1. J: Kas ir ASTM B514 un kā tas atšķiras no citām Incoloy 800 cauruļu specifikācijām, piemēram, ASTM B407 (bezšuvju)?
A:
ASTM B514 ir standarta specifikācijametināta niķeļa-dzelzs-hroma sakausējuma (UNS N08800, N08810, N08811) caurule. Tas attiecas uz gareniski metinātām caurulēm, kas izgatavotas no auksti velmētas -sloksnes vai loksnes, kas galvenokārt paredzētas vispārējai korozijizturīgai-un augstas temperatūras{3}}apkalpošanai.
Galvenās atšķirības no ASTM B407 (bezšuvju caurules):
| Funkcija | ASTM B514 (metināts) | ASTM B407 (bezšuvju) |
|---|---|---|
| Ražošanas metode | Auksti velmēta-sloksne, kas veidota formā un gareniski metināta | Presēts vai rotācijas caurdurts no sagataves |
| Izmēru diapazons | Parasti līdz 24 collu NPS (pieejams lielāks diametrs) | Parasti līdz 12 collu NPS (lielākam ir nepieciešams īpašs pasūtījums) |
| Sienas biezuma pielaide | ±10% parasti | ±12,5% parasti |
| Izmaksas | Zemāks (par 20–40% mazāk nekā bezšuvju) | Augstāks |
| Pieejamība | Labāk lieliem diametriem, gariem garumiem | Ierobežots lieliem diametriem |
| Metināšanas šuve | Klāt (jāņem vērā attiecībā uz koroziju un izturību) | Nav šuves |
| Tipiski pielietojumi | Naftas ķīmijas pārvades līnijas, krāšņu sastāvdaļas, siltummaiņi | Augsts{0}}spiediens, kritiski pakalpojumi, maza- diametra caurules |
ASTM B514 prasības, kas raksturīgas metinājuma šuvei:
Metināšana jāveic ar gāzes volframa loka metināšanu (GTAW), gāzes metāla loka metināšanu (GMAW) vai plazmas loka metināšanu (PAW), nepievienojot pildvielu (autogēnā metināšana) vai ar atbilstošu pildvielu.
Atkarībā no ekspluatācijas stāvokļa metināšanas šuvi var atstāt -metinātu, auksti apstrādātu (ēvelētu) vai termiski apstrādātu.
Augstas -temperatūras (virs 650 grādiem) izmantošanai metināšanas šuve pēc metināšanas ir jāatlaidina, lai atjaunotu šļūdes stiprību un elastību.
Metinātajai šuvei jābūt 100% rentgenogrāfētai (vai ultraskaņas pārbaudei) kritiskiem naftas ķīmijas lietojumiem.
UNS N08800 pret N08810/N08811 ASTM B514:
N08800 (standarta 800)– Zemāks oglekļa saturs (mazāks vai vienāds ar 0,10%), smalki graudi. Piemērots apkalpošanai līdz 600 grādiem.
N08810 (800H)– Kontrolēts ogleklis (0,05–0,10%), rupji graudi (ASTM Nr. . 5 minimums). Nepieciešams apkalpošanai virs 650 grādiem.
N08811 (800HT)– Augstāks Al+Ti (0,85–1,20%) plus kontrolēts ogleklis. Visprasīgākajam augstas-temperatūras pakalpojumam (850–980 grādi).
Naftas ķīmijas metinātām caurulēm visizplatītākais ir N08810 (800H), lai gan N08811 (800HT) ir paredzēts etilēna krekinga un riformera lietojumiem.
2. J: Kāpēc noteiktos naftas ķīmijas lietojumos priekšroka tiek dota ASTM B514 UNS N08800 metinātajām caurulēm, nevis bezšuvju caurulēm, neskatoties uz metināšanas šuves klātbūtni?
A:
Naftas ķīmijas rūpnīcās izmaksu optimizācija un materiālu pieejamība bieži nosaka metināto cauruļu izvēli, nevis bezšuvju. ASTM B514 metinātajai caurulei ir vairākas priekšrocības:
1. Zemākas izmaksas lieliem diametriem:
Bezšuvju caurules kļūst arvien dārgākas un grūtāk ražot, jo diametrs palielinās. NPS 12 collu un vairāk metinātas caurules var maksāt par 20–40% lētāk nekā bezšuvju caurules, vienlaikus izpildot tādas pašas korozijas un mehāniskās prasības, lai nodrošinātu pakalpojumu mērenā -spiedienā un mērenā{5}} temperatūrā.
