1. یکپارچگی درز جوش: در کاربردهای آب دریا در دمای{1} بالا، آیا درز جوش لوله های جوش داده شده Hastelloy C به اندازه فلز اصلی قابل اعتماد است یا به محلی برای خوردگی تبدیل می شود؟
س: ما در حال طراحی یک سیستم خنک کننده آب دریا برای یک کارخانه LNG هستیم. ما لوله های جوشی Hastelloy C-276 را برای کاهش هزینه ها در مقایسه با بدون درز در نظر می گیریم. با این حال، ما نگران درز جوش هستیم. آیا در یک محیط آب دریا گرم (40 درجه - 50 درجه)، منطقه جوش سریعتر از بقیه لوله خورده می شود؟
A: این شایع ترین نگرانی در مورد لوله های جوش داده شده CRA (آلیاژ مقاوم در برابر خوردگی) است. پاسخ کوتاه این است: با ساخت مناسب و انتخاب فلز پرکننده، درز جوش در Hastelloy C-276 میتواند معادل، یا گاهی حتی بهتر از فلز اصلی در کاربردهای آب دریا عمل کند.
در اینجا استدلال متالورژیکی وجود دارد:
شرایط آنیل شده با محلول: لوله جوشی{0}Hastelloy C-276 با کیفیت بالا معمولاً پس از جوشکاری در شرایط آنیل شده با محلول عرضه می شود. لوله تا حدود 1121 درجه (2050 درجه فارنهایت) گرم می شود و به سرعت خاموش می شود. این عملیات حرارتی دو هدف مهم را انجام می دهد:
هر فاز ثانویه یا کاربید مضری را که ممکن است در حین جوشکاری در منطقه تحت تأثیر گرما (HAZ) رسوب کرده باشد، حل می کند.
تنش های پسماند حاصل از فرآیند شکل دهی و جوشکاری را حذف می کند.
در این شرایط درز جوش داده شده از نظر متالورژی با فلز پایه همگن می شود.
Filler Metal Over-تطابق: درز جوش فقط فلز پایه نیست که دوباره ذوب شده است. این یک فلز پرکننده رسوبی است که معمولاً ERNiCrMo-4 یا ERNiCrMo-10 است. این فلزات پرکننده اغلب آلیاژ می شوند تا از نظر مولیبدن یا تنگستن کمی "غنی تر" از لوله پایه باشند تا در طول انجماد تفکیک شوند. در آب دریا، جایی که خوردگی شکاف تهدید اصلی است، این محتوای بالای مولیبدن در رسوب جوش اغلب باعث ایجاد درز می شود.بهترمقاومت در برابر خوردگی موضعی نسبت به فلز پایه.
تهدید واقعی: آلودگی آهن: بزرگترین خطر برای لوله های جوش داده شده Hastelloy در آب دریا، خود جوش نیست، بلکهآلودگی جوش را ارسال کنید. اگر بقایای سنگ زنی فولاد کربنی یا ذرات آهن خود را روی سطح جوش قرار دهند، در آب دریا زنگ می زنند. این زنگ زدگی شکاف ایجاد می کند و اکسیژن را تخلیه می کند و باعث ایجاد حفره در Hastelloy غیرفعال می شود. یک رژیم سخت-ترشی و غیرفعال سازی پس از ساخت برای حذف هرگونه آلودگی آهنی قبل از شروع به کار لوله ضروری است.
حکم: در شرایط آنیل شده محلول، درز جوش نقطه ضعف نیست. شما به یک ریزساختار همگن دست مییابید که در برابر حمله کلرید معمولی آب دریا کاملاً مقاوم است.
2. تفاوتهای ساخت: تفاوتهای اساسی در تکنیکهای شکلدهی بین تولید لولههای جوشی در فولاد ضد زنگ 316L در مقابل Hastelloy C-276 چیست؟
س: آسیاب لوله ما معمولاً از فولاد ضد زنگ سری 300 استفاده می کند. ما قرارداد تولید لوله جوشی 8 اینچی Schedule 40 در Hastelloy C-276 داریم. آیا می توانیم از همان پارامترهای رول ابزار و جوشکاری استفاده کنیم یا نیاز به تغییر کامل در تنظیمات داریم؟
پاسخ: تلاش برای اجرای Hastelloy C{4}}276 بر روی آسیاب تنظیم شده برای 316 لیتر بدون تنظیمات قابل توجه، احتمالاً منجر به شکست فاجعه بار ابزار یا کیفیت جوش وحشتناک خواهد شد. Hastelloy C-276 یک آلیاژ نیکل "سخت کاری" است و رفتار آن بسیار متفاوت از فولاد زنگ نزن آستنیتی است.
