1. Ποιες είναι οι θεμελιώδεις διαφορές στα πρότυπα κατασκευής μεταξύ των σωλήνων Hastelloy B-2 χωρίς συγκόλληση και των συγκολλημένων σωλήνων και γιατί ένας μηχανικός να επιλέξει τους συγκολλημένους και όχι χωρίς ραφή;
Η επιλογή μεταξύ συγκολλημένων και χωρίς συγκόλληση σωλήνων Hastelloy B-2 συχνά εξαρτάται από την οικονομία, τη διαθεσιμότητα μεγέθους και τις συγκεκριμένες απαιτήσεις εφαρμογής. Η κατανόηση των διαφορών κατασκευής σύμφωνα με τα πρότυπα ASTM είναι ζωτικής σημασίας.
Κατασκευαστική Διάκριση:
Χωρίς ραφή (ASTM B622): Παράγεται με εξώθηση ενός συμπαγούς μπιλιέτας και διάτρηση για να δημιουργηθεί ένα κοίλο κέλυφος, στη συνέχεια περιστροφική κύλιση και σχέδιο. Αυτή η διαδικασία περιορίζεται από το μέγεθος της μπιγιέτας και τις δυνατότητες πρέσας εξώθησης, καθιστώντας τους σωλήνες χωρίς ραφή με μεγάλη διάμετρο-λεπτού τοιχώματος εκθετικά ακριβότερους και δυσκολότερους στην πηγή.
Συγκολλημένο (ASTM B619): Ξεκινά με επίπεδη-έλαση Hastelloy B-2 πλάκας ή φύλλου (παράγεται σύμφωνα με το ASTM B333). Αυτό το επίπεδο απόθεμα διαμορφώνεται σε σωληνοειδές σχήμα μέσω μιας σειράς κυλίνδρων (σχηματισμός) και στη συνέχεια συγκολλάται κατά μήκος χρησιμοποιώντας μια αυτογενή διαδικασία (συνήθως συγκόλληση τόξου βολφραμίου αερίου - GTAW/TIG) χωρίς μέταλλο πλήρωσης. Στη συνέχεια, η ραφή συγκόλλησης υποβάλλεται σε προαιρετική επεξεργασία ψυχρής επεξεργασίας και θερμική επεξεργασία.
Γιατί να επιλέξετε το Welded;
Ευελιξία μεγέθους: Για σωλήνες μεγάλης διαμέτρου (π.χ. > NPS 6 ή DN 150), η συγκολλημένη κατασκευή είναι συχνά η μόνη οικονομικά βιώσιμη επιλογή. Οι σωλήνες χωρίς ραφή σε μεγάλες διαμέτρους απαιτούν τεράστια πλινθώματα και βαρύ εξοπλισμό σφυρηλάτησης, αυξάνοντας το κόστος εκθετικά.
Μήκος Διαθεσιμότητα: Οι συγκολλημένοι σωλήνες μπορούν να παραχθούν σε μεγαλύτερα συνεχόμενα μήκη από ό,τι χωρίς ραφή, κάτι που είναι πλεονεκτικό για τη μείωση των συγκολλήσεων πεδίου σε μεγάλες διαδρομές σωληνώσεων.
Ομοιομορφία πάχους τοιχώματος: Η έλαση πλάκας τείνει να έχει πιο συνεπή έλεγχο πάχους τοιχώματος σε σύγκριση με τη σύνθετη διαδικασία διάτρησης που χρησιμοποιείται για σωλήνες χωρίς ραφή, ειδικά σε μεγαλύτερα μεγέθη.
Κόστος: Σε μεγαλύτερες διαμέτρους, ο συγκολλημένος σωλήνας είναι σημαντικά φθηνότερος από τον άνευ ραφής επειδή χρησιμοποιεί-υψηλού όγκου παραγωγή πλακών.
