1. Celovitost zvarnega šiva: Ali je pri visoko{1}}temperaturni uporabi v morski vodi zvar varjene cevi iz Hastelloy C tako zanesljiv kot osnovna kovina ali pa postane prednostno mesto za korozijo?
V: Načrtujemo sistem za hlajenje z morsko vodo za tovarno LNG. Razmišljamo o varjeni cevi Hastelloy C-276, da bi zmanjšali stroške v primerjavi z brezšivno. Vendar nas skrbi zvarni šiv. Ali bo območje zvara v okolju s toplo morsko vodo (40 stopinj - 50 stopinj) korodiralo hitreje kot preostali del cevi?
O: To je najpogostejša skrb v zvezi z varjenimi cevmi CRA (zlitina, odporna proti koroziji). Kratek odgovor je: s pravilno izdelavo in izbiro polnilne kovine lahko zvar v Hastelloy C-276 deluje enako ali včasih celo bolje kot osnovna kovina v aplikacijah z morsko vodo.
Tukaj je metalurška utemeljitev:
Stanje žarjenega v raztopini: visoko{0}}kakovostne varjene cevi Hastelloy C-276 se po varjenju običajno dobavijo v stanju žarjenega v raztopini. Cev se segreje na približno 1121 stopinj (2050 stopinj F) in hitro pogasi. Ta toplotna obdelava ima dva ključna namena:
Raztaplja morebitne škodljive sekundarne faze ali karbide, ki so se med varjenjem morda oborili v toplotno-območju (HAZ).
Odpravlja preostale napetosti iz procesa preoblikovanja in varjenja.
V tem stanju je zvar metalurško homogeniziran z osnovno kovino.
Ujemanje polnilne kovine: zvar ni le pretopljena osnovna kovina. To je deponirana polnilna kovina, običajno ERNiCrMo-4 ali ERNiCrMo-10. Te polnilne kovine so pogosto legirane, da so nekoliko "bogatejše" z molibdenom ali volframom kot osnovna cev, da se upošteva segregacija med strjevanjem. V morski vodi, kjer je korozija v razpokah glavna grožnja, ta visoka vsebnost molibdena v zvarnem nanosu pogosto povzroči šivboljšelokalizirana odpornost proti koroziji kot osnovna kovina.
Resnična grožnja: kontaminacija z železom: največje tveganje za varjene cevi Hastelloy v morski vodi ni sam zvar, ampakkontaminacija po-varu. Če se ostanki brušenja ogljikovega jekla ali delci železa vgradijo v površino zvara, bodo rjaveli v morski vodi. Ta rja ustvari špranjo in osiromaši kisik, kar sproži luknjanje v sicer pasivnem Hastelloyju. Strog režim luženja in pasiviranja po-izdelavi je bistvenega pomena za odstranitev morebitne kontaminacije z železom, preden se cev začne uporabljati.
Razsodba: V stanju žarjenja v raztopini zvar ni slabost. Dosežete homogeno mikrostrukturo, ki je popolnoma odporna na napade kloridov, značilne za morsko vodo.
2. Razlike pri izdelavi: Kakšne so kritične razlike v tehnikah oblikovanja med proizvodnjo varjenih cevi iz nerjavečega jekla 316L in Hastelloy C-276?
V: Naš mlin za cevi običajno poganja nerjavno jeklo serije 300. Imamo pogodbo za proizvodnjo 8" varjenih cevi Schedule 40 iz Hastelloy C-276. Ali lahko uporabimo isto orodje za zvitke in varilne parametre ali potrebujemo popolno spremembo nastavitev?
O: Poskus uporabe Hastelloy C-276 na mlinu, nastavljenem za 316L, brez večjih prilagoditev bo verjetno povzročil katastrofalno okvaro orodja ali grozljivo kakovost zvara. Hastelloy C-276 je nikljeva zlitina za "obdelovalno utrjevanje" in se obnaša zelo drugače kot avstenitno nerjavno jeklo.
