مشخصات حاکم بر ASTM و ASME برای فلنج های لوله Hastelloy C-276 چیست و چه تفاوتی با مشخصات استاندارد فلنج فولاد کربنی دارد؟

1. س: مشخصات حاکم بر ASTM و ASME برای فلنج های لوله Hastelloy C-276 چیست و چه تفاوتی با مشخصات استاندارد فلنج فولاد کربنی دارد؟

A: فلنج های لوله Hastelloy C-276 به استاندارد ASTM B564 (فلنج های آلیاژ نیکل آهنگری) ساخته می شوند و ابعاد آن بر اساس ASME B16.5 (برای فلنج های لوله) یا ASME B16.47 (برای فلنج های با قطر بزرگ) است. با این حال، تفاوت های مهمی در الزامات مشخصات در مقایسه با فلنج های فولاد کربنی وجود دارد.

مشخصات حاکم:

تفاوت های اصلی با فلنج های کربنی فولادی (ASTM A105/A182):

1. الزامات ردیابی:

فولاد کربنی: قابلیت ردیابی حرارتی استاندارد است اما همیشه برای هر قطعه الزامی نیست.

C-276: 100% شناسایی مواد مثبت (PMI) استاندارد صنعتی است. هر فلنج باید از نظر شیمی تأیید شود، به ویژه مولیبدن (15-17٪) و کروم (14.5-16.5٪). فلنج های تقلبی C-276 (مو کم) باعث خرابی های فاجعه بار در میدان شده اند.

2. عملیات حرارتی:

فولاد کربنی: نرمال شده یا آنیل شده. خنک کننده هوا مجاز است

C-276: محلول آنیل شده در 1120-1150 درجه و به دنبال آن خاموش شدن سریع آب. خنک کننده هوا ممنوع است. گواهینامه باید شامل نمودارهای عملیات حرارتی و سوابق خاموشی باشد.

3. علامت گذاری:

فولاد کربن: ASTM A105، اندازه، کلاس فشار.

C-276: ASTM B564، UNS N10276، شماره حرارت، کلاس فشار، مهر سازنده. در صورت نیاز برای خدمات دمای پایین، گواهی تست ضربه.

4. آزمایش:

فولاد کربنی: تست هیدرواستاتیک اتصال مونتاژ شده.

C-276: تست هیدرواستاتیک به همراه شناسایی مثبت اختیاری مواد، معاینه اولتراسونیک (ASTM A388) و بررسی نافذ مایع سطوح آب بندی.

5. استانداردهای ابعادی:

ASME B16.5 به طور مساوی برای فلنج های C-276 و فولاد کربنی اعمال می شود. با این حال، فلنج‌های C-276 اغلب با سطح برآمده 125-250 Ra به جای 125-500 Ra معمولی فولاد کربنی مشخص می‌شوند. روکش های صاف تر، آب بندی واشر با PTFE و گرافیت منبسط شده را بهبود می بخشد.

نکته مهم: برخی از تامین کنندگان فلنج های C{4}276 ماشینکاری شده از صفحه C-276 (ASTM B575) را ارائه می دهند. بخش 1 ASME بخش VIII اگرچه برای سرویس‌های بدون کد فشار پایین قابل قبول است، اما برای کلاس فشار 150# و بالاتر به فلنج‌های آهنگری (SB-564) نیاز دارد. فلنج های صفحه ای برای نازل مخازن تحت فشار با کد مطابقت ندارند.

---

2. س: تفاوت های اساسی بین لغزش-، گردن جوش و فلنج های کور در Hastelloy C-276 برای سرویس های خورنده شدید چیست؟

پاسخ: انتخاب نوع فلنج در C-276 پیامدهای قابل توجهی برای مقاومت در برابر خوردگی، عمر خستگی، قابلیت بازرسی و هزینه دارد. هر نوع دارای مزایا و محدودیت های متمایز در خدمات شیمیایی شدید است.

1. فلنج گردن جوش (WN):

طراحی: توپی مخروطی بلند، انتقال از دیواره لوله به حلقه فلنج.
ساخت: جوش لب به لب در محل اتصال فلنج لوله-.
NDE: رادیوگرافی کامل امکان پذیر است. معاینه UT در دسترس است.

مزایای سرویس C-276:

بدون شکاف: انتقال صاف سوراخ، نواحی راکد را که در آن کلریدها متمرکز می شوند، از بین می برد.

مقاومت در برابر خستگی: هاب مخروطی تنش خمشی را توزیع می کند. برای خدمات چرخه ای (راکتورهای دسته ای، چرخه حرارتی) ضروری است.

قابلیت بازرسی: اتصال جوش کاملاً از نظر رادیوگرافی قابل بررسی است.

عملکرد خوردگی: بدون شکاف داخلی برای شروع سوراخ شدن.

