1. Millised on põhilised erinevused õmblusteta ja keevitatud Hastelloy B-2 torude tootmisstandardites ning miks peaks insener eelistama keevitatud torusid õmblusteta torude asemel?
Valik keevitatud ja õmblusteta Hastelloy B-2 torude vahel taandub sageli ökonoomsusele, suuruse saadavusele ja konkreetsetele rakendusnõuetele. ASTM-i standardite järgi tootmiserinevuste mõistmine on ülioluline.
Tootmise eristus:
Õmblusteta (ASTM B622): toodetakse tahke tooriku ekstrudeerimisel ja läbistamisel, et luua õõnes kest, seejärel rullitakse ja tõmmatakse pöörlev rullik. Seda protsessi piiravad tooriku suurus ja ekstrusioonipressi võimalused, mis muudab suure läbimõõduga, õhukese{2}}seinaga õmblusteta torud eksponentsiaalselt kallimaks ja raskemini hankitavad.
Keevitatud (ASTM B619): algab lame{1}}valtsitud Hastelloy B-2 plaadist või lehest (toodetud vastavalt ASTM B333 järgi). See lame materjal vormitakse rullide seeria abil torukujuliseks (vormimine) ja seejärel keevitatakse pikisuunas autogeense protsessi abil (tavaliselt gaasvolframkaarkeevitus – GTAW/TIG) ilma täitematerjalita. Seejärel töödeldakse keevisõmblust valikuliselt külmtöötlusega ja kuumtöödeldakse.
Miks valida keevitatud?
Suuruse paindlikkus: suure läbimõõduga torude (nt > NPS 6 või DN 150) puhul on keevitatud konstruktsioon sageli ainus majanduslikult tasuv valik. Suure läbimõõduga õmblusteta torude jaoks on vaja massiivseid valuplokke ja raskeid sepistamisseadmeid, mis suurendab kulusid plahvatuslikult.
Pikkuse saadavus: keevitatud torusid saab toota pikema pideva pikkusega kui õmbluseta torusid, mis on kasulik välikeeviste vähendamiseks pikkade torujuhtmete puhul.
Seina paksuse ühtlus: valtsitud plaadil on tavaliselt ühtlasem seina paksuse kontroll võrreldes keeruka läbitorkamisprotsessiga, mida kasutatakse õmblusteta torude jaoks, eriti suuremate torude puhul.
Maksumus: suurema läbimõõduga keevitatud torud on oluliselt odavamad kui õmblusteta torud, kuna see kasutab suurt{0}}mahulist plaatide tootmist.
Hoiatus:
Insener peab aktsepteerima pikisuunalise keevisõmbluse olemasolu. See õmblus kujutab endast metallurgilist katkestust. Kui keevitusparameetrid olid valed või kui keevitusjärgne kuumtöötlus (PWHT) on ebapiisav, võib keevisõmblus muutuda korrosiooni nõrgaks kohaks. Seega, kuigi keevitatud torud on paljude protsessirakenduste jaoks vastuvõetavad, võivad äärmuslike rõhkude või tsüklilise väsimusega seotud kriitilised teenused nõuda siiski sujuvat ehitamist.
2. Milliseid konkreetseid keevitusprobleeme seostatakse Hastelloy B-2-ga ja kuidas vähendavad tootjad keevitatud toruõmblustes "noajoone rünnaku" ohtu?
Hastelloy B-2 pakub ainulaadseid keevitusprobleeme, mis võivad vale juhtimise korral põhjustada katastroofilisi-teenindustõrkeid. Peamine oht on teradevaheline korrosioon või pragunemine kuumusest mõjutatud tsoonis (HAZ), mida sageli nimetatakse kõnekeeles "noajoone rünnakuks", kuna see tundub terava ja puhta lõikena keevisõmbluse kõrval.
