1. Metalurģiskā mala: ar ko Hastelloy C spoles caurule atšķiras no standarta nerūsējošā tērauda caurulēm augstas-temperatūras hlorīdu vidē?
J: Mēs pārveidojam siltummaini dūmgāzu desulfurizācijas (FGD) blokā. Mēs parasti izmantojam Super Duplex vai 316L nerūsējošo tēraudu, taču jau pēc 18 mēnešiem mēs piedzīvojam nopietnu bedrīšu veidošanos. Kāpēc Hastelloy C-276 ir ieteicamā alternatīva spoļu caurulēm, un kas notiek metalurģijā, kā trūkst 316L?
A: Pāreja no standarta nerūsējošā tērauda uz Hastelloy C-276 tādās vidēs kā FGD skruberi galvenokārt ir cīņa pret lokalizētu koroziju, ko izraisa hlorīdi un zems pH līmenis.
Metalurģiskā līmenī atšķirība ir PREN (Pitting Resistance Equivalent Number) un sakausējuma matricas stabilitātē.
PREN faktors: 316 L nerūsējošā tērauda PREN ir aptuveni 24–26. Super Duplex ir augstāks, aptuveni 38-40. Tomēr Hastelloy C-276 PREN bieži pārsniedz 65. Šis skaitlis ir aprēķināts, pamatojoties uz hroma, molibdēna un slāpekļa saturu. Augstais molibdēna (15-17%) un volframa (3-4%) saturs C-276 nodrošina izcilu izturību pret plaisu koroziju un punktveida veidošanos. FGD vidē hlorīdi sadala 316L pasīvo slāni. Kad šis pasīvais slānis tiek pārrauts, sulfīdu ieslēgumi, kas parasti atrodami 316L, darbojas kā iniciācijas vietas ātrai bedri.
Niķeļa matrica: Hastelloy C-276 ir sakausējums uz niķeļa- bāzes (ar Ni līdzsvaro sastāvu), savukārt 316L ir uz dzelzs bāzes. Augstais niķeļa saturs (parasti 57%) stabilizē austenīta struktūru, padarot to imūnu pret hlorīda stresa korozijas plaisāšanu (SCC). Spoles caurules konfigurācijā atlikušie spriegumi no spoles var izraisīt SCC 300. sērijas nerūsējošajos tēraudos, ja tajā ir hlorīdi, izraisot katastrofālu plaisāšanu. C-276 matrica vienkārši nepakļaujas šim mehānismam tipiskā FGD temperatūrā.
Metināšanas aspekts. Izgatavojot spoles caurules, metināšana ir neizbēgama . 316L ir jutīga pret sensibilizāciju karstuma-ietekmētajā zonā (HAZ), ja oglekļa saturs netiek pilnībā kontrolēts, izraisot hroma karbīda nogulsnēšanos un starpkristālu koroziju. Hastelloy C-276 tika izstrādāts lietošanai kā-metinātā stāvoklī. Tā ķīmija ir līdzsvarota, lai neveidotos kaitīgas graudu robežas nogulsnes, nodrošinot spoles izturību pret koroziju pat pie metinātajām šuvēm.
2. Spolēšanas loģistika. Kādi ir mehāniskie ierobežojumi un labākā prakse Hastelloy C-276 aukstai locīšanai stingrā diametra ruļļos?
J: Mums ir jāizgatavo spoles caurule ar lieces rādiusu 3D (trīs reizes lielāks par ārējo diametru), izmantojot 1 collas 40 Hastelloy C-276 cauruli. Mūsu veikalā parasti tiek apstrādāts oglekļa tērauds. Kādas īpašas problēmas rada Hastelloy aukstās lieces laikā, un kā mēs novēršam sienu retināšanu vai ovālumu?
A: Liekt Hastelloy C-276 ir daudz grūtāk nekā oglekļa tēraudu, pateicoties tā augstajam sacietēšanas ātrumam un augstajai tecēšanas robežai. Mēģinot izmantot 3D rādiusu ar standarta lieces paņēmieniem, pastāv risks, ka plīsums uz ekstrados (ārējās sienas) un saburzīsies uz iekšpuses (iekšējā siena).
Tālāk ir norādīti šīs operācijas kritiskie apsvērumi.