Η προειδοποίηση:
Ο μηχανικός πρέπει να αποδεχτεί την παρουσία διαμήκους ραφής συγκόλλησης. Αυτή η ραφή αντιπροσωπεύει μια μεταλλουργική ασυνέχεια. Εάν οι παράμετροι συγκόλλησης ήταν λανθασμένες ή εάν η θερμική επεξεργασία μετά τη συγκόλληση (PWHT) είναι ανεπαρκής, η συγκόλληση θα μπορούσε να γίνει το αδύναμο σημείο για τη διάβρωση. Επομένως, ενώ ο συγκολλημένος σωλήνας είναι αποδεκτός για πολλές εφαρμογές διεργασιών, κρίσιμες υπηρεσίες που περιλαμβάνουν ακραίες πιέσεις ή κυκλική κόπωση μπορεί να απαιτούν ακόμα απρόσκοπτη κατασκευή.
2. Ποιες συγκεκριμένες προκλήσεις συγκόλλησης σχετίζονται με το Hastelloy B-2 και πώς οι κατασκευαστές μετριάζουν τον κίνδυνο "επίθεσης με μαχαίρι" σε συγκολλημένες ραφές σωλήνων;
Το Hastelloy B-2 παρουσιάζει μοναδικές προκλήσεις συγκόλλησης που, εάν γίνει κακή διαχείριση, μπορεί να οδηγήσει σε καταστροφικές-αστοχίες σέρβις. Ο πρωταρχικός κίνδυνος είναι η διακοκκώδης διάβρωση ή η ρωγμή στη ζώνη που επηρεάζεται από τη θερμότητα (HAZ), που συχνά αποκαλείται στην καθομιλουμένη "επίθεση με μαχαίρι" επειδή εμφανίζεται ως αιχμηρή, καθαρή τομή δίπλα στη συγκόλληση.
Το Μεταλλουργικό Πρόβλημα:
Όπως συζητήθηκε στο πλαίσιο του τριχοειδούς σωλήνα, το B-2 είναι επιρρεπές στην κατακρήμνιση διαμεταλλικών φάσεων (συγκεκριμένα της φάσης-Ni4Mo ή Ni3Mo) όταν εκτίθεται σε θερμοκρασίες στην περιοχή από 1200 ° F έως 1600 ° F (650 ° F έως 870 ° ). Κατά τη συγκόλληση, το βασικό μέταλλο που βρίσκεται ακριβώς δίπλα στη δεξαμενή συγκόλλησης (το HAZ) φθάνει φυσικά σε αυτές τις θερμοκρασίες. Εάν ο ρυθμός ψύξης είναι πολύ αργός, αυτές οι εύθραυστες,{12}}πλούσιες σε μολυβδαίνιο φάσεις καθιζάνουν στα όρια των κόκκων. Αυτό "ευαισθητοποιεί" το υλικό, εξαντλώντας τα όρια των κόκκων των ανθεκτικών στη διάβρωση στοιχείων και καθιστώντας τα επιρρεπή σε ταχεία επίθεση σε αναγωγικά οξέα.
Στρατηγικές μετριασμού:
Χαμηλή είσοδος θερμότητας: Οι κατασκευαστές χρησιμοποιούν αυστηρές διαδικασίες συγκόλλησης (WPS) που καθορίζουν χαμηλή ένταση ρεύματος και υψηλές ταχύτητες διαδρομής για την ελαχιστοποίηση της συνολικής εισόδου θερμότητας.
Έλεγχος θερμοκρασίας ενδιάμεσης διέλευσης: Για συγκολλήσεις πολλαπλών-περασμάτων σε παχύτερους τοίχους, η θερμοκρασία του σωλήνα μεταξύ διελεύσεων πρέπει να διατηρείται χαμηλή (συχνά κάτω από 200 βαθμούς F ή 93 βαθμούς ) για να αποτραπεί η παραμονή της σωρευτικής θερμότητας στο εύρος ευαισθητοποίησης.
