1. ความสมบูรณ์ของรอยเชื่อม: ในการใช้งานน้ำทะเลที่มีอุณหภูมิสูง- รอยเชื่อมของท่อเชื่อม Hastelloy C มีความน่าเชื่อถือเท่ากับโลหะต้นกำเนิด หรือกลายเป็นบริเวณที่ต้องการการกัดกร่อนเป็นพิเศษหรือไม่
ถาม: เรากำลังออกแบบระบบระบายความร้อนน้ำทะเลสำหรับโรงงาน LNG เรากำลังพิจารณาใช้ท่อเชื่อม Hastelloy C-276 เพื่อลดต้นทุนเมื่อเทียบกับท่อไร้ตะเข็บ อย่างไรก็ตาม เรามีความกังวลเรื่องรอยเชื่อม ในสภาพแวดล้อมน้ำทะเลที่อบอุ่น (40 องศา - 50 องศา ) บริเวณรอยเชื่อมจะสึกกร่อนเร็วกว่าส่วนอื่นๆ ของท่อหรือไม่?
ตอบ: นี่เป็นข้อกังวลที่พบบ่อยที่สุดเกี่ยวกับท่อ CRA (โลหะผสมที่ทนต่อการกัดกร่อน) แบบเชื่อม คำตอบสั้นๆ คือ: ด้วยการผลิตที่เหมาะสมและการเลือกโลหะเติม รอยเชื่อมใน Hastelloy C-276 สามารถทำงานได้เทียบเท่าหรือดีกว่าโลหะต้นกำเนิดในการใช้งานน้ำทะเลด้วยซ้ำ
นี่คือเหตุผลทางโลหะวิทยา:
สภาวะการอบอ่อนของสารละลาย: โดยทั่วไปแล้วท่อเชื่อม Hastelloy C-276 คุณภาพสูง-จะถูกจัดเตรียมในสภาวะการอบอ่อนของสารละลายหลังการเชื่อม ท่อได้รับความร้อนถึงประมาณ 1,121 องศา (2,050 องศา F) และดับอย่างรวดเร็ว การอบชุบด้วยความร้อนนี้มีจุดประสงค์สำคัญสองประการ:
โดยละลายเฟสทุติยภูมิหรือคาร์ไบด์ที่เป็นอันตรายที่อาจตกตะกอนใน-โซนที่ได้รับผลกระทบ (HAZ) ระหว่างการเชื่อม
ช่วยขจัดความเค้นตกค้างจากกระบวนการขึ้นรูปและการเชื่อม
ในสภาวะนี้ รอยต่อที่เชื่อมจะถูกทำให้เป็นเนื้อเดียวกันทางโลหะด้วยโลหะฐาน
Filler Metal Over-การจับคู่: รอยเชื่อมไม่ได้เป็นเพียงโลหะฐานที่หลอมใหม่เท่านั้น มันเป็นโลหะตัวเติมที่สะสม โดยทั่วไปคือ ERNiCrMo-4 หรือ ERNiCrMo-10 โลหะตัวเติมเหล่านี้มักถูกผสมเพื่อให้มีโมลิบดีนัมหรือทังสเตน "สมบูรณ์กว่า" เล็กน้อยกว่าท่อฐานเพื่อพิจารณาการแยกตัวระหว่างการแข็งตัว ในน้ำทะเล ซึ่งการกัดกร่อนตามรอยแยกเป็นภัยคุกคามหลัก ปริมาณโมลิบดีนัมที่สูงในคราบเชื่อมมักจะทำให้เกิดรอยต่อดีกว่าความต้านทานการกัดกร่อนเฉพาะที่มากกว่าโลหะฐาน
ภัยคุกคามที่แท้จริง: การปนเปื้อนของเหล็ก: ความเสี่ยงที่ใหญ่ที่สุดต่อท่อเชื่อม Hastelloy ในน้ำทะเลไม่ใช่ตัวรอยเชื่อม แต่เป็นหลัง-การปนเปื้อนจากการเชื่อม. หากเศษเหล็กบดหรืออนุภาคเหล็กฝังตัวอยู่บนพื้นผิวการเชื่อม พวกมันจะเกิดสนิมในน้ำทะเล สนิมนี้สร้างรอยแยกและทำให้ออกซิเจนหมดไป ทำให้เกิดรูใน Hastelloy ที่ไม่โต้ตอบ ขั้นตอนกระบวนการดองและกระบวนการสร้างฟิล์มที่เข้มงวดหลังการผลิตถือเป็นสิ่งสำคัญในการกำจัดการปนเปื้อนของเหล็กก่อนที่ท่อจะเข้าใช้งาน