Metallurgia probleem:
Nagu kapillaartoru kontekstis arutatud, on B-2 kalduvus intermetalliliste faaside (täpsemalt faasi-Ni4Mo või Ni3Mo) sadestumisele, kui see puutub kokku temperatuuride vahemikus 1200 kuni 1600 kraadi F (650 kuni 870 kraadi F). Keevitamise ajal saavutab keevisvanniga vahetult külgnev mitteväärismetall (HAZ) loomulikult need temperatuurid. Kui jahutuskiirus on liiga aeglane, sadestuvad need rabedad, molübdeeni{12}rikkad faasid terade piiridele. See "sensibiliseerib" materjali, kahandab korrosioonikindlate elementide terade piire ja muudab need vastuvõtlikuks redutseerivate hapete kiirele rünnakule.
Leevendusstrateegiad:
Madal soojussisend: tootjad kasutavad rangeid keevitusprotseduure (WPS), mis määravad madala voolutugevuse ja suure liikumiskiiruse, et minimeerida kogu soojussisendit.
Läbipääsudevahelise temperatuuri reguleerimine: paksemate seinte mitmekäiguliste keevisõmbluste puhul tuleb torude temperatuur käikude vahel hoida madalal (sageli alla 200 °F või 93 °C), et vältida kumulatiivse kuumuse püsimist sensibiliseerimisvahemikus.
Lahuse lõõmutamine (PWHT): kõige usaldusväärsem meetod korrosioonikindluse taastamiseks on kogu keevitatud torupooli allutamine täielikule lahusega lõõmutamisele (tavaliselt 2050 kraadi F / 1120 kraadi), millele järgneb kiire karastamine (vesikarastus). See lahustab kõik sadestunud faasid ja asetab karbiidid ja intermetallid tagasi tahkesse lahusesse. See ei ole aga alati võimalik suurte välitöödel{4}}valmistatud koostude puhul.
Materjali uuendamine: nende raskuste tõttu on paljud kaasaegsed spetsifikatsioonid nihkunud Hastelloy B-3-le. B-3 oli spetsiaalselt välja töötatud nii, et sellel oleks faasisademetel palju aeglasem kineetika, mis tagab laiema "valmistusakna" ja suurema keevitussoojuse taluvuse.
3. Millistes tööstuslikes rakendustes on Hastelloy B-2 toru keevitatud roostevaba terase olemasolust hoolimata hädavajalik?
Keevitatud Hastelloy B-2 toru on valitud materjal keskkondades, kus kasutatakse "redutseerivaid" happeid, eriti vesinikkloriidhapet (HCl) mis tahes kontsentratsioonil ja temperatuuril. Roostevaba teras (300-seeria) ja isegi duplekssulamid ebaõnnestuvad sellistes tingimustes kiiresti üldise korrosiooni või täppide tõttu.
Peamised tööstuslikud rakendused:
Vesinikkloriidhappe tootmine ja käitlemine:
Protsess: HCl sünteesil vesiniku põletamisel klooris või kasutatud HCl regenereerimisel (nt terase peitsimisel) on hape sageli kõrgendatud temperatuuril. B-2 on üks väheseid kaubanduslikult elujõulisi materjale, mis saab hakkama kuuma HCl gaasi ja vedela faasiga.
Kasutusala: Suure läbimõõduga keevitatud torusid kasutatakse happe ülekandmiseks absorbeerijatest hoidlasse ja reaktori kolonnide jaoks.
Farmatseutiline ja agrokeemiline vahesüntees:
Protsess: paljud orgaanilised sünteesiviisid (nt Friedel{0}}Craftsi atsüülimised) kasutavad katalüsaatoritena alumiiniumkloriidi (AlCl₃) või tugevaid mineraalhappeid. Need loovad väga vähendavad tingimused.
Kasutamine: reaktori väljalasketorustik, destilleerimiskolonnid ja keevitatud B-2 torust valmistatud ülekandeliinid tagavad toote puhtuse, vältides metallist saastumist korrodeeruvatest torudest.