Ανόπτηση διαλύματος (PWHT): Η πιο αξιόπιστη μέθοδος για την αποκατάσταση της αντοχής στη διάβρωση είναι να υποβληθεί ολόκληρο το καρούλι του συγκολλημένου σωλήνα σε μια πλήρη επεξεργασία ανόπτησης διαλύματος (συνήθως 2050 μοίρες F / 1120 μοίρες) ακολουθούμενη από ταχεία απόσβεση (σβέση με νερό). Αυτό διαλύει τυχόν καταβυθισμένες φάσεις και επαναφέρει τα καρβίδια και τα διαμεταλλικά σε στερεό διάλυμα. Ωστόσο, αυτό δεν είναι πάντα δυνατό για συναρμολογήσεις-μεγάλου πεδίου.
Αναβάθμιση υλικού: Λόγω αυτών των δυσκολιών, πολλές σύγχρονες προδιαγραφές έχουν μετατοπιστεί στο Hastelloy B-3. Το B-3 σχεδιάστηκε ειδικά για να έχει πολύ πιο αργή κινητική για την καθίζηση φάσης, παρέχοντας ένα ευρύτερο "παράθυρο κατασκευής" και μεγαλύτερη ανοχή στη θερμότητα της συγκόλλησης.
3. Σε ποιες βιομηχανικές εφαρμογές είναι απαραίτητος ο συγκολλημένος σωλήνας Hastelloy B-2, παρά τη διαθεσιμότητα ανοξείδωτου χάλυβα;
Ο συγκολλημένος σωλήνας Hastelloy B-2 είναι το υλικό επιλογής σε περιβάλλοντα που περιλαμβάνουν «αναγωγικά» οξέα ειδικά υδροχλωρικό οξύ (HCl) σε οποιαδήποτε συγκέντρωση και θερμοκρασία. Οι ανοξείδωτοι χάλυβες (σειρά 300) και ακόμη και τα κράματα διπλής όψης αποτυγχάνουν γρήγορα σε αυτές τις συνθήκες λόγω γενικής διάβρωσης ή διάτρησης.
Βασικές βιομηχανικές εφαρμογές:
Παραγωγή και χειρισμός υδροχλωρικού οξέος:
Διαδικασία: Στη σύνθεση του HCl με καύση υδρογόνου σε χλώριο ή στην ανάκτηση εξαντλημένου HCl (π.χ. σε εργασίες αποξήρωσης χάλυβα), το οξύ βρίσκεται συχνά σε υψηλές θερμοκρασίες. Το B-2 είναι ένα από τα λίγα εμπορικά βιώσιμα υλικά που μπορούν να χειριστούν θερμές αέριες και υγρές φάσεις HCl.
Εφαρμογή: Οι συγκολλημένοι σωλήνες μεγάλης διαμέτρου χρησιμοποιούνται για τη μεταφορά του οξέος από τους απορροφητές στην αποθήκευση και για τις στήλες των αντιδραστήρων.
Φαρμακευτική και Αγροχημική Ενδιάμεση Σύνθεση:
Διαδικασία: Πολλές οδοί οργανικής σύνθεσης (όπως οι ακυλώσεις Friedel-Crafts) χρησιμοποιούν χλωριούχο αργίλιο (AlCl3) ή ισχυρά ορυκτά οξέα ως καταλύτες. Αυτά δημιουργούν συνθήκες εξαιρετικά μειωμένες.
Εφαρμογή: Οι σωληνώσεις εξόδου του αντιδραστήρα, οι στήλες απόσταξης και οι γραμμές μεταφοράς από συγκολλημένο σωλήνα B-2 διασφαλίζουν την καθαρότητα του προϊόντος αποφεύγοντας τη μεταλλική μόλυνση από διαβρωτικούς σωλήνες.
Επεξεργασία χημικών αποβλήτων:
Διαδικασία: Τα ρεύματα αποβλήτων από χημικά εργοστάσια περιέχουν συχνά ένα μείγμα θειικού οξέος και χλωριδίων. Ενώ ο ανοξείδωτος χάλυβας μπορεί να χειριστεί μόνο το θειικό οξύ, η προσθήκη χλωριδίων προκαλεί ταχεία διάβρωση.
Εφαρμογή: Υπόγεια ή πάνω-συγκολλημένα συστήματα σωλήνων που μεταφέρουν επικίνδυνα απόβλητα σε εγκαταστάσεις επεξεργασίας βασίζονται στην καθολική αντοχή στη διάβρωση του B-2 για τη μείωση των μέσων για την αποφυγή διαρροών.
