คำถามที่ 1: อะไรเป็นตัวกำหนด "ท่อที่มีผนังหนา-" ใน Hastelloy B-3 และโดยทั่วไปแล้วจะผลิตได้อย่างไร
A:ในบริบทของ Hastelloy B-3, aท่อมีผนังหนา-โดยทั่วไปถูกกำหนดให้มีอัตราส่วนของเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก (OD) ต่อความหนาของผนังน้อยกว่า 10:1 (เช่น ความหนาของผนังมากกว่า 10% ของ OD) ในทางปฏิบัติมักหมายถึงความหนาของผนังตั้งแต่10 มม. (0.375 นิ้ว) ถึง 50 มม. (2 นิ้ว) หรือมากกว่าโดยมีเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกทั่วไปตั้งแต่ 50 มม. (2 นิ้ว) ถึง 300 มม. (12 นิ้ว) ขนาดเหล่านี้หนักกว่าท่อมาตรฐาน 40 หรือ 80 อย่างเห็นได้ชัด และใช้ในงานที่ต้องการพิกัดแรงดันสูง ค่าเผื่อการกัดกร่อนเป็นพิเศษ หรือความแข็งแกร่งของโครงสร้างภายใต้ภาระทางกล
การผลิตท่อ Hastelloy B-3 ที่มีผนังหนา-นั้นมีความท้าทายมากกว่าการผลิตท่อติดผนังมาตรฐานอย่างมาก เส้นทางการผลิตที่พบบ่อยที่สุดคือ:
การอัดขึ้นรูปตามด้วยการดึงแบบเย็นหรือการพ่นแบบเย็น– เหล็กแท่งกลวง (หรือเหล็กแท่งแข็งที่เจาะ) จะถูกให้ความร้อนที่ 1100–1200 องศา (2010–2190 องศา F) และอัดผ่านแกนสักหลาดเพื่อสร้างเปลือกกลวงที่หยาบ จากนั้นเปลือกนี้จะถูกดึงเย็นหรือพ่นด้วยความเย็น (กระบวนการตีแบบหมุน) บนแมนเดรลเพื่อให้ได้ขนาดสุดท้าย โดยปกติแล้ว จะต้องผ่านหลายครั้งด้วยการอบอ่อนสารละลายระดับกลาง (1,060–1100 องศา / 1940–2010 องศา F) การเจาะทะลุเป็นที่ต้องการสำหรับผนังหนา เนื่องจากสามารถลดพื้นที่หน้าตัดได้มาก (70–90%) โดยใช้การส่งผ่านน้อยกว่าการวาด
การเจาะและการยืดแบบหมุน (กระบวนการไร้รอยต่อ)– สำหรับเส้นผ่านศูนย์กลางที่เล็กกว่า สามารถเจาะเหล็กแท่งกลมตันแบบหมุนได้ (เช่น โรงสี Mannesmann) เพื่อสร้างเปลือกกลวง จากนั้นจึงต่อให้ยาวและปรับขนาดเป็นขนาดผนัง-หนา อย่างไรก็ตาม กระบวนการนี้ยากสำหรับ B-3 มากกว่าสำหรับเหล็กกล้า เนื่องจากมีความแข็งแรงสูงของโลหะผสมและช่วงอุณหภูมิขณะทำงานร้อนที่แคบ
การกดแบบไอโซสแตติกแบบร้อน (HIP) บวกกับการอัดขึ้นรูป– สำหรับผนังที่หนามากหรือมีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่ (เช่น OD 250 มม. × ผนัง 40 มม.) ผู้ผลิตบางรายใช้ HIP เพื่อรวมผง B-3 ให้เป็นแท่งเหล็กที่มีรูปร่างใกล้เคียงกัน ตามด้วยการอัดขึ้นรูป วิธีนี้ช่วยลดการแยกตัวและช่วยให้โครงสร้างจุลภาคมีความสม่ำเสมอมากขึ้น
โครงสร้างไร้รอยต่อคือจำเป็นสำหรับท่อ B-3 ที่มีผนังหนา-ที่ใช้ในบริการลดกรดแรงดันสูง-วิกฤตที่สำคัญ เนื่องจากรอยเชื่อมตามยาวจะเป็นตัวแทนของทั้งเส้นทางการกัดกร่อนที่อาจเกิดขึ้นและจุดอ่อนของโครงสร้างภายใต้แรงดันภายในสูงหรือการโหลดแบบวนรอบ ท่อเชื่อมแม้จะถูกถ่ายภาพด้วยรังสี แต่ก็ไม่ค่อยมีการใช้ในรูปแบบผนังหนา- เนื่องจากแผ่นเพลตหนาที่ต้องการนั้นขึ้นรูปยากและเชื่อมได้อย่างน่าเชื่อถือในขณะที่ยังคงรักษาเสถียรภาพทางความร้อนของโลหะผสมไว้
