1. Integritet zavarenog šava: U primjenama visoke-temperature morske vode, da li je zavareni šav zavarene cijevi Hastelloy C jednako pouzdan kao i osnovni metal, ili postaje preferirano mjesto za koroziju?
P: Projektujemo sistem za hlađenje morskom vodom za LNG postrojenje. Razmatramo Hastelloy C-276 zavarene cijevi kako bismo smanjili troškove u odnosu na bešavne. Međutim, zabrinuti smo za zavareni šav. U okruženju sa toplom morskom vodom (40 stepeni - 50 stepeni), da li će zona zavara korodirati brže od ostatka cijevi?
O: Ovo je najčešći problem u vezi sa zavarenim CRA (Legura otporna na koroziju) cijevi. Kratak odgovor je: Uz pravilnu proizvodnju i odabir dodatnog metala, zavareni šav u Hastelloy C-276 može djelovati jednako, ili ponekad čak i bolje od matičnog metala u primjenama u morskoj vodi.
Evo metalurškog rezonovanja:
Stanje žarenog rješenja: Visok-kvalitetna Hastelloy C-276 zavarena cijev se obično isporučuje u stanju žarenog rastvora nakon zavarivanja. Cev se zagreva na približno 1121 stepen (2050 stepeni F) i brzo se gasi. Ova termička obrada ima dvije ključne svrhe:
Otapa sve štetne sekundarne faze ili karbide koji su se mogli istaložiti u zoni -zahvaćenoj toplinom (HAZ) tokom zavarivanja.
Eliminiše zaostala naprezanja iz procesa formiranja i zavarivanja.
U ovom stanju, zavareni šav je metalurški homogenizovan sa osnovnim metalom.
Dodatni metal preko-Podudaranje: šav šava nije samo pretopljen osnovni metal. To je taloženi dodatni metal, obično ERNiCrMo-4 ili ERNiCrMo-10. Ovi dodatni metali su često legirani kako bi bili nešto "bogatiji" molibdenom ili volframom od osnovne cijevi kako bi se objasnila segregacija tokom skrućivanja. U morskoj vodi, gdje je korozija u pukotinama primarna prijetnja, ovaj visoki sadržaj molibdena u naslagama zavara često stvara šavboljelokalizovana otpornost na koroziju od osnovnog metala.
Prava prijetnja: Kontaminacija željezom: Najveći rizik za Hastelloy zavarene cijevi u morskoj vodi nije sam zavar, većkontaminacija nakon-vara. Ako se ostaci brušenja od ugljičnog čelika ili čestice željeza ugrade na površinu zavara, zahrđat će u morskoj vodi. Ova rđa stvara pukotinu i iscrpljuje kiseonik, izazivajući rupe u inače pasivnom Hastelloyu. Strogi režim kiseljenja i pasivizacije nakon{3}}fabrikacije je od suštinskog značaja za uklanjanje bilo kakve kontaminacije gvožđem prije nego što cijev krene u rad.
Presuda: U stanju žarenog rastvora, zavareni šav nije slabost. Postižete homogenu mikrostrukturu koja je potpuno otporna na napad klorida tipičan za morsku vodu.
2. Razlike u proizvodnji: Koje su kritične razlike u tehnikama oblikovanja između proizvodnje zavarenih cijevi od nehrđajućeg čelika 316L u odnosu na Hastelloy C-276?
P: Naš mlin za cijevi obično radi od nehrđajućeg čelika serije 300. Imamo ugovor za proizvodnju 8" Schedule 40 zavarenih cijevi u Hastelloy C-276. Možemo li koristiti isti alat za valjanje i parametre zavarivanja ili nam je potrebna potpuna promjena podešavanja?
O: Pokušaj pokretanja Hastelloy C-276 na mlinu postavljenom za 316L bez značajnih podešavanja vjerovatno će rezultirati katastrofalnim kvarom alata ili užasnim kvalitetom zavara. Hastelloy C-276 je legura nikla koja se "očvršćava" i ponaša se veoma drugačije od austenitnog nerđajućeg čelika.
