ملاحظات کلیدی خرید و مشکلات رایج برای لوله های جوشی ASTM B514 UNS N08800 چیست؟

1. س: لوله جوشی ASTM B514 UNS N08800 چیست و چه تفاوتی با لوله بدون درز برای خدمات پتروشیمی دارد؟

A:ASTM B514 مشخصات استاندارد برای لوله‌های آلیاژی نیکل-آهن- جوش داده شده کروم است که به طور خاص UNS N08800 (Incoloy 800) و آلیاژهای مرتبط را پوشش می‌دهد. درک تفاوت آن با لوله بدون درز برای کاربرد مناسب در خدمات پتروشیمی بسیار مهم است.

نمای کلی ASTM B514:این مشخصات لوله های جوش داده شده طولی ساخته شده از آلیاژهای کروم-نورد سرد یا گرم{1}}نیکل-آهن{3}} را پوشش می‌دهد. برای UNS N08800، لوله با تشکیل نوار مسطح به شکل استوانه ای و سپس جوشکاری ذوبی در امتداد درز طولی تولید می شود. فرآیند جوشکاری معمولاً جوشکاری قوسی تنگستن با گاز (GTAW) یا جوشکاری قوس پلاسما (PAW) است، اغلب بدون افزودن فلز پرکننده (جوشکاری خودکار). پس از جوشکاری، لوله تحت یک عملیات بازپخت کامل محلول (1800-2100 درجه فارنهایت / 982-1149 درجه) قرار می گیرد و به دنبال آن خنک سازی سریع برای بازیابی مقاومت در برابر خوردگی و شکل پذیری انجام می شود. سپس درز جوش سرد کار می شود (پلان یا سایز) برای دستیابی به یکنواختی ابعادی و بهبود خواص ناحیه جوش.

تفاوت های اصلی با لوله بدون درز (ASTM B407):

ملاحظات درز جوش برای خدمات پتروشیمی:درز طولی جوش نگرانی اصلی هنگام تعیین لوله جوش است. با این حال، ASTM B514 مستلزم آن است که درز جوش پس از جوشکاری تحت عملیات حرارتی (محلول بازپخت) قرار گیرد، که هر گونه کاربید کروم را که ممکن است تشکیل شده باشد حل می کند و مقاومت به خوردگی را بازیابی می کند. علاوه بر این، درز جوش باید آزمایش‌های کشش عرضی، آزمایش‌های مسطح، و آزمایش‌های الکتریکی هیدرواستاتیک یا غیرمخرب را پشت سر بگذارد. برای بسیاری از محیط‌های پتروشیمی که خورنده نیستند (مانند گاز خشک با دمای بالا، سرویس گوگرد متوسط)، درز جوش به اندازه کافی عمل می‌کند. برای خدمات به شدت خورنده (مانند اسید سولفوریک مرطوب، محیط‌های غنی از کلرید{10}در دمای بالا)، لوله بدون درز برای از بین بردن خطر درز جوش ترجیح داده می‌شود.

زمان انتخاب لوله جوش داده شده ASTM B514:برای برنامه های کاربردی با قطر بزرگ و دیوار نازک- که در آن محیط خوردگی بسیار تهاجمی نیست، مانند کانال های گاز دودکش کوره، لوله های پیش گرم کن هوا، و لوله کشی فرآیند با فشار کم- مناسب است. همچنین برای سرویس‌های غیر حیاتی که در آن صرفه‌جویی در هزینه لوله‌های جوش داده شده کاهش کمی ضریب طراحی فشار را توجیه می‌کند، مقرون به صرفه است.

---

2. س: الزامات خاص ASTM B514 برای لوله جوش داده شده UNS N08800 چیست؟

A:ASTM B514 الزامات جامعی را برای شیمی، خواص مکانیکی، کیفیت درز جوش، تلرانس ابعادی و آزمایش تحمیل می کند. درک این الزامات تضمین می کند که لوله خریداری شده مطابق با استانداردهای صنعت پتروشیمی است.