หลังจากการทำงานเย็นขั้นสุดท้าย ท่อจะต้องได้รับการอบอ่อนและดับน้ำอย่างรวดเร็วเพื่อละลายเฟสระหว่างโลหะที่อาจตกตะกอนระหว่างการทำงานที่ร้อนหรือเย็นช้า จากนั้นท่อจะได้รับการทดสอบโดยไม่ทำลาย (กระแสอัลตราโซนิก, กระแสไหลวน) เพื่อให้มั่นใจว่าปราศจากข้อบกพร่องภายใน ซึ่งเป็นปัญหาโดยเฉพาะอย่างยิ่งในส่วนที่หนา เนื่องจากมีปริมาณวัสดุมากขึ้น และมีความเสี่ยงที่เส้นกึ่งกลางจะแยกจากแท่งเหล็กดั้งเดิม
คำถามที่ 2: ท่อผนังหนา Hastelloy B-3 ถูกนำมาใช้งานในอุตสาหกรรมที่มีความต้องการสูงประเภทใด
A:ท่อผนัง Hastelloy B-หนา 3- สงวนไว้สำหรับเงื่อนไขการบริการที่รุนแรงที่สุด ซึ่งท่อผนังมาตรฐานอาจสึกกร่อนก่อนเวลาอันควรหรือขาดความแข็งแรงทางกลในการทนต่อแรงกดดันในการทำงาน การใช้งานที่สำคัญ ได้แก่ :
เครื่องปฏิกรณ์กรดไฮโดรคลอริกแรงดันสูง-และหม้อนึ่งความดัน– ในกระบวนการทางเคมี เช่น การผลิตตัวกลางที่มีคลอรีน สารเคมีชนิดพิเศษ หรือเภสัชกรรม ปฏิกิริยามักเกิดขึ้นที่ความดันตั้งแต่ 20 ถึง 100 บาร์ (300–1500 psi) ที่อุณหภูมิสูงถึง 150 องศา (300 องศา F) B-ท่อผนังหนา 3 ท่อใช้สำหรับตัวเครื่องปฏิกรณ์ ขดลวดภายใน และท่อทางออก ผนังหนาให้ทั้งการกักเก็บแรงดัน (ความเค้นของห่วง) และค่าเผื่อการกัดกร่อน ซึ่งช่วยยืดอายุการใช้งานได้ถึง 15-20 ปี แม้ว่าจะเกิดการพลิกคว่ำเป็นครั้งคราวก็ตาม
แผ่นท่อแลกเปลี่ยนความร้อนและท่อเฮดเดอร์– ในตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและท่อที่จัดการกรดไฮโดรคลอริกร้อนที่ด้านท่อ แผ่นท่ออาจมีความหนาสูงสุด 75 มม. (3 นิ้ว) B-ท่อผนังหนา 3 ท่อมักใช้เป็นส่วนหัวที่เชื่อมต่อกับแผ่นท่อหลายแผ่นหรือเป็นหัวฉีดทางเข้า/ออกหลัก ผนังหนาทนทานต่อการกัดกร่อนจากการกัดเซาะที่ความเร็วการไหลสูง และความเค้นการขยายตัวเนื่องจากความร้อนที่แตกต่างกันระหว่างท่อและเปลือก
สายฉีดกรดแรงดันสูง-ในการผลิตน้ำมันและก๊าซ– ในการดำเนินการนำน้ำมันกลับมาใช้ใหม่ (EOR) และการกระตุ้นบ่อน้ำให้ดีขึ้น กรดไฮโดรคลอริกเข้มข้น (15–28% HCl) จะถูกฉีดที่ความดัน 50–100 บาร์ (700–1500 psi) เพื่อละลายการก่อตัวของคาร์บอเนต ท่อที่มีผนังหนา B- 3 ท่อ (มักมีความหนาของผนัง 25–40 มม.) ใช้สำหรับท่อฉีดที่พื้นผิวและท่อใต้หลุมเจาะ เนื่องจากทนทานต่อทั้ง HCl และไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H₂S) ที่มักพบในหลุมเปรี้ยว (ต่อ NACE MR0175) ผนังหนาจำเป็นต้องมีแรงดันสูง และทนต่อการเกิดรูพรุนและการกัดกร่อนทั่วไปในรอบการฉีดซ้ำๆ
คอยล์ร้อนถังดองในโรงงานเหล็ก– สายการดองแถบเหล็กใช้กรดไฮโดรคลอริกร้อน (80–90 องศา / 175–195 องศา F) ในถังขนาดใหญ่ คอยล์ทำความร้อนแบบแช่ที่ทำจากท่อผนังหนา B-3 ต้านทานทั้งแรงดันไอน้ำภายใน (10–15 บาร์) และสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อนภายนอก ผนังหนาให้ค่าเผื่อการกัดกร่อนสำหรับพื้นผิวด้านนอก ซึ่งจะกัดกร่อนอย่างช้าๆ ในอัตราที่คาดเดาได้ (โดยทั่วไปคือ 0.1–0.2 มม./ปี) ความหนาของผนัง 10–15 มม. ให้อายุการใช้งาน 10–15 ปีก่อนการเปลี่ยน