คำตัดสิน: ในสภาวะที่ได้รับการอบอ่อน รอยเชื่อมไม่ใช่จุดอ่อน คุณจะได้โครงสร้างจุลภาคที่เป็นเนื้อเดียวกันซึ่งสามารถต้านทานการโจมตีของคลอไรด์ตามแบบฉบับของน้ำทะเลได้อย่างเต็มที่
2. ความแตกต่างด้านการผลิต: อะไรคือความแตกต่างที่สำคัญในเทคนิคการขึ้นรูประหว่างการผลิตท่อเชื่อมในเหล็กกล้าไร้สนิม 316L กับ Hastelloy C-276
ถาม: โดยทั่วไปแล้วโรงสีหลอดของเราจะใช้สเตนเลสเกรด 300 เรามีสัญญาในการผลิตท่อเชื่อม Schedule 40 ขนาด 8 นิ้วใน Hastelloy C-276 เราสามารถใช้เครื่องมือม้วนและพารามิเตอร์การเชื่อมแบบเดียวกันได้หรือไม่ หรือเราจำเป็นต้องเปลี่ยนแปลงการตั้งค่าทั้งหมดหรือไม่
ตอบ: การพยายามใช้งาน Hastelloy C-276 บนโรงสีที่ตั้งค่าไว้สำหรับ 316L โดยไม่มีการปรับเปลี่ยนที่สำคัญอาจส่งผลให้เกิดความล้มเหลวร้ายแรงของเครื่องมือหรือคุณภาพการเชื่อมที่แย่มาก Hastelloy C-276 เป็นโลหะผสมนิกเกิล "ชุบแข็งในงาน" และมีพฤติกรรมแตกต่างจากสเตนเลสออสเทนนิติกอย่างมาก
นี่คือความแตกต่างที่สำคัญ:
แรงดันเครื่องมือและสปริง-กลับ:
316L: มีความแข็งแรงของผลผลิตต่ำกว่าและมีความเหนียวมากกว่า ก่อตัวได้ง่ายภายใต้ความกดดันปานกลาง
Hastelloy C-276: มีกำลังรับผลผลิตสูงกว่าและมีอัตราการชุบแข็งในงานสูงกว่าอย่างเห็นได้ชัด มัน "แข็งแกร่ง" และแข็งแกร่งยิ่งขึ้น
การดำเนินการที่จำเป็น: คุณจะต้องเพิ่มแรงกดดันในการพังทลายและการผ่านครีบ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากวัสดุสปริงตัวกลับได้มากขึ้น คุณจึงไม่สามารถบดขยี้ให้แรงขึ้นได้ ช่องว่างของม้วนจะต้องได้รับการปรับเทียบใหม่โดยพิจารณาถึงลักษณะสปริง-ด้านหลังที่แตกต่างกัน เพื่อให้ได้รูปวงรีและสภาพขอบที่ถูกต้องสำหรับการเชื่อม
การกะเทาะ (จุดที่เกาะติด): โลหะผสมนิกเกิลมีแนวโน้มที่จะเกิดน้ำดี (เกาะติด) กับเหล็กกล้าเครื่องมือ. 316สามารถใช้งานได้กับม้วนเหล็กกล้าเครื่องมือมาตรฐานที่มีการหล่อลื่นที่ดี Hastelloy C-276 ภายใต้ความกดดัน จะเชื่อมไมโครกับม้วน ให้คะแนนพื้นผิวท่อและสร้างความเสียหายให้กับเครื่องมือ
การดำเนินการที่จำเป็น: คุณอาจต้องใช้ลูกกลิ้งที่มีความแข็งสูงกว่า (หรือม้วนเคลือบ) และระบบการหล่อลื่นที่ปราศจากคลอรีน{0}}รุนแรงกว่ามาก
ความเร็วในการเชื่อมและอินพุตความร้อน:
