1. อะไรคือความแตกต่างทางโลหะวิทยาปฐมภูมิระหว่างนิกเกิล 200 (UNS N02200) และนิกเกิล 201 (UNS N02201) และเหตุใดจึงสำคัญสำหรับการใช้งานท่อเชื่อมในเงื่อนไขการบริการเฉพาะ
ความแตกต่างพื้นฐานอยู่ที่ปริมาณคาร์บอน นิกเกิล 200 มีปริมาณคาร์บอนสูงสุด 0.15 wt.% ในขณะที่นิกเกิล 201 เป็นเกรดคาร์บอนต่ำ-โดยมีปริมาณคาร์บอนสูงสุด 0.02 wt.% การเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบที่ดูเหมือนเล็กน้อยนี้มีผลกระทบอย่างลึกซึ้ง
ในการให้บริการที่มีอุณหภูมิสูงกว่าประมาณ 600 องศา F (315 องศา) คาร์บอนในนิกเกิลสามารถค่อยๆ ตกตะกอนออกมาเป็นกราไฟท์ที่ขอบเขตของเกรน กระบวนการนี้เรียกว่ากราฟิไทเซชัน สามารถทำให้วัสดุเปราะเมื่อเวลาผ่านไป ซึ่งจะช่วยลดความเหนียวและแรงกระแทก สำหรับท่อที่มีการเชื่อม -โซนที่ได้รับผลกระทบความร้อน (HAZ) ที่อยู่ติดกับแนวเชื่อมนั้นมีความอ่อนไหวเป็นพิเศษ เนื่องจากวงจรความร้อนสามารถเร่งการตกตะกอนนี้ได้
ดังนั้น ท่อเชื่อมนิกเกิล 201 จึงเป็นวัสดุเฉพาะสำหรับการใช้งานแบริ่งแรงดัน-ที่ออกแบบมาเพื่อการบริการต่อเนื่องที่สูงกว่า 600 องศา F (315 องศา ) จนถึงประมาณ 1250 องศา F (677 องศา ) การใช้นิกเกิล 200 ในช่วงอุณหภูมินี้อาจเสี่ยงต่อความล้มเหลวก่อนเวลาอันควรเนื่องจากการเปราะ รูปแบบการเชื่อมเป็นที่ยอมรับสำหรับบริการหลายประเภท โดยมีเงื่อนไขว่าขั้นตอนการเชื่อมและโลหะตัวเติม (มักจะเป็น ERNi-1) มีคุณสมบัติที่จะรักษาคุณลักษณะคาร์บอนต่ำและคุณสมบัติทางกลที่จำเป็นทั่วทั้งข้อต่อ
2. UNS N02201 Welded Pipe เป็นวัสดุที่เลือกใช้ในงานอุตสาหกรรมเฉพาะประเภทใด และข้อได้เปรียบทางเศรษฐกิจและการปฏิบัติของท่อไร้ตะเข็บในบริบทเหล่านี้มีข้อดีทางเศรษฐกิจและการปฏิบัติอย่างไร
ท่อเชื่อมนิกเกิล 201 ได้รับการคัดเลือกเป็นส่วนใหญ่สำหรับ-อุณหภูมิสูงและการบริการที่มีฤทธิ์กัดกร่อน โดยที่ความเสถียรของคาร์บอนต่ำ-เป็นสิ่งสำคัญ แต่การใช้งานไม่ได้กำหนดผลิตภัณฑ์ที่ไร้รอยต่อ การใช้งานที่สำคัญ ได้แก่ :
เครื่องระเหยสารกัดกร่อนและสายการถ่ายโอน: การจัดการโซเดียมไฮดรอกไซด์เข้มข้น (NaOH) ที่ร้อนซึ่งมีอุณหภูมิเกินเกณฑ์การเกิดกราฟิติเซชันของนิกเกิล 200
กระบวนการคลอรีนและฟลูออริเนชันอินทรีย์: ในท่อน้ำทิ้งของเครื่องปฏิกรณ์และระบบเหนือศีรษะซึ่งมีอุณหภูมิสูงและมีสารประกอบเฮไลด์
ระบบถ่ายเทความร้อนด้วยเกลือหลอมเหลว: ใช้ในการใช้งานความร้อนจากแสงอาทิตย์และนิวเคลียร์บางประเภทเป็นท่อสำหรับของเหลวถ่ายเทความร้อน