در اینجا تفاوت های اساسی وجود دارد:
فشار ابزار و فنر-پشت:
316L: استحکام تسلیم کمتری دارد و انعطاف پذیرتر است. تحت فشار متوسط به راحتی تشکیل می شود.
Hastelloy C{1}}276: دارای استحکام تسلیم بالاتر و نرخ کار سخت شدن قابل توجهی بالاتر است. "قوی تر" و سفت تر است.
اقدام مورد نیاز: باید فشار روی رول های خراب و پاس های باله را افزایش دهید. با این حال، از آنجایی که مواد بیشتر به عقب باز می گردند، نمی توانید به سادگی آن را سخت تر خرد کنید. شکاف های رول باید دوباره کالیبره شوند تا ویژگی های مختلف فنر-پشتی را در نظر بگیرند تا شرایط بیضی و لبه صحیح برای جوشکاری به دست آید.
گالینگ (نقطه چسبندگی): آلیاژهای نیکل تمایل به گند زدن (چسبیدن) به فولاد ابزارسازی دارند. 316L را می توان با رول های فولادی ابزار استاندارد با روانکاری خوب اجرا کرد. Hastelloy C{3}}276، تحت فشار، به رولها میکروجوش میدهد و سطح لوله را میکوبد و به ابزارآلات آسیب میرساند.
اقدام مورد نیاز: ممکن است به رول هایی با سختی بالاتر (یا رول های روکش دار) و رژیم روان کننده بدون کلر{0}}به طور قابل توجهی تهاجمی تر نیاز داشته باشید.
سرعت جوش و حرارت ورودی:
316L: هدایت حرارتی کمتر و مقاومت الکتریکی بالاتری دارد.
Hastelloy C-276: دارای رسانایی حرارتی حتی کمتر از 316L. این بدان معنی است که گرما در لبه جوش متمرکز می شود.
اقدام مورد نیاز: باید سرعت جوشکاری را کاهش دهید یا توان ورودی را تنظیم کنید. حوضچه جوش مذاب نیز نسبت به فولاد زنگ نزن "تنبل"تر است (ویسکوزیته بالاتری دارد). اگر با سرعت 316 لیتر بدوید، در خطر ذوب شدن-یا تشکیل مهره های ناسازگار هستید.
اکسیداسیون: اکسیدهای تشکیل شده بر روی هاستلوی (غنی از نیکل و مولیبدن) نسبت به اکسیدهای کروم روی فولاد ضد زنگ سخت تر و مقاوم تر هستند. ابزار روسری شما (برای برداشتن مهره های ID) سریعتر فرسوده می شود و ممکن است به نوک های کاربید یا سرامیکی نیاز داشته باشد.
3. انطباق با کد ASME: آیا می توان از لوله جوشی Hastelloy C برای ساخت مخازن تحت فشار مستقیم تحت ASME بخش VIII، بخش 1 استفاده کرد و چه ضریب راندمان مشترکی اعمال می شود؟
س: ما در حال ساخت یک مخزن تحت فشار برای یک فرآیند شیمیایی بسیار خورنده هستیم. برای صرفه جویی در هزینه، می خواهیم از لوله جوشی Hastelloy C-276 برای پوسته و نازل ها به جای صفحه نورد و درزهای جوش استفاده کنیم. آیا کد ASME این اجازه را می دهد و چگونه استحکام کاهش می یابد؟
پاسخ: بله، آیین نامه دیگ بخار و مخزن تحت فشار ASME (بخش هشتم، بخش 1) استفاده از لوله های جوش داده شده را برای ساخت مخازن تحت فشار مجاز می داند. با این حال، آیین نامه قوانین طراحی خاصی را در مورد کیفیت و بازرسی درز جوش تحمیل می کند.
در اینجا نحوه اعمال آن در Hastelloy C-276 آمده است:
مشخصات مواد: لوله باید با استاندارد ASTM که توسط ASME پذیرفته شده است تولید شود. برای لوله های جوشی Hastelloy C-276، این معمولاً ASTM B619 (لوله جوش داده شده) یا B775 (الزامات عمومی برای لوله های جوش داده شده با آلیاژ نیکل) است.
ضریب کارایی مشترک (E): این عامل مهم برای محاسبات طراحی شما است. مقدار تنش مجاز ماده در این ضریب ضرب می شود تا استحکام درز جوش داده شده مشخص شود.