معایب:

بالاترین هزینه: به وزن آهنگری C-276 بیشتری نیاز دارد.

زمان تحویل طولانی تر

2. لغزش-روی فلنج ها (SO):

طراحی: لوله وارد سوراخ فلنج، فیله در داخل و خارج جوش داده شده است.
ساخت: دو جوش فیله.
NDE: فقط معاینه سطحی (PT/MT). RT امکان پذیر نیست

مزایای سرویس C-276:

هزینه کمتر: وزن آهنگری کمتر، تراز آسان تر.

ساخت سریعتر

معایب:

خطر خوردگی شکاف: شکاف بین OD لوله و سوراخ فلنج حتی پس از جوشکاری وجود دارد. در سرویس کلرید، این شکاف کلریدها را غلیظ می کند و حفره گذاری را آغاز می کند.

حساسیت به خستگی: جوش های فیله تحت بارگذاری چرخه ای عمر خستگی ضعیفی دارند.

برای: اسید هیدروکلریک، آب دریا، هیپوکلریت یا هر جریان فرآیند حاوی کلرید{0}} توصیه نمی شود.

3. فلنج های کور (BL):

طراحی: صفحه جامد با سوراخ های پیچ و مهره، بدون سوراخ.
کاربرد: بستن انتهای سیستم های لوله کشی، راهروها، پورت های بازرسی.

ملاحظات خاص C-276:

ضخامت: در ASME B16.5، ضخامت فلنج کور به طور قابل توجهی بیشتر از گردن جوش است. C-276 گران است. فلنج های کور نشان دهنده هزینه بالای مواد است.

خطر حفره‌کردن: اگر در نقطه پایینی-پای مرده نصب شود، آب نمک راکد C-276 می‌تواند علیرغم مقاومت بالای حفره‌ای آلیاژ، شروع به ایجاد حفره کند. طراحی باید از پرده های نصب شده در پایین اجتناب کند.

4. لبه های مفصلی (LJ):

طرح: مونتاژ دو تکه-: انتهای خرد شده (جوش داده شده به لوله) + فلنج پشتی شل (فولاد کربن یا ضد زنگ).
C-276 کاربرد: انتهای خرد C-276 است. فلنج پشتی مواد کم هزینه تر است (316SS یا CS روکش شده).

مزایا:

کاهش قابل توجه هزینه: فلنج پشتی C-276 نیست.

سهولت تراز: فلنج چرخان تراز سوراخ پیچ را ساده می کند.

معایب:

دو شکاف خیس شده: مفصل لبه انتهایی خرد شده دارای شکاف ذاتی در شعاع فلر است.

مناسب برای: خدمات شدید کلرید، خلاء کامل، یا دمای چرخه ای نیست.

توصیه صنعت:

---

3. س: چه مواد پیچ ​​و مهره و واشر با فلنج های Hastelloy C-276 سازگار است و چه خطرات خوردگی گالوانیکی وجود دارد؟

پاسخ: انتخاب مواد پیچ ​​و مهره و واشر برای فلنج های C-276 مستلزم بررسی دقیق سازگاری گالوانیکی، جلوگیری از گالش و مقاومت شیمیایی است. انتخاب نادرست یکی از دلایل اصلی شکست مفصل فلنج است.

مواد پیچ ​​و مهره:

1. پیچ و مهره C-276 (ASTM B446):

سازگاری گالوانیکی: پتانسیل یکسان. خطر گالوانیکی صفر

خطر صفراوی: شدید. هنگام سفت شدن، 276 نخ تقریباً فوراً به صفر می‌رسند. ترکیب ضد{4}}(بدون مس، بدون کلر) اجباری است.

هزینه: بسیار بالا

کاربرد: برای فلنج های غوطه ور در مایع فرآیند یا در معرض بخار شدید کلرید ضروری است.

2. 316L پیچ و مهره فولادی ضد زنگ (ASTM A193 Gr. B8M):

سازگاری گالوانیکی: قابل قبول است. C-276 کاتدی به 316L است. پیچ و مهره های 316 لیتری آند هستند.

نرخ خوردگی: در سرویس کلرید، پیچ‌های 316 لیتری ترجیحاً خورده می‌شوند، اما مقطع پیچ- بزرگ است. شکست معمولا سال ها طول می کشد.

خطر گالینگ: متوسط؛ 316L anti-هنوز مورد نیاز است.

هزینه: متوسط

کاربرد: رایج ترین فلنج های ASME B16.5 C{2}}276 در سرویس غیر غوطه ور است.

3. پیچ و مهره فولاد کربنی (ASTM A193 Gr. B7):

سازگاری گالوانیکی: ضعیف. C-276 نسبت به فولاد کربنی به شدت کاتدی است. پیچ و مهره های B7 در اتمسفرهای مرطوب یا کلرید به سرعت خورده می شوند.