316L: มีค่าการนำความร้อนต่ำกว่าและมีความต้านทานไฟฟ้าสูงกว่า
Hastelloy C-276: มีค่าการนำความร้อนต่ำกว่า 316L ซึ่งหมายความว่าความร้อนจะกระจุกตัวอยู่ที่ขอบเชื่อม
การดำเนินการที่จำเป็น: คุณต้องลดความเร็วในการเชื่อมหรือปรับกำลังไฟเข้า สระเชื่อมหลอมเหลวยัง "เชื่องช้า" (มีความหนืดสูงกว่า) มากกว่าสแตนเลส หากคุณวิ่งด้วยความเร็ว 316 ลิตร คุณอาจเสี่ยงต่อการหลอม-หรือการก่อตัวของเม็ดบีดที่ไม่สอดคล้องกัน
ออกซิเดชัน: ออกไซด์ที่เกิดขึ้นบน Hastelloy (อุดมไปด้วยนิกเกิลและโมลิบดีนัม) มีความแข็งแกร่งและเหนียวแน่นมากกว่าโครเมียมออกไซด์บนสแตนเลส เครื่องมือพันผ้าพันคอของคุณ (สำหรับการถอดเม็ดบีด ID) จะเสื่อมสภาพเร็วขึ้นและอาจต้องใช้ปลายคาร์ไบด์หรือเซรามิก
3. การปฏิบัติตามรหัส ASME: ท่อเชื่อม Hastelloy C สามารถใช้สำหรับการก่อสร้างภาชนะรับแรงดันโดยตรงภายใต้ ASME มาตรา VIII ส่วนที่ 1 ได้หรือไม่ และใช้ปัจจัยประสิทธิภาพร่วมกันแบบใด
ถาม: เรากำลังสร้างภาชนะรับความดันสำหรับกระบวนการทางเคมีที่มีฤทธิ์กัดกร่อนสูง เพื่อประหยัดเงิน เราต้องการใช้ท่อเชื่อม Hastelloy C-276 สำหรับเปลือกและหัวฉีด แทนการใช้แผ่นรีดและตะเข็บเชื่อม รหัส ASME อนุญาตสิ่งนี้หรือไม่ และจุดแข็งลดลงอย่างไร
ตอบ: ได้ รหัส ASME Boiler และ Pressure Vessel (หมวด VIII หมวด 1) อนุญาตให้ใช้ท่อเชื่อมสำหรับการก่อสร้างภาชนะรับความดัน อย่างไรก็ตาม หลักเกณฑ์ดังกล่าวกำหนดกฎการออกแบบเฉพาะเกี่ยวกับคุณภาพและการตรวจสอบรอยเชื่อม
ต่อไปนี้คือวิธีการใช้กับ Hastelloy C-276:
ข้อกำหนดวัสดุ: ท่อจะต้องผลิตตามมาตรฐาน ASTM ที่ ASME ยอมรับ สำหรับท่อเชื่อม Hastelloy C-276 โดยทั่วไปคือ ASTM B619 (ท่อเชื่อม) หรือ B775 (ข้อกำหนดทั่วไปสำหรับท่อเชื่อมโลหะผสมนิกเกิล)
ปัจจัยประสิทธิภาพร่วม (E): นี่เป็นปัจจัยสำคัญสำหรับการคำนวณการออกแบบของคุณ ค่าความเค้นที่ยอมรับได้ของวัสดุจะถูกคูณด้วยปัจจัยนี้เพื่อกำหนดความแข็งแรงของรอยเชื่อม
ปัจจัย E=0.85: จะมีผลหากท่อผลิตด้วยมาตรฐานคุณภาพที่ราบรื่นหรือไม่ ไม่ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง สำหรับท่อเชื่อมที่ใช้ในการก่อสร้างภาชนะซึ่งมีการถ่ายภาพรังสีตะเข็บเชื่อม (รังสีเอ็กซ์ทั้งหมด-) ตามความต้องการของหลักปฏิบัติ สามารถใช้ปัจจัยประสิทธิภาพร่วมที่ 1.0 ได้ อย่างไรก็ตาม หากรอยเชื่อมไม่ได้รับการถ่ายภาพด้วยรังสี ปัจจัยจะลดลง
