1. Hitsaussauman eheys: Onko Hastelloy C -hitsatun putken hitsisauma korkean lämpötilan merivesisovelluksissa yhtä luotettava kuin perusmetalli, vai tuleeko siitä ensisijainen korroosiopaikka?
K: Suunnittelemme merivesijäähdytysjärjestelmää LNG-laitokseen. Harkitsemme Hastelloy C-276 hitsattua putkia vähentääksemme kustannuksia saumattomiin verrattuna. Olemme kuitenkin huolissamme hitsisaumasta. Syövytyykö hitsausalue lämpimässä merivesiympäristössä (40 astetta - 50 astetta) nopeammin kuin muu osa putkesta?
V: Tämä on yleisin huolenaihe hitsattujen CRA-putkien (korroosionkestävä metalliseos) suhteen. Lyhyt vastaus on: Oikealla valmistuksella ja täytemetallin valinnalla Hastelloy C-276:n hitsisauma voi toimia samalla tavalla tai joskus jopa paremmin kuin perusmetalli merivesisovelluksissa.
Tässä on metallurginen perustelu:
Liuoshehkutettu kunto: Korkealaatuinen{0}}Hastelloy C-276 -hitsattu putki toimitetaan tyypillisesti liuoshehkutettuna hitsauksen jälkeen. Putki kuumennetaan noin 1121 asteeseen (2050 astetta F) ja sammutetaan nopeasti. Tämä lämpökäsittely palvelee kahta kriittistä tarkoitusta:
Se liuottaa kaikki haitalliset toissijaiset faasit tai karbidit, jotka ovat saattaneet saostua lämpö{0}}vyöhykkeelle (HAZ) hitsauksen aikana.
Se eliminoi muovaus- ja hitsausprosessin jäännösjännitykset.
Tässä tilassa hitsisauma on metallurgisesti homogenoitu perusmetallin kanssa.
Täytemetallin yli-vastaavuus: hitsisauma ei ole vain uudelleensulatettu epäjalometalli. Se on kerrostettua täytemetallia, tyypillisesti ERNiCrMo-4 tai ERNiCrMo-10. Nämä täytemetallit on usein seostettu niin, että ne ovat hieman "rikkaampia" molybdeenin tai volframin suhteen kuin pohjaputki, jotta voidaan ottaa huomioon segregaatio jähmettymisen aikana. Merivedessä, jossa rakokorroosio on ensisijainen uhka, tämä korkea molybdeenipitoisuus hitsaussaumassa aiheuttaa usein sauman.paremminpaikallinen korroosionkestävyys kuin perusmetalli.
Todellinen uhka: Rautakontaminaatio: Suurin riski Hastelloy-hitsatulle putkelle merivedessä ei ole itse hitsaus, vaanhitsauksen jälkeinen-kontaminaatio. Jos hiiliteräksen hiontajätteet tai rautahiukkaset uppoavat hitsin pintaan, ne ruostuvat merivedessä. Tämä ruoste muodostaa rakon ja kuluttaa happea aiheuttaen pistesyöpymisen muuten passiivisessa Hastelloyssa. Tiukka valmistus-peittaus- ja passivointijärjestelmä on välttämätön rautakontaminaation poistamiseksi ennen putken käyttöönottoa.
Tuomio: Liuoshehkutetussa tilassa hitsisauma ei ole heikkous. Saat aikaan homogeenisen mikrorakenteen, joka kestää täysin merivedelle tyypillistä kloridihyökkäystä.
2. Valmistuserot: Mitkä ovat kriittiset erot muovaustekniikoissa 316L ruostumattomasta teräksestä valmistetun hitsatun putken ja Hastelloy C-276:n välillä?
K: Putkitehtaallamme käytetään yleensä 300-sarjan ruostumatonta terästä. Meillä on sopimus 8" Schedule 40 hitsatun putken valmistamisesta Hastelloy C-276:ssa. Voimmeko käyttää samoja telatyökaluja ja hitsausparametreja vai tarvitsemmeko täydellisen asennuksen muutoksen?
V: Jos yritetään käyttää Hastelloy C-276:ta 316 litran tehtaalla ilman merkittäviä säätöjä, seurauksena on todennäköisesti katastrofaalinen työkaluvika tai kauhea hitsin laatu. Hastelloy C-276 on "työkarkaiseva" nikkeliseos, ja se käyttäytyy hyvin eri tavalla kuin austeniittinen ruostumaton teräs.
