Kakšne so kritične zahteve za varjenje za cevi ASME SB407 N08811 v naftnih in plinskih storitvah?

1. V: Kaj je cev iz zlitine ASME SB407 UNS N08811 in zakaj se uporablja v aplikacijah za nafto in plin?

A:ASME SB407 je specifikacija ASME za brezšivne cevi iz zlitine niklja-železa-kroma, UNS N08811 (Incoloy 800HT) pa je vrhunski razred, ki se uporablja v zahtevnih aplikacijah za nafto in plin, zlasti tistih, ki vključujejo visoke temperature, korozivna okolja ali kombinacijo obojega.

Pregled ASME SB407:Ta specifikacija je glede tehničnih zahtev enaka ASTM B407, vendar je izdana v pristojnosti ASME (Ameriško združenje strojnih inženirjev). Za aplikacije tlačnih posod za nafto in plin ter cevovodov, ki zahtevajo skladnost s kodeksom ASME (npr. rafinerije na nižji stopnji, obrati za predelavo plina in nekateri obrati v zgornjem toku), je navedba ASME SB407 obvezna namesto ASTM B407. Specifikacija zajema brezšivne cevi, izdelane z ekstrudiranjem ali prebadanjem, ki mu sledi hladno vlečenje ali hladno valjanje, kar zagotavlja izdelek brez vzdolžnih zvarov.

UNS N08811 (Incoloy 800HT):To je najvišja-razred zmogljivosti v seriji Incoloy 800, posebej zasnovana za ekstremne delovne pogoje. Njegove ključne značilnosti za nafto in plin vključujejo:

Vsebnost niklja:30–35 % – zagotavlja odpornost na kloridno napetostno korozijsko razpokanje

Vsebnost kroma:19–23% – zagotavlja odpornost proti oksidaciji in sulfidaciji

Vsebnost ogljika:0,06–0,10 % – kontrolirano za trdnost lezenja

Aluminij + titan:0,30% minimalno kombinirano – omogoča padavinsko krepitev

Temperatura žarjenja raztopine:Najmanj 2150 stopinj F (1177 stopinj) – proizvaja optimizirano zrnato strukturo

Zakaj N08811 za nafto in plin?Naftna in plinska industrija predstavlja širok razpon delovnih pogojev, od kriogenih do visokih-temperatur, od sladkih do kislih (vsebuje H₂S-). N08811 je določen, kadar:

Temperature presegajo 1100 stopinj F (593 stopinj):V rafinerijskih grelnikih, reformerjih in-pri visokotemperaturni obdelavi plina

Kloridno napetostno korozijsko razpokanje je zaskrbljujoče:Visoka vsebnost niklja zagotavlja odpornost

Prisotna je sulfidacija (napad žvepla):Vsebina Chromiuma zagotavlja zaščito

Zahtevana je lezna trdnost:Trajen stres pri povišanih temperaturah

Posebne aplikacije za nafto in plin za cev N08811:

Grelne cevi za rafinerije:Grelniki surove, vakuumske in koksarne nafte, ki predelujejo surovo-nafto z visoko vsebnostjo žvepla

Izhodni kolektorji vodikovega reformatorja:1500–1650 stopinj F (816–899 stopinj), 300–500 psi

Visoko{0}}temperaturna obdelava plina:Toplotni reaktorji enot za pridobivanje žvepla (SRU).

Clausov procesni cevovod:Ravnanje z visoko{0}}temperaturnimi plini,-ki vsebujejo žveplo

Ponovni kotli za regeneracijo amina:Storitev z visoko-temperaturo in mokrim H₂S (čeprav je treba preveriti skladnost z NACE MR0175)

Primerjava z drugimi naftnimi in plinskimi zlitinami:

Prepoznavanje kod za nafto in plin:ASME SB407 UNS N08811 je priznan v:

ASME oddelek VIII, oddelek 1– Tlačne posode

ASME B31.3– Procesne cevi (koda primarnih cevi za nafto in plin)

ASME Oddelek I– Električni kotli (za uporabo v rafinerijah)

Za pridobivanje nafte in plina (proizvodne vrtine, pretočni vodi) se običajno uporabljajo specifikacije API namesto ASME.