Keemiline jäätmete töötlemine:
Protsess: Keemiatehaste jäätmevood sisaldavad sageli väävelhappe ja kloriidide segu. Kuigi roostevaba teras võib väävelhappega üksi hakkama saada, põhjustab kloriidide lisamine kiiret täppide moodustumist.
Kasutusala: maa-alused või{0}}maapealsed keevitatud torusüsteemid, mis viivad ohtlikke jäätmeid käitluskohtadesse, toetuvad lekete vältimiseks B-2 universaalsele korrosioonikindlusele.
Naftakeemia alküülimisühikud:
Protsess: Mõned alküülimisüksused kasutavad katalüsaatorina vesinikfluoriidhapet (HF). Kuigi HF jaoks on olemas eriklassid, kasutatakse B-2 konkreetsetes sektsioonides, mis käsitlevad vähendavaid kõrvalsaadusi.
Nendel juhtudel ei otsustata, kas kasutada B-2 roostevaba terase asemel; see on B-2 versus eksootilised, mittemetallist vooderdised (nagu PTFE). Kuigi vooderdatud toru on valikuvõimalus, pakub B-2 kõrgemat survet, paremat soojusjuhtivust ja välistab läbitungimise või voodri kokkuvarisemise ohu.
4. Millised keevitusjärgsed-töötlused on keevitatud Hastelloy B-2 toru korrosioonikindluse taastamiseks kohustuslikud ja kuidas mõjutab nende töötluste puudumine kasutusiga?
Keevitatud Hastelloy B-2 toru puhul ei ole "keevitatud" tingimus üldiselt raskete keemiatööde jaoks sobiv. Kohustuslik keevitusjärgne töötlemine sõltub rakendusest, kuid kuldstandardiks on täislahendusega lõõmutamine.
Kohustuslikud ravimeetodid:
Täislahendusega lõõmutamine (täielikult kiirgav ahjutöötlus):
Protsess: kogu toru või valmistatud pool kuumutatakse temperatuurini 2050 kraadi F - 2150 kraadi F (1120 kraadi - 1175 kraadi). Sellel temperatuuril lahustuvad kõik kahjulikud intermetallilised faasid (faas, μμ faas) ja karbiidid tagasi nikli ja molübdeeni tahkeks lahuseks.
Jahutamine: toru tuleb seejärel kiiresti jahutada (vesikarastamine või kiire gaasijahutus), et homogeenne struktuur "külmutada", vältides faaside uuesti sadestumist, kui see jahtub läbi kriitilise vahemiku 1600-1200 kraadi F.
Miks see on kohustuslik: ilma selleta jääb keevisõmbluse HAZ "tundlikuks".
Hüdrostaatiline testimine ja marineerimine/passiveerimine:
Kuigi see ei ole otseselt metallurgilise struktuuriga seotud, tuleb toru pärast valmistamist mehaanilise terviklikkuse kontrollimiseks hüdrostaatiliselt testida (vastavalt ASTM B619). Pärast valmistamist kasutatakse sageli keevisõmbluse piirkonnast kuumtooni/oksiidide katlakivi eemaldamiseks peitsimistöötlust (happepuhastust), mis taastab pinna korrosioonikindluse.
Puudumise tagajärjed:
Kui keevitatud B-2 toru võetakse kasutusele ilma lahusega lõõmutamiseta, eriti kuuma HCl kasutamisel, on tagajärjed kiired ja rasked:
Kiire eeliskeevituskorrosioon: keevisõmblus ise võib tunduda terve, kuid HAZ (mõne millimeetri kaugusel) korrodeerub eelistatavalt. See loob toru pikkuses sügava soone.
Läbi-seina pragunemise: valmistamisel tekkivad pinged koos nõrgenenud terapiiridega võivad põhjustada pingekorrosioonipragusid (SCC), mis võivad tekkida HAZis.
Kasutusiga: 10-20-aastase kavandatud eluea asemel võib lõõmutamata keevitatud B-2 toru söövitavas keskkonnas mõne nädala või kuu jooksul üles öelda.