ปัจจัย E=0.85: โดยปกติจะใช้สำหรับท่อเชื่อมที่ได้รับการอบอ่อนแล้ว แต่จะมีการตรวจสอบเฉพาะจุด (หรือไม่ได้ตรวจสอบ) ด้วยภาพรังสีเท่านั้น
ยาวกับเส้นรอบวง: รหัสใส่ใจเกี่ยวกับตามยาวประสิทธิภาพของตะเข็บ ตะเข็บเส้นรอบวงที่คุณเชื่อมในร้านของคุณจะถูกแยกออกจากกันตามขั้นตอนการเชื่อมของคุณเอง
การลดความต้านทานแรงดึง: ความต้านทานแรงดึงของโลหะฐานของท่อเชื่อมนั้นแตกต่างจากวัสดุพลาสติกบางชนิด (ตามที่ระบุไว้ใน ASME ส่วนที่ II ส่วน D) จะเหมือนกับท่อไร้รอยต่อ หากเป็นไปตามข้อกำหนดทางเคมีและแรงดึง "การลดพิกัด" ทั้งหมดได้รับการจัดการโดยปัจจัยประสิทธิภาพร่วมที่ใช้กับความเค้นที่อนุญาต
คำแนะนำที่เป็นประโยชน์สำหรับผู้สร้างเรือ:
หากคุณใช้ท่อเป็นเส้นทางเปลือก คุณต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่ารอยเชื่อมตามยาวมีคุณภาพสูงสุด ระบุการถ่ายภาพรังสี 100% ของตะเข็บตามยาวของผู้ผลิตท่อเพื่ออ้างถึงค่าความเค้นที่สูงกว่าในการออกแบบของคุณ หากคุณถือว่ามัน "ไร้รอยต่อ" เทียบเท่ากับการถ่ายภาพรังสี คุณจะเพิ่มประสิทธิภาพความหนาของผนังได้สูงสุด
4. บริการที่มีฤทธิ์เปรี้ยว (NACE): การเชื่อมในท่อเชื่อม Hastelloy C ตรงตามข้อกำหนดด้านความแข็งสำหรับ NACE MR0175/ISO 15156 สำหรับบริการน้ำมันและก๊าซที่มีรสเปรี้ยวหรือไม่
ถาม: เราต้องการใช้ท่อเชื่อม Hastelloy C-276 สำหรับสายการฉีดลงหลุมในพื้นที่ที่มี H2S และคลอไรด์สูง NACE MR0175 จำกัดความแข็งเพื่อป้องกันการแตกร้าวจากความเครียดจากซัลไฟด์ (SSC) กระบวนการเชื่อมทำให้ตะเข็บแข็งเกินไป ขาดคุณสมบัติในการให้บริการที่มีรสเปรี้ยวหรือไม่?
ตอบ: Hastelloy C-276 เป็นหนึ่งในวัสดุที่ให้อภัยได้มากที่สุดเกี่ยวกับการปฏิบัติตามข้อกำหนดของ NACE MR0175 แต่ตะเข็บเชื่อมจำเป็นต้องได้รับการตรวจสอบอย่างละเอียด ข่าวดีก็คือว่า C-276 ได้รับการระบุไว้อย่างชัดเจนว่าเป็นวัสดุที่ยอมรับได้สำหรับการให้บริการที่มีรสเปรี้ยว และโดยทั่วไปแล้วท่อเชื่อมก็เป็นที่ยอมรับได้
นี่คือรายละเอียดเฉพาะเกี่ยวกับการเชื่อม:
ขีดจำกัดความแข็งของ NACE: สำหรับเหล็กกล้าคาร์บอนและโลหะผสมต่ำ NACE MR0175 กำหนดให้มีขีดจำกัดความแข็งที่เข้มงวดที่ 22 HRC (ความแข็ง Rockwell C) สำหรับโลหะผสมที่มีนิกเกิล- เช่น C-276 มาตรฐานจะแตกต่างออกไป โดยเน้นที่สภาพของวัสดุ (การอบอ่อนด้วยสารละลาย) และการหลีกเลี่ยงการทำงานที่เย็น อย่างไรก็ตาม ความแข็งสูงสุด 35 HRC มักถูกใช้เป็นแนวทางสำหรับพื้นที่ทำงานเย็นเพื่อหลีกเลี่ยงการแตกร้าว