2. V: Kakšne so posebne zahteve kodeksa ASME za cev SB407 N08811 za tlačne storitve za olje in plin?

A:Ko se cev ASME SB407 UNS N08811 uporablja za tlačno oskrbo z oljem in plinom, mora izpolnjevati zahteve veljavnega oddelka kodeksa ASME. Za večino cevovodov za nafto in plin velja standard ASME B31.3 (procesni cevovod), medtem ko tlačne posode spadajo v razdelek VIII ASME.

Zahteve ASME B31.3 za cev N08811:

Sprejem materiala:Cev mora biti certificirana po ASME SB407 (ne samo ASTM B407). Poročilo o preskusu materiala (MTR) se mora sklicevati na ASME SB407 in izkazovati skladnost z vsemi kemičnimi in mehanskimi zahtevami. Koda ASME B31.3 priznava dovoljene napetosti iz ASME razdelka II, del D za N08811.

Dovoljene vrednosti napetosti (oddelek II ASME, del D za N08811):

Opomba:Pri temperaturah nad 1100 stopinj F velja-porušitev zaradi lezenja. Razred 800HT (N08811) ima višje dovoljene napetosti kot 800H (N08810) zaradi svoje vrhunske trdnosti pri lezenju.

Izračun debeline stene po ASME B31.3:

t=(P × D) / (2 × (S × E + P × Y)) + dodatek za korozijo

kje:

t=zahtevana debelina stene (palci)

P=konstrukcijski tlak (psi)

D=zunanji premer (palci)

S=dovoljena napetost po ASME II-D (ksi)

E=faktor kakovosti zvarnega spoja (1,00 za brezšivne cevi SB407)

Y=koeficient iz ASME B31.3 (0,4 za N08811 pri visokih temperaturah)

Dodatek korozije=običajno od 1/16 do 1/8 palca za uporabo pri visokih-temperaturah

Primer izračuna – izstopna cev reformatorja:8-palčna cev OD, projektni tlak 450 psi, projektna temperatura 1600 stopinj F (871 stopinj).

S=1.3 ksi (iz zgornje tabele)

E=1.00 (brezšivno)

Y=0.4 (za feritne in avstenitne zlitine pri visokih temperaturah)

t=(450 × 8) / (2 × (1300 × 1.00 + 450 × 0,4))=3600 / (2 × (1300 + 180))=3600 / 2960=1.22 palcev + 0.125 palcev dovoljena korozija=1.345 palcev najmanjša debelina stene

ASME oddelek VIII, oddelek 1 zahteve za tlačne posode:Za plovila, izdelana z N08811, veljajo podobna pravila. Posoda mora biti zasnovana, izdelana, pregledana in žigosana v skladu z oddelkom VIII. Uporabljene so iste dovoljene napetosti iz oddelka II, del D. Dodatne zahteve vključujejo:

100% radiografski pregledvseh sočelnih zvarov (za večino pogojev uporabe)

Testiranje udarcevče je minimalna konstrukcijska temperatura kovine pod krivuljo izvzetja

Toplotna obdelava-po varjenjuzahteve (na splošno niso potrebne za N08811 pod 2 palca debeline)

Zahteve za tlačno testiranje (ASME B31.3):Po izdelavi je treba cevni sistem preskusiti pod pritiskom:

Hidrostatični preskus:1,5 × projektni tlak (najmanj 1,5 × 450 psi=675 psi)

Testna temperatura:Biti mora nad prehodno temperaturo krhkega loma (N08811 ima odlično nizko-temperaturno žilavost, vendar je sprejemljiv preskus pri sobni temperaturi)

Čas zadrževanja:Najmanj 10 minut za vizualni pregled

Skladnost z NACE MR0175 / ISO 15156 za kislo storitev:Če tok nafte in plina vsebuje vodikov sulfid (H₂S), mora biti material v skladu z NACE MR0175. Za N08811:

Zlitina ni samodejno kvalificirana za kislo uporabo

Kvalifikacija zahteva posebno toplotno obdelavo (raztopljeno žarjenje) in nadzor trdote (običajno manj kot ali enako 35 HRC)

