Kako se proizvodi Hastelloy B zavarene cijevi i koje su kontrole kvaliteta bitne?

1. Integritet zavarenog šava: U servisu hlorovodonične kiseline, da li je zavareni šav zavarene cijevi Hastelloy B jednako-otporan na koroziju kao i osnovni metal?

P: Razmatramo Hastelloy B zavarene cijevi za vod za prijenos hlorovodonične kiseline kako bismo smanjili troškove u odnosu na bešavne. Međutim, zabrinuti smo za zavareni šav. U vrućoj HCl službi, hoće li zona zavara korodirati brže od ostatka cijevi, stvarajući slabu tačku?

O: Ovo je najkritičnije razmatranje kada se specificiraju zavarene cijevi za HCl servis. Odgovor u velikoj mjeri ovisi o tome koju verziju Hastelloy B koristite (B-2 naspram B-3) i da li je cijev propisno termički obrađena nakon zavarivanja.

Osnovni izazov:

U hlorovodoničnoj kiselini otpornost na koroziju potiče prvenstveno od visokog sadržaja molibdena (27-32%). Svaki faktor koji lokalno smanjuje koncentraciju molibdena ili stvara zone osiromašene molibdenom rezultirat će ubrzanim napadom.

Konfiguracije zavarenih cijevi:

Stanje žarenja rješenja:

Visok-kvalitetna Hastelloy B zavarena cijev se obično isporučuje u stanju žarenog rastvora nakon zavarivanja. Ovo je kritično:

Proces: Formirana i zavarena cijev se zagreva na 1060-1120 stepeni (1940-2050 stepeni F) i brzo gasi.

Šta radi:

Otapa sve karbide ili intermetalne faze koje su nastale tokom zavarivanja.

Rekristalizira zonu zavara i zonu{0}}zahvaćenu toplinom.

Eliminiše zaostala naprezanja od formiranja i zavarivanja.

Vraća ujednačenu hemiju šava.

Rezultat: U ovom stanju, zavareni šav se metalurški ne razlikuje od osnovnog metala zbog korozije.

Razmatranja B-2 naspram B-3:

Rizik od napada "linija{0}} noža":

Ako zavarena cijev nije pravilno žarena nakon zavarivanja:

B-2: Toplotno pogođena zona može biti podvrgnuta uređenju, postajući krhka i podložna brzom napadu.

B-3: Otporniji, ali zona zavara i dalje može imati nešto drugačije karakteristike korozije.

Izbor metala za punjenje:

Za zavarene cijevi proizvedene od ploče ili trake:

Zavareni šav se nanosi odgovarajućim dodatnim metalom (ERNiMo-7 za B-2, ERNiMo-10 za B-3).

Hemija punila je dizajnirana tako da odgovara ili malo nadmašuje osnovni metal u sadržaju molibdena.

Pravilno izveden, naslaga zavara ima otpornost na koroziju jednaku osnovnom metalu.

Testiranje verifikacije:

Da biste osigurali integritet zavarenog šava za HCl servis:

ASTM G28 metoda A test korozije:

Testirajte uzorke koji uključuju zavareni šav.

Uporedite stopu korozije sa osnovnim metalom.

Prihvatanje: Stopa korozije zavara treba da bude unutar 20% stope osnovnog metala.

Mikroskopski pregled:

Poprečni presjek kroz zavar.

Tražite ujednačenu mikrostrukturu, bez preferencijalnog napada.

Mapiranje tvrdoće:

Pređite preko zavara i HAZ-a.

Vrijednosti bi trebale biti dosljedne (obično 85-95 HRB).

Preporuka:

Za HCl servis, Hastelloy B zavarene cijevi su prihvatljive samo ako:

Proizvodi se od B-3 (poželjno) ili B-2.

Isporučuje se u stanju žarenog rastvora nakon zavarivanja.

Zavareni šav je pregledan (radiografski ili ultrazvučno) i pronađen je zvuk.

Podaci ispitivanja korozije potvrđuju performanse zone zavarivanja.

Navedite u narudžbini:

*"Zavarena cijev Hastelloy B-3 se isporučuje u stanju žarenog rastvora nakon zavarivanja. Zavareni šav mora biti 100% radiografiran. Materijal mora biti pogodan za rad sa hlorovodoničnom kiselinom sa otpornošću na koroziju u zoni zavara koja je ekvivalentna osnovnom metalu, verifikovana ASTM G28 ispitivanjem."*

---

2. Proizvodni proces: Kako se proizvodi Hastelloy B zavarene cijevi i koje su kontrole kvaliteta bitne?

P: Nabavljamo Hastelloy B zavarene cijevi za primjenu hemijske obrade. Razumijemo da se proizvodni proces razlikuje od bešavnog. Možete li objasniti kako se zavarene cijevi prave od ove legure i koje provjere kvaliteta treba navesti?