پوشش: پوشش روی یا PTFE مورد نیاز است. آسیب پوشش باعث خوردگی موضعی می شود.

توصیه نمی شود: برای هر محیط خورنده.

4. پیچ و مهره Monel 400 (ASTM B164):

سازگاری گالوانیکی: عالی. پتانسیل مونل نزدیک به C-276 است.

خطر صفراوی: متوسط.

هزینه: بالا، اما کمتر از C-276.

کاربرد: سرویس آب دریا، اسکرابرهای FGD.

مواد واشر:

هشدار بحرانی - آلودگی به کلر:

هرگز از ترکیبات ضد چسبنده کلردار روی پیچ‌های فلنج C-۲۷۶ استفاده نکنید. کلر باقیمانده از ترکیب خارج می شود، در میعانات حل می شود و باعث ترک خوردگی تنشی سریع پیچ و مهره C{6}}276 یا توپی فلنج می شود. از ضد گیر کردن-فاقد مس، بدون کلر-نیکل- یا مبتنی بر گرافیت استفاده کنید.

فینیش صورت فلنج:

استاندارد: 125–250 Ra (ASME B16.5).

واشر PTFE: 125-250 Ra بهینه. پرداخت های صاف تر (32 Ra) جریان سرد را افزایش می دهد.

واشر زخم مارپیچی: 125-250 Ra.

سطوح دندانه دار: برای C-276 توصیه نمی شود. هزینه ماشینکاری بالا است و برای آب بندی آلیاژ نیکل مورد نیاز نیست.

---

4. س: الزامات عملیات حرارتی خاص برای فلنج های آهنگری Hastelloy C-276 در ASTM B564 چیست و چرا خاموش کردن آب اجباری است؟

A: ASTM B564 پروتکل های عملیات حرارتی سختی را برای فلنج های آهنگری C{3}}276 الزامی می کند. خاموش کردن آب اختیاری نیست - از نظر متالورژی اجباری است. خاموش نشدن سریع به اندازه کافی فلنج را مستعد خوردگی بین دانه ای و شکنندگی می کند.

مشخصات عملیات حرارتی:

چرا خاموش کردن آب اجباری است:

1. مرحله اجتناب از بارش:
هنگامی که C-276 به آرامی در محدوده دمایی 850-550 درجه سرد می شود، دو فاز بین فلزی مضر رسوب می کند:

فاز μ (Ni-Mo-W): مولیبدن و تنگستن را از ماتریکس تخلیه می‌کند و مناطقی را ایجاد می‌کند که مستعد کاهش حمله اسیدی هستند.

فاز P (Ni-Cr-Mo): کروم را کاهش می‌دهد، مقاومت اسید اکسیدکننده و مقاومت حفره‌ای را کاهش می‌دهد.

این فازها همچنین فلنج را شکننده می کنند و چقرمگی ضربه را 50 تا 70 درصد کاهش می دهند.

2. بارش کاربید:
اگرچه C{3}}276 دارای کربن بسیار کم (0.01٪ حداکثر) است، خنک‌سازی آهسته همچنان اجازه بارش کاربیدهای M6C و M23C6 در مرزهای دانه را می‌دهد. این باعث ایجاد مناطق خالی از کروم می شود که مستعد خوردگی بین دانه ای هستند.

3. بازسازی خواص مکانیکی:
کوئنچ آب محلول جامد فوق اشباع مولیبدن، کروم و تنگستن را در ماتریکس نیکل حفظ می کند. این به حداکثر می رساند:

مقاومت در برابر خوردگی.

شکل پذیری (45% ازدیاد طول دقیقه).

Impact toughness (Charpy V-notch typically >100 J).

الزامات تأیید:

فلنج های ASTM B564 باید با:

گواهی عملیات حرارتی: نمودار زمان{0}}درجه حرارت که بازپخت محلول و دمای ورودی را خاموش می‌کند.

گزارش تست مکانیکی: کشش، تسلیم، ازدیاد طول.

تست سختی: به طور معمول 85-95 HRB.

تست خوردگی اختیاری: ASTM G28 روش A (جوش 50% H2SO4+Fe2(SO4)3). نرخ خوردگی قابل قبول<6.0 mm/year.

عواقب عملیات حرارتی نامناسب:

شناسایی میدان:
فلنج های C-276 که به طور نامناسب عملیات حرارتی شده اند ممکن است موارد زیر را نشان دهند:

پاسخ مغناطیسی: C{1}}276 کاملاً با محلول آنیل شده غیر مغناطیسی است. بارش فاز μ باعث ایجاد فرومغناطیس ضعیف می شود.