Tässä ovat kriittiset erot:
Työkalupaine ja jousi-takaisin:
316L: Sen myötölujuus on pienempi ja sitkeämpi. Se muodostuu helposti kohtuullisessa paineessa.
Hastelloy C-276: Sillä on korkeampi myötöraja ja huomattavasti korkeampi työstökovettuvuus. Se on "vahvempi" ja jäykempi.
Vaadittu toimenpide: Sinun on lisättävä painetta murtumisteloihin ja eväkulkuihin. Koska materiaali kuitenkin joustaa takaisin enemmän, et voi yksinkertaisesti murskata sitä kovemmin. Telavälit on kalibroitava uudelleen erilaisten takajousien-ominaisuuksien huomioon ottamiseksi, jotta hitsauksessa saavutetaan oikea soikea ja reunan kunto.
Rappaus (tarttumiskohta): Nikkeliseoksilla on taipumus sahautua (tarttua) työkaluteräkseen. 316L voidaan käyttää tavallisilla työkaluterästeloilla, joilla on hyvä voitelua. Hastelloy C-276 mikrohitsautuu paineen alaisena rulliin, naarmuuntaen putken pintaa ja vaurioittaen työkaluja.
Vaadittu toimenpide: Saatat tarvita rullia, joiden kovuus on korkeampi (tai pinnoitettuja rullia) ja huomattavasti aggressiivisempi, kloorivapaa -voiteluaine.
Hitsausnopeus ja lämmönsyöttö:
316L: Alhaisempi lämmönjohtavuus ja suurempi sähkövastus.
Hastelloy C-276: Lämmönjohtavuus on jopa pienempi kuin 316 litralla. Tämä tarkoittaa, että lämpö keskittyy hitsin reunaan.
Vaadittu toimenpide: Sinun on vähennettävä hitsausnopeutta tai säädettävä tehonsyöttöä. Sula hitsausallas on myös "hitaampi" (sillä on korkeampi viskositeetti) kuin ruostumaton teräs. Jos käytät 316 litran nopeuksia, vaarana on sulaminen-tai epäjohdonmukainen helmien muodostuminen.
Hapetus: Hastelloyn muodostuneet oksidit (runsaasti nikkeliä ja molybdeeniä) ovat sitkeämpiä ja sitkeämpiä kuin ruostumattoman teräksen kromioksidit. Huivityökalusi (ID-helmien poistoon) kuluu nopeammin ja saattaa vaatia kovametalli- tai keraamisia kärkiä.
3. ASME-koodin noudattaminen: Voidaanko Hastelloy C -hitsattua putkea käyttää suoraan paineastioiden rakentamiseen ASME Section VIII, Division 1 mukaisesti, ja mitä liitoksen hyötysuhdetta käytetään?
K: Valmistamme paineastiaa erittäin syövyttävään kemialliseen prosessiin. Rahan säästämiseksi haluamme käyttää Hastelloy C-276 hitsattua putkea vaippaan ja suuttimiin valssauslevyn ja hitsaussaumojen sijaan. Salliiko ASME-koodi tämän, ja miten vahvuutta vähennetään?
V: Kyllä, ASME:n kattila- ja paineastiasäännöstö (osasto VIII, osasto 1) sallii hitsattujen putkien käytön paineastioiden rakentamisessa. Säännöstö kuitenkin asettaa erityiset suunnittelusäännöt hitsaussauman laadusta ja tarkastuksesta.
Näin se pätee Hastelloy C-276:een:
Materiaalitiedot: Putki on valmistettava ASME:n hyväksymän ASTM-standardin mukaisesti. Hastelloy C-276 hitsatun putken osalta tämä on tyypillisesti ASTM B619 (hitsattu putki) tai B775 (yleiset vaatimukset nikkeliseoksesta hitsatulle putkelle).
Liitoksen tehokkuuskerroin (E): Tämä on suunnittelulaskelmien kriittinen tekijä. Materiaalin sallittu jännitysarvo kerrotaan tällä kertoimella hitsaussauman lujuuden määrittämiseksi.