ความแข็งของรอยเชื่อม: ในท่อเชื่อม Hastelloy C-276 ที่ประดิษฐ์อย่างเหมาะสม (โดยใช้ GTAW หรือการเชื่อมด้วยพลาสมาพร้อมฟิลเลอร์ที่เข้ากัน) โดยทั่วไปคราบเชื่อมจะมีความแข็งตั้งแต่ 15 ถึง 25 HRC ซึ่งถือว่าอยู่ในเกณฑ์ที่ยอมรับได้สำหรับบริการที่มีรสเปรี้ยว โซนได้รับผลกระทบจากความร้อน (HAZ) มักจะนุ่มนวลกว่าด้วยซ้ำ
ความเสี่ยงที่แท้จริง: งานเย็น: พื้นที่ที่อาจเกินความแข็งที่ยอมรับได้นั้นไม่ใช่ตัวรอยเชื่อม แต่เป็นโซน "งานเย็น" ที่อยู่ติดกับรอยเชื่อมหรือโซนรับความร้อนหากการเชื่อมไม่ถูกต้อง (ร้อนเกินไป, ช้าเกินไป) อย่างไรก็ตาม ขั้นตอนการหลอมขั้นสุดท้ายของโรงสีหลังการเชื่อมจะรีเซ็ตโครงสร้างทางโลหะวิทยา โดยจะตกผลึกงานเย็นใดๆ จากการขึ้นรูปและโซนแข็งใดๆ จากการเชื่อม ทำให้-รอยเชื่อมและฐาน-ท่อทั้งหมดกลับมามีสภาพที่สม่ำเสมอ นุ่มนวล และเหนียว
คุณสมบัติ: เพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดโดยสมบูรณ์ ผู้ผลิตท่อควรจัดเตรียมเอกสารว่าผลิตภัณฑ์ตรงตามข้อกำหนดของ NACE ซึ่งโดยทั่วไปจะได้รับการสนับสนุนจากการทดสอบการกัดกร่อนตามขอบเกรน (ASTM G28) และการสำรวจความแข็งทั่วทั้งแนวเชื่อม
คำตัดสิน: ท่อเชื่อม Hastelloy C-276 ที่ผ่านการอบอ่อนแล้ว มีคุณสมบัติตรงตามมาตรฐาน NACE MR0175 สำหรับบริการที่มีรสเปรี้ยวโดยสมบูรณ์ ตะเข็บเชื่อมหลังจากผ่านกระบวนการให้ความร้อนอย่างเหมาะสมแล้ว จะไม่ก่อให้เกิดความเสี่ยงต่อการเกิด SSC
5. เหตุผลทางเศรษฐกิจ: เมื่อใดจึงสมเหตุสมผลทางการเงินที่จะระบุท่อ Hastelloy C แบบเชื่อมทับแบบไม่มีรอยต่อสำหรับการขยายโรงงานเคมี
ถาม: ฉันเป็นผู้จัดการโครงการสำหรับการขยายโรงงานเคมี เราต้องการท่อ Hastelloy C ขนาด 10" ยาว 6,000 ฟุต ตัวเลือกที่ไร้รอยต่อทำให้ประหยัดงบประมาณ จะต้องเสียอะไร-หากฉันเปลี่ยนไปใช้ท่อเชื่อม ฉันกำลังสละความปลอดภัยหรืออายุการใช้งานที่ยืนยาวเพียงเพื่อประหยัดเงินหรือไม่
ตอบ: ทางเลือกระหว่างท่อ Hastelloy C แบบไม่มีรอยต่อหรือแบบเชื่อมถือเป็นการตัดสินใจทางเศรษฐศาสตร์วิศวกรรมแบบคลาสสิก คุณไม่จำเป็นต้องเสียสละความปลอดภัยหรืออายุยืนยาวหากคุณตัดสินใจอย่างมีข้อมูล นี่คือกรอบในการตัดสินใจ:
เมื่อท่อเชื่อมชนะ ("Sweet Spot"):