Tu so kritične razlike:
Tlak orodja in hrbtna-vzmet:
316L: ima nižjo mejo tečenja in je bolj duktilen. Z lahkoto se oblikuje pod zmernim pritiskom.
Hastelloy C-276: ima višjo mejo tečenja in znatno višjo stopnjo utrjevanja. Je "močnejši" in trši.
Zahtevano dejanje: Povečati boste morali pritisk na razgradne valje in prehode plavuti. Ker pa material bolj odskoči, ga ne morete preprosto bolj zdrobiti. Vrzeli med zvitki je treba ponovno umeriti, da se upoštevajo različne karakteristike vzmeti-zadaj, da se doseže pravilna ovalnost in stanje robov za varjenje.
Nabiranje (sprijemljiva točka): nikljeve zlitine se nagibajo k nabiranju (sprijemanju) orodnega jekla. 316L se lahko uporablja s standardnimi valji iz orodnega jekla z dobrim mazanjem. Hastelloy C-276 se bo pod pritiskom mikrozvaril z zvitki, zarezal površino cevi in poškodoval orodje.
Zahtevano ukrepanje: morda boste potrebovali zvitke z višjo trdoto (ali prevlečene zvitke) in bistveno bolj agresivno mazivo brez-klora.
Hitrost varjenja in vnos toplote:
316L: ima nižjo toplotno prevodnost in večji električni upor.
Hastelloy C-276: ima celo nižjo toplotno prevodnost kot 316L. To pomeni, da se toplota koncentrira na robu zvara.
Zahtevan ukrep: zmanjšati morate hitrost varjenja ali prilagoditi vhodno moč. Staljena zvarna posoda je tudi bolj "počasna" (ima večjo viskoznost) kot nerjavno jeklo. Če tečete pri hitrosti 316L, tvegate taljenje-skozi ali nedosledno nastajanje kroglic.
Oksidacija: Oksidi, ki nastanejo na Hastelloyu (bogati z nikljem in molibdenom), so močnejši in bolj obstojni kot kromov oksid na nerjavnem jeklu. Vaše orodje za brazdenje (za odstranjevanje ID kroglic) se bo hitreje obrabilo in morda bo zahtevalo karbidne ali keramične konice.
3. Skladnost s kodeksom ASME: Ali se varjena cev Hastelloy C lahko uporablja za neposredno konstrukcijo tlačne posode v skladu z oddelkom VIII, oddelek 1 ASME in kakšen faktor učinkovitosti spoja se uporablja?
V: Izdelujemo tlačno posodo za zelo koroziven kemični proces. Da bi prihranili denar, želimo uporabiti varjene cevi Hastelloy C-276 za lupino in šobe namesto valjarne plošče in varilnih šivov. Ali koda ASME to dovoljuje in kako se zmanjša moč?
O: Da, kodeks ASME za kotle in tlačne posode (razdelek VIII, razdelek 1) dovoljuje uporabo varjenih cevi za konstrukcijo tlačnih posod. Vendar pa kodeks nalaga posebna pravila načrtovanja glede kakovosti zvara in pregleda.
Tukaj je opisano, kako velja za Hastelloy C-276:
Specifikacija materiala: Cev mora biti izdelana po standardu ASTM, ki ga sprejema ASME. Za varjene cevi Hastelloy C-276 je to običajno ASTM B619 (varjene cevi) ali B775 (splošne zahteve za varjene cevi iz nikljeve zlitine).
Faktor skupne učinkovitosti (E): To je ključni faktor za vaše načrtovalske izračune. Dovoljena vrednost napetosti materiala se pomnoži s tem faktorjem, da se določi trdnost zvarjenega šiva.
Faktor E=0.85: To velja, če je cev izdelana po brezšivnih standardih kakovosti? Ne. Natančneje, za varjene cevi, ki se uporabljajo v konstrukciji posod, kjer je zvar radiografiran (popolnoma rentgensko) v skladu s kodeksom, se lahko uporabi faktor učinkovitosti spoja 1,0. Če pa zvar ni radiografiran, faktor pade.