ترکیب شیمیایی (UNS N08800):مشخصات نیاز دارد:

نیکل: 30.0-35.0٪

کروم: 19.0–23.0٪

آهن: حداقل 39.5% (تعادل)

کربن: حداکثر 0.10٪

آلومینیوم: 0.15-0.60٪

تیتانیوم: 0.15-0.60٪

سیلیکون: حداکثر 1.0٪

منگنز: حداکثر 1.5 درصد

گوگرد: حداکثر 0.015٪

اضافات آلومینیوم و تیتانیوم برای پایداری دمایی{0} بالا حیاتی هستند و رسوبات Ni3 (Al, Ti) را تشکیل می‌دهند که در طول سرویس استحکام می‌بخشند.

الزامات خواص مکانیکی:

استحکام کششی: حداقل 75 ksi (517 مگاپاسکال).

قدرت تسلیم (0.2٪ افست): 30 ksi (207 مگاپاسکال) حداقل

کشیدگی (2 اینچ یا 50 میلی متر): حداقل 30٪

این خواص هم برای فلز پایه و هم برای درز جوش اعمال می شود. آزمایش کشش عرضی جوش باید حداقل 95 درصد حداقل مقاومت کششی مشخص شده را بدست آورد.

الزامات درز جوش:این مشخصات شامل چندین آزمایش به طور خاص برای یکپارچگی درز جوش است:

تست صاف کردن:قسمتی از لوله بین صفحات موازی تا یک فاصله مشخص صاف می شود (معمولاً 2/3 OD اصلی برای OD کمتر یا مساوی 2 اینچ، یا 3/4 OD اصلی برای قطرهای بزرگتر). هیچ شکاف یا سوراخی در درز جوش مجاز نیست.

تست صاف کردن معکوس:برای لوله های بیش از 2 اینچ OD، نمونه مسطح شده 90 درجه چرخانده و بیشتر صاف می شود. درز جوش نباید ترک بخورد.

تست کشش عرضی:یک نمونه بریده شده روی درز جوش باید نیاز به استحکام کششی را برآورده کند.

تست خمش هدایت شده:یک نمونه عرضی روی یک سنبه خم می شود (خمیدگی ریشه و صورت) برای بررسی شکل پذیری جوش.

معاینه غیر مخرب (NDE):ASTM B514 به آزمایش هیدرواستاتیک یا آزمایش الکتریکی غیرمخرب (جریان گردابی یا اولتراسونیک) نیاز دارد. اکثر مشخصات پتروشیمی به هر دو نیاز دارند:

تست هیدرواستاتیک:لوله باید فشار محاسبه شده از ضخامت دیواره و تنش مجاز (معمولاً 60 تا 80 درصد حداقل استحکام تسلیم مشخص) را بدون نشتی تحمل کند.

آزمایش جریان گردابی (ECT):طبق ASTM E426، عیوب سطح و نزدیک{1}سطح در درز جوش و فلز پایه را تشخیص می‌دهد.

تحمل های ابعادی:

قطر خارجی: ± 0.5٪ برای OD کمتر یا مساوی 2 اینچ، ± 0.375٪ برای OD بزرگتر (یا طبق توافق)

ضخامت دیوار: 12.5 ± درصد اسمی

طول: 1/4 ± اینچ برای طول های مشخص، یا طول های تصادفی 12 تا 25 فوت

نیاز عملیات حرارتی:پس از جوشکاری، کل لوله باید در دمای 1800 تا 2100 درجه فارنهایت (982 تا 1149 درجه) با محلول آنیل شده و به سرعت سرد شود (خنک شدن با آب یا خنک شدن سریع هوا). این درمان:

کاربیدهای کروم را که ممکن است در حین جوشکاری تشکیل شده باشند، حل می کند

منطقه جوش را دوباره تبلور می کند و شکل پذیری را بازیابی می کند

ریزساختار را همگن می کند

اندازه دانه مشخص شده را به دست می آورد (معمولاً ASTM No. 5 یا درشت تر)

علامت گذاری و صدور گواهینامه:هر طول لوله باید با نام سازنده، ASTM B514، UNS N08800، اندازه، ضخامت دیواره، شماره حرارت و فشار تست هیدرواستاتیک مشخص شود. گزارش آزمایش مواد (MTR) باید تمام شیمی، نتایج آزمایش مکانیکی، جزئیات عملیات حرارتی و نتایج NDE را مستند کند.