فاکتور E=0.85: اگر لوله با استانداردهای کیفیت بدون درز تولید شود، این مورد اعمال میشود؟ خیر. به طور خاص، برای لوله های جوشی مورد استفاده در ساخت کشتی که در آن درز جوش مطابق با آئین نامه رادیوگرافی (کاملاً x- اشعه ایکس) می شود، می توان از ضریب راندمان اتصال 1.0 استفاده کرد. اما اگر از جوش رادیوگرافی گرفته نشود، فاکتور کاهش می یابد.
فاکتور E=0.85: این معمولاً برای لولههای جوشی استفاده میشود که با محلول آنیل شدهاند اما فقط نقطهای-از نظر رادیوگرافی (یا بررسی نشده) استفاده میشود.
طولی در مقابل محیطی: کد بهطولیکارایی درز درزهای محیطی که در مغازه خود جوش می دهید بر اساس روش های جوشکاری خودتان به طور جداگانه درمان می شوند.
کاهش مقاومت کششی: برخلاف برخی از مواد پلاستیکی، استحکام کششی فلز پایه لوله جوش داده شده (همانطور که در بخش ASME بخش II، قسمت D ذکر شده است) مانند لوله بدون درز است، مشروط بر اینکه الزامات شیمیایی و کششی را برآورده کند. "Dating" به طور کامل توسط ضریب کارایی مشترک اعمال شده به تنش مجاز انجام می شود.
توصیه های عملی برای سازندگان کشتی:
اگر از لوله به عنوان پوسته استفاده می کنید، باید مطمئن شوید که درز جوش طولی از بالاترین کیفیت برخوردار است. 100% رادیوگرافی درز طولی سازنده لوله را مشخص کنید تا مقادیر تنش بالاتری را در طراحی خود داشته باشید. اگر با رادیوگرافی آن را به عنوان یک معادل "بدون درز" در نظر بگیرید، کارایی ضخامت دیواره را به حداکثر می رسانید.
4. سرویس ترشی (NACE): آیا جوش در لوله های جوش داده شده Hastelloy C شرایط سختی NACE MR0175/ISO 15156 را برای خدمات نفت و گاز ترش برآورده می کند؟
س: ما می خواهیم از لوله جوشی Hastelloy C-276 برای خط تزریق در میدانی با H2S و کلرید بالا استفاده کنیم. NACE MR0175 سختی را برای جلوگیری از ترک خوردگی استرس سولفیدی (SSC) محدود می کند. آیا فرآیند جوشکاری درز را بیش از حد سخت می کند و آن را برای سرویس ترش رد می کند؟
پاسخ: Hastelloy C-276 یکی از بخشنده ترین مواد در مورد انطباق NACE MR0175 است، اما درز جوش نیاز به بررسی دقیق دارد. خبر خوب این است که C-276 به صراحت به عنوان یک ماده قابل قبول برای سرویس ترش ذکر شده است و لوله جوش داده شده به طور کلی قابل قبول است.
در اینجا تجزیه خاص در مورد جوش است:
محدودیت سختی NACE: برای فولاد کربنی و آلیاژهای کم، NACE MR0175 یک کلاهک سختی 22 HRC (سختی راکول C) اعمال می کند. برای آلیاژهای مبتنی بر نیکل-مانند C-276، استاندارد متفاوت است. این بیشتر بر روی وضعیت مواد (محلول آنیل شده) و اجتناب از کار سرد تمرکز دارد. با این حال، حداکثر سختی 35 HRC اغلب به عنوان یک دستورالعمل برای مناطق سرد کار برای جلوگیری از ترک ذکر می شود.
سختی درز جوش: در لوله های Hastelloy C{5}}276 که به درستی ساخته شده است (با استفاده از جوشکاری GTAW یا پلاسما با پرکننده منطبق)، رسوب جوش معمولاً دارای سختی بین 15 تا 25 HRC است. این به خوبی در محدوده قابل قبول برای سرویس ترش است. منطقه متاثر از گرما (HAZ) معمولاً حتی نرم تر است.
خطر واقعی: کار سرد: مناطقی که ممکن است از سختی قابل قبول فراتر رود، خود جوش نیست، بلکه مناطق "سرد کار" در مجاورت جوش یا جوش هستند.منطقه تحت تاثیر گرمااگر جوشکاری اشتباه انجام شده باشد (خیلی داغ، خیلی کند). با این حال، مرحله آنیل کردن محلول نهایی آسیاب پس از جوشکاری، ساختار متالورژیکی را مجددا تنظیم می کند. هر نوع کار سرد ناشی از شکلگیری و هر ناحیه سخت ناشی از جوشکاری را مجدداً تبلور میکند و کل لوله-جوش و پایه- را به حالت یکنواخت، نرم و انعطافپذیر برمیگرداند.