O: Proizvodnja zavarenih cijevi od Hastelloy B je sofisticiran proces koji zahtijeva pažljivu kontrolu u svakoj fazi. Visok sadržaj molibdena u leguri i karakteristike radne{1}}očvršćavanja čine je izazovnijom od nehrđajućeg čelika, ali pravilne tehnike proizvode visoko{2}}kvalitetan proizvod.

Proces proizvodnje:

Sirovi materijal (traka/ploča):

Početni materijal je toplo-valjana ili hladno{1}}valjana traka/ploča prema ASTM B333.

Materijal je u stanju žarenog rastvora.

Rubovi su pripremljeni (brušeni ili brušeni) za zavarivanje.

Formiranje:

Traka se progresivno formira u cevasti oblik kroz niz valjaka.

Za veće prečnike, ploča se može formirati u presi (U-ing i O-ing) prije zavarivanja.

Oblikovanje mora biti precizno kako bi se postiglo pravilno poravnanje ivica za zavarivanje.

Zavarivanje (kritični korak):

Proces: Gas Tungsten Arc Welding (GTAW) je najčešće, često automatizirano (orbitalno ili uzdužno zavarivanje).

Metal za punjenje: Koristi se odgovarajuća punila (ERNiMo-7 za B-2, ERNiMo-10 za B-3).

Zaštitni plin: 100% argon, sa pratećim štitovima za zaštitu od oksidacije.

Back Purging: Neophodno za sprečavanje oksidacije korijenskog prolaza.

Parametri: Nizak unos toplote, kontrolisana brzina putovanja kako bi se minimizirala širina HAZ.

Tretman zavarenih šavova:

Uklanjanje unutrašnjeg zrna: Za mnoge primene, unutrašnji zavareni sloj se izravnava ili uklanja kako bi se obezbedio glatki otvor.

Vanjska obrada perlica: Vanjske perle se mogu obložiti u ravnini ako je potrebno.

Žarenje otopinom (bitni korak):

Zavarena cijev je termički{0}}tretirana na 1060-1120 stepeni (1940-2050 stepeni F).

Svrha: Otopiti sve taloge, rekristalizirati zonu zavara, ublažiti naprezanje.

Gašenje: Brzo gašenje vodom kako bi se spriječilo red i taloženje faze.

Napomena: Ovaj korak je obavezan za servis protiv korozije.

ravnanje:

Cijev se ispravlja pomoću rotacijskih ispravljača ili presa.

Mora se voditi računa da se hladni rad svede na minimum.

Završna obrada:

Krajevi su pripremljeni (košeni za zavarivanje ili kvadratni rez).

Površina se po potrebi može kiseliti ili pasivizirati.

Osnovne kontrole kvaliteta:

Uobičajeni nedostaci na koje treba obratiti pažnju:

Prednost B-3:

Za proizvodnju zavarenih cijevi B-3 nudi:

Bolja otpornost na HAZ krtost tokom zavarivanja.

Oprostniji zahtjevi za žarenje nakon{0}zavarivanja.

Širi prozor za obradu.

Preporuka:

Prilikom naručivanja Hastelloy B zavarenih cijevi navedite:

*"Zavarena cijev će se proizvoditi po ASTM B619 od rastvorom-žarene trake. Uzdužni zavareni šav će se napraviti postupkom GTAW sa odgovarajućim dodatnim metalom (ERNiMo-10 za B-3). Nakon zavarivanja, cijev će biti žarena u otopini na 1060-1120 stepeni i zahtijevamo radiografski pregled vode. šav, hidrostatičko ispitivanje i ASTM G28 ispitivanje korozije na uzorcima koji uključuju šavove.

---

3. Analiza troškova-Analiza koristi: Kada ima ekonomskog smisla specificirati zavarene Hastelloy B cijevi preko bešavnih?

P: Dizajniramo veliki sistem cjevovoda hlorovodonične kiseline koji zahtijeva 2000 stopa Hastelloy B cijevi prečnika 8". Bešavna opcija je znatno skuplja. Koje su prednosti-ako prijeđemo na zavarene cijevi i da li je bezbedno za ovu uslugu?