Številne specifikacije za olje in plin omejujejo N08811 na sladko uporabo (brez H₂S) ali zahtevajo dodatno testiranje

Pri kupcu vedno preverite skladnost z NACEpreden določite N08811 za kislo storitev

3. V: Kako se UNS N08811 obnese v okoljih-visokotemperaturnih rafinerij in predelave plina?

A:UNS N08811 (Incoloy 800HT) je zasnovan posebej za visoko{2}}temperaturne storitve, zaradi česar je odlična izbira za rafinerijske grelnike, vodikove reformatorje in visoko{3}}opremo za obdelavo plinov. Za njegovo delovanje so značilni trije ključni atributi: trdnost pri lezenju, odpornost proti oksidaciji in odpornost proti sulfidaciji.

Zmogljivost lezenja v rafinerijskih grelnikih:Grelne cevi rafinerije (surove, vakuumske, koksarne, reformerske) delujejo pri temperaturah kovin 1200–1700 stopinj F (649–927 stopinj) z notranjim tlakom 150–500 psi (1,0–3,4 MPa). Pod temi pogoji je lezenje (časovno-odvisna deformacija) življenjski-omejevalni dejavnik. Višja temperatura žarjenja v raztopini N08811 (2150 stopinj F v primerjavi s . 2100 stopinjami F za 800H) povzroči bolj grobo, stabilnejšo zrnato strukturo (ASTM št. . 3–5), ki se upira drsenju meja zrn. Dodatki aluminija in titana (vsak po 0,15–0,60 %) tvorijo Ni₃(Al,Ti) gama-prime precipitate med delovanjem, ki zagotavljajo ojačitev izločanja.

Primerjalni podatki o lezenju (ocenjena življenjska doba pretrganja pri 1600 stopinjah F / 871 stopinjah, obročna napetost 500 psi):

Nerjaveče jeklo 310H: <1 year (not recommended)

Incoloy 800H:3–5 let

Incoloy 800HT:8–12 let

Odpornost proti oksidaciji:Vsebnost 19–23 % kroma tvori neprekinjeno, sprijeto lestvico kromovega oksida (Cr₂O₃), ki ščiti osnovno kovino pred napadom kisika. Za storitve rafinerije je to ključnega pomena pri ogrevanih grelnikih, kjer zgorevalni plini vsebujejo presežek kisika. Stopnja oksidacije N08811 pri 1800 stopinjah F (982 stopinjah) je približno 0,001–0,002 palcev na leto-, kar je bistveno nižje kot pri nerjavnem jeklu 310H (0,005–0,010 ipy). Za tipično 0,500-palčno stensko cev z 20-letno življenjsko dobo je izguba zaradi oksidacije zanemarljiva.

Odpornost na sulfidacijo:Številne surovine iz rafinerij vsebujejo žveplo (0,5–3,5 %), izgorevalni plini pa SO₂ in H₂S. Sulfidacija je oblika visoko-temperaturne korozije, pri kateri žveplo reagira s kovino in tvori sulfide z nizkim-tališčem-. Visoka vsebnost kroma v N08811 (19–23 %) spodbuja tvorbo kromovega sulfida (Cr₃S₄ ali Cr₂S₃), ki je bolj zaščiten kot železovi ali nikljevi sulfidi. Vsebnost niklja v zlitini (30–35 %) je dovolj visoka, da zagotovi odpornost na SCC, vendar dovolj nizka, da se izogne ​​katastrofalnemu sulfidiranju niklja (Ni₃S₂, tališče 1179 stopinj F / 637 stopinj), ki ga opazimo v zlitinah z višjo-niklovo, kot je Inconel 600.

Stopnje sulfidacije pri 1500 stopinjah F (816 stopinjah), 2 % žveplovo gorivo:

Nerjaveče jeklo 304H:0,030–0,050 ipy (življenjska doba 2–3 leta)

Nerjaveče jeklo 310H:0,015–0,025 ipy (4–6 let življenja)

Incoloy 800HT:0,003–0,008 ipy (15–25 let življenja)

Storitev vodikovega reformatorja:Pri proizvodnji vodika s parnim reformiranjem metana izhodni kolektorji reformerja in prenosne linije delujejo pri 1500–1650 stopinjah F (816–899 stopinjah) z atmosfero-bogato z vodikom. Vodikova krhkost pri teh temperaturah ni zaskrbljujoča, lahko pa pride do naogljičenja (difuzije ogljika v kovino). Visoka vsebnost niklja v N08811 zmanjša difuzijo ogljika, obloga kromovega oksida pa deluje kot pregrada za difuzijo ogljika. Izkušnje na terenu pri servisiranju reformatorjev kažejo, da razdelilniki 800HT dosegajo 15–20-letno življenjsko dobo.