ساختار دانه ای که به راحتی قابل مشاهده است: حکاکی بیش از حد در طول آماده سازی PMI، مرزهای دانه های رسوبی را نشان می دهد.

---

5. س: ملاحظات جوشکاری و ساخت مخصوص اتصال فلنج های Hastelloy C-276 به لوله C-276 چیست؟

A: اتصال فلنج های C{3}}276 به لوله C{4}}276 مستلزم رعایت دقیق روش های جوشکاری واجد شرایط است. اتصال فلنج{5}}به لوله اغلب بیشترین تنش و حساس به خوردگی در سیستم لوله کشی است.

روش های اتصال فلنج:

1. جوش لب به لب فلنج گردن جوش:

این روش ترجیحی برای سرویس های خورنده شدید است.

طراحی مشترک:

اریب: 37.5 درجه شامل زاویه (ASME B16.25).

سطح ریشه: 1.5-2.0 میلی متر.

شکاف ریشه: 2.0-3.0 میلی متر.

فرآیند جوشکاری:

GTAW (TIG): برای روت و پاس داغ ترجیح داده می شود.

SMAW/GMAW: برای گذرهای پر با پرکننده مناسب قابل قبول است.

پرکننده فلز:

ERNiCrMo-4 (AWS A5.14) برای GTAW/GMAW.

ENiCrMo-4 (AWS A5.11) برای SMAW.

کنترل پارامتر:

2. لغزش-روی جوش های فیله فلنجی:

فقط برای خدمات غیر بحرانی و کم{1}}کلرید قابل قبول است.

طراحی:

دو جوش فیله: داخل (OD لوله به وجه فلنج) و خارج (OD لوله به توپی فلنج).

آماده سازی توپی: برای پذیرش لوله با حداقل شکاف، سطح فلنج باید متقابل باشد (<1.5 mm radial).

ریسک:

همجوشی ناقص در رابط فلنج-لوله رایج است.

شکاف بین OD لوله و سوراخ فلنج بدون آب بندی باقی می ماند. عمل مویرگی باعث جذب مایع خورنده می شود.

3. فلنج های جوش سوکت:

برای C-276 در خدمات خورنده توصیه نمی شود.

دلیل:

شکاف سوکت (به ازای هر ASME B16.5، 1.5-2.5 میلی متر) شکاف پا مرده ای ایجاد می کند که نمی توان آن را پاک کرد یا غیرفعال کرد.

خوردگی شکاف کلرید به سرعت شروع می شود، حتی در C-276، اگر شکاف سفت و راکد باشد.

مسائل مهم جوشکاری مخصوص فلنج های C-276:

1. آلودگی:

فلنج های C-276 اغلب با اکسید آهن از قفسه های حمل فولاد کربن آلوده می شوند.

الزامات: سطوح فلنج و مورب های جوش باید با چرخ های ساینده اختصاصی C{1}}276 تمیز شوند، سپس با حلال (استون یا ایزوپروپیل الکل) چربی زدایی شوند.

2. کنترل ورودی گرما:

هاب های فلنج ضخیم تر از دیواره های لوله هستند. جوشکارها تمایل به افزایش گرمای ورودی برای رسیدن به نفوذ دارند.

Excessive heat input (>2.5 kJ/mm) باعث بارش فاز μ در هاب فلنج HAZ می شود.

راه حل: چندین پاس گرم-به جای دو پاس گرم{1} بالا.

3. کنترل اعوجاج:

C-276 رسانایی حرارتی پایینی دارد. گرما در هاب فلنج ایجاد می شود.

ناهماهنگی سوراخ پیچ پس از جوشکاری رایج است.

پیشگیری: فلنج جوش را در چهار ربع با پشت محکم یا مهاربندی موقت چسباند. اجازه دهید فلنج خنک شود<50°C between passes.

4. ارسال{1}}آزمایش جوش:

5. پست{1}}درمان حرارتی جوش:

PWHT برای اتصالات فلنج C-276 ممنوع است.

دمای کاهش تنش (550-750 درجه) به طور مستقیم در محدوده بارش خطرناک برای فاز μ و کاربیدها قرار می گیرد. PWHT هاب فلنج را شکننده می کند و مقاومت در برابر خوردگی را از بین می برد.

اگر کاهش تنش اجتناب ناپذیر است (مثلاً برای ثبات ابعادی)، تنها روش قابل قبول آنیل کامل محلول در 1120 درجه + کوئنچ آب است. این به ندرت برای قرقره های{5}}ساخته شده در میدان عملی است.

بهترین روش صنعت:
برای سیستم‌های لوله‌کشی C{1}}276 بحرانی، قرقره‌های فلنجی ساخته شده در کارخانه با بازپخت کامل محلول پس از جوشکاری فلنجی به شدت بر جوشکاری میدانی فلنج‌ها ترجیح داده می‌شوند.

---