کیفیت سطح برای لوله بازپخت روشن:

ظاهر:روکش نقره ای روشن، تمیز و فلزی؛ بدون مقیاس اکسیدی قابل مشاهده، تغییر رنگ، یا رنگ حرارتی

عیوب سطحی:بدون دور، ترک، درز، یا چاله که بر قابلیت سرویس دهی تأثیر بگذارد

زبری سطح:معمولاً 32 تا 64 میکرو اینچ Ra (0.8-1.6 میکرومتر) برای لوله های با قطر بزرگ

بازرسی:معاینه بصری بر اساس ASTM B407. آزمایش اضافی نافذ رنگ ممکن است برای کاربردهای حیاتی مشخص شود

الزامات آزمایش برای لوله های با قطر بزرگ:

تحمل های ابعادی (قطر بزرگ، در هر ASTM B407):

برای لوله های آنیل روشن با قطر بزرگ که برای سرویس مبدل حرارتی یا اصلاح کننده در نظر گرفته شده اند، تلرانس های سخت تری (مثلاً 0.010 ± اینچ در OD) اغلب مشخص می شود.

3. س: چرا لوله 800HT روشن آنیل شده با قطر بزرگ برای کاربردهای کوره‌های پتروشیمی با دمای بالا ترجیح داده می‌شود؟

A:لوله بازپخت روشن Incoloy 800HT با قطر بزرگ به ماده انتخابی برای اجزای حیاتی در اصلاح کننده های متان بخار، کوره های ترک اتیلن و کارخانه های تولید هیدروژن تبدیل شده است. سه ویژگی خاص تسلط آن را توضیح می دهد.

اول، قدرت پارگی خزش{0}}در دماهای شدید.منیفولدهای خروجی اصلاح کننده متان بخار و خطوط انتقال در دمای 1600-1700 درجه فارنهایت (871-927 درجه) با فشار داخلی 300-500 psi (2.1-3.4 مگاپاسکال) کار می کنند. تنش حلقه، همراه با دمای شدید، باعث تغییر شکل خزشی می شود. دمای بازپخت بالاتر محلول Incoloy 800HT (2150 درجه فارنهایت در مقابل{12}} درجه فارنهایت برای 800H) ساختار دانه ای درشت تر و پایدارتر (ASTM No{14}}–5) ایجاد می کند که در برابر لغزش مرز دانه-در این دماها مقاومت می کند. اضافات آلومینیوم و تیتانیوم (معمولاً هر کدام 0.4-0.6٪) در طول سرویس، رسوبات ریز Ni3 (Al, Ti) را تشکیل می دهند و استحکام بیشتری ایجاد می کنند. قدرت گسیختگی 100000{23}}ساعتی 800HT در 1650 درجه فارنهایت (899 درجه) تقریباً 3.0-4.0 ksi (21-28 MPa) است، در مقایسه با 2.0-2.5 ksi برای 800H و 1.0-1.0-1.5 ksi فولاد 310H.

دوم، سطح بازپخت روشن تشکیل اکسید اولیه برتر را فراهم می کند.سطح بازپخت روشن تمیز، بدون اکسید-و دارای ترکیب غنی از کروم-یکنواخت است. هنگامی که لوله برای اولین بار تا دمای سرویس گرم می شود، این سطح تمیز به سرعت یک مقیاس نازک، چسبنده و پیوسته اکسید کروم (Cr2O3) را تشکیل می دهد. در مقابل، سطوح ترشی یا تمیز شده مکانیکی ممکن است دارای آلاینده‌های باقیمانده یا شیمی سطحی ناهموار باشد که منجر به تشکیل مقیاس غیریکنواخت، پوسته شدن یا حمله موضعی شود. تجربه میدانی در خدمات رفورمر نشان می‌دهد که لوله‌های بازپخت روشن نرخ اکسیداسیون کمتر و نفوذ کربوریزاسیون کمتری نسبت به لوله‌های ترشی از همان آلیاژ نشان می‌دهند.