Evo kritičnih razlika:
Pritisak alata i opruga-nazad:
316L: Ima nižu granicu tečenja i duktilniji je. Lako se formira pod umjerenim pritiskom.
Hastelloy C-276: Ima veću granicu tečenja i značajno veću stopu očvršćavanja. On je "jači" i tvrđi.
Potrebna radnja: Morat ćete povećati pritisak na lomne valjke i prolaze peraja. Međutim, budući da se materijal više vraća nazad, ne možete ga jednostavno zgnječiti jače. Zazori u kotrljaju se moraju ponovo kalibrirati kako bi se uzele u obzir različite karakteristike leđa opruge-da bi se postigla ispravna ovalnost i stanje rubova za zavarivanje.
Žlebljenje (tačka lijepljenja): Legure nikla imaju tendenciju gomilanja (prianjanja) za alatni čelik. 316L može se koristiti sa standardnim valjcima od alatnog čelika sa dobrim podmazivanjem. Hastelloy C-276, pod pritiskom, će se mikrozavariti na valjke, zarezati površinu cijevi i oštetiti alat.
Potrebna radnja: Možda će vam trebati rolne veće tvrdoće (ili obložene rolne) i znatno agresivniji režim podmazivanja bez hlora{0}}.
Brzina zavarivanja i unos topline:
316L: Ima nižu toplotnu provodljivost i veći električni otpor.
Hastelloy C-276: Ima čak nižu toplotnu provodljivost od 316L. To znači da se toplota koncentriše na ivici zavara.
Potrebna radnja: Morate smanjiti brzinu zavarivanja ili podesiti ulaznu snagu. Rastopljeni zavareni bazen je također "sporiji" (ima veći viskozitet) od nehrđajućeg čelika. Ako trčite brzinom od 316L, rizikujete da se rastopite-od ili da se formira nekonzistentno zrno.
Oksidacija: Oksidi formirani na Hastelloyju (bogati niklom i molibdenom) su čvršći i izdržljiviji od oksida kroma na nehrđajućem čeliku. Vaš alat za šišanje (za uklanjanje ID perlica) će se brže istrošiti i može zahtijevati vrhove od karbida ili keramike.
3. Usklađenost sa ASME kodom: Može li se zavarena cijev Hastelloy C koristiti za direktnu konstrukciju posuda pod pritiskom prema ASME odjeljak VIII, odjeljak 1, i koji se faktor efikasnosti spoja primjenjuje?
P: Proizvodimo posudu pod pritiskom za visoko korozivni hemijski proces. Da bismo uštedjeli novac, želimo koristiti Hastelloy C-276 zavarenu cijev za školjku i mlaznice umjesto kotrljajuće ploče i šavova za zavarivanje. Da li ASME kod to dozvoljava i kako se smanjuje snaga?
O: Da, ASME kodeks za kotlove i posude pod pritiskom (odjeljak VIII, odjeljak 1) dozvoljava upotrebu zavarenih cijevi za konstrukciju posuda pod pritiskom. Međutim, kodeks nameće posebna pravila dizajna u vezi s kvalitetom i inspekcijom zavarenog šava.
Evo kako se to odnosi na Hastelloy C-276:
Specifikacija materijala: Cijev mora biti proizvedena prema ASTM standardu koji je prihvaćen od strane ASME. Za Hastelloy C-276 zavarene cijevi, to je obično ASTM B619 (zavarene cijevi) ili B775 (Opći zahtjevi za zavarene cijevi od legure nikla).
Faktor zajedničke efikasnosti (E): Ovo je kritični faktor za vaše proračune dizajna. Dozvoljena vrijednost naprezanja materijala množi se s ovim faktorom kako bi se odredila čvrstoća zavarenog šava.