O: Izbor između bešavnih i zavarenih Hastelloy B cijevi za HCl sistem velikog-promjera je klasična odluka inženjerske ekonomije. Uz odgovarajuće specifikacije i kontrolu kvaliteta, zavarene cijevi mogu biti sigurna i ekonomična alternativa.

Poređenje troškova:

Za 8" Schedule 40 Hastelloy B cijevi:

Potencijalne uštede: 30-40%

Tehničko poređenje za HCl servis:

Kada je zavarena cijev pravi izbor:

Large Diameters (>6"): Bešavni postaje eksponencijalno skuplji i težak za nabavku.

Duge staze (vaših 2000 stopa): Uštede su značajne.

Umjereni pritisci: Ako tlak nije blizu maksimalnog koda, zavareni šav nije ograničavajući faktor.

Ne-ciklički servis: Stalni-pritisak i temperatura.

Dostupno za inspekciju: Ako se linija može periodično pregledavati.

Kada se bešavno ne može pregovarati-:

Ciklični zamor: Ako linija ima česte promjene pritiska ili temperature.

Vibracije: Povezano sa rotirajućom opremom (pumpe, kompresori).

Ekstremni pritisci: Blizu dozvoljenih granica naprezanja.

Kritične sigurnosne zone: Neposredno u blizini posuda pod pritiskom ili na nepristupačnim lokacijama.

Bez inspekcijskog pristupa: ukopani ili trajno izolirani vodovi.

Smanjenje rizika za zavarene cijevi:

Ako odaberete zavarenu cijev za vaš HCl sistem:

Navedite 100% radiografiju: uzdužnog zavarenog šava. Ovo omogućava faktor efikasnosti spoja od 1,0 u dizajnu, što znači da se zavar smatra jakim kao i osnovni metal.

Zahtijeva žarenje otopinom nakon zavarivanja: Ovo je obavezno za otpornost na koroziju.

Ispitivanje korozije na zahtjev: ASTM G28 na uzorcima koji uključuju zavareni šav. Provjerite je li stopa korozije prihvatljiva.

Uzmite u obzir eroziju-Koroziju: Ako HCl sadrži čvrste materije, zavareni šav (čak i ako je u ravnini) može biti tačka turbulencije. Dizajnirajte za malo veće brzine ili dodajte dodatak za koroziju.

Pristup inspekciji: Osigurajte da je linija dizajnirana tako da se zavareni šav može periodično pregledati (očitavanje debljine UT).

Razmatranje dizajna:

Zaključak:

Za vaš 8" HCl sistem cijevi, zavarena Hastelloy B-3 cijev je vjerovatno pravi ekonomski izbor, pod uslovom:

Određujete B-3 (ne B-2) za poboljšanu zavarljivost.

Potrebno vam je žarenje rastvorom nakon zavarivanja.

Nalažete 100% radiografiju uzdužnog šava.

Ispitivanje korozije vršite na uzorcima koji uključuju -vare.

Usluga nije-ciklična i pritisci su umjereni.

Uštede od 30-40% su stvarne i ne ugrožavaju sigurnost ili dugovječnost ako su ove specifikacije ispunjene.

---

4. Usklađenost sa kodeksom: Da li zavarena Hastelloy B cijev ispunjava zahtjeve ASME B31.3 za cjevovode hemijskih postrojenja?

P: Projektujemo sistem cjevovoda hemijskog postrojenja prema ASME B31.3 i želimo da koristimo zavarenu Hastelloy B cijev. Koji su zahtjevi koda za kvalitet zavarenih spojeva, inspekciju i dozvoljena naprezanja?

O: ASME B31.3 (Process Piping Code) u potpunosti se bavi upotrebom zavarenih cijevi, uključujući legure nikla kao što je Hastelloy B. Razumijevanje zahtjeva koda je ključno za usklađen i siguran dizajn.

Specifikacije materijala:

Faktori kvaliteta zavarenog spoja (iz B31.3, tabela 302.3.4):

Dozvoljeni napon za cijev se množi faktorom kvalitete na osnovu ispitivanja zavara:

Kritična tačka: Za zavarene cijevi, ako ne radite radiografiju, faktor spoja je tipično 0,85 (prema B31.3, ovo se odnosi na "zavarene cijevi s dodatnim metalom"). Da biste postigli E=1.0, morate odrediti i izvršiti 100% radiografski pregled uzdužnog šava.

