1: ASTM B725 چیست و چگونه آلیاژ نیکل UNS N02201 (نیکل 201) نیازهای خاص کاربردهای لوله های جوش داده شده را برآورده می کند؟
ASTM B725 مشخصات استاندارد برای لوله های نیکل و آلیاژ نیکل جوش داده شده است، که به طور خاص محصول تولید شده از مواد نورد تخت (ورق یا صفحه) شکل گرفته و جوش داده شده طولی را پوشش می دهد. هنگامی که این استاندارد برای UNS N02201، که معمولاً به عنوان نیکل 201 شناخته می شود، اعمال می شود، تولید سیستم های لوله کشی با قطر بزرگ و مقاوم در برابر خوردگی{6}} را کنترل می کند. نیکل 201 نوع کم کربن نیکل خالص تجاری است، با حداکثر محتوای کربن 0.02٪، آن را به طور منحصر به فردی برای ساخت و سرویس لوله های جوش داده شده مناسب می کند.
خواص آلیاژ کاملاً با نیازهای کاربرد لوله های جوش داده شده مطابقت دارد:
قابلیت جوشکاری و یکپارچگی ساختاری: محتوای کربن کم نیکل 201 خطر گرافیتی شدن-رسوب کربن شکننده در مرزهای دانه در طول جوشکاری یا سرویس در دمای بالا (بالاتر از 315 درجه /600 درجه فارنهایت) را از بین میبرد. این تضمین میکند که ناحیه جوش و منطقه متاثر از حرارت (HAZ) شکلپذیری و مقاومت در برابر خوردگی را حفظ میکنند، که برای درز طولی در لوله ASTM B725 بسیار مهم است.
مقاومت در برابر خوردگی استثنایی: مقاومت فوقالعادهای را در برابر طیف وسیعی از محیطهای شدید، به ویژه قلیاییهای سوزاننده داغ و غلیظ (مانند هیدروکسید سدیم و پتاسیم)، نمکهای غیر اکسیدکننده و بسیاری از اسیدهای آلی ارائه میکند. این باعث می شود که آن را ماده برتر برای لوله کشی فرآیندهای شیمیایی که در آن فولادهای ضد زنگ به سرعت از بین می روند.
قابلیت ساخت از صفحه: در شرایط آنیل شده، ورق نیکل 201 شکل پذیری بسیار خوبی دارد و به آن اجازه می دهد در مقایسه با آلیاژهای سخت تر و انعطاف پذیر کمتر، با سهولت نسبی در لوله های{1}}قطر بزرگ، نورد و جوش داده شود.
پایداری حرارتی: عملکرد آن در اتمسفرهای کاهشدهنده دمای بالا و مقاومت در برابر تنش کلرید{1}}ترک خوردگی (SCC) آن را برای لولهکشی فرآیند در کاربردهای پتروشیمی و پالایشی ایدهآل میکند.
2: لوله نیکل 201 ASTM B725 چگونه ساخته می شود و چه مراحل خاصی یکپارچگی درز جوش طولی را تضمین می کند؟
ساخت لوله نیکل 201 ASTM B725 یک فرآیند چند مرحله ای و کنترل شده با تمرکز بر یکپارچگی درز است:
آماده سازی و آزمایش پلیت: فرآیند با پلیت نیکل 201 شروع می شود که دارای گواهینامه ASTM B162 است. صفحه مورد آزمایش اولتراسونیک (UT) قرار می گیرد تا اطمینان حاصل شود که فاقد ورقه ورقه یا آخال هایی است که می تواند جوش را به خطر بیندازد. سپس به اندازه مورد نیاز (عرض=دور لوله، طول=طول بخش لوله) اریب شده و برش داده میشود.
شکل دهی سرد: صفحه با استفاده از دستگاه نورد صفحه یا پرس U{0}}O به شکل استوانه ای شکل می گیرد (ابتدا به شکل U- سپس به شکل O-). این یک فرآیند سرد-کار برای نیکل 201 است.
جوشکاری - درز طولی بحرانی:
آماده سازی مفصل: لبه ها به طور دقیق تراز شده اند، معمولاً با یک آماده سازی یک-V یا دو-V مخروطی.
فرآیند جوشکاری: درز طولی اولیه با استفاده از جوش قوس زیردریایی (SAW) برای لولههای ضخیم- یا جوشکاری قوس تنگستن گاز (GTAW/TIG) برای عبور ریشه و دیوارههای نازکتر جوش داده میشود. فلز پرکننده مطابق با شیمی فلز پایه (به عنوان مثال، طبقه بندی ENi-1) استفاده می شود.