Faktor E=0.85: To se običajno uporablja za varjene cevi, ki so bile žarjene v raztopini, vendar le točkovno-preiskane (ali ne preiskane) radiografsko.
Vzdolžno proti obodu: Koda skrbi zavzdolžniučinkovitost šiva. Obodni šivi, ki jih varite v vaši delavnici, se obravnavajo ločeno glede na vaše lastne varilne postopke.
Zmanjšanje natezne trdnosti: V nasprotju z nekaterimi plastičnimi materiali je natezna trdnost navadne kovine varjene cevi (kot je navedena v oddelku II, del D ASME) enaka kot brezšivna cev, pod pogojem, da izpolnjuje kemijske in natezne zahteve. "Znižanje" se v celoti obravnava s faktorjem učinkovitosti spoja, ki se uporablja za dovoljeno napetost.
Praktični nasveti za graditelje plovil:
Če cev uporabljate kot lupino, morate zagotoviti, da je vzdolžni zvar najvišje kakovosti. Določite 100-odstotno radiografijo vzdolžnega šiva proizvajalca cevi, da zahtevate višje vrednosti napetosti v vašem dizajnu. Če ga z radiografijo obravnavate kot "brezšivni" ekvivalent, povečate učinkovitost debeline stene.
4. Delovanje v kislem okolju (NACE): Ali zvar varjene cevi Hastelloy C izpolnjuje zahteve glede trdote za NACE MR0175/ISO 15156 za uporabo v kislem olju in plinu?
V: Želimo uporabiti varjeno cev Hastelloy C-276 za linijo za vbrizgavanje v vrtino na polju z visoko H2S in kloridi. NACE MR0175 omejuje trdoto, da prepreči sulfidne napetostne razpoke (SSC). Ali postopek varjenja naredi šiv pretrd, zaradi česar ni primeren za uporabo?
O: Hastelloy C-276 je eden najbolj prizanesljivih materialov glede skladnosti z NACE MR0175, vendar je treba zvarni šiv natančno pregledati. Dobra novica je, da je C-276 izrecno naveden kot sprejemljiv material za kislo uporabo, varjene cevi pa so na splošno sprejemljive.
Tukaj je posebna razčlenitev glede zvara:
Omejitev trdote NACE: za ogljikovo jeklo in nizkolegirane zlitine NACE MR0175 določa strogo zgornjo mejo trdote 22 HRC (trdota po Rockwellu C). Za zlitine na osnovi niklja, kot je C-276, je standard drugačen. Bolj se osredotoča na stanje materiala (raztopljena raztopina) in izogibanje hladni obdelavi. Vendar se največja trdota 35 HRC pogosto navaja kot smernica za hladno obdelana področja, da se prepreči nastanek razpok.
Trdota zvarnega šiva: V pravilno izdelani varjeni cevi Hastelloy C-276 (z uporabo GTAW ali plazemskega varjenja z ustreznim polnilom) ima nanos zvara običajno trdoto v razponu od 15 do 25 HRC. To je v sprejemljivem območju za kislo postrežbo. Toplotno prizadeto območje (HAZ) je običajno še mehkejše.
Resnično tveganje: hladno delo: Območja, ki bi lahko presegla sprejemljivo trdoto, niso zvar sam, ampak "hladno obdelana" območja ob zvaru alitoplotno prizadeto območječe je bilo varjenje izvedeno nepravilno (prevroče, prepočasi). Vendar pa končna stopnja žarjenja raztopine po varjenju ponastavi metalurško strukturo. Rekristalizira vsa hladna dela pri preoblikovanju in vse trde cone pri varjenju, s čimer povrne celotno cev-zvar in podlago-nazaj v enakomerno, mehko, duktilno stanje.