سوم، کیفیت سطح داخلی برای جریان گاز فرآیند.در لوله های با قطر بزرگ که به عنوان منیفولدهای خروجی اصلاح کننده یا خطوط انتقال استفاده می شوند، شرایط سطح داخلی بر جریان گاز فرآیند و رسوب کربن تأثیر می گذارد. سطح داخلی آنیل شده روشن صاف (معمولاً 32-64 Ra) و عاری از رسوب، پاشش جوش یا سایر بی نظمی ها است. این افت فشار را کاهش می‌دهد، محل‌های تجمع کربن را به حداقل می‌رساند و عملیات دک‌زدایی دوره‌ای را تسهیل می‌کند. برای مبدل های خط انتقال کوره ترک ترک اتیلن (TLEs)، شرایط سطح داخلی مستقیماً بر راندمان انتقال حرارت و تمایل کک سازی تأثیر می گذارد.

مثال کاربردی - منیفولد خروجی اصلاح کننده اولیه:یک اصلاح کننده کارخانه هیدروژن دارای هشت لوله خروجی (8 اینچ OD × دیوار 0.500 اینچ) است که لوله های اصلاح کننده جداگانه را به یک هدر مشترک متصل می کند. شرایط عملیاتی: 1650 درجه فارنهایت (899 درجه)، 450 psi (3.1 مگاپاسکال)، عمر طراحی 25 سال. لوله 800HT روشن آنیل شده با قطر بزرگ به این دلیل مشخص شده است:

قدرت خزش نیاز 25 ساله زندگی را برآورده می کند

سطح بازپخت روشن محافظت از اکسیداسیون یکنواخت را فراهم می کند

ساخت و ساز بدون درز (ASTM B407) خطر درز جوش را از بین می برد

قطر بزرگ (8 اینچ) از چندین آسیاب در دسترس است

عملکرد نسبی در 1650 درجه فارنهایت (899 درجه)، 450 psi:

کاربردهای معمولی:منیفولدهای خروجی اصلاح کننده متان بخار، خطوط انتقال اصلاح کننده اولیه، مبدل های خط انتقال ترک خوردگی اتیلن، لوله های دیگ بخار حرارتی زباله کارخانه هیدروژن، و لوله-فرایند با دمای بالا در تاسیسات پتروشیمی.

4. س: الزامات جوشکاری حیاتی برای لوله های 800HT آنیل شده با قطر بزرگ چیست؟

A:جوشکاری لوله‌های Incoloy 800HT روشن آنیل شده با قطر بزرگ به روش‌هایی نیاز دارد که استحکام خزشی آلیاژ را حفظ کند و در عین حال مزایای کیفیت سطح را در شرایط آنیل روشن حفظ کند. سطح روشن آنیل شده مزایایی را ارائه می دهد اما به اقدامات احتیاطی خاصی نیز نیاز دارد.

مزایای جوشکاری لوله آنیل روشن:

سطح تمیز:بدون رسوب، روغن یا آلاینده ای که باعث ایجاد تخلخل یا ترک داغ شود

ویژگی های قوس ثابت:شیمی سطح یکنواخت باعث تقویت قوس های جوشکاری پایدار می شود

کاهش تمیز کردن قبل از جوش-:آماده سازی کمتری در مقایسه با لوله ترشی یا آنیل شده-

تمیز کردن قبل از جوش (با وجود پرداخت روشن هنوز لازم است):اگرچه سطح بازپخت روشن تمیز است، اما تمیز کردن قبل از جوش هنوز لازم است:

محل جوش را با استون یا ایزوپروپیل الکل پاک کنید تا اثر انگشت و گرد و غبار مغازه پاک شود

از برس اختصاصی فولاد ضد زنگ برای ساییدگی ملایم سطح استفاده کنید (هر گونه لایه غیرفعال را بردارید)

برای لوله های با قطر بزرگ، حداقل 2 اینچ در دو طرف اتصال جوش را تمیز کنید

استفاده نکنیدحلالهای کلردار (مثلاً تری کلرواتیلن)-باقیمانده کلریدها باعث ایجاد ترک داغ می شوند.

انتخاب فلز پرکننده (همانطور که برای 800H):

هرگز استفاده نکنیدپرکننده های فولادی ضد زنگ{0}}از استحکام خزشی کمتر و انبساط حرارتی متفاوتی برخوردار هستند.