Termična ciklična odpornost:Mnogi procesi v rafinerijah vključujejo pogoste-zagone in zaustavitve-, kar povzroča toplotne cikle. Zmeren koeficient toplotnega raztezanja N08811 (približno 9,5 × 10⁻⁶/stopinjo F ali 17 × 10⁻⁶/stopinjo) in visoka duktilnost zagotavljata odlično odpornost proti toplotni utrujenosti. Zlitina ne tvori krhke sigma faze (za razliko od nerjavnih-kromovih jekel) tudi po dolgotrajni-izpostavljenosti pri 1200–1600 stopinjah F.

Omejitve pri storitvah nafte in plina:

Ni priporočljivo za mokro H₂S (kislo) uporabobrez kvalifikacije NACE MR0175

Omejena vodna odpornost proti koroziji– ni primeren za morsko vodo ali slanico

Visoki stroški– približno 3–4× nerjaveče jeklo 310H

4. V: Kakšne so kritične zahteve za varjenje za cevi ASME SB407 N08811 v naftnih in plinskih storitvah?

A:Varjenje cevi ASME SB407 UNS N08811 za storitve nafte in plina zahteva kvalificirane postopke v skladu z oddelkom IX ASME. Zlitina je varljiva, vendar je nadzor vnosa toplote ključnega pomena za ohranjanje trdnosti pri lezenju in preprečevanje vročih razpok.

Izbira polnilne kovine (kvalificirano ASME Section IX):

Nikoli ne uporabljajte polnil iz nerjavečega jekla (308L, 309L, 310H, 316L)– imajo manjšo trdnost lezenja, različno toplotno raztezanje in ustvarjajo območja redčenja, ki so nagnjena k vročim razpokam.

Nadzor dovoda toplote (kritičen za N08811):Prekomerni vnos toplote zgrobi zrnato strukturo v toplotno{0}}prizadetem območju (HAZ), kar zmanjša trdnost pri lezenju. Za N08811, ki temelji na optimizirani zrnati strukturi (ASTM št. . 3–5), je to še posebej pomembno.

Najvišja vmesna temperatura:200 stopinj F (93 stopinj)

Območje dovoda toplote:20–35 kJ/inch (8–14 kJ/cm) - manj kot za 800H

Tehnika:samo vrvice; brez tkanja

For heavy walls (>0,5 palca):Uporabite več prehodov z nizkim vnosom toplote na prehod

Pred{0}}priprava na varjenje:

Zvarjeno območje očistite z acetonom ali namensko krtačo iz nerjavečega jekla

Uporabite brusne plošče, rezervirane za nikljeve zlitine

Odstranite vse žveplove, fosforjeve in onesnaževalce-z-nizkim tališčem

Za debele stene predhodno segrejte na 200–300 stopinj F (93–149 stopinj), da zmanjšate toplotne gradiente

Postopki varjenja:

GTAW (plinsko obločno varjenje):Prednostno za koreninski prehod in tanke stene

SMAW (zaščiteno obločno varjenje):Sprejemljivo za polnilne prehode z elektrodami ENiCrFe-2; običajno za popravila na terenu

GMAW (plinsko obločno varjenje):Sprejemljivo, vendar zahteva skrben nadzor dovoda toplote

Toplotna obdelava po -varjenju (PWHT):

Na splošno ni potrebnoza debeline sten, tipične v ceveh za nafto in plin (do 1 palca / 25 mm) po ASME B31.3

Za maksimalno odpornost proti lezenju(storitev reformerja): žarjenje s polno raztopino pri najmanj 2150 stopinjah F (1177 stopinjah) – redko praktično za varjenje na terenu