Atspere-atpakaļ un spriegojums: Hastelloy C-276 ir daudz augstāks atsperes-atgriezes koeficients nekā oglekļa tēraudam-bieži 2–3 reizes lielāks. Jūsu instrumentiem tas ir jākompensē. Nelielam 3D rādiusam rotācijas vilkšanas locīšana ar serdi nav apspriežama.
Serpentīna mandeles dizains: jāizmanto cieša-tolerance, serpentīna serpentīns ar lodīšu sekotājiem. Tas atbalsta cauruli iekšēji lieces punktā, lai neļautu ovālajam līmenim pārsniegt API vai ASME standartus (parasti<8% for coil tubes).
Pastiprināšanas funkcija: ideālā gadījumā liektājam ir jābūt "pastiprināšanas" funkcijai uz spiediena matricas, lai iespiestu materiālu līkumā, samazinot ārējās sienas stiepes spriegumu un samazinot retināšanu.
Eļļošana: augstā niķeļa satura dēļ Hastelloy ir "sveķains" un ir pakļauts žāvēšanai. Nepietiek standarta griešanas eļļas. Jums nepieciešamas lielas noslodzes-hlora-nesaturošas ekstrēma spiediena (EP) smērvielas. Jāizvairās no hloru saturošām smērvielām, jo hlorīdu atlikumi vēlāk var izraisīt koroziju, ja tie netiek rūpīgi notīrīti pēc izliekuma.
Atspere-atpakaļ Verifikācija: nepaļaujieties uz tērauda aprēķiniem. Jums ir jāveic testa līkums paraugam no tās pašas siltuma partijas. Izmēriet leņķi, aprēķiniet precīzu atsperu-atzveltni un attiecīgi sagrieziet instrumentus.
Darba sacietēšana: ja mēģināt atkārtoti-saliekt vai iztaisnot jau saliektu daļu, materiāls būs ievērojami sacietējis un var saplaisāt. Hastelloy noteikums ir šāds: "Nomēriet divreiz, salieciet vienreiz."
3. Termiskā cikliskums: kā Hastelloy C Coil Tube darbojas cikliskos pakalpojumos, piemēram, sērijveida ķīmiskajos reaktoros?
J: Mēs izstrādājam sildīšanas/dzesēšanas spirāli periodiskajam reaktoram, kura cikls no -20 grādiem līdz +200 grādiem 45 minūšu laikā. Mēs uztraucamies par termiskā noguruma plaisāšanu. Vai šajā īpašajā spoles caurules pielietojumā Hastelloy C ir noguruma izturības priekšrocība salīdzinājumā ar 304L vai Incoloy 825?
A: Smagas termiskās cikla izmantošanas gadījumos, piemēram, reaktora spirāles, materiāla izvēli nosaka tā termiskās izplešanās koeficients (CTE) un izturība pret termisko nogurumu.
Hastelloy C-276 darbojas apbrīnojami, taču ir ļoti svarīgi to saprastkāpēcattiecībā pret jūsu alternatīvām:
Izplešanās koeficients: Hastelloy C-276 CTE ir aptuveni 11,2 µm/m grāds (20-200 grādu diapazonā). Tas ir starp 304L (~17 µm/m grāds) un Incoloy 825 (~14 µm/m grāds). Zemāks CTE nozīmē, ka katrā termiskajā ciklā Hastelloy caurule izplešas un saraujasmazāknekā 304L. Tas nozīmē mazāku inducēto spriegumu fiksētajos punktos (kur spole ir piestiprināta pie reaktora sienas vai deflektoriem).
Noguruma kalpošanas laiks: zema{0}}cikla, liela-deformācijas noguruma gadījumā (tieši tā, kā apraksta jūsu reaktors), materiāla elastība un stiepes izturība nosaka tā kalpošanas laiku. Hastelloy C-276 saglabā izcilu elastību pat pēc maksimālās darba temperatūras iedarbības. Tas iztur cietu, trauslu intermetālisku fāžu veidošanos, kas termiskā cikla laikā nomoka dažus citus sakausējumus (piemēram, Sigma fāzi Dupleksā). Tas ļauj spolei absorbēt cikla plastmasas deformāciju, neizraisot mikroplaisas.