ส่วนดับเตาเผาขยะเคมี– ในการเผาของเสียอันตราย ก๊าซไอเสียร้อน (ที่มี HCl, Cl₂ และ SO₂) จะถูกดับอย่างรวดเร็วด้วยน้ำเพื่อป้องกันการเกิดไดออกซิน ส่วนดับนั้นบุหรือสร้างจากท่อที่มีผนังหนา B-3 -เพื่อต้านทานทั้งอุณหภูมิสูง (สูงถึง 400 องศาในด้านก๊าซ) และกรดไฮโดรคลอริกคอนเดนเสทที่มีฤทธิ์กัดกร่อนสูงที่ฝั่งน้ำ ผนังหนาให้มวลความร้อนเพื่อป้องกันความผันผวนของอุณหภูมิอย่างรวดเร็วซึ่งอาจทำให้เกิดการแตกร้าวเมื่อยล้าจากความร้อน
ในการใช้งานทั้งหมดเหล่านี้ การใช้ท่อผนัง-ที่มีผนังหนามากกว่า-ท่อผนังมาตรฐานจะถูกขับเคลื่อนโดยการผสมผสานระหว่างการกักเก็บแรงดัน ค่าเผื่อการกัดกร่อน และความทนทานทางกล โดยทั่วไปวิศวกรจะระบุความหนาของผนังที่ให้ค่าเผื่อการกัดกร่อนที่ 3–6 มม. (0.125–0.25 นิ้ว) ซึ่งสูงกว่าค่าขั้นต่ำที่จำเป็นสำหรับการกักเก็บแรงดัน เพื่อให้มั่นใจว่าท่อจะยังคงปลอดภัยและใช้งานได้แม้จะใช้งานไปหลายปีก็ตาม
คำถามที่ 3: ข้อควรพิจารณาในการผลิตและการเชื่อมที่สำคัญสำหรับท่อผนังหนา Hastelloy B-3 คืออะไร
A:การประกอบและการเชื่อมท่อ Hastelloy B-3 ที่มีผนังหนา-ถือเป็นความท้าทายที่ไม่เหมือนใครสำหรับส่วนประกอบที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง-ผนังบางหรือเล็ก- มวลความร้อนขนาดใหญ่ การกระจายความร้อนที่จำกัด และความเสี่ยงของการตกตะกอนระหว่างโลหะในโซนได้รับผลกระทบจากความร้อน (HAZ) จำเป็นต้องมีข้อควรระวังพิเศษ:
1. การเตรียมก่อน-การเชื่อม:ปลายท่อจะต้องได้รับการตัดเฉือนให้ได้มุมเอียงที่แม่นยำ (โดยทั่วไปจะเป็นแบบ V เดียวหรือสองครั้งที่มีมุมรวม 60–75 องศาและหน้ารูต 1–2 มม.) การปนเปื้อนบนพื้นผิวใดๆ (น้ำมัน จาระบี หมึกทำเครื่องหมาย หรืออนุภาคเหล็ก) จะต้องถูกกำจัดออกโดยการล้างไขมันด้วยอะซิโตน ตามด้วยการบดเบา ๆ หรือการดอง สำหรับผนังหนา โดยปกติแล้วจะมีช่องว่างระหว่างรากประมาณ 3-5 มม. เพื่อให้แน่ใจว่าสามารถเจาะได้เต็มที่
2. กระบวนการเชื่อมและพารามิเตอร์:แนะนำให้ใช้การเชื่อมอาร์กทังสเตนด้วยแก๊ส (GTAW) สำหรับการผ่านรูต โดยมีการเชื่อมอาร์กโลหะด้วยแก๊ส (GMAW) หรือการเชื่อมอาร์กโลหะที่มีฉนวนหุ้ม (SMAW) สำหรับการผ่านเติม โลหะเติมจะต้องเป็นERNiMo-11(AWS A5.14) ตรงกับองค์ประกอบ B-3 พารามิเตอร์ที่สำคัญได้แก่:
อินพุตความร้อน น้อยกว่าหรือเท่ากับ 1.5 กิโลจูล/มม. (น้อยกว่าหรือเท่ากับ 38 กิโลจูล/นิ้ว) สำหรับการผ่านรูท และน้อยกว่าหรือเท่ากับ 2.0 กิโลจูล/มม. (น้อยกว่าหรือเท่ากับ 50 กิโลจูล/นิ้ว) สำหรับการผ่านการเติม
อุณหภูมิระหว่างทางอย่างเคร่งครัดน้อยกว่าหรือเท่ากับ 150 องศา (300 องศา F)– นี่คือการควบคุมที่สำคัญที่สุด สำหรับผนังหนา การระบายความร้อนระหว่างรอบอาจใช้เวลาประมาณ 10-20 นาทีระหว่างรอบ และอาจจำเป็นต้องบังคับการระบายความร้อนด้วยอากาศเพื่อรักษาอุณหภูมิ