Tekijä E=0.85: Tämä pätee, jos putki on valmistettu saumattomien laatustandardien mukaisesti? Ei. Erityisesti hitsatuille putkille, joita käytetään aluksen rakentamisessa, jossa hitsisauma on röntgenkuvattu (täysin x-röntgenkuva) ohjeiden mukaisesti, voidaan käyttää liitoksen tehokkuuskerrointa 1,0. Jos hitsistä ei kuitenkaan oteta röntgenkuvaa, tekijä laskee.
Tekijä E=0.85: Tätä käytetään tyypillisesti hitsatuille putkille, jotka on liuoshehkutettu, mutta vain piste{1}}tutkittu (tai ei tutkittu) röntgenkuvauksella.
Pituussuuntainen vs. ympärysmitta: Koodi välittääpituussuuntainensauman tehokkuus. Myymälässäsi hitsaamasi kehäsaumat käsitellään erikseen omien hitsausmenetelmiesi mukaan.
Vetolujuuden vähentäminen: Toisin kuin eräät muovimateriaalit, hitsatun putken perusmetallin vetolujuus (kuten ASME:n jaksossa II, osa D) on sama kuin saumattoman putken, mikäli se täyttää kemialliset ja vetolujuusvaatimukset. "Pienennys" hoidetaan kokonaan sallittuun jännitykseen sovelletun liitoksen hyötysuhteen avulla.
Käytännön neuvoja alusten rakentajille:
Jos käytät putkea vaippakerroksena, varmista, että pituussuuntainen hitsisauma on laadukkain. Määritä 100-prosenttinen röntgenkuva putken valmistajan pitkittäissaumasta, jotta voit saavuttaa suunnittelussasi korkeammat jännitysarvot. Jos käsittelet sitä "saumattomana" vastineena röntgenkuvauksessa, maksimoit seinämän paksuuden tehokkuuden.
4. Sour Service (NACE): Täyttääkö Hastelloy C -hitsatun putken hitsaus NACE MR0175/ISO 15156 -standardin kovuusvaatimukset hapanöljy- ja kaasuhuoltoa varten?
K: Haluamme käyttää Hastelloy C-276 hitsattua putkea reiän ruiskutuslinjaan kentällä, jossa on korkea H2S ja kloridit. NACE MR0175 rajoittaa kovuutta estääkseen sulfidijännityshalkeilua (SSC). Tekeekö hitsaus saumasta liian kovan, jolloin se hylätään happamaan palveluun?
V: Hastelloy C-276 on yksi anteeksiantavimmista materiaaleista NACE MR0175 -vaatimustenmukaisuuden suhteen, mutta hitsisauma vaatii tarkastelua. Hyvä uutinen on, että C-276 on nimenomaisesti listattu hyväksyttäväksi materiaaliksi hapan palveluun, ja hitsattu putki on yleisesti hyväksyttävä.
Tässä on tarkka erittely hitsauksesta:
NACE-kovuusraja: Hiiliteräkselle ja matalaseoksille NACE MR0175 asettaa tiukan kovuusrajan 22 HRC (Hardness Rockwell C). Nikkeli-pohjaisille metalliseoksille, kuten C-276, standardi on erilainen. Siinä keskitytään enemmän materiaalin kuntoon (liuoshehkutettu) ja kylmätyöstön välttämiseen. Kuitenkin 35 HRC:n maksimikovuus mainitaan usein ohjeena kylmätyöstetyille alueille halkeilun välttämiseksi.
Hitsaussauman kovuus: Oikein valmistetussa Hastelloy C-276-hitsatussa putkessa (käytetään GTAW- tai plasmahitsausta sopivalla täyteaineella) hitsausmassan kovuus on tyypillisesti 15-25 HRC. Tämä on hyvin happaman palvelun hyväksyttävän alueen sisällä. Lämpöalue (HAZ) on yleensä vielä pehmeämpi.
Todellinen riski: Kylmätyöstö: Alueet, jotka saattavat ylittää hyväksyttävän kovuuden, eivät ole itse hitsi, vaan hitsin tai hitsin vieressä olevat "kylmämuokatut" alueet.lämmön vaikutusaluejos hitsaus on tehty väärin (liian kuuma, liian hidas). Tehtaan lopullinen liuoshehkutusvaihe hitsauksen jälkeen kuitenkin nollaa metallurgisen rakenteen. Se kiteyttää uudelleen kaiken kylmätyön muovauksesta ja kaikki kovat vyöhykkeet hitsauksesta, jolloin koko putken-hitsaus ja pohja-palautuvat tasaiseen, pehmeään, sitkeäseen tilaan.