Salīdzinājums:
vs. 304L: 304L, visticamāk, neizdosies ātrāk augstāka termiskā stresa un iespējamā SCC dēļ, ja ciklā ir hlorīdi.
pret Incoloy 825: 825 ir labs sakausējums, taču tajā ir mazāks molibdēna saturs. Riteņbraukšanas vidē, kur temperatūra nokrītas zem rasas punkta, uz spoles virsmas var kondensēties kodīgi materiāli. Šeit C-276 izcilā lokalizētā izturība pret koroziju aizsargā virsmu, novēršot plaisu rašanos korozijas bedrēs — tas ir izplatīts atteices režīms 825 cikliskās kondensācijas pakalpojumos.
Jūsu konkrētajam 220 grādu pagriezienam Hastelloy C-276 ir izcila izvēle, kas piedāvā augstu drošības rezervi pret termisko nogurumu, ja spole pēc izgatavošanas ir pienācīgi atbrīvota no spriedzes.
4. Metināšanas integritāte: kādu pildvielu vajadzētu izmantot Hastelloy C-276 spoles cauruļu GTAW metināšanai ar nerūsējošā tērauda caurulēm, un kādi ir atšķaidīšanas riski?
J: Mums ir jāsavieno Hastelloy C-276 spoles caurules gali ar mūsu esošo 316L nerūsējošā tērauda kolektoru. Plānojam izmantot sadurmetinājumu. Mums ir pieejami ERNiCrMo-4 uzpildes stieņi. Vai šī ir pareizā izvēle, un kādi metināšanas defekti mums ir jāmeklē, ņemot vērā šos divus dažādos parastos metālus?
A: Jūs esat uz pareizā ceļa ar ERNiCrMo-4 (pildmetāla ekvivalents C-276). Šī ir standarta un ieteicamā pildviela C-276 savienošanai ar sevi vai nerūsējošajiem tēraudiem.
Tomēr atšķirīgu metālu, piemēram, C-276 un 316L, metināšana rada unikālu izaicinājumu kopumu attiecībā uz atšķaidīšanu un karbīda nokrišņiem.
Atšķaidīšanas zona: izkausējot 316 L parasto metālu un sajaucot to ar pildvielu ERNiCrMo-4, iegūtā metināšanas baseina ķīmija ir hibrīds. Dzelzs no 316L atšķaida pildvielu uz niķeļa bāzes.
Risks: ja atšķaidījums ir pārāk augsts (ti, jūs izkausējat pārāk daudz 316 l un nepietiek pildvielas), metināšanas nogulsnes var pāriet uz austenīta nerūsējošā tērauda sastāvu, nevis uz niķeļa sakausējumu. Šajā zonā trūkst molibdēna satura, kas nepieciešams, lai nodrošinātu izturību pret koroziju, un tā var būt pakļauta plaisāšanai.
Mīkstināšana: izmantojiet zemu siltuma padevi un vieglu "sviesta" paņēmienu. Jums vajadzētu censties sapludināt nedaudz vairāk C-276 malas vai manipulēt ar loku, lai nodrošinātu, ka pildvielas metāls dominē peļķē. Tipiska ir 35–45% atšķaidījuma robeža; to pārsniedzot, var pasliktināt locītavas īpašības.
Karbīda nokrišņi: 316L satur oglekli. Pakļaujot metināšanas karstumam, šis ogleklis var migrēt ar niķeli-bagātajā metināšanas zonā un izgulsnēties kā karbīdi, ja dzesēšanas ātrums ir lēns. Tas var sabojāt saplūšanas līniju.
NDT izaicinājumi: jums ir jānorāda pareizā NDT procedūra. Ja izmantojat PT (krāsu caurlaidības līdzekli), pārliecinieties, ka tīrīšanas līdzeklis nereaģē ar niķeļa sakausējumu. Izmantojot RT (X -staru), indikāciju interpretācija atšķirīgā saskarnē prasa zināšanas, jo dažādi metālu blīvumi var radīt ēnojošus efektus.
Procedūra: standarta procedūra ir GTAW (TIG) ar ERNiCrMo-4, izmantojot stringera lodītes tehniku, lai kontrolētu siltuma ievadi. Pēc-metināšanas vieta ir jānotīra ar nerūsējošā tērauda stiepļu sukuparedzēts tikai niķeļa sakausējumiemlai izvairītos no šķērspiesārņojuma ar oglekļa tērauda vai dzelzs daļiņām, kas varētu sarūsēt un izraisīt bedrīšu veidošanos.