2. Garāku garumu pieejamība:
Bezšuvju caurules ierobežo sagataves garums un ekstrūzijas preses iespējas. Metinātas caurules var ražot nepārtrauktā garumā (līdz 15–20 metriem) un pēc pasūtījuma grieztas, samazinot apkārtmēru metināšanas šuvju skaitu uz lauka.
3. Stingras izmēru pielaides:
Auksti velmētām -sloksnēm, ko izmanto metinātām caurulēm, ir lieliska biezuma viendabība. ASTM B514 metinātajām caurulēm bieži ir stingrāka sienas pielaide (±10%), salīdzinot ar bezšuvju caurulēm (±12,5%), kas ir izdevīga lietojumiem, kas ir jutīgi pret svaru, piemēram, krāsns cauruļu spolēm.
4. Piemērots ne-kritiski augstas-temperatūras pakalpojumam:
Daudzās naftas ķīmijas pārvades līnijās (piem., 600–700 grādi, 5–15 bāri) metinājuma šuvei, pareizi atkausējot šķīdumu, ir salīdzināma ar parastā metāla šļūdes stiprību. Šiem lietojumiem metinātās caurules izmaksu ietaupījumi atsver nelielo risku, kas saistīts ar šuvi.
Tipiski naftas ķīmijas pielietojumi, kuros izmanto ASTM B514 metinātās caurules:
| Pieteikums | Darba temp | Kāpēc metināts ir pieņemams |
|---|---|---|
| Ūdeņraža riformera ieplūdes līnijas | 500-600 grādi | Mērena temperatūra; metinājuma pilna šķīduma atkvēlināšana atjauno īpašības |
| Etilēna krāsns pārvades līnijas (zema{0}}spiediena sekcijas) | 700-800 grādi | Metināšanas šuve nav visvairāk noslogotā vieta |
| Ogļūdeņraža pārvades cauruļvadi (nav{0}}kritiski) | 400-600 grādi | Izturība pret koroziju, nevis šļūde, nosaka dizainu |
| Siltummaiņa apvalka{0}}sānu cauruļvadi | 500-700 grādi | Spiediens mērens; bezšuvju izmanto caurulēm, metinātas čaulām |
Kad viengabalainība joprojām ir obligāta:
High-pressure service (>50 bar), kur metināšanas šuves koeficients (parasti 0,85 × parastā metāla izturība) ir nepieņemams.
Mazs diametrs (NPS 2 collas un mazāks), kur bezšuvju savienojums ir viegli pieejams un -konkurētspējīgs
Kritiski šļūdes pielietojumi virs 800 grādiem, kur jebkura metinājuma šuve ir potenciāls atteices sākuma punkts
Skābās gāzes slapjais pakalpojums, kur NACE MR0175 pieprasa atsevišķu komponentu viengabalainu konstrukciju
Dzīves cikla izmaksu perspektīva:
12 collu NPS, 40. grafiks, 100 metru pārsūtīšanas līnija, kas darbojas 650 grādu leņķī:
Bezšuvju caurule: 180 000 USD materiāls + 40 000 USD uzstādīšana=220 000 USD
Metināta caurule (ASTM B514): 130 000 USD materiāls + 45 000 USD uzstādīšana (papildu metināšanas pārbaude)=175 000 USD
Ietaupījumi: 45 000 USD (20%)ar pieņemamu riska profilu
3. J. Kādas ir kritiskās metināšanas un pēc-metināšanas termiskās apstrādes (PWHT) prasības ASTM B514 UNS N08800 metinātajām caurulēm, ko izmanto augstas temperatūras naftas ķīmijas rūpniecībā?
A:
Gareniskā metinājuma šuve ASTM B514 caurulē ir vissvarīgākā iezīme. Lai veiktu naftas ķīmijas pakalpojumu temperatūru virs 650 grādiem, metinātajai šuvei un tai blakus esošajai siltuma ietekmes zonai (HAZ) ir jāatjauno īpašības, kas atbilst parastajam metālam.