صلاحیت: برای سازگاری کامل، سازنده لوله باید اسنادی ارائه دهد که نشان دهد محصول الزامات NACE را برآورده میکند، که معمولاً توسط آزمایشهای خوردگی بین دانهای (ASTM G28) و بررسیهای سختی در سراسر جوش پشتیبانی میشود.
حکم: یک لوله جوشی Hastelloy C-276 آنیل شده با محلول کاملاً مطابق با NACE MR0175 برای سرویس ترش است. درز جوش، پس از عملیات حرارتی مناسب، خطر SSC را ایجاد نمی کند.
5. توجیه اقتصادی: چه زمانی مشخص کردن لوله Hastelloy C جوش داده شده بر روی نسخه بدون درز برای توسعه کارخانه شیمیایی منطقی است؟
س: من مدیر پروژه توسعه کارخانه شیمیایی هستم. ما به لولهکشی 10 اینچی Hastelloy C به 6000 فوت نیاز داریم. گزینه بدون درز شکستن بودجه است. اگر به لولههای جوشی روی بیاورم، چه ضررهایی دارد؟
پاسخ: انتخاب بین لوله Hastelloy C بدون درز و جوش داده شده یک تصمیم کلاسیک اقتصاد مهندسی است. اگر انتخاب آگاهانه ای داشته باشید، لزوماً ایمنی یا طول عمر را فدا نمی کنید. در اینجا چارچوبی برای تصمیم گیری است:
هنگامی که لوله جوش داده شده برنده می شود ("نقطه شیرین"):
قطر بزرگ، کارکرد طولانی: در اندازههای بالاتر از 6 اینچ NPS، لوله بدون درز بهطور تصاعدی گرانتر میشود و منبع آن دشوار میشود. فرآیند سوراخکردن برای شمشهای آلیاژ نیکل بدون درز با قطر بزرگ-بازده پایینی دارد و هزینه را بالا میبرد. لولههای جوش داده شده از صفحه تشکیل میشوند که تولید آن آسانتر است. ما میتوانیم خط لوله 10-4" شما را گرانتر کنیم. بدون درز
خدمات غیر مهم-: اگر لوله انتقال مواد شیمیایی حجیم را انجام می دهد که فشار متوسط و خوردگی عمومی (یکنواخت) باشد، درز جوش مسئولیتی ندارد. میزان خوردگی که در ضخامت دیوار ایجاد می کنید از کل لوله، از جمله جوش محافظت می کند.
در دسترس بودن (زمان سرب): لوله هاستلوی بدون درز در قطرهای بزرگ اغلب زمان تولید طولانیتری دارد زیرا کارخانهها آن را در کمپینهای خاص اجرا میکنند. لوله های جوش داده شده اغلب می توانند با سرعت بیشتری از استوک پلیت ساخته شوند و پروژه شما سریعتر آنلاین شود.
وقتی Seamless غیرقابل مذاکره-است:
خستگی یا لرزش سیکلی: اگر خط در معرض ارتعاش زیاد (مثلاً متصل به کمپرسورهای رفت و برگشتی) یا چرخه فشار شدید باشد، بدون درز ترجیح داده می شود. عدم وجود درز طولی، محل شروع احتمالی ترک های خستگی را از بین می برد.
فشارهای بسیار بالا: در زمانبندی دیوارهای ضخیم- (مثلاً جدول 160 یا XXS)، قابلیت اطمینان مواد بیلت آهنگری بدون درز اغلب بر روی ساختار ورق جوش داده شده-و{{5} مشخص میشود.
مناطق ایمنی بحرانی: در بخشهایی از لوله که مستقیماً در مجاورت مخازن تحت فشار قرار دارند یا در فاصله 10 فوتی تجهیزات دوار با فشار بالا، برخی از استانداردهای شرکت الزامی برای حذف هر متغیری دارند.
حکم پروژه شما:
برای 6000 فوت لوله 10 اینچی در نقش انتقال شیمیایی عمومی، لوله جوش داده شده از نظر اقتصادی انتخاب عاقلانه ای است. اطمینان حاصل کنید که مشخص کرده اید که لوله در شرایط آنیل شده با محلول قرار دارد و درز جوش تست هیدرواستاتیک و یک آزمایش غیرمخرب را پشت سر گذاشته است (مانند جریان گردابی یا مقاومت در برابر خوردگی قابل تغییر در این شرایط موثر است). صرفه جویی در هزینه ها واقعی است و یکپارچگی کارخانه را به خطر نمی اندازد.