5. Izmaksas salīdzinājumā ar ilgmūžību: vai zemūdens ražošanas lietojumos sākotnējie kapitālieguldījumi pilnai Hastelloy C spoles caurulei ir attaisnojami, salīdzinot ar tērauda caurulēm ar oderējumu vai plaķētu?
J: Zemūdens ķīmisko vielu iesmidzināšanas līnijai ir nepieciešams CRA (korozijas izturīgs sakausējums). Mēs salīdzinām cieto Hastelloy C-276 spoles cauruli ar oglekļa tērauda cauruli, kas iekšēji plaķēta ar Hastelloy. Cietais Hastelloy ir ievērojami dārgāks. Kāpēc operatoram būtu jāizvēlas stabilais risinājums?
A: Šīs ir klasiskas CAPEX un OPEX debates, taču zemūdens vidē riska profils un uzstādīšanas loģistika bieži vien novirza mērogu uz cieto Hastelloy C-276 spoles cauruli. Šeit ir tehniskais pamatojums cieta sakausējuma izvēlei, nevis plaķētam vai oderētam risinājumam:
Savienojuma uzticamība: plaķētā vai oderētā caurulē metalurģiskā saite (plaķētā) vai mehāniskā iejaukšanās (izklāta) ir potenciāls bojājuma punkts. Ja dziļūdens zemūdens līnijpārvadātājs sasprādzējas straujas dekompresijas vai termiskā cikla dēļ, oglekļa tērauds tiek pakļauts kodīgai injekcijas ķīmiskajai vielai (piemēram, metanolam vai korozijas inhibitoriem). Tas izraisa slodzi-nesošās oglekļa tērauda caurules strauju ārējo koroziju, kas ir katastrofāla un neatjaunojama. Cietai Hastelloy caurulei nav saskarnes, kas varētu neizdoties.
Metināšanas integritāte galapunktā: viskritiskākais punkts apšuvuma sistēmā ir metinājuma pāreja gala galā (kur zemūdens koks savienojas ar cauruli). Plakētas caurules metināšanai ir nepieciešama sarežģīta secība: metiniet oglekļa tērauda pamatni, pēc tam metiniet sviesta slāni, pēc tam metiniet pārklājuma slāni. Tādējādi tiek izveidota metalurģiski sarežģīta zona. Ar cieto Hastelloy C-276 spoles cauruli viss sienas biezums ir viendabīgs. Metināšana ir vienkārši no C-276 līdz C-276 (vai uz niķeļa sakausējuma rumbas), kas ir zināms, uzticams process ar vienu korozijas barjeru.
Spoles garums un uzstādīšana: cietā Hastelloy C-276 bieži tiek piegādāta kā nepārtraukta spoles caurule (līdz pat vairākiem kilometriem gara) uz vienas spoles. Tas ļauj izmantot ruļļu uzstādīšanas metodi ar minimālu metinājumu skaitu atklātā jūrā.
Apšūtas caurulesparasti tiek piegādāti 12-metru savienojumos. Tas eksponenciāli palielina jūrā nepieciešamo apkārtmēru metinājumu skaitu. Katra apšuvuma caurules metināšana ir augsta-riska darbība, kurai nepieciešama precīza iepriekšēja-apsildīšana, starppāreju kontrole un plaša NDT. Ārzonas metināšanas un apšuvuma sistēmas testēšanas izmaksas bieži vien samazina materiālu izmaksu ietaupījumu salīdzinājumā ar nepārtrauktu cieto spoli.
Pārbaudes vienkāršība: cietas sienas pārbaude ir vienkārša. Ultraskaņas testēšanai (UT) apšūtai caurulei ir nepieciešams, lai tehniķi atšķirtu apšuvuma slāni un parasto metālu, lai noteiktu atdalīšanu-, kas ir daudz sarežģītāks un lēnāks pārbaudes process.
Lai gan sākotnējās izmaksas ir augstākas, cietā Hastelloy C spoles caurule piedāvā risinājumu “pielāgot un aizmirst”, krasi samazinot uzstādīšanas risku un novēršot ilgtermiņa-čaulas sabrukšanas vai saskarnes korozijas risku.