کنترل ورودی حرارت (برای 800HT حیاتی):ساختار دانه درشت‌تر Incoloy 800HT (بهینه‌سازی شده برای مقاومت در برابر خزش) نسبت به 800H در برابر درشت شدن دانه‌های ناشی از گرمای بیش از حد حساس است. این یک نکته مهم برای لوله های با قطر بزرگ است که اغلب ضخامت دیواره سنگین تری دارند.

حداکثر دمای بین گذر:200 درجه فارنهایت (93 درجه)

محدوده ورودی گرما:20–35 کیلوژول در اینچ (8–14 کیلوژول بر سانتی‌متر) - کمتر از 800H

تکنیک:فقط مهره های رشته ای؛ بدون بافندگی

For thick walls (>0.5 اینچ):از چندین پاس با ورودی حرارت کم در هر پاس استفاده کنید

پیش گرم کردن: For large diameter tubes with wall thickness >0.5 اینچ، برای کاهش گرادیان های حرارتی و به حداقل رساندن تنش باقیمانده، از قبل در دمای 200-300 درجه فارنهایت (93-149 درجه) گرم کنید. از پیش گرمایش 300 درجه فارنهایت تجاوز نکنید که می تواند رشد دانه را تقویت کند.

محافظت از سطح روشن آنیل شده در حین جوشکاری:

محافظت در برابر پاشش:ترکیب ضد{0}}پاشیدگی (نیکل-آلیاژ-ایمن) را در مناطق مجاور جوش اعمال کنید

پاکسازی پشت:برای جلوگیری از اکسیداسیون داخلی (قند کردن) از پاکسازی آرگون روی ID لوله استفاده کنید.

حذف رنگ حرارتی:پس از جوشکاری، رنگ حرارتی را از سطح روشن آنیل شده با استفاده از:

برس سیمی فولاد ضد زنگ (مخصوص آلیاژهای نیکل)

سنگ زنی سبک با چرخ فلپ ریز (در صورت لزوم)

ژل ترشی موضعی (برای کاربردهای حیاتی که نیاز به ترمیم کامل دارند)

ملاحظات مربوط به عملیات حرارتی جوش (PWHT):

به طور کلی مورد نیاز نیستبرای ضخامت دیوار معمولی در لوله های با قطر بزرگ (تا 1 اینچ / 25 میلی متر)

برای حداکثر قدرت خزش:آنیل کامل محلول در حداقل 2150 درجه فارنهایت (1177 درجه) و به دنبال آن خنک‌سازی سریع-به ندرت برای مجموعه‌های جوش داده شده در میدان‌های با قطر بزرگ-کاربردی است.

کاهش تنش دمای پایین تر:توصیه نمی شود؛ ممکن است باعث بارش کاربید بدون فایده شود

الزامات بازرسی:

تست رادیوگرافی (RT):100% از دور جوش برای کاربردهای مخازن تحت فشار

تست نفوذ رنگ (PT):برای تشخیص ترک سطحی؛ سطح بازپخت روشن کنتراست عالی را فراهم می کند

تست سختی:ممکن است برای تأیید عدم درشت شدن بیش از حد دانه در HAZ مشخص شود

شرایط صلاحیت:روش های جوشکاری باید واجد شرایط ASME بخش IX باشد. برای کاربردهای ریفورمر و ترک اتیلن، بسیاری از سازندگان نیاز به آزمایش کششی با دمای بالا (در دمای سرویس) و میکروسکوپ مقطع عرضی HAZ دارند تا عدم درشت شدن دانه‌ها فراتر از ASTM No. 2. را تأیید کنند.

5. س: ملاحظات خرید کلیدی برای لوله های آنیل شده روشن ASTM B407 Incoloy 800HT چیست؟

A:تهیه لوله های Incoloy 800HT روشن آنیل شده با قطر بزرگ نیازمند توجه به جزئیات مشخصات، قابلیت های آسیاب، الزامات گواهینامه و معیارهای پذیرش کیفیت سطح است.

تعیین فرم صحیح محصول:

ASTM B407- لوله و لوله بدون درز (معمولا تا 8 تا 10 اینچ OD)

برای قطرهای بالاتر از 10 اینچ، ASTM B407 را با توافق آسیاب ویژه یا اشکال محصول جایگزین در نظر بگیرید.