5. Kuidas tuleks keevitatud Hastelloy B-2 toru kontrollida keevisõmbluse terviklikkuse tagamiseks ja milliseid aktsepteerimiskriteeriume tavaliselt rakendatakse?
Keevitatud Hastelloy B-2 toru kontrollimine on rangem kui tavalise roostevaba terase puhul, kuna materjal on keevitusdefektide suhtes tundlik ja selle teenused on kriitilised. Kontrollirežiim hõlmab tavaliselt nii mittepurustavat kontrolli (NDE) kui ka keevisõmbluse protseduuride destruktiivset mehaanilist testimist.
Peamised kontrollimeetodid:
Visuaalne kontroll (VT): 100% keevisõmblust kontrollitakse visuaalselt pinnadefektide, nagu praod, sulandumise puudumine, sisselõige või ülemäärane tugevdus, suhtes. Hinnatakse ka keevisõmbluse värvi (kuumatooni); tugev oksüdatsioon (tumesinine või must) viitab halvale gaasivarjestusele ja keevisõmbluse võimalikule saastumisele.
Radiograafiline testimine (RT): kriitiliste rakenduste puhul tehakse kogu keevisõmbluse pikkus röntgeniga läbi ASME katla ja surveanuma koodi V jaotise järgi. See tuvastab sisemised mahulised vead, nagu poorsus, räbu lisandid (kui kasutati täiteainet, kuigi autogeensed keevisõmblused väldivad räbu) ja läbitungimise puudumine.
Läbitungimise testimine (PT): kuna B-2 on mitteraudmetallist-, pole magnetosakeste testimine võimalik. Vedeliku läbitungimise testimist kasutatakse keevisõmbluse korgil ja juurel (kui see on juurdepääsetav), et paljastada pinda purustavad praod või aukud.
Pöörisvoolu testimine (ET): väiksema läbimõõduga keevitatud torude puhul saab pöörisvoolu kasutada kiire -automaatse meetodina, et tuvastada nii pinna- kui ka maa-aluseid katkestusi kogu pikkuses.
Vastuvõtmise kriteeriumid:
Kriteeriumid on tavaliselt määratletud kohaldatava koodiga (nt ASME B31.3 protsessitorustiku jaoks) või kliendi spetsifikatsiooniga.
Praod: mis tahes lineaarne näit, mida iseloomustatakse pragudena, ei ole kunagi vastuvõetav.
Läbitungimise/fusiooni puudumine: üldiselt ei ole vastuvõetav.
Poorsus: tavaliselt piiratud protsendiga keevisõmbluse paksusest (nt ükski poor ei ületa 10% seina paksusest või 1/16").
Alumine: tavaliselt piirdub sügavusega 10% seina paksusest või 1/32", olenevalt sellest, kumb on väiksem, kuna see toimib pingetõusu tõstjana.
Protseduuri kvalifikatsioon:
Enne tootmiskeevitamise alustamist peab keevitusprotseduuri spetsifikatsioon (WPS) olema kvalifitseeritud protseduuri kvalifikatsioonikirjega (PQR). See hõlmab keevitamise katsekuponge, millele seejärel tehakse:
Tõmbekatsed: tagamaks, et tugevus vastab mitteväärismetalli nõuetele.
Juhitud paindekatsed: keevisõmbluse elastsuse ja vastupidavuse tõestamiseks.
Makrosöövituse uurimine: keevisõmbluse profiili ja läbitungimise uurimiseks.
Korrosioonikatse (ASTM G28 meetod A): see on B-2 jaoks kriitiline. Katsekupongi eksponeeritakse keeva väävelhappe/raudsulfaadi lahusega. Korrosioonikiirus peab olema vastuvõetavates piirides (tavaliselt < 0,5 mm/aastas), et tõestada, et keevisõmblus ja HAZ ei ole keevitusprotseduuri kvalifitseerimise ajal sensibiliseeritud.