Garenšuvju metināšana (dzirnavu ražošana):
Process:GTAW (TIG) autogēns (bez pildvielas) vai ar ERNiCr-3 pildvielu. Autogēnā metināšana ir izplatīta plānām sienām (< 6 mm). For thicker walls, filler metal is added to ensure proper reinforcement.
Kopīga sagatavošana:Kvadrātveida pamatne plānām sienām; viena-slīpa vai dubultā-slīpne biezākām sienām (lielāka par vai vienāda ar 6 mm).
Ekranēšana:100% argons vai argona{1}}hēlija maisījums ārpusei. Iekšējā ekranēšana (atpakaļ-attīrīšana) ir būtiska, lai novērstu sakņu lodītes oksidēšanos.
Siltuma padeve:Kontrolēts starp 0,5–1,5 kJ/mm, lai samazinātu karbīda nokrišņus HAZ.
Pēc-metināšanas termiskās apstrādes (PWHT) prasības:
| Servisa temperatūra | PWHT prasība | Pamatojums |
|---|---|---|
| Zem 600 grādiem | Nav | Nav raižu; kā-pietiekama metinātā izturība |
| 600-800 grādi | Pilna šķīduma atkvēlināšana pie 1150–1200 grādiem + ātra atdzesēšana | Atjauno šļūdes spēku; izšķīdina karbīdus HAZ |
| Virs 800 grādiem | Pilna šķīduma atkausēšana (obligāti) | Neatlaidinātā šuvē var rasties priekšroka šļūdes kļūme |
ASTM B514 metinātās caurules PWHT procedūra:
Sildiet visu cauruli (vai caurules daļu) līdz 1150–1200 grādiem (2100–2190 F).
Turēšanas laiks: 15–60 minūtes atkarībā no sienas biezuma (parasti 1 minūte uz mm).
Ātri atdzesējiet (ar ūdeni vai piespiedu gaisu).
Sienām, kuru diametrs ir mazāks par 10 mm, priekšroka tiek dota ūdens dzēšanai; biezākām sienām var būt nepieciešams piespiedu gaiss, lai izvairītos no kropļojumiem.
Iegūtā mikrostruktūra:
Parastais metāls: ASTM Nr.{0}} vai rupjāks graudu izmērs
Metinātais metāls: Pilnībā pārkristalizēti, vienādaina graudi
HAZ: sapludināts ar parasto metālu; nav izteiktas karbīda{0}}izsmeltas zonas
Nepietiekamas PWHT sekas:
| Defekts | Cēlonis | Neveiksmes režīms |
|---|---|---|
| Smalkie graudi HAZ | Nav PWHT vai nepietiekama temperatūra | Šļūdes plīsums HAZ robežās; samazināts mūžs par 50-80% |
| Nepārtrauktas graudu robežas karbīdi | Lēna dzesēšana līdz 550–750 grādiem | Samazināta elastība; starpgranulu plaisāšanas iespējamība |
| Neatbrīvots atlikušais spriegums | Nav PWHT uz auksti{0}}apstrādātas caurules | Paaugstināta jutība pret sprieguma koroziju (ja ir hlorīdi) |
| Metinātā metāla/parastā metāla īpašību neatbilstība | Kā-metināts stāvoklis | deformācijas koncentrācija metināšanas vietā; priekšlaicīga plaisāšana |
Pārbaude pēc PWHT:
Svarīgam naftas ķīmijas pakalpojumam ASTM B514 pieprasa:
100% garenmetinājuma radiogrāfiskā izmeklēšana (RT).
Pēc izvēles: ultraskaņas izmeklēšana (UT) biezām sienām
Metinājuma šuves, HAZ un parastā metāla cietības pētījums (jābūt 15% robežās no parastā metāla cietības)
Lauka riņķveida šuves:
Savienojot ASTM B514 cauruļu sekcijas uz lauka, tiek piemēroti tie paši PWHT apsvērumi. Tomēr lauka metinājuma šuves pilnīgas šķīduma atkausēšanas veikšana ir nepraktiska. Tāpēc, apkalpojot augstāk par 650 grādiem, inženieri parasti:
Norādiet bezšuvju cauruli lauka-metinātām sekcijām vai
Izmantojiet mehāniskos savienojumus (atlokus), lai izvairītos no lauka metināšanas vai
Pieņemiet samazinātu lauka metinājuma konstrukcijas koeficientu (piemēram, 0,7 × parastā metāla šļūdes izturība)
4. J: Kādos īpašos naftas ķīmijas procesos parasti izmanto ASTM B514 UNS N08800 (800/800H/800HT) metinātās caurules, un kādas korozijas/šļūdes problēmas tā risina?