เตาหลอมภายในและคาร์บูไรซิ่งภายใน: สำหรับท่อเรเดียน รีทอร์ต และท่อบรรยากาศที่มีปริมาณคาร์บอน-ต่ำ ป้องกันการเปราะ "เน่าเปื่อยเขียว" ในบรรยากาศคาร์บูไรซิ่ง และรับประกันความเสถียรของอุณหภูมิสูง-
ข้อได้เปรียบทางเศรษฐกิจและการปฏิบัติเหนือท่อไร้รอยต่อ (ASTM B161/ASME SB161) มีความสำคัญสำหรับเส้นผ่านศูนย์กลางที่ใหญ่กว่าและผนังที่บางกว่า:
ต้นทุน-ประสิทธิภาพ: ท่อเชื่อม (โดยทั่วไปเป็นไปตาม ASTM B729/ASME SB729 สำหรับการกัดกร่อนทั่วไป หรือ B775 สำหรับแผ่น) โดยทั่วไปจะมีราคาถูกกว่าในการผลิตในขนาดที่ใหญ่กว่า (เช่น NPS 10" ขึ้นไป)
ความพร้อมใช้งานของเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่: โครงสร้างแบบเชื่อมทำให้สามารถผลิตท่อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางและความยาวซึ่งทำไม่ได้จริงหรือมีราคาแพงมากในการผลิตเป็นผลิตภัณฑ์ที่ไร้รอยต่อ
ความเหมาะสมสำหรับบริการ-แรงดันต่ำ: สำหรับการใช้งานที่มีฤทธิ์กัดกร่อนและอุณหภูมิสูง-หลายอย่าง (เช่น การต่อท่อ สายการผลิตที่แรงดันปานกลาง) สมรรถนะทางกลของท่อเชื่อมที่ผ่านการรับรองก็เพียงพอแล้ว ตัวเลือกขึ้นอยู่กับความเหมาะสม-สำหรับ-การประเมินบริการเทียบกับโค้ดการออกแบบ (เช่น ASME B31.3)
3. ข้อควรพิจารณาในการเชื่อมและการประกอบที่สำคัญโดยเฉพาะเพื่อรับรองความสมบูรณ์ของระบบท่อเชื่อมนิกเกิล 201 มีอะไรบ้าง
การประดิษฐ์ท่อเชื่อมนิกเกิล 201 จำเป็นต้องมีการควบคุมที่เข้มงวดเพื่อรักษาความต้านทานการกัดกร่อนและคุณสมบัติทางกล
การเลือกโลหะตัวเติม: แม้ว่าตัวเติมองค์ประกอบ ERNi-1 (นิกเกิล 201) จะเหมือนกัน แต่โลหะผสมนิกเกิล-โครเมียม เช่น ERNiCr-3 (อัลลอย 625) มักจะถูกนำมาใช้เพื่อความแข็งแรงในการเชื่อมที่เหนือกว่า ความต้านทานการกัดกร่อนของรอยแยกที่ดีขึ้น และปรับปรุงประสิทธิภาพในกรดออกซิไดซ์ สิ่งนี้จะสร้าง "การเชื่อมที่แตกต่างกัน" ซึ่งต้องมีคุณสมบัติตามขั้นตอนที่ระมัดระวัง
ความสะอาด: นี่เป็นสิ่งสำคัญยิ่ง สารปนเปื้อน เช่น ซัลเฟอร์ ตะกั่ว ฟอสฟอรัส และจาระบีจากหมึกมาร์กกิ้งหรือน้ำมันตัดอาจทำให้การเชื่อมแตกร้าวหรือสูญเสียความต้านทานการกัดกร่อนอย่างรุนแรง บริเวณข้อต่อต้องได้รับการทำความสะอาดอย่างพิถีพิถันด้วยตัวทำละลายสำหรับโลหะผสมนิกเกิลโดยเฉพาะ
การควบคุมอินพุตความร้อน: ใช้กระบวนการเชื่อมอินพุตความร้อนต่ำ (GTAW/TIG สำหรับรูท, GTAW หรือ SMAW สำหรับการเติม) การป้อนความร้อนที่มากเกินไปจะทำให้ HAZ กว้างขึ้น ส่งเสริมการเจริญเติบโตของเมล็ดพืช และสามารถเพิ่มความเสี่ยงของการตกตะกอนได้ การควบคุมอุณหภูมิอินเตอร์พาสที่เข้มงวด (โดยทั่วไป<150°C / 300°F) is mandatory.