การใช้อาร์กอนบริสุทธิ์หรือแผ่นป้องกันอาร์กอนฮีเลียม (75% Ar / 25% He) ด้วยอัตราการไหล 15–25 ลิตร/นาที การล้างกลับด้วยอาร์กอนเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการผ่านรูตเพื่อป้องกันการเกิดออกซิเดชันภายใน
3. การป้องกันการตกตะกอนของโลหะ:ท่อผนังหนา-เก็บความร้อนได้นานกว่า-ท่อผนังบาง ทำให้ใช้เวลาในช่วงความไว 600–900 องศา (1110–1650 องศา F) ซึ่งเฟส Ni₄Mo และ Ni₃Mo สามารถก่อตัวได้ เพื่อบรรเทาปัญหานี้ ช่างเชื่อมจึงใช้ aเทคนิคการร้อยลูกปัด(เม็ดบีดแคบและทับซ้อนกัน) แทนที่จะทอเป็นเม็ดบีดกว้าง และช่วยให้รอยเชื่อมเย็นลงระหว่างรอบรอบ หากอุณหภูมิระหว่างทางเกิน 150 องศา รอยเชื่อมและ HAZ จะไวต่อการเปราะ ซึ่งสามารถตรวจพบได้โดยการทดสอบความแข็ง (ควรน้อยกว่าหรือเท่ากับ 100 HRB ใน HAZ)
4. หลัง-การรักษาความร้อนในการเชื่อม (PWHT):สำหรับท่อ B-3 ที่มีผนังหนา- การอบอ่อนสารละลายทั้งหมด (1060–1100 องศา / 1940–2010 องศา F) ตามด้วยการดับน้ำอย่างรวดเร็วที่จำเป็นหลังการเชื่อมหากส่วนประกอบสัมผัสกับกรดรีดิวซ์ที่มีฤทธิ์รุนแรงสูง บางครั้งมีการพยายามใช้ PWHT เฉพาะที่ (เช่น การใช้คอยล์เหนี่ยวนำ) แต่มีความเสี่ยงเนื่องจากการควบคุมอุณหภูมิทำได้ยาก และการดับจะต้องรวดเร็วมาก ผู้ผลิตหลายรายชอบที่จะออกแบบส่วนประกอบเพื่อให้ส่วนประกอบทั้งหมดสามารถนำไปอบอ่อนในเตาเผาได้
5. การเชื่อมต่อทางกล (หน้าแปลนและข้อต่อ):ท่อที่มีผนังหนา-มักจะต่อกันโดยใช้การเชื่อมต่อแบบหน้าแปลนมากกว่าระบบเชื่อมทั้งหมดเพื่อให้สามารถบำรุงรักษาได้ง่ายขึ้น B-หน้าแปลนปลอมแปลง 3 อัน (ต่อ ASME B16.5) ถูกเชื่อมเข้ากับปลายท่อโดยใช้ขั้นตอนเดียวกันกับข้างต้น พื้นผิวหน้าแปลนควรเรียบ (Ra น้อยกว่าหรือเท่ากับ 3.2 μm) และป้องกันด้วยปะเก็น PTFE หรือกราไฟท์ โดยทั่วไปแล้ว การเชื่อมต่อแบบเกลียวมักหลีกเลี่ยงสำหรับท่อที่มีผนังหนา- เนื่องจากการร้อยเกลียวจะทำให้เกิดตัวรับความเค้น และอาจทำให้พื้นผิวที่ทนต่อการกัดกร่อนลดลง
6. การตรวจสอบ:หลังการเชื่อม จำเป็นต้องมีการทดสอบด้วยรังสีเอกซ์ (RT) 100% สำหรับการเชื่อมท่อที่มีผนังหนา- เนื่องจากมีความเสี่ยงที่จะขาดฟิวชันหรือพรุนในการเชื่อมหลาย-มากกว่า การทดสอบด้วยคลื่นเสียงความถี่สูง (UT) อาจใช้เพื่อตรวจจับข้อบกพร่องใต้พื้นผิว สารแทรกซึมของเหลว (PT) ถูกนำไปใช้กับรูตและฝาครอบ การทำแผนที่ความแข็งทั่วทั้งรอยเชื่อม, HAZ และโลหะฐานช่วยยืนยันว่าไม่มีขั้นตอนการเกิดการเปราะเกิดขึ้น
การปฏิบัติตามขั้นตอนที่เข้มงวดเหล่านี้ทำให้มั่นใจได้ว่าการเชื่อมท่อ B-3 ที่มีผนังหนา-จะมีความต้านทานการกัดกร่อนและความแข็งแรงทางกลเช่นเดียวกับโลหะต้นกำเนิด ช่วยให้สามารถทำงานได้อย่างปลอดภัยที่ความดันสูงถึง 200 บาร์ (2900 psi) หรือมากกว่า
คำถามที่ 4: อะไรคือข้อจำกัดและโหมดความล้มเหลวที่อาจเกิดขึ้นของท่อผนังหนา Hastelloy B-3?