Lajšanje stresa pri nižjih temperaturah(npr. 1650 stopinj F / 899 stopinj): Ni priporočljivo; lahko povzroči izločanje karbida brez ponovne vzpostavitve strukture zrn

Inšpekcijske zahteve po ASME B31.3 (cevi za nafto in plin):

Pogoste napake pri varjenju in preprečevanje:

Vroče pokanje:Preprečite z nizkim vnosom toplote, čistimi pogoji in polnilom ERNiCr-3

Mikrofisiranje v HAZ:Izogibajte se namestitvi{0}}visokih omejitev

Izguba trdnosti pri lezenju v HAZ:Nadzor temperature vmesnega prehoda; omeji vnos toplote

Oksidacija korenin (sladkorjenje):Uporabite čiščenje z inertnim plinom na ID cevi (argon)

Zahteve glede kvalifikacij v skladu z oddelkom IX ASME:

Zapis o kvalifikaciji postopka (PQR):Dokumentirati mora natezno, upogibno in (za storitev lezenja) povišano{0}}temperaturno testiranje

Kvalifikacija zmogljivosti varilca (WPQ):Izvedeno na N08811 ali enakovrednem materialu

Test trdote:Zahtevano za aplikacije NACE MR0175

Premisleki o varjenju na terenu za olje in plin:

Vzdrževanje predgretja:Za cevi velikega premera v hladnih okoljskih pogojih vzdržujte predgretje s keramičnimi grelnimi odejami

Medprehodno spremljanje temperature:Uporabite kontaktni pirometer ali infrardeči termometer

Povratno čiščenje:Bistvenega pomena za kakovost korenskega prehoda; vztrajajte s splakovanjem argona, dokler se ne nanese vsaj 1/4 palca debeline zvara

Čiščenje-po varjenju:Odstranite toplotni odtenek in brizganje; za svetlo žarjeno cev obnovite površino z rahlim brušenjem ali lokalnim luženjem

5. V: Katere so ključne specifikacije nabave in vidiki skladnosti s kodo za cev ASME SB407 N08811 za nafto in plin?

A:Nabava cevi ASME SB407 UNS N08811 za uporabo v nafti in plinu zahteva posebno pozornost do podrobnosti specifikacij, certifikacijskih zahtev in dodatnega testiranja. Ne-skladno gradivo lahko upočasni projekte in zahteva drago predelavo.

Obvezne zahteve glede nabave za skladnost z ASME:

1. Specifikacija:"Brezšivne cevi morajo biti opremljene v skladu z ASME SB407 (ne ASTM B407) – UNS N08811 (Incoloy 800HT)." Za tlačno oskrbo z oljem in plinom je za skladnost s kodeksom potrebna oznaka ASME.

2. Preverjanje kemije:MTR mora dokumentirati vse elemente po UNS N08811. Kritične vrednosti:

Ogljik:0,06–0,10 % (dejanska vrednost, ne samo "0,10 % največ")

Aluminij + titan:0,30 % najmanj skupaj

Nikelj: 30.0–35.0%

Chromium: 19.0–23.0%

3. Preverjanje toplotne obdelave (kritično za 800HT):

Temperatura žarjenja raztopine:Najmanj 2150 stopinj F (1177 stopinj).

Način hlajenja:Gašenje z vodo ali hitro hlajenje z zrakom

Velikost zrn:Običajno ASTM št. . 3–5 (dokumentirano po ASTM E112)

4. Mehanske lastnosti:

Natezna trdnost:najmanj 75 ksi (517 MPa).

Meja tečenja (0,2 % offset):najmanj 30 ksi (207 MPa).