---

3. س: چرا لوله جوشی ASTM B514 UNS N08800 در کاربردهای خاص پتروشیمی علیرغم وجود درز جوش استفاده می شود؟

A:در حالی که لوله بدون درز اغلب برای خدمات مهم پتروشیمی ترجیح داده می شود، لوله جوش داده شده ASTM B514 مزایای مشخصی را ارائه می دهد که آن را به ماده انتخابی برای کاربردهای خاص تبدیل می کند. سه عامل استفاده از آن را توضیح می دهد.

اول، کارایی-هزینه برای برنامه های کاربردی دیوار بزرگ-قطر و نازک-.تاسیسات پتروشیمی اغلب به لوله‌های دیواری نازک-با قطر بزرگ (12 تا 24 اینچ / 305 تا 610 میلی‌متر) برای خدمات فشار کم{{6} مانند کانال‌های گاز دودکش، لوله‌های پیش گرمکن هوا، و محفظه‌های کوره نیاز دارند. لوله بدون درز در این اندازه ها یا در دسترس نیست (پرس های اکستروژن محدودیت های عملی در حدود 8 تا 10 اینچ OD دارند) یا به دلیل فرآیند ساخت تخصصی بسیار گران است. لوله های جوش داده شده را می توان از نظر اقتصادی از نوارهای نورد دقیق{11} در قطرهای حداکثر 24 اینچ با ضخامت دیواره کمتر از 0.065 اینچ (1.6 میلی متر) تولید کرد. صرفه جویی در هزینه می تواند 25-40٪ در مقایسه با جایگزین های بدون درز باشد.

دوم، عملکرد مناسب در محیط های پتروشیمی متوسط.همه خدمات پتروشیمی به شدت خورنده نیستند. کاربردهایی مانند:

کانال های گاز دودکش کوره:گازهای احتراق خشک در 1000-1400 درجه فارنهایت (538-760 درجه) با محتوای گوگرد کم

لوله های پیش گرمکن هوا:هوای گرم (800-1200 درجه فارنهایت / 427-649 درجه) با حداقل گونه های خورنده

مجرای مولد بخار بازیابی حرارت (HRSG):خطوط بای پس گاز داغ

خطوط بازسازی کاتالیست:اتمسفرهای با اکسیداسیون خفیف

در این محیط ها، نرخ خوردگی کم است و خطر حمله ترجیحی درز جوش حداقل است. محلول-درز جوش آنیل شده دارای مقاومت خوردگی مشابه با فلز پایه است و تجربه میدانی عملکرد قابل قبولی را برای 10 تا 20 سال نشان داده است.

سوم، در دسترس بودن فاکتورهای طراحی فشار بالاتر با الزامات تکمیلی.ASME B31.3 (Process Piping) ضریب کیفیت اتصال جوش 0.85 را به لوله جوش داده شده اختصاص می دهد، به این معنی که تنش مجاز برای طراحی فشار 15٪ در مقایسه با لوله بدون درز کاهش می یابد. با این حال، اگر لوله الزامات اضافی را برآورده کند-مانند بررسی 100٪ رادیوگرافی درز جوش، یا تولید جوش با استفاده از یک فرآیند جوشی دوگانه-(جوش داده شده از داخل و خارج){7}}عوامل کیفیت بالاتر (تا 1.0) مجاز است. بسیاری از مشخصات پتروشیمی برای لوله های جوش داده شده نیاز به بازرسی 100% رادیوگرافی برای دستیابی به ضریب کیفیت 0.90 یا 0.95 دارند.