A:
ASTM B514 metinātās caurules tiek plaši izmantotas šādos naftas ķīmijas procesos, katram no kuriem ir atšķirīgas vides problēmas:
1. Tvaika metāna reformēšana (SMR) ūdeņraža ražošanai
Komponents:Pārvades līnijas no reformera izejas uz siltuma katlu
Temperatūra:750–850 grādi
Spiediens:15-30 bāri
Atmosfēra:H₂, CO, CO₂, H₂O, atlikušais CH₂
Risinātie izaicinājumi:
Šļūde:Rupja{0}}graudainais 800H (N08810) nodrošina 100 000 stundu pārrāvuma izturību 40–50 MPa 800 grādu leņķī.
Karburizācija:Cr₂O3 nogulsnes iztur oglekļa iekļūšanu; silīcijs (0,3–0,7%) nodrošina papildu aizsardzību.
Termiskais nogurums:Biežai palaišanai- (dažas rūpnīcas darbojas reizi nedēļā) ir nepieciešams elastīgs materiāls ar labām termiskās izplešanās īpašībām.
Vēlamā pakāpe:800H (N08810) metināta caurule, pēc metināšanas atkvēlināta ar šķīdumu.
2. Etilēna krekinga krāsnis
Komponents:Pārvades līnijas apmainītāji (TLE) — zema{0}}spiediena sekcijas
Temperatūra:800-900 grādi
Spiediens:2-5 bāri
Atmosfēra:Ogļūdeņraži (C2–C4), H₂, tvaiks
Risinātie izaicinājumi:
Metāla putekļošana:Katastrofāla karburizācijas parādība. 800HT smalkais Ti(C,N) nogulsnes bloķē oglekļa difūziju.
Oksidācijas izšļakstīšanās:Cikliska apkalpošana izraisa katlakmens izplūšanu; augsts Cr + Al saturs veicina katlakmens saķeri.
Metināšanas šuves integritāte:Risinājuma-atlaidinātajai metināšanai ir šļūdes izturība tuvu parastajam metālam.
Vēlamā pakāpe:800HT (N08811) TLE; 800H pieņemams mazāk smagām sekcijām.
3. Hidrokrekinga un hidroapstrādes priekšsildītāji
Komponents:Uzsildiet spoles izvades cauruļvadus
Temperatūra:500-650 grādi
Spiediens:100–200 bāri (augsts spiediens)
Atmosfēra:H₂, H2S, ogļūdeņraži
Risinātie izaicinājumi:
Augstas-temperatūras ūdeņraža uzbrukums (HTHA):800H iztur dekarbonizāciju un metāna veidošanos ūdeņraža ekspluatācijā.
Sulfidēšana:Hroma saturs (19–23%) veido aizsargājošu sulfīdu nogulsnes mērenā H₂S līmenī.
Piezīme: For high-pressure service (>100 bar), bezšuvju caurule bieži tiek norādīta, neskatoties uz augstākām izmaksām. Metinātas caurules var izmantot zemāka spiediena -spiedienām vai ar samazinātu konstrukcijas spriegumu.
4. Amonjaka reformatora pārsūtīšanas līnijas
Komponents:Primārā reformētāja izeja uz sekundāro reformētāju
Temperatūra:700-850 grādi
Spiediens:20-40 bāri
Atmosfēra:H₂, N2, NH3, H₂O
Risinātie izaicinājumi:
Nitridēšana:Augsts niķeļa saturs (30–35%) novērš trauslu hroma nitrīdu veidošanos.
Šļūde:Līdzīgi kā SMR pakalpojums; nepieciešami rupji graudi.
Vēlamā pakāpe:800H (N08810) metināta caurule, pilnībā atkausēta ar šķīdumu.
5. Metanola sintēzes cilpas pārneses cauruļvadi
Komponents:Reformatora izeja uz sintēzes cilpu
Temperatūra:550–650 grādi
Spiediens:50-100 bāri
Atmosfēra:H₂, CO, CO₂, CH₃OH
Risinātie izaicinājumi:
CO uzbrukums:Karburizācijas risks vidējā temperatūrā; 800H nodrošina labu pretestību.