Pätevyys: Täysin vaatimustenmukaisuuden vuoksi putken valmistajan tulee toimittaa asiakirjat, jotka osoittavat, että tuote täyttää NACE-vaatimukset. Tyypillisesti sitä tukevat rakeidenväliset korroosiotestit (ASTM G28) ja hitsin kovuusmittaukset.
Tuomio: Liuoshehkutettu Hastelloy C-276 hitsattu putki on täysin yhteensopiva NACE MR0175:n kanssa hapan palvelua varten. Oikean lämpökäsittelyn jälkeen hitsisauma ei aiheuta SSC-riskiä.
5. Taloudellinen perustelu: Milloin on taloudellisesti järkevää valita hitsattu Hastelloy C -putki saumattoman version päälle kemiantehtaan laajennusta varten?
K: Olen kemiantehtaan laajennuksen projektipäällikkö. Tarvitsemme 6 000 jalkaa 10" Hastelloy C -putkia. Saumaton vaihtoehto rikkoo budjetin. Mitä kompromisseja on, jos vaihdan hitsattuihin putkeen? Uhraanko turvallisuuden tai pitkäikäisyyden vain säästääkseni rahaa?
V: Valinta saumattoman ja hitsatun Hastelloy C -putken välillä on klassinen insinööritaloudellinen päätös. Et välttämättä uhraa turvallisuutta tai pitkäikäisyyttä, jos teet tietoisen valinnan. Tässä on puitteet päätöksenteolle:
Kun hitsattu putki voittaa ("Sweet Spot"):
Suuri halkaisija, pitkät juoksut: Yli 6":n NPS-koossa saumaton putki tulee eksponentiaalisesti kalliimmaksi ja vaikeammaksi hankkia. Lävistysprosessilla halkaisijaltaan suurissa-saumattomissa nikkeliseoksessa aihioissa on alhainen saanto, mikä nostaa kustannuksia. Hitsattu putki muodostetaan levystä, joka on helpompi valmistaa. 10":n linjassasi voi olla halvempi 20 saumaton putki.
Ei--kriittiset palvelut: Jos putki käsittelee kemikaalien massasiirtoa, jossa paine on kohtalainen ja korroosio yleistä (tasaista), hitsisauma ei ole vastuussa. Seinämäpaksuuteen rakentamasi korroosiovara suojaa koko putkea, mukaan lukien hitsaus.
Saatavuus (toimitusajat): Suurin halkaisijan saumattomalla Hastelloy-putkella on usein pidentynyt toimitusaika, koska tehtaat käyttävät sitä tietyissä kampanjoissa. Hitsattu putki voidaan usein valmistaa nopeammin levyvarastosta, jolloin projektisi saadaan verkkoon nopeammin.
Kun saumaton on ei--neuvoteltavissa:
Syklinen väsymys tai tärinä: Jos linja on alttiina voimakkaalle tärinälle (esim. kytketty mäntäkompressoreihin) tai voimakkaalle painejaksolle, saumatonta suositellaan. Pitkittäisen sauman puuttuminen poistaa mahdollisen väsymishalkeamien alkamiskohdan.
Äärimmäisen korkeat paineet: Paksu{0}}seinien aikatauluissa (esim. aikataulu 160 tai XXS) saumattoman taotun aihiomateriaalin luotettavuus määritetään usein muotoillun-ja-hitsatun levyrakenteen perusteella.
Kriittiset turvavyöhykkeet: Putken osissa, jotka ovat suoraan paineastioiden vieressä tai enintään 10 jalan etäisyydellä korkeapaineisista pyörivistä laitteista, jotkin yrityksen standardit edellyttävät saumattomien muuttujien eliminoimista.
Tuomio projektillesi:
6 000 jalan 10" putkelle yleisessä kemiallisessa siirtotehtävässä hitsattu putki on taloudellisesti järkevä valinta. Varmista, että määrität, että putki on valmistettu liuoshehkutetussa tilassa ja että hitsisauma on läpäissyt hydrostaattisen testin ja -tuhoamattoman tarkastuksen (kuten pyörrevirta tai UT). Tässä tilassa tiivistyskestävyys ja mekaaninen lujuus ovat tehottomia. 99 % kemiallisten prosessien sovelluksista Kustannussäästöt ovat todellisia eivätkä vaaranna laitoksen eheyttä.