به صراحت "بی درز" را مشخص کنید-لوله جوش داده شده تحت استاندارد ASTM B514 پوشیده شده است و برای سرویس خزش در دمای بالا مناسب نیست

مشخص کردن شرایط آنیل روشن:

"لوله باید در محلول آنیل شده و روشن آنیل شده ارائه شود."

بازپخت روشن باید در کوره اتمسفر کنترل شده (هیدروژن یا آمونیاک تفکیک شده) با نقطه شبنم از -40 درجه فارنهایت (40- درجه) انجام شود."

"سطح تمام شده باید روشن، فلزی و عاری از پوسته اکسید، تغییر رنگ یا رنگ حرارتی باشد."

تعیین ابعاد قطر بزرگ:

بررسی قابلیت های آسیاب:

همه آسیاب ها نمی توانند لوله بدون درز با قطر بزرگ (6 تا 10 اینچ) در 800HT تولید کنند.

قبل از ثبت سفارش، حداکثر قابلیت OD و طول را بررسی کنید

اندازه کوره بازپخت روشن طول لوله را محدود می کند (معمولا حداکثر 40 تا 60 فوت)

زمان سرب برای لوله بازپخت روشن با قطر بزرگ: 16-24 هفته معمولی

الزامات گواهینامه (MTR):گزارش تست مواد باید مستند باشد:

معیارهای پذیرش کیفیت سطح (با بازپخت روشن):

مشکلات رایج تدارکات:

دام 1:با فرض «پخت روشن» به معنای همان «ترشی و غیرفعال» است.تصحیح:بازپخت روشن یک وضعیت سطح متفاوت-تمیزتر است اما از نظر شیمیایی غیرفعال نشده است. برای خدمات خوردگی آبی، ترشی ممکن است هنوز مورد نیاز باشد.

دام 2:تعیین لوله بازپخت روشن با قطر بزرگ بدون تأیید قابلیت آسیاب برای هر دو قطر بزرگ و بازپخت روشن.تصحیح:برخی از آسیاب ها می توانند لوله های با قطر بزرگ تولید کنند اما نمی توانند آن را بازپخت کنند (محدودیت های اندازه کوره). هر دو را تأیید کنید.

دام 3:عدم مشخص کردن تلورانس صافی و بیضی برای لوله های با قطر بزرگ.تصحیح:ASTM B407 اینها را مشخص نمی کند. الزامات تکمیلی را اضافه کنید

دام 4:پذیرش لوله با رنگ حرارتی یا تغییر رنگ، با فرض قابل قبول بودن.تصحیح:رنگ حرارتی نشان دهنده ورود اکسیژن در حین بازپخت است. رد لوله با تغییر رنگ قابل مشاهده مگر اینکه به طور خاص توافق شده باشد.

دام 5:تعیین 800HT اما پذیرش MTR با دمای بازپخت محلول زیر 2150 درجه فارنهایت.تصحیح:نیاز به دمای مستند بیشتر از یا مساوی 2150 درجه فارنهایت؛ در غیر این صورت رد کنید

خلاصه مشخصات خرید پیشنهادی:

مواد: لوله بدون درز در ASTM B407 (ASME SB407 برای کار با کد)، UNS N08811 (Incoloy 800HT). ابعاد: [OD] اینچ × [دیوار] اینچ × [طول] فوت. عملیات حرارتی: روشن در 2150 درجه فارنهایت (1177 درجه) حداقل در اتمسفر هیدروژن (نقطه شبنم کمتر یا مساوی 40- درجه فارنهایت) بازپخت می شود. اندازه دانه ASTM شماره. 3–5. خنک کننده سریع در فضای محافظ سطح: روکش نقره ای متالیک و روشن. بدون پوسته، تغییر رنگ، رنگ حرارتی یا نقص قابل مشاهده. زبری سطح 32-64 میکرو اینچ Ra. بیضی کمتر یا مساوی 1% OD. صافی کمتر یا مساوی 0.030 اینچ/فوت تست: تست هیدرواستاتیک در هر ASTM B{22}}% معاینه اولتراسونیک در ASTM E213. گواهینامه: MTR با دمای بازپخت محلول مستند (بیشتر یا مساوی 2150 درجه فارنهایت)، و نتایج بازپخت روشن، تمام اتمسفر آزمایشی/دانه‌ای.