مثال موردی – پیش گرمکن هوای پالایشگاه:یک پیش گرم کن هوای پالایشگاهی از لوله 18 اینچی OD، 0.120 اینچی جوش داده شده با دیوار (ASTM B514، UNS N08800) برای کنترل هوای احتراق پیش گرم شده با دمای 1100 درجه فارنهایت (593 درجه) استفاده می کند. این سرویس با گوگرد کم اکسید می شود. لوله بدون درز با این قطر در دسترس نیست، و مواد جایگزین (به عنوان مثال، فولاد ضد زنگ 310H) به دلیل اکسیداسیون عمر مفید بسیار کمتری خواهند داشت. لوله جوش داده شده 12 سال خدمات بدون خرابی درز جوش ارائه کرده است.

دستورالعمل های کاربردی:لوله جوشی ASTM B514 زمانی مناسب است که:

Diameter exceeds seamless manufacturing limits (>8 اینچ)

سرویس گاز خشک با خورندگی کم تا متوسط ​​است

دما در محدوده 800-1600 درجه فارنهایت (427-871 درجه) است

فشار کم تا متوسط ​​(کمتر یا مساوی 300 psi / 2.1 MPa)

درز جوش برای کاربردهای حیاتی 100% رادیوگرافی می شود

---

4. س: ملاحظات مهم جوشکاری و ساخت لوله جوشی ASTM B514 UNS N08800 در خدمات پتروشیمی چیست؟

A:در حالی که لوله ASTM B514 خود یک محصول جوش داده شده است، اغلب به جوشکاری میدانی بیشتری برای اتصالات، اتصالات و قطعات قرقره نیاز دارد. درک تعامل بین درز جوش طولی و جوش میدانی برای خدمات پتروشیمی بسیار مهم است.

رسیدگی به درز طولی جوش در حین جوشکاری میدانی:درز طولی جوش موجود باید دور از نواحی با تنش بالا و در صورت امکان از جوش های میدانی بعدی قرار گیرد. عملکرد صنعت توصیه می کند:

درز طولی را در محور خنثی خمش قرار دهید (معمولاً 90-45 درجه دورتر از جهت حداکثر تنش خمشی)

از قرار دادن جوش های میدانی به طور مستقیم روی درز طولی خودداری کنید (حداقل 1/2 اینچ تکان بخورد)

برای کاربردهای مهم، درز طولی را از گرمای جوش میدانی-منطقه تحت تأثیر خارج کنید

انتخاب فلز پرکننده برای جوشکاری میدانی:از همان فلزات پرکننده مانند لوله Incoloy 800 بدون درز استفاده کنید:

ERNiCr-3(AWS A5.14) – پرکننده استاندارد، استحکام{1}در دمای بالا و انبساط حرارتی مناسب را ارائه می‌کند.

ERNiCrCoMo-1(Inconel 617) - برای سرویس خزش در دمای بالا-بالای 1500 درجه فارنهایت (816 درجه)

هرگز استفاده نکنیدپرکننده های فولادی ضد زنگ (308L، 309L، 310H) - سلول های گالوانیکی ایجاد می کنند و ویژگی های انبساط متفاوتی دارند.

کنترل حرارت ورودی:اقدامات احتیاطی مشابه برای لوله های بدون درز، با توجه بیشتر به درز جوش موجود اعمال می شود:

حداکثر دمای بینگذر: 200 درجه فارنهایت (93 درجه)

ورودی حرارت محدود به ۲۵ تا ۴۰ کیلوژول در اینچ (۱۰ تا ۱۶ کیلوژول بر سانتی‌متر)