چند پاس: جوش با چندین پاس داخلی و خارجی تکمیل می شود تا از نفوذ کامل و اتصال قوی اطمینان حاصل شود.
پست{0}}تصفیه حرارتی جوش (PWHT): این یک مرحله اجباری و حیاتی برای لوله نیکل 201 در هر ASTM B725 است. کل بخش لوله تحت یک آنیل کامل محلول قرار می گیرد (معمولاً تا 760-870 درجه / 1400-1600 درجه فارنهایت گرم می شود و به دنبال خنک شدن سریع). این در خدمت است:
ریزساختار فلز جوش و HAZ را همگن کنید.
تمام تنش های پسماند ناشی از شکل گیری و جوشکاری را کاهش دهید.
هر فاز ثانویه را حل کنید و مقاومت بهینه خوردگی را در کل لوله، به ویژه در ناحیه جوش، بازیابی کنید.
پردازش و آزمایش نهایی: لوله سپس اندازه میشود (بسط یا کالیبره میشود برای گرد بودن)، به طول نهایی بریده میشود و تحت آزمایشهای دقیق مقرر شده توسط ASTM B725 قرار میگیرد.
3: کاربردهای کلیدی لوله- ASTM نیکل B725 نیکل 201 با قطر بزرگ چیست و چرا اغلب تنها گزینه مناسب است؟
لوله نیکل 201 ASTM B725 برای خطوط فرآیند اصلی که خرابی آنها از نظر ایمنی و هزینه فاجعه بار است، مشخص شده است. این یک لوله{3}منظور عمومی نیست، بلکه راه حلی برای تهاجمی ترین کاربردهای حمل و نقل شیمیایی است.
خدمات کاستیک در کارخانه های شیمیایی و پتروشیمی:
کاربرد: خطوط انتقال اولیه برای هیدروکسید سدیم غلیظ (50-73%) (سودا سوزآور) در دماهای بالا.
دلیل: فولادهای ضد زنگ و اکثر آلیاژهای دیگر از ترک خوردگی سوزاننده شدید و نرخ خوردگی بالا در این محیط رنج می برند. نیکل 201 تقریباً مصون است و چندین دهه خدمات قابل اعتماد ارائه می دهد.
فرآوری مواد شیمیایی آلی و اسیدهای چرب:
کاربرد: خطوط تغذیه و تخلیه راکتور، خطوط انتقال ستون تقطیر.
دلیل: مقاومت در برابر اسیدهای کاهنده و حلالهای آلی، همراه با خواص غیر آلوده کننده که خلوص محصول را حفظ میکند.
تولید آلومینا (فرایند بایر):
کاربرد: خطوط هضم{0} و انتقال دوغاب با دمای بالا.
دلیل: محلول های آلومینات داغ و سوزاننده را که در آن سایش و خوردگی با هم ترکیب می شوند، کنترل می کند. قابلیت جوشکاری آن امکان ساخت سیستم های لوله کشی بزرگ و پیچیده را فراهم می کند.
پردازش سوخت هسته ای:
کاربرد: لوله کشی برای فرآیندهای غنی سازی اورانیوم و ساخت میله سوخت.
دلیل: مقاومت در برابر خوردگی در محیطهای خاص فلوراید و کلرید، همراه با سطح مقطع{0}}جذب حرارتی کم نوترون.
It becomes the only viable choice when an application requires all of the following: 1) Transport of hot, concentrated caustics or specific aggressive organics, 2) Large diameters (>12 اینچ) ساخت لوله بدون درز (ASTM B161) بسیار گران یا در دسترس نیست، 3) الزامی برای کاهش استرس و همگن سازی کامل از طریق PWHT، که ذاتی مسیر تولید B725 است.
4: ASTM B725 برای تضمین کیفیت لوله چه روشهای آزمایش و بازرسی دقیقی را الزامی میکند؟
ASTM B725 یک باتری جامع از آزمایشات را با تمرکز ویژه بر درز جوش اعمال می کند.
آزمایش غیر مخرب (NDE) جوش:
تست رادیوگرافی (RT): 100% از درز طولی جوش باید رادیوگرافی شود. این استاندارد طلایی برای تشخیص عیوب حجمی داخلی مانند آخالهای سرباره، تخلخل، یا عدم همجوشی در تمام طول درز است.
آزمایش نفوذ مایع (PT) یا آزمایش ذرات مغناطیسی (MT): کل سطح جوش خارجی و اغلب قسمت داخلی (در صورت دسترسی) از نظر عیوب شکستن سطح بررسی می شود. PT برای نیکل 201 (غیر مغناطیسی) استفاده می شود.