การไล่ล้างกลับ: การสำรองก๊าซเฉื่อยแบบเต็ม (อาร์กอน) เป็นสิ่งจำเป็นในระหว่าง GTAW เพื่อป้องกันการเกิดออกซิเดชัน (น้ำตาล) บนพื้นผิวภายในของรูตบีด ซึ่งเป็นบริเวณที่ทำให้เกิดการกัดกร่อนก่อนเวลาอันควร
หลัง-การอบชุบด้วยความร้อนจากการเชื่อม (PWHT): โดยทั่วไปแล้ว PWHT นั้นไม่จำเป็นสำหรับนิกเกิล 201 ที่จริงแล้ว PWHT ที่ไม่เหมาะสมอาจส่งผลเสีย อาจทำให้เมล็ดพืชเติบโตหรือเกิดการตกตะกอนที่ไม่พึงประสงค์
4. มาตรฐานอุตสาหกรรม เช่น ASTM B729 และ ASME SB729 ควบคุมการผลิตและการทดสอบท่อเชื่อมนิกเกิล 201 อย่างไร และสิ่งนี้มีความหมายต่อผู้ใช้ปลายทาง-อย่างไร
ASTM B729 (และการนำ ASME มาใช้ SB729) เป็นข้อกำหนดมาตรฐานสำหรับท่อโลหะผสมนิกเกิลและนิกเกิล-แบบเชื่อม. โดยให้ "หนังสือกฎ" สำหรับการผลิต เพื่อให้มั่นใจถึงความสม่ำเสมอและความน่าเชื่อถือ
ประเด็นการกำกับดูแลที่สำคัญ ได้แก่ :
แหล่งที่มาของวัสดุ: ท่อผลิตจากแผ่นหรือแผ่นรีดแบน- (เป็นไปตามมาตรฐานเช่น ASTM B162) ที่ขึ้นรูปและเชื่อม
วิธีการเชื่อม: กำหนดให้การเชื่อมทำได้โดยอัตโนมัติ (ไม่มีสารตัวเติม) หรือใช้โลหะตัวเติม โดยไม่ต้องระบุขั้นตอน แต่การเชื่อมจะต้องมีความต่อเนื่องและมีคุณภาพสม่ำเสมอ
การทดสอบภาคบังคับ: มาตรฐานต้องการ:
การวิเคราะห์ทางเคมี: การตรวจสอบว่าโลหะฐานและโลหะเชื่อมเป็นไปตามขีดจำกัด UNS N02201
การทดสอบแรงดึงตามขวาง: ชิ้นงานทดสอบที่ตัดผ่านแนวเชื่อมจะต้องเป็นไปตามข้อกำหนดด้านความต้านทานแรงดึงขั้นต่ำ
การทดสอบการทำให้เรียบ: การทดสอบความเหนียวอย่างรุนแรงกับตัวอย่างวงแหวนที่มีรอยเชื่อมเพื่อแสดงให้เห็นถึงความสมบูรณ์และไม่มีข้อบกพร่อง
การตรวจสอบแบบไม่ทำลาย (NDE): นี่เป็นสิ่งสำคัญสำหรับท่อที่มีการเชื่อม ท่อทุกท่อต้องได้รับการตรวจสอบ 100% โดยวิธีที่ไม่ทำลาย- สำหรับท่อนิกเกิล 201 ที่ต้องจัดการกับของเหลวที่มีฤทธิ์กัดกร่อน โดยทั่วไปแล้ว การทดสอบด้วยภาพรังสี (RT) แบบเต็ม-ของรอยเชื่อมจะถูกระบุเพื่อตรวจจับข้อบกพร่องภายใน เช่น การขาดฟิวชันหรือความพรุน การทดสอบ Eddy ปัจจุบันเป็นอีกทางเลือกหนึ่งสำหรับการใช้งานบางอย่าง
การทดสอบอุทกสถิต: ท่อแต่ละท่อต้องทนต่อการทดสอบแรงดันโดยไม่มีการรั่วซึม