Usposobljenost: Za popolno skladnost mora proizvajalec cevi predložiti dokumentacijo, da izdelek izpolnjuje zahteve NACE, običajno podprto s preskusi interkristalne korozije (ASTM G28) in raziskavami trdote po zvaru.
Razsodba: Zvarjena cev Hastelloy C-276, žarjena v raztopini, je popolnoma skladna z NACE MR0175 za uporabo v kislih pogojih. Varjeni šiv po ustrezni toplotni obdelavi ne predstavlja tveganja SSC.
5. Ekonomska utemeljitev: Kdaj je finančno smiselno določiti varjene cevi Hastelloy C namesto brezšivne različice za širitev kemične tovarne?
V: Sem vodja projekta za širitev kemične tovarne. Potrebujemo 6000 čevljev 10-palčnih cevi Hastelloy C. Brezšivna možnost podira proračun. Kakšni so kompromisi,-če preklopim na varjene cevi? Ali žrtvujem varnost ali dolgo življenjsko dobo samo zato, da prihranim denar?
O: Izbira med brezšivno in varjeno cevjo Hastelloy C je klasična inženirska ekonomska odločitev. Ni nujno, da žrtvujete varnost ali dolgo življenjsko dobo, če se odločite na podlagi informacij. Tukaj je okvir za odločitev:
Ko zmaga varjena cev ("sladka točka"):
Velik premer, dolge izvedbe: Pri velikostih nad 6" NPS brezšivne cevi postanejo eksponentno dražje in jih je težko dobiti. Postopek prebadanja brezšivnih gredic iz nikljeve zlitine velikega-premera ima nizke donose, kar zvišuje stroške. Varjena cev je oblikovana iz plošče, ki jo je lažje izdelati. Za vašo 10" linijo bi lahko bila varjena cev 20–40 % cenejša od brezšivne.
Ne-kritične storitve: če je cev namenjena za prenos kemikalij v razsutem stanju, kjer je tlak zmeren in je korozija splošna (enakomerna), zvarni šiv ni odgovoren. Dodatek proti koroziji, ki ga vgradite v debelino stene, ščiti celotno cev, vključno z zvarom.
Razpoložljivost (časi dobave): Brezšivne cevi Hastelloy velikih premerov imajo pogosto podaljšane dobavne roke, ker jih proizvajalci uporabljajo v posebnih akcijah. Varjene cevi je pogosto mogoče hitreje izdelati iz pločevine, tako da bo vaš projekt hitreje objavljen.
Kadar o brezšivnem -se ni mogoče pogajati:
Ciklična utrujenost ali vibracije: če je napeljava izpostavljena močnim vibracijam (npr. povezana z batnimi kompresorji) ali hudim nihanjem tlaka, je prednostna brezšivna. Odsotnost vzdolžnega šiva odstrani potencialno mesto iniciacije za utrujenostne razpoke.
Izjemno visoki pritiski: V shemah z debelimi-stenami (npr. Seznam 160 ali XXS) je zanesljivost brezšivnega kovanega materiala za gredice pogosto določena nad oblikovano-in{-zvarjeno ploščato konstrukcijo.
Kritična varnostna območja: V odsekih cevi, ki mejijo neposredno na tlačne posode ali znotraj 10 čevljev od-vrteče se visokotlačne opreme, nekateri standardi podjetja predpisujejo brezhibno odpravo vseh spremenljivk.
Razsodba za vaš projekt:
Za 6000 čevljev 10-palčne cevi v splošni vlogi prenosa kemikalij je varjena cev ekonomsko preudarna izbira. Prepričajte se, da ste navedli, da je cev dobavljena v raztopinsko žarjenem stanju in da je zvar prestal hidrostatični preskus in ne-destruktivni pregled (kot je vrtinčni tok ali UT). V tem stanju sta odpornost proti koroziji in mehanska trdnost dejansko nerazločljivi od brezšivnih za 99 % aplikacij kemičnih procesov je resničnih in ne ogrožajo celovitosti naprave.