เส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่ วิ่งระยะไกล: ในขนาดที่สูงกว่า 6" NPS ท่อไร้รอยต่อจะมีราคาแพงกว่าแบบทวีคูณและหาแหล่งที่มาได้ยาก กระบวนการเจาะสำหรับเหล็กแท่งโลหะผสมนิกเกิลไร้รอยต่อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่- ให้ผลตอบแทนต่ำ ทำให้ต้นทุนสูงขึ้น ท่อเชื่อมถูกสร้างขึ้นจากแผ่นซึ่งผลิตได้ง่ายกว่า สำหรับท่อขนาด 10 นิ้วของคุณ ท่อเชื่อมอาจมีราคาถูกกว่าท่อไร้รอยต่อถึง 20-40%
บริการที่ไม่-สำคัญ: หากท่อต้องขนถ่ายสารเคมีจำนวนมากโดยมีความดันปานกลางและมีการกัดกร่อนโดยทั่วไป (สม่ำเสมอ) ตะเข็บเชื่อมจะไม่รับผิดชอบ ค่าเผื่อการกัดกร่อนที่คุณสร้างขึ้นในความหนาของผนังจะช่วยปกป้องท่อทั้งหมด รวมถึงรอยเชื่อมด้วย
ความพร้อมใช้งาน (ระยะเวลารอคอย): ท่อ Hastelloy แบบไม่มีรอยต่อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่มักจะยืดเวลารอคอยสินค้าออกไป เนื่องจากโรงงานต่างๆ ดำเนินการในแคมเปญเฉพาะ ท่อเชื่อมมักจะสามารถประดิษฐ์ได้เร็วกว่าจากสต็อกเพลท ทำให้โครงการของคุณออนไลน์เร็วขึ้น
เมื่อไม่มีรอยต่อไม่สามารถ-ต่อรองได้:
ความล้าหรือการสั่นสะเทือนแบบเป็นรอบ: หากไลน์มีการสั่นสะเทือนสูง (เช่น เชื่อมต่อกับคอมเพรสเซอร์แบบลูกสูบ) หรือการหมุนเวียนด้วยแรงดันรุนแรง ควรเลือกใช้แบบไม่มีรอยต่อ การไม่มีตะเข็บตามยาวจะช่วยขจัดจุดเริ่มต้นที่อาจเกิดรอยแตกร้าวจากความเมื่อยล้า
แรงกดดันที่สูงมาก: ในตาราง-ผนังหนา (เช่น ตาราง 160 หรือ XXS) ความน่าเชื่อถือของวัสดุเหล็กแท่งปลอมแปลงที่ไร้รอยต่อมักจะถูกกำหนดไว้เหนือโครงสร้างแผ่น-ที่ขึ้นรูปและ-ที่เชื่อม
โซนความปลอดภัยที่สำคัญ: ในส่วนของท่อที่อยู่ติดกับภาชนะรับความดันโดยตรงหรือภายในระยะ 10 ฟุตของอุปกรณ์หมุนที่มีแรงดันสูง- มาตรฐานของบริษัทบางแห่งกำหนดไว้อย่างราบรื่นในการกำจัดตัวแปรใดๆ
คำตัดสินสำหรับโครงการของคุณ:
สำหรับท่อขนาด 10 นิ้วขนาด 6,000 ฟุตในบทบาทการถ่ายโอนสารเคมีทั่วไป ท่อเชื่อมเป็นทางเลือกที่ประหยัด ตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณระบุว่าท่อได้รับการตกแต่งในสภาพที่ผ่านการอบอ่อนของสารละลาย และตะเข็บเชื่อมได้ผ่านการทดสอบอุทกสถิตและการตรวจสอบแบบไม่ทำลาย- (เช่น Eddy Current หรือ UT) ในสภาวะนี้ ความต้านทานการกัดกร่อนและความแข็งแรงทางกลไม่สามารถแยกแยะได้อย่างมีประสิทธิภาพจากความไร้รอยต่อสำหรับ 99% ของการใช้งานกระบวนการทางเคมี การประหยัดต้นทุนเกิดขึ้นได้จริงและไม่กระทบต่อความสมบูรณ์ของโรงงาน