สำหรับผู้ใช้- ข้อกำหนดเฉพาะของท่อตามมาตรฐาน ASTM B729/SB729 รับประกันว่าผลิตภัณฑ์ผ่านการควบคุมการผลิตและการทดสอบที่เข้มงวด ซึ่งออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับการก่อสร้างแบบเชื่อม โดยให้ระดับการประกันคุณภาพที่กำหนดไว้สำหรับการจัดซื้อจัดจ้างและการปฏิบัติตามข้อกำหนด (เช่น ในโครงการ ASME B31.3)
5. อะไรคือกลไกการกัดกร่อนหลักที่ท่อเชื่อมนิกเกิล 201 ได้รับการออกแบบมาเพื่อต้านทาน และตัวตะเข็บเชื่อมจะกลายเป็นจุดโฟกัสของการกัดกร่อนได้อย่างไร
นิกเกิล 201 เป็นเลิศในการต้านทานสภาพแวดล้อมเช่นเดียวกับนิกเกิล 200 แต่มีความปลอดภัยเพิ่มเติมสำหรับอุณหภูมิสูง แนวต้านหลักคือ:
การแตกร้าวจากการกัดกร่อนจากความเค้นกัดกร่อน (SCC): มีความทนทานต่อ SCC สูงในสารละลายอัลคาไลน์ร้อน ซึ่งเป็นโหมดความล้มเหลวทั่วไปสำหรับสเตนเลสสตีลที่ได้รับความเครียด
การกัดกร่อนจากการกัดกร่อนจากความเครียดคลอไรด์ (Cl-SCC): แทบต้านทานต่อ Cl-SCC ได้ ทำให้เหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมที่มีคลอไรด์และความเครียดจากความร้อน
การลดกรด: มีความต้านทานที่ดีต่อกรดไฮโดรคลอริก ซัลฟิวริก และฟอสฟอริกที่ไม่เติมอากาศ-
การเกิดออกซิเดชันที่อุณหภูมิสูง-: ก่อตัวเป็นสเกลออกไซด์ที่เกาะติดและป้องกัน ซึ่งให้ความต้านทานต่อการเกิดออกซิเดชันในอากาศได้ดีจนถึงอุณหภูมิการใช้งานสูงสุด
รอยเชื่อมอาจเป็นจุดโฟกัสของการกัดกร่อนเนื่องจาก:
ความไม่เป็นเนื้อเดียวกันของโครงสร้างจุลภาค: โลหะเชื่อมที่เป็น-โครงสร้างหล่อ และ HAZ มีขนาดเกรนแตกต่างกันและมีการแยกส่วนเล็กน้อย ในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง โซนเหล่านี้สามารถแสดงศักยภาพทางเคมีไฟฟ้าที่แตกต่างกันเล็กน้อย ซึ่งนำไปสู่การโจมตีพิเศษ (โลหะเชื่อมหรือการกัดกร่อนของ HAZ)
ข้อบกพร่องในการเชื่อม: การเจาะทะลุ ความพรุน หรือมีตะกรันไม่เพียงพอ (จาก SMAW) สามารถสร้างรอยแยกทางกายภาพที่ทำให้เกิดการกัดกร่อนตามรอยแยก โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสารละลายที่มีฮาไลด์-
สภาพพื้นผิว: รูตบีดที่ถูกออกซิไดซ์ (น้ำตาล) หรือรอยเชื่อมบนพื้นผิว ID จะทำให้ฟิล์มพาสซีฟที่สม่ำเสมอแตกตัวลง ทำให้เกิดจุดเริ่มต้นสำหรับการกัดกร่อนแบบรูพรุน
นี่คือเหตุผลที่คุณสมบัติของขั้นตอนการเชื่อม ทักษะของช่างเชื่อม และการทำความสะอาดหลังการเชื่อมอย่างเข้มงวด- (มักรวมถึงการดองเพื่อคืนฟิล์มเฉื่อย) จึงมีความสำคัญพอๆ กับข้อกำหนดเฉพาะของวัสดุสำหรับอายุการใช้งาน-ในระยะยาว