A:แม้จะมีประสิทธิภาพที่โดดเด่นในการลดกรด แต่ท่อผนังหนา Hastelloy B-3 มีข้อจำกัดที่สามารถนำไปสู่โหมดความล้มเหลวเฉพาะได้ หากไม่ได้รับการแก้ไขอย่างเหมาะสม:
1. การโจมตีด้วยกรดออกซิไดซ์ (การกัดกร่อนทั่วไปอย่างรวดเร็ว)– เช่นเดียวกับอัลลอยด์ B-series ทั้งหมด B-3 ก็เป็นเช่นนั้นไม่เหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมออกซิไดซ์. If oxidizing acids (nitric, chromic, or concentrated hot sulfuric >90%) หรือสายพันธุ์ออกซิไดซ์ (Fe³⁺, Cu²⁺, ออกซิเจนละลายน้ำ) เข้าสู่ระบบที่ออกแบบมาเพื่อลดกรด ท่ออาจได้รับการกัดกร่อนอย่างรวดเร็วสม่ำเสมอในอัตรา 5–20 มม./ปี ความล้มเหลวอาจเกิดขึ้นได้ในไม่กี่สัปดาห์แทนที่จะเป็นหลายปี นี่เป็นสาเหตุที่พบบ่อยที่สุดของความล้มเหลวก่อนวัยอันควรเมื่อใช้ B-3 ในทางที่ผิด
2. การแตกตัวของเฟสอินเตอร์เมทัลลิก– แม้ว่า B-3 จะมีความเสถียรทางความร้อนที่ดีขึ้นเหนือ B-2 แต่การเปิดรับแสงในระยะยาว-ในช่วง 600–900 องศา (1110–1650 องศา F)-ไม่ว่าจะระหว่างการผลิต (การระบายความร้อนไม่เพียงพอระหว่างแนวเชื่อม) หรือระหว่างการบริการ (ความร้อนสูงเฉพาะจุด) ยังคงสามารถตกตะกอนเฟส Ni₄Mo และ Ni₃Mo ได้ ขั้นตอนเหล่านี้แข็งและเปราะ ลดความเหนียวจากการยืดตัว 40% เหลือน้อยกว่า 5% ในท่อที่มีผนังหนา การเปราะนี้เป็นอันตรายอย่างยิ่งเนื่องจากสามารถนำไปสู่ปัญหาได้การแตกหักที่เปราะบางอย่างรุนแรง without significant prior deformation. Detection requires periodic hardness testing (values >100 HRB แนะนำให้เกิดการตกตะกอน) หรือการตรวจทางโลหะวิทยา
3. การแตกตัวของไฮโดรเจน– ในการลดกรด อะตอมไฮโดรเจนสามารถถูกสร้างขึ้นเป็นผลพลอยได้จากการกัดกร่อน (แม้แต่อัตราการกัดกร่อนที่ต่ำของ B-3 ก็ทำให้เกิดไฮโดรเจนได้บางส่วน) โดยปกติแล้ว ไฮโดรเจนจะรวมตัวเป็นก๊าซ H₂ และหลบหนีออกไป อย่างไรก็ตาม ในท่อที่มีผนังหนาภายใต้แรงดึงสูง (เช่น จากแรงดันภายในหรือการขยายตัวทางความร้อน) ไฮโดรเจนสามารถแพร่กระจายเข้าไปในโครงตาข่ายและทำให้เกิดการเปราะ ซึ่งจะรุนแรงกว่าที่อุณหภูมิต่ำกว่า 80 องศา (175 องศา F) และเมื่อมีไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H₂S) NACE MR0175 ให้แนวทางสำหรับ B-3 ในงานเปรี้ยว ซึ่งรวมถึงความแข็งสูงสุดที่อนุญาต (น้อยกว่าหรือเท่ากับ 100 HRB) และระดับความเค้น (น้อยกว่าหรือเท่ากับ 80% ของผลผลิต)
4. การกัดกร่อนแบบรูพรุนและรอยแยกในคลอไรด์-กรดรีดิวซ์ที่ปนเปื้อน– แม้ว่า B-3 จะมีความต้านทานต่อ HCl บริสุทธิ์ได้ดีเยี่ยม แต่การมีไอออนของโลหะออกซิไดซ์ (Fe³⁺, Cu²⁺) อาจทำให้เกิดรูพรุนได้ โดยเฉพาะในบริเวณที่นิ่งหรืออยู่ใต้สิ่งสะสม (รอยแยก) ในท่อที่มีผนังหนา รูพรุนอาจตรวจจับได้ยากเนื่องจากพื้นผิวด้านนอกอาจดูไม่บุบสลายในขณะที่หลุมลึกขยายเข้าไปด้านใน การตรวจสอบด้วยคลื่นเสียงความถี่สูงเป็นประจำสามารถตรวจจับรูพรุนก่อนที่จะทะลุผนังได้
5. การแตกร้าวจากความร้อน– ท่อที่มีผนังหนา-มีมวลความร้อนขนาดใหญ่ ซึ่งต้านทานการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างรวดเร็ว อย่างไรก็ตาม หากกระบวนการทำให้เกิดการหมุนเวียนด้วยความร้อนบ่อยครั้ง (เช่น เครื่องปฏิกรณ์แบบแบทช์ที่ได้รับความร้อนและความเย็นทุกวัน) การขยายตัวที่แตกต่างกันระหว่างพื้นผิวด้านในและด้านนอกสามารถสร้างความเค้นแบบวงจรที่นำไปสู่การแตกร้าวเมื่อยล้า พบบ่อยที่สุดที่รอยเชื่อมหรือความหนาของผนังเปลี่ยนแปลง (เช่น หน้าแปลน) รอยแตกมักเริ่มต้นที่พื้นผิวด้านในและแพร่กระจายออกไปด้านนอก
6. การกัดกร่อนของกัลวานิก– หากท่อที่มีผนังหนา B-3 เชื่อมต่อกับโลหะที่มีตระกูลน้อยกว่า (เช่น เหล็กกล้าคาร์บอน เหล็กกล้าไร้สนิม) ในกรดรีดิวซ์ที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า โลหะที่มีตระกูลน้อยกว่าจะทำหน้าที่เป็นขั้วบวกและสึกกร่อนอย่างรวดเร็ว พื้นที่ผิวขนาดใหญ่ของท่อ B-3 สามารถทำให้เกิดการโจมตีด้วยไฟฟ้าอย่างรุนแรงกับส่วนประกอบที่เชื่อมต่อขนาดเล็ก การแยกส่วนด้วยหน้าแปลนอิเล็กทริกหรือไลเนอร์พลาสติกถือเป็นสิ่งสำคัญเมื่อผสมวัสดุ
7. ต้นทุนและระยะเวลารอคอยสินค้า– ท่อ B-3 ที่มีผนังหนา-เป็นหนึ่งในผลิตภัณฑ์ป้องกันการกัดกร่อนที่มีราคาแพงที่สุดที่มีอยู่ ซึ่งมักจะต้องเสียค่าใช้จ่ายมากกว่าสแตนเลส 316L ถึง 10–15 เท่าและมากกว่า C-276 ถึง 2–3 เท่า ระยะเวลารอคอยสำหรับเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่ (มากกว่า 200 มม.) อาจเกิน 6-12 เดือน เนื่องจากบิลเล็ตจะต้องละลายเป็นพิเศษ และลำดับการอัดขึ้นรูป/การดึงต้องใช้หลายขั้นตอนด้วยการอบอ่อนขั้นกลาง
วิศวกรควรทำโหมดความล้มเหลวและการวิเคราะห์ผลกระทบ (FMEA) เสมอเมื่อระบุท่อที่มีผนังหนา B-3 โดยพิจารณาไม่เพียงแต่สภาพแวดล้อมการบริการปกติเท่านั้น แต่ยังรวมถึงสภาวะที่ไม่ปกติที่อาจเกิดขึ้นด้วย (สารปนเปื้อนออกซิไดซ์ อุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลง วงจรการเริ่มต้น/การปิดเครื่อง)
คำถามที่ 5: มาตรฐานและข้อกำหนดในการทดสอบใดบ้างที่ใช้กับท่อผนังหนา Hastelloy B-3 โดยเฉพาะ
A:ท่อ Hastelloy B-3 ผนังหนาอยู่ภายใต้ชุดมาตรฐานที่เข้มงวด และต้องมีการทดสอบที่ครอบคลุมเนื่องจากลักษณะการใช้งานที่สำคัญ ข้อกำหนดหลักคือ:
มาตรฐานวัสดุ:
มาตรฐาน ASTM B622– ข้อกำหนดมาตรฐานสำหรับท่อและท่อโลหะผสมนิกเกิลและนิกเกิลโคบอลต์ไร้รอยต่อ (ซึ่งเป็นมาตรฐานหลักสำหรับท่อ B-3 ครอบคลุมทุกความหนาของผนัง)
ASME SB-622– รหัสภาชนะรับความดัน ASME เวอร์ชัน ASTM B622
มาตรฐาน ASTM B626– สำหรับท่อไร้ตะเข็บที่วาดใหม่ (ความคลาดเคลื่อนของขนาดที่แคบกว่า มักใช้สำหรับส่วนประกอบที่มีผนังหนา-ที่มีความแม่นยำ)
NACE MR0175 / ISO 15156– สำหรับบริการก๊าซเปรี้ยว (สภาพแวดล้อมที่มี H₂S‑S)
มาตรฐานมิติ:
ASME B36.19– ขนาดท่อสแตนเลส (มักใช้เป็นข้อมูลอ้างอิง แม้ว่าท่อผนังหนา B-3 อาจกำหนดขนาดเองได้)
ASME B16.9– สำหรับข้อต่อเชื่อมแบบชนที่ทำขึ้นจากโรงงาน (หากใช้ข้อต่อ)
ASME B16.5– สำหรับหน้าแปลน (โดยทั่วไปหน้าแปลน B-3 จะถูกปลอมแปลงตามมาตรฐานนี้)
การทดสอบภาคบังคับสำหรับท่อผนังหนา- (นอกเหนือจากการทดสอบมาตรฐานสำหรับท่อผนังบาง-):
การวิเคราะห์ทางเคมี (ตาม ASTM E1473)– ตรวจสอบ Ni มากกว่าหรือเท่ากับ 65%, Mo 28–30%, Fe 1.5–3.0%, C น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.01%, Si น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.10%, Al น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.50% สำหรับส่วนที่หนา จะต้องวิเคราะห์จากปลายทั้งสองข้างและความยาวปานกลางเพื่อให้แน่ใจว่าเป็นเนื้อเดียวกัน (มีแนวโน้มว่าจะมีการแยกส่วนในแท่งเหล็กขนาดใหญ่)
การทดสอบแรงดึง (ตาม ASTM E8/E8M) – For thick-walled pipe, longitudinal and transverse specimens are required. Minimums: yield ≥350 MPa (50 ksi), tensile ≥750 MPa (109 ksi), elongation ≥40%. For wall thickness >25 มม. (1 นิ้ว) สามารถยืดตัวได้มากกว่าหรือเท่ากับ 35%
การทดสอบความแข็ง– Rockwell B น้อยกว่าหรือเท่ากับ 100 ตลอดทั้งภาคตัดขวาง (ผนังด้านนอก ผนังกลาง ผนังด้านใน) สำหรับผนังหนา อาจจำเป็นต้องมีการเคลื่อนที่ของความแข็ง (เช่น ที่ระยะห่าง 1 มม. จาก ID ถึง OD) เพื่อยืนยันว่าไม่มีการแข็งตัวของเส้นกึ่งกลาง (ซึ่งจะบ่งบอกถึงการตกตะกอนระหว่างโลหะ)
การทดสอบการกัดกร่อนตามขอบเกรน (ASTM G28 Method A)– ดำเนินการกับตัวอย่างที่นำมาจากทั้งท่อตามที่ได้รับและหลังจากวงจรการบำบัดความร้อนหลังการเชื่อม (SPWHT) จำลอง (โดยทั่วไปคือ 700 องศาเป็นเวลา 1 ชั่วโมง จากนั้นระบายความร้อนด้วยอากาศ) อัตราการกัดกร่อนต้องน้อยกว่าหรือเท่ากับ 12 มม./ปี (0.5 ipy) โดยไม่มีการโจมตีตามขอบเกรน สำหรับท่อที่มีผนังหนา- SPWHT จะมีความรุนแรงมากกว่าเนื่องจากการระบายความร้อนที่ช้าของส่วนที่หนาสามารถส่งเสริมการตกตะกอนได้ ดังนั้นการทดสอบนี้จึงมีความสำคัญ
การทดสอบอัลตราโซนิก (UT) – เต็มร่างกาย(ตาม ASTM E213 หรือ E2375) – จำเป็นสำหรับท่อที่มีผนังหนา- ต้องสแกนความยาวทั้งหมดของท่อด้วยคลื่นเฉือนจากทั้งพื้นผิว OD และ ID (เมื่อเข้าถึงได้) เกณฑ์การยอมรับ: ไม่มีตัวสะท้อนแสงเกินกว่า 5% ของความหนาของผนังในแอมพลิจูด ให้ความสนใจเป็นพิเศษกับบริเวณกลางผนัง ซึ่งอาจเกิดการแยกเส้นกึ่งกลางจากเหล็กแท่งได้
การทดสอบกระแสเอ็ดดี้ (ต่อ ASTM E426)– สำหรับข้อบกพร่องบนพื้นผิวและใกล้พื้นผิว (รอบ ตะเข็บ สะเก็ด) ซึ่งมักจะใช้ร่วมกับ UT เพื่อความครอบคลุมที่ครอบคลุม