به جای بافتن از مهره های رشته دار استفاده کنید

از قرار دادن گرمای بیش از حد مستقیم روی درز طولی جوش خودداری کنید

عملیات حرارتی پس از-جوش (PWHT):برای اکثر خدمات پتروشیمی، PWHT برای جوش میدانی روی لوله ASTM B514 مورد نیاز نیست، مشروط بر اینکه دمای سرویس زیر محدوده خزش باشد (<1100°F / 593°C) and the material is not in a sensitized condition. However, for high-temperature creep service (>1100 درجه فارنهایت)، یک آنیل کامل محلول (2100 درجه فارنهایت / حداقل 1149 درجه) برای بازیابی خواص مورد نیاز است-این به ندرت برای جوشکاری میدانی عملی است. بنابراین، برای کاربردهای خدمات خزشی، لوله بدون درز معمولا به جای لوله جوش داده می شود تا از این مشکل جلوگیری شود.

بازرسی جوش های میدانی روی لوله های جوش داده شده:روش های استاندارد NDE اعمال می شود:

تست رادیوگرافی (RT):طبق بخش V ASME، عیوب حجمی در جوش های دور را تشخیص می دهد

تست نفوذ رنگ (PT):برای تشخیص ترک سطحی، به ویژه برای بررسی تقاطع جوش های میدانی با درز طولی مفید است.

تست اولتراسونیک (UT):برای لوله‌های دیواری ضخیم (بیشتر یا مساوی 0.5 اینچ)

توجه ویژه - تطبیق درز جوش:هنگام جوشکاری لوله ASTM B514 به اتصالات یا فلنج ها، اطمینان حاصل کنید که فلز پرکننده و روش جوشکاری برای ترکیب خاص واجد شرایط هستند. درز طولی جوش ممکن است ساختار و خواص دانه ای کمی متفاوت از فلز پایه داشته باشد، اما یک روش مناسب برای این امر توضیح می دهد.

---

5. س: ملاحظات کلیدی تدارکات و مشکلات رایج برای لوله جوشی ASTM B514 UNS N08800 در پروژه های پتروشیمی چیست؟

A:تهیه لوله جوشی ASTM B514 UNS N08800 نیازمند توجه به چندین جنبه منحصر به فرد در مقایسه با لوله بدون درز است. درک این ملاحظات از اشتباهات پرهزینه جلوگیری می کند و اطمینان حاصل می کند که لوله تحویلی الزامات خدمات پتروشیمی را برآورده می کند.

تعیین درجه صحیح - 800 در مقابل. 800H در مقابل{2}}HT:ASTM B514 UNS N08800 (استاندارد Incoloy 800) را پوشش می دهد. معمولاً 800H (N08810) یا 800HT (N08811) را پوشش نمی دهد زیرا این گریدها به محتوای کربن کنترل شده و ساختارهای دانه خاصی نیاز دارند که دستیابی به آنها به طور مداوم در لوله های جوش داده شده دشوار است. اگر برنامه شما به مقاومت خزشی بالاتر از 1100 درجه فارنهایت (593 درجه) نیاز دارد، به جای آن لوله بدون درز ASTM B407 را برای 800H/800HT مشخص کنید. استفاده از ASTM B514 برای خدمات خزش در دمای بالا معمولاً توصیه نمی‌شود.

مشخص کردن شرایط عملیات حرارتی:ASTM B514 به بازپخت محلول پس از جوشکاری نیاز دارد، اما محدوده دمایی خاص گسترده است (1800-2100 درجه فارنهایت / 982-1149 درجه). برای مقاومت بهینه در برابر خوردگی در خدمات پتروشیمی، حداقل دمای بازپخت محلول 1950 درجه فارنهایت (1066 درجه) و خنک کننده سریع (کوئنچ آب) را مشخص کنید. این امر انحلال کامل کاربیدهای کروم و حداکثر شکل پذیری را تضمین می کند. این الزام باید در سفارش خرید قید شود.