Faktor E=0.85: Ovo se primjenjuje ako se cijev proizvodi u skladu sa standardima kvaliteta bez šavova? Ne. Konkretno, za zavarene cijevi koje se koriste u izgradnji plovila gdje je zavareni šav radiografiran (potpuno x-) u skladu sa Kodeksom, može se koristiti faktor efikasnosti zgloba od 1,0. Međutim, ako zavar nije radiografski, faktor opada.
Faktor E=0.85: Ovo se obično koristi za zavarene cijevi koje su žarene u otopini, ali samo na mjestu-ispitivane (ili nisu pregledane) radiografski.
Uzdužno u odnosu na obodno: kodu je stalo douzdužniefikasnost šava. Obodni šavovi koje zavarite u vašoj radnji tretiraju se zasebno na osnovu vaših vlastitih postupaka zavarivanja.
Smanjenje zatezne čvrstoće: Za razliku od nekih plastičnih materijala, zatezna čvrstoća osnovnog metala zavarene cijevi (kao što je navedeno u ASME odjeljku II, dio D) je ista kao i bešavne cijevi, pod uvjetom da ispunjava kemijske i zatezne zahtjeve. "Smanjenje performansi" se u potpunosti rješava faktorom efikasnosti zgloba primijenjenom na dozvoljeno naprezanje.
Praktični savjeti za brodograditelje:
Ako koristite cijev kao sloj školjke, morate osigurati da je uzdužni zavareni šav najvišeg kvaliteta. Navedite 100% radiografiju uzdužnog šava proizvođača cijevi kako biste zatražili veće vrijednosti naprezanja u vašem dizajnu. Ako ga tretirate kao "bešavni" ekvivalent radiografijom, maksimizirate efikasnost debljine zida.
4. Kiseli servis (NACE): Da li zavar u zavarenoj cijevi Hastelloy C ispunjava zahtjeve za tvrdoću za NACE MR0175/ISO 15156 za usluge kiselog ulja i plina?
P: Želimo da koristimo Hastelloy C-276 zavarenu cijev za liniju ubrizgavanja u bušotini u polju s visokim sadržajem H2S i hloridima. NACE MR0175 ograničava tvrdoću kako bi se spriječilo pucanje sulfidnim stresom (SSC). Da li proces zavarivanja čini šav previše tvrdim, što ga diskvalifikuje za kiselu uslugu?
O: Hastelloy C-276 je jedan od materijala koji najviše opraštaju u pogledu usklađenosti sa NACE MR0175, ali zavareni šav zahtijeva ispitivanje. Dobra vijest je da je C-276 eksplicitno naveden kao prihvatljiv materijal za kiselu upotrebu, a zavarene cijevi su općenito prihvatljive.
Evo konkretnog kvara u vezi sa zavarom:
NACE granica tvrdoće: za ugljični čelik i niske legure, NACE MR0175 nameće strogu granicu tvrdoće od 22 HRC (tvrdoća po Rockwell C). Za legure na bazi nikla-kao što je C-276, standard je drugačiji. Više se fokusira na stanje materijala (otopina žarena) i izbjegavanje hladnog rada. Međutim, maksimalna tvrdoća od 35 HRC često se navodi kao smjernica za hladno obrađene površine kako bi se izbjeglo pucanje.
Tvrdoća zavarenog šava: U pravilno proizvedenoj Hastelloy C-276 zavarenoj cijevi (koristeći GTAW ili plazma zavarivanje sa odgovarajućim punilom), naslaga šava obično ima tvrdoću u rasponu od 15 do 25 HRC. Ovo je sasvim u okviru prihvatljivog raspona za kiselu uslugu. Zona zahvaćena toplotom (HAZ) je obično još mekša.
Stvarni rizik: Hladni rad: Područja koja bi mogla premašiti prihvatljivu tvrdoću nisu sam zavar, već "hladno obrađene" zone u blizini zavara ilizona zahvaćena toplotomako je zavarivanje obavljeno nepravilno (prevruće, presporo). Međutim, finalni korak žarenja mlina nakon zavarivanja resetuje metaluršku strukturu. Rekristalizira svaki hladni rad od formiranja i sve tvrde zone od zavarivanja, vraćajući cijeli cijev-zavar i osnovu-u jednolično, meko, duktilno stanje.