การทดสอบอุทกสถิต (ต่อ ASTM B622)– แต่ละท่อต้องทนต่อแรงดันทดสอบที่คำนวณโดย: P=2St/D โดยที่ S=50% ของความแข็งแรงของผลผลิต (ขั้นต่ำ 175 MPa), t=ความหนาของผนัง, D=OD สำหรับท่อที่มีผนังหนา- แรงดันทดสอบอาจสูงมาก (เช่น ผนัง 50 มม. × 250 มม. OD → แรงดันทดสอบ ~140 บาร์ / 2000 psi) การทดสอบจะจัดขึ้นเป็นเวลาอย่างน้อย 10 วินาที โดยไม่มีการรั่วไหลหรือการเสียรูปถาวร
การตรวจสอบมิติ– สำหรับท่อที่มีผนังหนา- จะต้องให้ความสนใจเป็นพิเศษกับความร่วมศูนย์กลาง (ความเยื้องศูนย์ของความหนาของผนัง) ข้อมูลจำเพาะส่วนใหญ่จำกัดความเยื้องศูนย์กลางไว้ที่น้อยกว่าหรือเท่ากับ 10% ของความหนาของผนังที่ระบุ (เช่น สำหรับผนัง 20 มม. ความหนาขั้นต่ำทุกแห่งจะต้องมากกว่าหรือเท่ากับ 18 มม.) ท่อเยื้องศูนย์ถูกปฏิเสธเนื่องจากจะลดระดับแรงดันและค่าเผื่อการกัดกร่อนในด้านที่บาง
การทดสอบเพิ่มเติมแต่แนะนำสำหรับบริการที่สำคัญ:
การถ่ายภาพรังสีทั่วร่างกาย (RT) – For very thick walls (>30 มม.) หรือสำหรับบริการนิวเคลียร์/เภสัชภัณฑ์ การตรวจสอบด้วยรังสีเอกซ์ 100% สามารถตรวจจับช่องว่างภายในหรือสิ่งเจือปนที่ UT อาจพลาดได้
การทดสอบเฟอร์รอกซิล– ตรวจจับการปนเปื้อนของเหล็กบนพื้นผิว (การย้อมสีสีน้ำเงิน) เหล็กใดๆ ก็ตามจำเป็นต้องมีการดองหรือการปฏิเสธ เนื่องจากเหล็กสามารถทำให้เกิดการโจมตีด้วยไฟฟ้าในบริการ HCl
การทดสอบแรงกระแทกที่อุณหภูมิต่ำ (ตาม ASTM E23)– สำหรับท่อที่มีผนังหนา-ที่ใช้ในสภาพอากาศเย็นหรือบริการแช่แข็ง (B-3 ยังคงทนทานถึง −196 องศา / −320 องศา F แต่การทดสอบแรงกระแทกยืนยันว่าไม่มีการเปราะ)
การกำหนดขนาดเกรน (ตาม ASTM E112) – Minimum ASTM grain size 5 (average diameter ≤64 microns) is typically required. Coarse grains (>ASTM 3) สัมพันธ์กับความต้านทานการกัดกร่อนที่ลดลง
การตรวจสอบโดยบุคคลที่สาม– สำหรับการใช้งานที่สำคัญ (เช่น หน่วยอัลคิเลชัน HCl เครื่องปฏิกรณ์ทางเภสัชกรรม) หน่วยงานอิสระ (เช่น TÜV, DNV, Bureau Veritas) เป็นพยานในการทดสอบและทบทวน MTR ทั้งหมด
เอกสารประกอบ:ผู้ผลิตจะต้องจัดทำรายงานการทดสอบวัสดุ (MTR) ที่ได้รับการรับรอง รวมถึงหมายเลขความร้อน หมายเลขล็อต ผลการทดสอบทั้งหมด และคำชี้แจงการปฏิบัติตามมาตรฐานที่กำหนด สำหรับท่อที่มีผนังหนา- MTR ควรรวมรายงานการทดสอบ UT และอุทกสถิตด้วย เช่นเดียวกับอุณหภูมิการหลอมสารละลายและวิธีการดับ (จำเป็นต้องมีการดับน้ำสำหรับส่วนที่หนาเพื่อให้ได้อัตราการทำความเย็นที่ต้องการ)
ขอแนะนำให้ผู้ใช้ปลายทางดำเนินการการระบุวัสดุเชิงบวก (PMI)ในแต่ละความยาวท่อเมื่อได้รับ เนื่องจากการติดฉลากโลหะผสมนิกเกิลที่ไม่ถูกต้องเกิดขึ้นในอุตสาหกรรม นอกจากนี้ ส่วนตัวอย่างจากแต่ละความร้อนควรได้รับการทดสอบ ASTM G28 โดยห้องปฏิบัติการอิสระ ก่อนที่จะติดตั้งท่อในบริการที่สำคัญ