الزامات درز جوش NDE - فراتر از حداقل ASTM:ASTM B514 آزمایش هیدرواستاتیک یا آزمایش الکتریکی غیرمخرب را به عنوان آزمایش تولید اجازه می دهد. برای خدمات پتروشیمی، هر دو را مشخص کنید:

تست هیدرواستاتیک (بر اساس ASTM B514)

آزمایش 100٪ جریان گردابی (ASTM E426) یا آزمایش 100٪ اولتراسونیک (ASTM E213) درز جوش

برای کاربردهای حیاتی، 100% معاینه رادیوگرافیک (RT) درز طولی جوش را مشخص کنید (این مورد توسط ASTM B514 لازم نیست، اما می تواند به عنوان یک نیاز تکمیلی اضافه شود)

تحمل‌های ابعادی برای تناسب-بالا:تلورانس ابعادی ASTM B514 نسبت به مشخصات لوله های بدون درز در برخی مناطق سختگیرانه تر است. برای کاربردهایی که نیاز به تناسب محکم دارند (به عنوان مثال، اتصالات فلنجی، اتصالات جوش سوکت)، تلورانس های تکمیلی را مشخص کنید:

قطر خارجی: ± 0.5٪ (استاندارد) ممکن است برای برخی از اتصالات خیلی شل باشد. 0.010 ± اینچ را برای OD کمتر یا مساوی 4 اینچ مشخص کنید

بیضی (بیضی-از-گردی): حداکثر 1% از OD را برای لوله در نظر گرفته شده برای اتصالات فلنجی مشخص کنید

صافی: حداکثر 0.020 اینچ در هر پا (1.7 میلی متر بر متر) را مشخص کنید.

الزامات ردیابی و صدور گواهینامه:برای کاربردهای پتروشیمی، ردیابی کامل ضروری است. مشخص کنید:

هر طول لوله باید با شماره حرارت، مشخصات، اندازه، ضخامت دیواره و مهرهای بازرسی مشخص شود.

گزارش های آزمایش مواد (MTRs) باید شامل شیمی حرارتی، خواص مکانیکی (فلز پایه و جوش عرضی)، نتایج آزمایش صاف کردن، نتایج NDE و جزئیات عملیات حرارتی (دما، زمان نگهداری، روش خنک‌سازی) باشد.

برای خدمات حیاتی، لازم است که MTR شامل یک بیانیه انطباق با NACE MR0175 باشد (اگر سرویس ترش پیش بینی شده باشد)

مشکلات رایج تدارکات که باید از آنها اجتناب کرد:

دام 1:با فرض اینکه لوله جوشی ASTM B514 معادل لوله بدون درز ASTM B407 برای سرویس خزش در دمای بالا باشد.تصحیح:از لوله جوشی فقط برای دماهای کمتر از 1100 درجه فارنهایت (593 درجه) یا برای کاربردهای غیر خزشی استفاده کنید.

دام 2:عدم تعیین الزامات NDE درز جوش، لوله دریافت تنها با آزمایش هیدرواستاتیک (که ممکن است عیوب ریز را تشخیص ندهد) آزمایش می شود.تصحیح:100% جریان گردابی یا آزمایش اولتراسونیک درز جوش را مشخص کنید.

دام 3:پذیرفتن لوله با عدم برداشتن آرماتور درز جوش، ایجاد شکاف برای خوردگی.تصحیح:مشخص کنید که مهره های جوش داخلی و خارجی همسطح با فلز پایه باشند.

دام 4:عدم تأیید دمای بازپخت محلول در MTR، پذیرش لوله ای که به طور نامناسب عملیات حرارتی شده است.تصحیح:حداقل دمای بازپخت محلول 1950 درجه فارنهایت (1066 درجه) مستند شده لازم است.

دام 5:تعیین ASTM B514 برای قطرهای کمتر از 2 اینچ که لوله بدون درز به راحتی در دسترس است و برای مقادیر کم مقرون به صرفه تر است.تصحیح:ارزیابی بدون درز در مقابل جوش داده شده بر اساس قطر و کمیت. برای قطرهای کوچک (<2 inches) and small quantities (<500 feet), seamless may be more economical.

چک لیست مشخصات خرید پیشنهادی برای لوله جوش داده شده ASTM B514 UNS N08800: