1. چرا لوله های ضخیم-Hastelloy B{5}}2 به جای Sch 40s یا Sch 80s استاندارد در راکتورهای شیمیایی فشار بالا مشخص شده است؟
در صنایع فرآیند شیمیایی (CPI)، انتخاب الفدیوار ضخیم-لوله بر روی یک لوله برنامه استاندارد با ترکیبی از یکپارچگی مکانیکی و میزان خوردگی هدایت می شود. در حالی که لولههای دیواری استاندارد (مانند Sch 40s) برای خطوط انتقال حجمی که در فشارهای متوسط کار میکنند کافی هستند، لولههای دیوارهای ضخیم برای اجزای حیاتی مانند خطوط قطرهای راکتور، لولههای مبدل حرارتی با فشار بالا، و لولههای تزریق مستقیم ضروری هستند.
منطق:
Hastelloy B-2 به طور خاص به دلیل مقاومت آن در برابر اسیدهای احیا کننده مانند اسید هیدروکلریک (HCl) انتخاب شده است. با این حال، در راکتورهای فشار بالا، فشار داخلی (اغلب بیش از 1000 psi) تنش حلقه ای قابل توجهی ایجاد می کند. یک لوله ضخیم-دیواره{10}}که با ضخامت دیواره سنگینتر نسبت به قطر خارجی آن (مثلاً Sch 160، XXS یا ابعاد سفارشی) تعریف میشود - استحکام ترکیدگی لازم را فراهم میکند.
بینش صنعت:
علاوه بر این، در این محیط های شدید، خوردگی همیشه یکنواخت نیست. مهندسان باید "مجوز خوردگی" را در نظر بگیرند. اگر از یک لوله دیواری استاندارد استفاده شود و 0.5 میلی متر در سال از بین رفتن کلی دیواره را تجربه کند، ممکن است طول عمر آن به طور غیرقابل قبولی کوتاه باشد. یک لوله با دیواره ضخیم-ضخامت فداکارانه ای را فراهم می کند، و تضمین می کند که قابلیت حفظ فشار{5}}لوله برای طول عمر طراحی کارخانه (معمولاً 20 تا 30 سال) دست نخورده باقی می ماند. محتوای بالای مولیبدن در آلیاژ تضمین می کند که حتی با نازک شدن دیوار، مواد باقی مانده مقاومت خود را در برابر محیط های کاهش دهنده حفظ می کند.
2. فرآیند تولید لوله بدون درز Hastelloy B-2 با دیواره ضخیم با لوله جوشی چه تفاوتی دارد و چرا اهمیت دارد؟
مسیر تولید لوله Hastelloy B-2 برای عملکرد آن بسیار مهم است. برای لوله های با دیواره ضخیم، صنعت به شدت از آن استفاده می کندبدون درزفرآیند تولید بر روی ساخت و ساز جوش داده شده
فرآیند:
بدون درز:شمش جامد Hastelloy B-2 حرارت داده می شود و روی یک سنبه سوراخ می شود، سپس از طریق یک سری فرآیندهای نورد یا اکستروژن (مانند فرآیند Mannesmann یا pilgering) کشیده و کاهش می یابد تا به قطر خارجی و ضخامت دیواره مورد نظر برسد. لوله سپس محلول آنیل شده و خاموش می شود.
جوش داده شده:یک صفحه مسطح B-2 به صورت استوانه ای در می آید و درز طولی با استفاده از فرآیند خودزا یا با پرکننده جوش داده می شود.
تفاوت اساسی برای دیوارهای ضخیم:
یکپارچگی ساختاری:در کاربردهای دیوار ضخیم-تنش حلقه بالاترین میزان است. یک لوله بدون درز دارای ریزساختار همگن و بدون درز طولی است. یک لوله جوش داده شده دارای یک{3}}منطقه متاثر از حرارت (HAZ) و یک ساختار جوشی ریختگی- است که، حتی اگر بدون نقص رادیوگرافی شود، دارای خواص مکانیکی متفاوت و مقاومت به خوردگی بالقوه متفاوتی نسبت به فلز اصلی است.
یکنواختی خوردگی:همانطور که قبلاً بحث شد، Hastelloy B-2 در صورت عملیات حرارتی نامناسب، مستعد خوردگی بین دانهای است. درز جوش روی یک لوله جوشی با دیواره ضخیم-به یک محلول جوشی پست-برای بازیابی مقاومت در برابر خوردگی نیاز دارد. برای دیوارهای بسیار ضخیم، دستیابی به یک بازپخت کامل-محلول ثابت در کل مقطع جوش بدون اعوجاج لوله، از نظر فنی چالش برانگیز و پرهزینه است.
در دسترس بودن:برای ضخامت دیواره های بسیار سنگین (به عنوان مثال، برنامه های بیشتر از 160)، لوله بدون درز اغلب تنها گزینه مناسب است، زیرا شکل دادن و جوش دادن چنین صفحه ضخیم در یک سیلندر غیر عملی می شود و تنش پسماند قابل توجهی ایجاد می کند.
بنابراین، برای خدمات حیاتی که شامل فشارهای بالا و کاهش اسیدها میشود، لولههای بدون درز با دیواره-ضخیم استاندارد صنعتی است.
3. اهمیت شرط «سرویس ترش» برای لوله-دیواره ضخیم B-2 در کاربردهای نفت و گاز چیست؟
در حالی که Hastelloy B-2 عمدتاً برای پردازش شیمیایی شناخته میشود، اما کاربردهای خاصی در صنعت نفت و گاز برای محیطهای حاوی سولفید هیدروژن (H2S)، کلریدها و گاهی اوقات گوگرد عنصری دارد. هنگامی که به عنوان یک لوله با دیواره ضخیم برای لوله های سوراخ یا چوک های سطحی مشخص می شود، این ماده باید الزامات اضافی سختگیرانه ای فراتر از استاندارد ASTM B622 را برآورده کند.
چالش:
در سرویس ترش، ترکیب تنش کششی و یک محیط خورنده می تواند منجر به ترک خوردگی استرس سولفیدی (SSC) شود. در حالی که B{2}}2 در برابر خوردگی عمومی در این محیط ها مقاوم است، فرآیند تولید لوله با دیواره ضخیم می تواند آسیب پذیری هایی را ایجاد کند.
الزامات صنعت:
کنترل سختی (NACE MR0175/ISO 15156):برای مواد مورد استفاده در سرویس ترش، استانداردهای NACE محدودیت سختی سختی (معمولاً کمتر یا مساوی 35 HRC) برای جلوگیری از SSC اعمال می کنند. لولههای دیواره{2}ضخیم، به دلیل سرعت پایینتر خنککنندگی مرتبط با بخشهای سنگینتر در طول ساخت، میتوانند به طور بالقوه سختی بالاتری را در صورت عدم پردازش مناسب حفظ کنند. بنابراین، مشخصات خرید برای لوله ضخیم B-2 برای میدان نفتی، تأیید سختی در سراسر ضخامت دیوار را الزامی می کند.
گونه های گوگردی:B-2 گاهی اوقات به جای C-276 در محیط های ترش خاص که شرایط کاهشی غالب است و عدم وجود گونه های اکسید کننده آن را به یک انتخاب اقتصادی تبدیل می کند انتخاب می شود. دیواره ضخیم استحکام مکانیکی مورد نیاز برای مقاومت در برابر فشارهای پایین چاله را فراهم می کند در حالی که شیمی آلیاژ در برابر کاهش وزن عمومی ناشی از خوردگی H2S مقاومت می کند.
اگر لوله دارای ناهنجاری های ریزساختاری یا سختی بیش از حد باشد، استفاده از لوله تجاری استاندارد B-2 در چاه-ترش فشار بالا میتواند منجر به شکست شکننده فاجعهآمیز شود که باعث میشود پایبندی دقیق به استانداردهای NACE غیرقابل مذاکره باشد.
4. پایداری حرارتی در حین جوشکاری چه تأثیری بر نصب سیستمهای Hastelloy B-2 با دیواره ضخیم دارد؟
نصب یک سیستم لوله کشی با استفاده از-دیواره ضخیم Hastelloy B-2 لوله، چالش های قابل توجهی در جوشکاری میدانی ایجاد می کند. برخلاف لولههای نازک-دیواره، لوله با دیواره ضخیم دارای جرم حرارتی بالایی است که به عنوان یک هیت سینک عمل میکند، اما همچنین گرما را برای مدت طولانیتری حفظ میکند و خطر آسیب متالورژیکی را افزایش میدهد.
معضل جوشکاری:
هنگام جوشکاری لوله های ضخیم-دیواره B-2 (مثلاً ضخامت دیواره 1 اینچی یا بیشتر)، گذرگاه ریشه و داغ بسیار مهم است. محتوای مولیبدن بالا، حوضچه جوش را کند می کند و در صورت آلوده شدن، مستعد ترک خوردن داغ می شود.
مدیریت ورودی گرما:جوشکارها باید از تکنیک "مهره رشته ای" با حرارت ورودی نسبتا کم استفاده کنند تا از گرم شدن بیش از حد فلز پایه جلوگیری کنند. با این حال، به دلیل ضخیم بودن لوله، آنها همچنین باید از نفوذ کافی اطمینان حاصل کنند. این نیاز به کنترل دقیق دارد.
دمای بین گذر:این مهم ترین عامل است. از آنجایی که چندین پاس جوش برای پر کردن مخروط گذاشته می شود، گرما در لوله ضخیم-دیواره ایجاد می شود. اگر دمای بین گذر از حداکثر توصیه شده بیشتر شود (اغلب در حدود 200 درجه فارنهایت / 93 درجه)، گذرهای زیرین و منطقه تحت تأثیر حرارت (HAZ) فلز پایه می توانند در محدوده حساسیت (1200-1600 درجه فارنهایت) قرار گیرند و فازهای Ni-Mo مخرب را رسوب دهند.
پست-تصفیه حرارتی جوش (PWHT):برای مقاطع بسیار ضخیم، تنش های پسماند پس از جوشکاری می تواند بسیار زیاد باشد. در حالی که B{2}}2 اغلب در حالت جوشکاری استفاده میشود، برخی از کدهای بحرانی یا بخشهای بسیار ضخیم ممکن است به PWHT برای کاهش فشار-از اتصال نیاز داشته باشند. با این حال، انجام یک PWHT بر روی یک لوله بزرگ-B-2 با دیواره ضخیم در مزرعه از نظر لجستیکی پیچیده است و اگر به طور یکنواخت انجام نشود، خطر اعوجاج لوله را به همراه دارد.
در نتیجه، روشهای جوشکاری (WPS/PQR) برای دیوارههای ضخیم-B-2 باید به شدت واجد شرایط باشند و ضخامت دیواره و قطر دقیق لوله را شبیهسازی کنند تا در میدان مورد استفاده قرار گیرند.
5. تلورانس های ابعادی استاندارد و معیارهای بازرسی ویژه ASME SB-622 برای لوله B-2 دیواره ضخیم چیست؟
لوله Hastelloy B-2 دیواره{0} ضخیم معمولاً سفارش داده می شودASTM B622 / ASME SB-622، که مشخصات استاندارد لوله های آلیاژ نیکل بدون درز است. درک تلورانس ها و الزامات آزمایشی این استاندارد برای تدارکات و تضمین کیفیت بسیار مهم است.
الزامات کلیدی تحت SB-622 برای دیوارهای ضخیم:
تحمل های ابعادی:برای لولههای دیواره{0} ضخیم، تحملها از نظر درصد بخشندهتر، اما به صورت مطلق سختتر میشوند.
قطر بیرونی:برای OD < 4-1/2"، تحمل معمولاً +1/64" تا -1/32 است." برای قطرهای بزرگتر، بر اساس درصد است.
ضخامت دیوار:استاندارد اجازه تغییر 12.5% از دیوار اسمی را می دهد. برای یک دیوار ضخیم 1 اینچ، لوله را می توان در 0.875 اینچ در نازک ترین نقطه خود پذیرفت. مهندسان طراح باید این "تحت تحمل" را در محاسبات تنش خود در نظر بگیرند.
طول:معمولاً با تحمل طول خاص (به عنوان مثال، +1/4"، -0 برای طول های برش) عرضه می شود.
تست مکانیکی:
تست صاف کردن:حلقهای که از لوله{0}دیواره ضخیم بریده میشود، بین صفحات موازی تا یک فاصله مشخص صاف میشود تا شکلپذیری و عدم وجود ترک یا لایهبندی را آزمایش کند. این یک آزمایش مهم برای لوله بدون درز است تا اطمینان حاصل شود که فرآیند سوراخ کردن و سوراخ کردن نقص داخلی ایجاد نمی کند.
تست هیدرواستاتیک یا NDE:هر لوله باید تحت فشار آزمایش شود یا تحت آزمایش الکتریکی غیر مخرب (مانند جریان اولتراسونیک یا جریان گردابی) قرار گیرد. برای لولههای دیواری ضخیم که در سرویسهای حیاتی استفاده میشود، خریداران اغلب به جای آزمایش هیدرواستاتیک، 100٪ بازرسی اولتراسونیک (UT) را مشخص میکنند تا اطمینان حاصل کنند که هیچ نقص داخلی (درز یا دور) وجود ندارد که بتواند به عنوان افزایش دهنده استرس عمل کند.
اندازه و ریزساختار دانه:استاندارد مستلزم آن است که لوله در شرایط آنیل شده با محلول باشد. خریداران معمولاً برای بررسی عدم وجود فازهای بین فلزی مضر و تأیید ساختار دانه تمیز و هم محور، یک معاینه میکرو-بر روی مقطع{2}}مقطع{2}}دیواره ضخیم-لوله مشخص میکنند.
درک این تلورانس ها و آزمایش ها تضمین می کند که لوله -دیواره ضخیم B-2 دریافت شده در محل، هم الزامات ابعادی برای نصب و هم الزامات متالورژیکی برای سرویس ایمن را برآورده می کند.