Raztezek:30% najmanj

5. Nedestruktivni pregled:

Hidrostatični preskus:Tlak in trajanje dokumentirano

Ultrazvočni pregled (UT):Po ASTM E213 (priporočeno za velik premer)

Preizkušanje vrtinčnih tokov (ECT):Po ASTM E426 (alternativa za majhen premer)

Dodatne zahteve za storitve nafte in plina:

Skladnost NACE MR0175 za kislo olje in plin:Če bo cev izpostavljena mokremu H₂S (kisla storitev), velja NACE MR0175 / ISO 15156. Za N08811:

Zlitina ni samodejno kvalificirana; kvalifikacija zahteva posebno toplotno obdelavo (raztopljeno žarjenje) in nadzor trdote

Največja trdota:35 HRC (običajno 30–32 HRC za 800HT)

SSC testiranje:Morda se zahteva po NACE TM0177 (metoda A ali D)

Številne specifikacije za nafto in plin omejujejo N08811 na sladko postrežbo– vedno preverite pri kupcu

Zahteve glede dokumentacije za skladnost s kodeksom ASME:

Za cevi za nafto in plin po ASME B31.3 je potrebna naslednja dokumentacija:

Poročilo o preskusu materiala (MTR):Certificirano z oznako ASME SB407, toplotno število, vsi rezultati testov

Toplotna sledljivost:Vsaka dolžina cevi je označena s toplotno številko; sledljiv do MTR

Izjava o skladnosti kode:"Material izpolnjuje vse zahteve ASME SB407 in ASME oddelek II, del D za UNS N08811"

Za konstrukcijo tlačne posode (oddelek VIII ASME):Dodatna dokumentacija vključuje:

Obrazec U-1:Poročilo o podatkih proizvajalca za tlačno posodo

Delno poročilo podatkov:Za materiale, dobavljene proizvajalcu plovil

Žigosanje:Vsaka posoda ima žig s simbolom ASME U

Pogoste pasti pri nabavi:

Past 1:Določanje ASTM B407 namesto ASME SB407 za delo s kodo.Popravek:Za konstrukcijo kode ASME navedite ASME SB407.

Past 2:Ob predpostavki, da je N08811 samodejno NACE MR0175 kvalificiran za kislo storitev.Popravek:Preverite kvalifikacijo; večina N08811 je na voljo samo za sladko postrežbo.

Past 3:Sprejem MTR s temperaturo žarjenja raztopine pod 2150 stopinj F.Popravek:Zahtevajte dokumentirano temperaturo, večjo ali enako 2150 stopinj F; drugače je material 800H (N08810) in ne 800HT.

Past 4:Brez določanja toleranc velikega premera (ravnost, ovalnost).Popravek:ASTM SB407 teh ne določa; dodati dodatne zahteve.

Past 5:Naročanje pri mlinu brez certifikata ASME SB407.Popravek:Preverite, ali ima mlin ustrezne certifikate ASME za proizvodnjo SB407.

Priporočeni povzetek specifikacij javnega naročila za nafto in plin:

SPECIFIKACIJA MATERIALOV: Brezšivne cevi po ASME SB407 – UNS N08811 (Incoloy 800HT). TOPLOTNA OBDELAVA: Raztopina, žarjena pri najmanj 2150 stopinj F (1177 stopinj), kaljenje z vodo. Velikost zrn ASTM št. 3–5. KEMIJA: Po UNS N08811 z 0,06–0,10 % dejanskega ogljika; Al+Ti Večji ali enak 0,30 %. MEHANSKE LASTNOSTI: Natezna trdnost večja ali enaka 75 ksi, izkoristek večji ali enak 30 ksi, raztezek večji ali enak 30 %, trdota manjša ali enaka 35 HRC. TESTIRANJE: Hidrostatični preskus po ASME SB407. 100% ultrazvočni pregled po ASTM E213. CERTIFIKACIJA: Certificiran MTR z oznako ASME SB407, dokumentirana temperatura žarjenja v raztopini (večja ali enaka 2150 stopinj F), merjenje velikosti zrn in toplotna sledljivost. NACE MR0175 (če je zahtevano): Material mora biti skladen z NACE MR0175 / ISO 15156 za kislo uporabo. Največja trdota 35 HRC. SSC testiranje po NACE TM0177, če je navedeno. DIMENZIJE: Po ASME SB407 z dodatno toleranco OD ±0,010 palca za velikosti, manjše ali enake 4 palcem. Ravnost največ 0,030 palca na stopalo. Ovalnost 1 % največje OD. OZNAČEVANJE: Vsaka dolžina cevi je označena z ASME SB407, UNS N08811, toplotnim številom, velikostjo, debelino stene in hidrostatičnim preskusnim tlakom.