Termiskā riteņbraukšana:Augu apgriezieni izraisa termisku nogurumu; kaļamais 800H iztur riteņbraukšanu.
Vēlamā pakāpe:800H (N08810) — bezšuvju, bieži paredzēts augsta spiediena sekcijām.
Atzīmju kopsavilkuma tabula pēc pielietojuma:
| Pieteikums | Ieteicamā pakāpe | Metināts vai bezšuvju? | Nepieciešams PWHT? |
|---|---|---|---|
| SMR pārvades līnijas (750–850 grādi, < 30 bāri) | 800H | Metināts (ASTM B514) | Jā (pilna šķīduma atkausēšana) |
| Etilēna TLE (800–900 grādi, < 5 bāri) | 800HT | Metināts (lielāks diametrs) | Jā |
| Hidrokrekinga priekšsildītāji (500–650 grādi, > 100 bāri) | 800H | Vēlams bezšuvju | Nē (bet šķīdumā atkausēts parastais metāls) |
| Amonjaka reformētājs (700–850 grādi, 20–40 bāri) | 800H | Metinātas | Jā |
| Metanola sintēze (550–650 grādi, 50–100 bāri) | 800H | Bezšuvju augstam spiedienam | Nē |
5. J: Kādas ir kritiskās pārbaudes un testēšanas prasības ASTM B514 UNS N08800 metinātajām caurulēm atbilstoši ASME un naftas ķīmijas nozares standartiem?
A:
Naftas ķīmijas pakalpojumu sniegšanai ASTM B514 metinātajai caurulei jāatbilst pārbaudes un testēšanas prasībām, kas pārsniedz pamata specifikāciju, kā norādīts ASME B31.3 (procesa cauruļvadu) vai klienta specifikācijās.
Obligātie testi atbilstoši ASTM B514 (pamata specifikācija):
| Pārbaude | Prasība | Biežums |
|---|---|---|
| Sprieguma pārbaude | Parastais metāls: 515 MPa min UTS, 205 MPa min YS (800H) | Par siltumu un par partiju |
| Izlīdzināšanas tests | Nav plaisāšanas pēc saplacināšanas līdz 3× sienas biezumam | Katra caurule |
| Reversās saplacināšanas tests | Metināt 90 grādu leņķī no saspiešanas punkta; nav plaisāšanas | Katra caurule |
| Hidrostatiskais tests | 60–80% no noteiktās minimālās tecēšanas robežas 5–10 sekundes | Katra caurule |
| Metināšanas šuves NDE | Radiogrāfija (RT) vai ultraskaņa (UT) | Katra caurule (100% naftas ķīmijas pakalpojumiem) |
Papildu prasības naftas ķīmijas rūpniecībai (kopējās specifikācijas):
1. Pozitīvā materiāla identifikācija (PMI):
100% no cauruļu galiem un nejaušām korpusa atrašanās vietām ir jāpārbauda sakausējuma ķīmijai (Ni, Cr, Fe, Ti, Al).
Pielaide: parasti ±5% no norādītā sastāva.
2. Cietības pārbaude:
Maksimālā cietība: 90 HRB (atlaidinātai 800/800H/800HT).
Metinātām caurulēm: Cietība šķērso metinājumu, HAZ un parasto metālu. Izmaiņas nedrīkst pārsniegt ±15% no parastā metāla cietības.
3. Starpgranulu korozijas tests (pēc izvēles, bet izplatīts naftas ķīmijas rūpniecībā ar iespējamu hlorīda iedarbību):
Atbilstoši ASTM A262 praksei E (65% slāpekļskābe) vai praksei C (vara -vara sulfāts).
Pieņemšana: mazāks vai vienāds ar 0,5 mm/gadā korozijas koeficients E praksei.
4. Garenvirziena metinājuma radiogrāfiskā izmeklēšana (RT):
Saskaņā ar ASME V sadaļas 2. pantu.
Pieņemšanas kritēriji atbilstoši ASME B31.3, 341.3.2. tabula. Nav plaisu, nav nepilnīgas saplūšanas vai iespiešanās, nav izdedžu ieslēgumi, kas pārsniedz 1/3 sienas biezuma.