Kvalifikacija: Da bi bio u potpunosti usklađen, proizvođač cijevi treba da dostavi dokumentaciju da proizvod ispunjava zahtjeve NACE, što je obično podržano testovima intergranularne korozije (ASTM G28) i ispitivanjem tvrdoće širom zavara.
Presuda: Rješenje žarena Hastelloy C-276 zavarena cijev je u potpunosti usklađena sa NACE MR0175 za kiselu upotrebu. Zavareni šav, nakon odgovarajuće termičke obrade, ne predstavlja rizik od SSC.
5. Ekonomsko opravdanje: Kada ima financijskog smisla specificirati zavarenu Hastelloy C cijev preko bešavne verzije za proširenje hemijskog postrojenja?
P: Ja sam projekt menadžer za proširenje hemijskog postrojenja. Trebamo 6000 stopa 10" Hastelloy C cjevovoda. Bešavna opcija krši budžet. Koji su kompromisi-ako pređem na zavarene cijevi? Da li žrtvujem sigurnost ili dugovječnost samo da bih uštedio novac?
O: Izbor između bešavnih i zavarenih Hastelloy C cijevi je klasična odluka inženjerske ekonomije. Ne žrtvujete nužno sigurnost ili dugovječnost ako donesete informirani izbor. Evo okvira za odlučivanje:
Kada zavarene cijevi pobjeđuju ("Slatka tačka"):
Veliki promjer, dugi pogoni: U veličinama iznad 6" NPS, bešavne cijevi postaju eksponencijalno skuplje i teže ih je nabaviti. Proces probijanja za bešavne legure nikla velikog -promjera ima niske prinose, povećavajući troškove. Zavarene cijevi se formiraju od ploče, što je lakše proizvesti. Za vašu liniju od 10" cijev od 40% bi mogla biti manje skupa od 20% bez šavova.
Ne-Kritične usluge: Ako cijev podnosi veliki prijenos kemikalija gdje je pritisak umjeren i korozija je opšta (ujednačena), zavareni šav nije obaveza. Dodatak od korozije koji ugrađujete u debljinu zida štiti cijelu cijev, uključujući zavar.
Dostupnost (Vreme isporuke): Bešavne Hastelloy cijevi velikih promjera često imaju produženo vrijeme isporuke jer je mlinovi koriste u određenim kampanjama. Zavarene cijevi se često mogu brže proizvesti od pločastog materijala, čime se vaš projekt brže postavlja na internet.
Kada se bešavno ne može pregovarati-:
Ciklični zamor ili vibracije: Ako je vod podložan visokim vibracijama (npr. spojen na klipne kompresore) ili jakim ciklusima pritiska, preferira se besprijekorno. Odsustvo uzdužnog šava uklanja potencijalno mjesto nastanka zamornih pukotina.
Ekstremno visoki pritisci: U rasporedima sa debelim-zidovima (npr. Raspored 160 ili XXS), pouzdanost bešavnog kovanog materijala se često specificira preko oblikovane-i-zavarene ploče.
Kritične sigurnosne zone: U dijelovima cijevi koji su direktno u blizini posuda pod pritiskom ili unutar 10 stopa od rotirajuće opreme pod visokim-pritiskom, neki standardi kompanije nalažu besprijekorno eliminisanje bilo koje varijable.
Presuda za vaš projekat:
Za cijev od 6000 stopa od 10" u ulozi općeg kemijskog prijenosa, zavarena cijev je ekonomski razuman izbor. Uvjerite se da je cijev opremljena u stanju žarenog rastvora i da je zavareni šav prošao hidrostatski test i ne{4}}destruktivni pregled (kao što je vrtložna struja ili UT). 99% primjena hemijskih procesa Uštede su stvarne i ne ugrožavaju integritet postrojenja.