تست فشار: هر لوله باید تحت آزمایش هیدرواستاتیک با فشاری قرار گیرد که باعث ایجاد تنش در دیواره حداقل 50 درصد از حداقل مقاومت تسلیم مشخص شده ماده شود. این یکپارچگی فشار کلی و نشتی{2}}سفتی را تأیید میکند.
تست های مکانیکی از صفحات تست:
تست کشش عرضی: یک نمونه برش در سراسر جوش باید حداقل الزامات مقاومت کششی را برآورده کند.
آزمایشهای خم{0} هدایتشده: هر دو نمونه خمیدگی صورت و خمیدگی ریشه مورد نیاز هستند. نمونه جوش داده شده روی یک قطر سنبه مشخص خم می شود تا شکل پذیری و سلامت ناحیه جوش و همجوشی را نشان دهد. هیچ ترک بیش از اندازه مشخص مجاز نیست.
تست صاف کردن (برای قطرهای کوچک): برای لوله های زیر یک اندازه معین، یک حلقه نمونه برای بررسی شکل پذیری صاف می شود.
گواهینامه و قابلیت ردیابی: سازنده باید یک گزارش تست مواد (MTR) ارائه دهد که قابلیت ردیابی کامل را از لوله تمام شده تا گرمای صفحه اصلی فراهم کند. MTR باید ترکیب شیمیایی (تأیید کننده مشخصات کربن کم- UNS N02201)، نتایج آزمایش مکانیکی، سوابق عملیات حرارتی، و خلاصهای از تمام نتایج NDE را تأیید کند.
5: ملاحظات حیاتی برای طراحی سیستم، جوشکاری و نصب لوله نیکل 201 ASTM B725 چیست؟
ساخت درست مزرعه به اندازه تولید آسیاب مهم است.
طراحی سیستم:
پشتیبانی: از تکیه گاههای عریض و غیر ساینده (مثلاً پدهای PTFE) برای جلوگیری از خوردگی شکاف و ضربه استفاده کنید. انبساط حرارتی بالاتر نیکل را در مقایسه با فولاد کربنی در نظر بگیرید.
جداسازی: از کیت های عایق دی الکتریک در تکیه گاه ها و اتصالات سازه های فولادی کربنی برای جلوگیری از خوردگی گالوانیکی استفاده کنید.
جوش میدانی (جوش های دور):
صلاحیت روش: مشخصات روش جوشکاری (WPS) باید طبق بخش IX ASME واجد شرایط باشد. آلیاژهای نیکل به روش های خاصی نیاز دارند.
پاکیزگی: درجه اول. مناطق جوش باید از تمام رنگ، روغن و آلاینده ها تمیز شوند. از برس های فولادی ضد زنگ مخصوص آلیاژهای نیکل استفاده کنید.
فیلر متال: از پرکننده همسان (ERNi-1 برای TIG) استفاده کنید. مهمتر از همه، از پرکننده طولی جوش SAW لوله برای جوش های دور GTAW استفاده نکنید.
پاکسازی پشت: نیاز مطلق. داخل لوله باید در حین جوشکاری با آرگون تمیز شود تا از اکسیداسیون داخلی (قند زدن) پاس ریشه جلوگیری شود که مقاومت در برابر خوردگی را از بین می برد.
دمای بین گذر: به شدت تا زیر 150 درجه (300 درجه فارنهایت) کنترل کنید.
نصب و راه اندازی:
جابجایی: از بند نایلونی استفاده کنید. از پوشش های پرداخت شده یا ترشی محافظت کنید.
کیفیت آب Hydrotest: برای جلوگیری از خوردگی حفرهای در طول آزمایش، از آب غیر معدنی یا بدون کلرید{0}}استفاده کنید. پس از آن کاملا خشک کنید.
غیرفعال سازی نهایی: پس از تمام مراحل ساخت، کل قسمت داخلی سیستم باید با یک محلول اسید نیتریک به صورت شیمیایی تمیز و غیرفعال شود تا لایه اکسید محافظ یکنواخت بازیابی شود و آهن جاسازی شده حذف شود.
به طور خلاصه، لوله جوش داده شده نیکل 201 ASTM B725 یک راه حل مهندسی شده برای انتقال مواد شیمیایی تهاجمی است. ارزش آن در ترکیبی از مقاومت ذاتی آلیاژ در برابر خوردگی، یکپارچگی ساختاری جوش تولید شده، و کاهش تنش کامل ارائه شده توسط PWHT نهفته است. موفقیت به تعیین استاندارد صحیح، تأیید گواهینامه آسیاب، و اجرای ساخت میدانی با تکنیکهای تخصصی مورد نیاز برای آلیاژهای{5}نیکل بالا بستگی دارد.