5. Metināšanas šuves krāsas caurlaidības pārbaude (PT) (pēc izvēles, bet izplatīta):
Virsmas{0}}lūšanas defektu noteikšanai.
Pieņemšana: nav lineāru norāžu vai noapaļotu norāžu > 1,5 mm.
6. Ferīta mērījumi uz metinātā metāla:
Autogēnām GTAW šuvēm (bez pildvielas) ferīta saturam jābūt < 5 FN (ferīta skaitlim), lai izvairītos no trausluma augstā temperatūrā.
Augsts ferīts (δ-ferīts) var pārveidoties par sigmas fāzi augstas-temperatūras ekspluatācijas laikā, izraisot metinājuma plaisāšanu.
7. Graudu izmēra pārbaude (800H/800HT):
Saskaņā ar ASTM E112.
Prasība: ASTM Nr. 5 vai rupjāks (64–128 µm).
Parauga atrašanās vieta: parastais metāls, prom no metināšanas HAZ.
Metināšanas procedūras kvalifikācija (PQR/WPQ):
Naftas ķīmijas pakalpojumiem ražotāja metināšanas procedūrai garenvirziena šuvei jābūt kvalificētai atbilstoši ASME IX sadaļai, tostarp:
Stiepes testi (metāla šķērsvirzienā)
Vadāmi lieces testi (sejas un saknes)
Cietības pētījums
Macroetch pārbaude (iekļūšanai un saplūšanai)
Pārbaudes dokumentācija, kas nepieciešama naftas ķīmijas produktu piegādei:
| Dokuments | Saturs |
|---|---|
| Dzirnavu pārbaudes sertifikāts (MTC) | Ķīmiskā analīze, mehāniskās īpašības, termiskās apstrādes detaļas |
| NDE ziņo | RT filmas vai digitālie ieraksti, ziņo UT |
| PMI ziņojums | Katras caurules sakausējuma pārbaude |
| Cietības ziņojums | Pārvietojiet pāri metinājumam, lai iegūtu reprezentatīvus paraugus |
| Izmēru ziņojums | OD, sienas biezums, garums, taisnums |
| Vizuālās pārbaudes ziņojums | Virsmas stāvoklis, metinājuma šuves izskats |
Pieņemšanas kritēriji metināšanas šuvju pārtraukumiem (atbilstoši ASME B31.3, Normal Fluid Service):
| Pārtraukums | Maksimāli atļautais |
|---|---|
| Kreka | Nav |
| Nepilnīga saplūšana | Nav |
| Nepilnīga iespiešanās | Nav (pilnīgai caurlaides metināšanai) |
| Sārņu iekļaušana | Mazāks vai vienāds ar 1/3 sienas biezuma, mazāks vai vienāds ar 1 mm platumu |
| Porainība | Mazāks vai vienāds ar 1,5 mm diametru, mazāks vai vienāds ar 2 uz 150 mm metinājuma garumu |
| Zemāks | Mazāks vai vienāds ar 0,4 mm dziļumu, mazāks vai vienāds ar 50 mm garumā jebkurā 300 mm |
Smagiem cikliskiem pakalpojumiem (piemēram, SMR pārsūtīšanas līnijām ar biežu iedarbināšanu):
Tiek piemēroti stingrāki pieņemšanas kritēriji (saskaņā ar ASME B31.3, W pielikumu).
Parasti nepieciešama 100% RT + 100% UT (metodes pārklājas).
Zemāks samazinājums nav atļauts.
Sakņu lodītes porainība nav pieļaujama.
Nobeiguma piezīme precizētājiem:
Pasūtot ASTM B514 metināto cauruli naftas ķīmijas pakalpojumiem, vienmēr norādiet:
Pakāpe (N08800, N08810 vai N08811)
Servisa stāvoklis (temperatūra, spiediens, vide)
Vai ir nepieciešama pēc-metināšanas termiskā apstrāde (šķīduma atkvēlināšana).
Visas papildu NDE prasības, kas pārsniedz ASTM B514
ASME B31.3 atbilstība (normāla vai smaga cikliskā pakalpojuma apzīmējums)
Tas nodrošina, ka metinātā caurule uzticami darbosies prasīgās naftas ķīmijas vidēs.