Zahtjevi inspekcije (B31.3, Poglavlje VI):

Za HCl usluge (obično za kategoriju M ili barem za kategoriju C), toplo se preporučuje 100% radiografija.

Dozvoljene vrijednosti naprezanja:

B31.3 upućuje na dozvoljena naprezanja iz ASME odjeljka II, dio D. Za Hastelloy B-3 (UNS N10675):

Dozvoljeni napon sobne temperature: približno 25,0 ksi (172 MPa)

Povišene vrijednosti temperature: Derate po tablicama

Ova dozvoljena naprezanja odnose se na osnovni metal. Za dizajn zavarenih cijevi:

Dozvoljeni napon za dizajn=(dozvoljeni osnovni metal) × (faktor efikasnosti zgloba E)

Sa E=1.0 (100% RT), koristite puni dozvoljeni stres.

Sa E=0.85 (tačkasto ili bez RT), projektno naprezanje se smanjuje za 15%.

Zahtjevi za zavarivanje (B31.3, Poglavlje V):

Kvalifikacija postupka: Postupci zavarivanja koji se koriste za proizvodnju cijevi moraju biti kvalifikovani prema ASME Odjeljku IX.

Kvalifikacija učinka: Zavarivači moraju biti kvalifikovani.

Dodatni metal: Mora biti u skladu sa AWS A5.14.

Dizajn pritiska (B31.3, Poglavlje II):

Za ravnu cijev pod unutrašnjim pritiskom:

t = (P × D) / (2 × (S × E + P × Y))

gdje:

t=potrebna debljina zida

P=unutrašnji projektovani pritisak

D=vanjski prečnik

S=dozvoljeni napon iz Odjeljka II, Dio D

E=faktor kvaliteta uzdužnog spoja

Y=temperaturni koeficijent (0,4 za ove legure)

Dodatni zahtjevi za navođenje:

Za sistem zavarenih cijevi Hastelloy B u skladu sa B31.3:

Certifikacija materijala: Izvještaji o ispitivanju mlina koji potvrđuju usklađenost sa ASTM B619.

Certifikacija toplinske obrade: Dokumentirani dokaz žarenja otopinom nakon zavarivanja.

NDE izvještaji:

Radiografski izvještaji za uzdužne šavove (ako je specificirano 100% RT).

Sertifikati o hidrostatičkim ispitivanjima.

PMI: Pozitivna identifikacija materijala na svakoj cijevi.

Ispitivanje korozije: ASTM G28 rezultati ako to zahteva inženjering.

Uzorak specifikacije cijevi:

*"Cevovodi treba da budu Hastelloy B-3 (UNS N10675), zavarene cevi prema ASTM B619. Uzdužni zavareni šavovi moraju biti 100% radiografisani prema ASTM E94, prihvatanje prema ASME B31.3. Cev se isporučuje u stanju žarenog rastvora nakon zavarivanja sa punim dokumentom sa faktorima B1. E=1.0."*

Preporuka:

Za vaš sistem HCl cijevi, specificirajte Hastelloy B-3 zavarenu cijev sa 100% radiografskim pregledom uzdužnog šava. Ovo omogućava E=1.0, maksimiziranje dozvoljenog naprezanja i minimiziranje debljine zida. Osigurajte da su svi postupci zavarivanja i zavarivači kvalifikovani i da im je potrebna potpuna dokumentacija uključujući zapise o toplinskoj obradi i NDE izvještaje.

---

5. Zavarivanje na terenu: Može li se zavarena cijev Hastelloy B zavariti na fitinge i druge komponente i koje mjere su potrebne?

P: Naš sistem zavarenih cijevi Hastelloy B zahtijevat će zavarivanje dijelova zajedno na terenu i pričvršćivanje na prirubnice i spojeve. Koji su specifični izazovi zavarivanja ovog materijala na terenu i koji postupci osiguravaju čvrste spojeve otporne na koroziju-?

O: Zavarivanje Hastelloy B cijevi na terenu predstavlja nekoliko izazova izvan proizvodnje u radnji, ali uz odgovarajuće procedure i mjere opreza, visoko-kvalitetni zavari na terenu se mogu postići. Ključno je razumjeti osjetljivost materijala na kontaminaciju i termičku izloženost.

Izazovi:

Izbor metala za punjenje:

Prednost B-3 za zavarivanje na terenu:

Ako imate izbora, koristite cijev B-3 za zavarivanje na terenu. B-2:

Zahtijeva strogu kontrolu unosa topline kako bi se spriječilo krhkost HAZ.

Možda će biti potrebna toplinska obrada nakon-zavarivanja (nepraktično na terenu).

Manje oprašta proceduralne varijacije.

B-3 je posebno dizajniran za poboljšanu zavarljivost i može se zavariti na terenu s većim povjerenjem.

Postupak zavarivanja na terenu:

Priprema:

Temeljno očistite krajeve cijevi (uklonite ulje, mast, okside).

Koristite žičane četke od nerđajućeg čelika namenjene samo za Hastelloy.

Brusni točkovi moraju biti čisti i bez kontaminacije gvožđem.

Zakošeni krajevi po kvalifikovanoj proceduri (obično uključen ugao od 37,5 stepeni).

Opremiti{0}}:

Precizno poravnajte cijevi (neusklađenost stvara koncentraciju naprezanja).

Održavajte odgovarajući razmak između korijena (obično 1/16" do 1/8").

Pričvrsni zavar sa istim punilom, male kvačice (uvjerite se da su kvačice-bez oštećenja).

Proces zavarivanja:

GTAW (TIG) je obavezan za root i vruće prolaze.

SMAW (štap) se može koristiti za prolaze punjenja na većim prečnikima, ali se preferira GTAW.

Koristite DCEN (ravni polaritet).

Zaštitni gas: 100% argon, protok 15-20 CFH.

Back Purging: neophodno za root prolaz. Koristite pročišćavanje argonom na 5-10 CFH dok korijen ne bude debljine najmanje 1/8"

Prateći štitovi: Za veće cijevi, razmislite o pratećim štitovima za zaštitu metala vrućeg zavarivanja.

Parametri:

Unos toplote: nizak (< 15 kJ/in). B-3 može tolerisati nešto više od B-2.

Interpass Temperatura: Održavajte ispod 100 stepeni (212 stepeni F). Dozvolite hlađenje između prolaza.

Brzina putovanja: Umjerena, dosljedna.

Stringer perle: Upotrijebite stringer perle, a ne tkanje.

Post-Zavarivanje:

Uklonite svu šljaku (ako koristite SMAW).

Žičana četka između prolaza sa namenskom nerđajućom četkom.

Pregledajte vizuelno nakon svakog prolaza.

Završni zavar treba da pokazuje ujednačene talase, bez promene boje.

inspekcija:

Uobičajene greške u zavarivanju na terenu:

Različiti metalni zavari:

Prilikom zavarivanja Hastelloy B na nehrđajući čelik na terenu:

Za najbolju kompatibilnost koristite punilo B-3 (ERNiMo-10).

Nanos zavarenog spoja će biti mješavina obje legure.

Za HCl servis, minimizirajte dužinu različitog metala izloženog kiselini.

Razmislite o korištenju Hastelloy kraja (prirubnica vrata za zavarivanje) umjesto da zavarite direktno na nerđajući materijal.

Post{0}}Tretman zavarivanja:

Za B-3 terenske zavare:

Obično nije potrebna toplinska obrada nakon{0}zavarivanja.

Za teške uslove rada (vruća HCl, ciklični uslovi), razmotrite:

Lokalno ublažavanje stresa (ako ga odobri inženjer).

Kiseljenje za uklanjanje toplotne nijanse.

Za B-2 terenske zavare:

Žarenje nakon{0}}varenja rješenjem je idealno, ali nepraktično.

Ako se B-2 mora zavariti na terenu, očekujte smanjenu otpornost na koroziju HAZ.

Dizajn sa dodatnim dodatkom korozije u zonama zavarivanja.

Preporuka:

Za zavarivanje Hastelloy B cijevi:

Koristite B-3 cijev ako je moguće - to je mnogo lakše.

Kvalificirajte postupke zavarivanja prije početka rada na terenu.

Strogo održavajte čistoću-namjenskih alata, bez kontaminacije.

Koristite GTAW sa povratnim pročišćavanjem za sve kritične zavare.

Kontrolirajte međuprolaznu temperaturu-ispod 100 stepeni.

Pregledajte temeljno-penetrant boje na svim zavarenim spojevima.

Dokumentirajte sve procedure za evidenciju kvaliteta.

Uz ove mjere predostrožnosti, terenski zavari na Hastelloy B-3 cijevi mogu postići otpornost na koroziju i mehanička svojstva uporediva sa osnovnim metalom.