Πετροχημικές μονάδες αλκυλίωσης:
Διαδικασία: Ορισμένες μονάδες αλκυλίωσης χρησιμοποιούν υδροφθορικό οξύ (HF) ως καταλύτη. Ενώ υπάρχουν ειδικοί βαθμοί για HF, το B-2 χρησιμοποιείται σε συγκεκριμένες ενότητες που χειρίζονται μειωτικά υποπροϊόντα.
Σε αυτές τις περιπτώσεις, η απόφαση δεν είναι εάν θα χρησιμοποιηθεί το B-2 έναντι του ανοξείδωτου χάλυβα. Είναι B-2 έναντι εξωτικών, μη μεταλλικών επενδύσεων (όπως το PTFE). Ενώ ο επενδεδυμένος σωλήνας είναι μια επιλογή, το B-2 προσφέρει υψηλότερες τιμές πίεσης, καλύτερη θερμική αγωγιμότητα και εξαλείφει τον κίνδυνο διείσδυσης ή κατάρρευσης της επένδυσης.
4. Ποιες επεξεργασίες μετά την{1}}συγκόλληση είναι υποχρεωτικές για την αποκατάσταση της αντοχής στη διάβρωση του συγκολλημένου σωλήνα Hastelloy B-2 και πώς η απουσία αυτών των επεξεργασιών επηρεάζει τη διάρκεια ζωής;
Για συγκολλημένους σωλήνες Hastelloy B-2, η κατάσταση "ως-συγκολλημένος" γενικά δεν είναι κατάλληλη για σοβαρές χημικές εργασίες. Η υποχρεωτική επεξεργασία μετά τη συγκόλληση εξαρτάται από την εφαρμογή, αλλά το χρυσό πρότυπο είναι το Full Solution Annealing.
Υποχρεωτικές θεραπείες:
Πλήρης ανόπτηση διαλύματος (επεξεργασία φούρνου με πλήρη ακτινοβολία):
Διαδικασία: Ολόκληρος ο σωλήνας ή το κατασκευασμένο καρούλι θερμαίνεται στους 2050 βαθμούς Φ - 2150 βαθμούς Φ (1120 μοίρες - 1175 βαθμοί ). Σε αυτή τη θερμοκρασία, όλες οι επιβλαβείς διαμεταλλικές φάσεις (φάση, μμ φάση) και τα καρβίδια διαλύονται ξανά στο στερεό διάλυμα νικελίου και μολυβδαινίου.
Σβήσιμο: Ο σωλήνας πρέπει στη συνέχεια να ψύχεται γρήγορα (σβέση νερού ή ταχεία ψύξη αερίου) για να «παγώσει» η ομοιογενής δομή, αποτρέποντας την κατακρήμνιση των φάσεων καθώς ψύχεται στην κρίσιμη περιοχή των 1600 μοιρών F-1200 βαθμών F.
Γιατί είναι υποχρεωτικό: Χωρίς αυτό, το HAZ της συγκόλλησης παραμένει «ευαισθητοποιημένο».
Υδροστατική Δοκιμή και Αποξείδωση/ Παθητικοποίηση:
Αν και δεν σχετίζεται άμεσα με τη μεταλλουργική δομή, μετά την κατασκευή, ο σωλήνας πρέπει να υποβληθεί σε υδροστατική δοκιμή (ανά ASTM B619) για να επαληθευτεί η μηχανική ακεραιότητα. Μετά την κατασκευή, χρησιμοποιείται συχνά μια επεξεργασία τουρσί (καθαρισμός με οξύ) για την αφαίρεση της θερμικής απόχρωσης/κλίμακας οξειδίου από την περιοχή συγκόλλησης, αποκαθιστώντας την αντίσταση στη διάβρωση της επιφάνειας.
Συνέπειες απουσίας:
Εάν ένας συγκολλημένος σωλήνας Β-2 τεθεί σε λειτουργία χωρίς ανόπτηση διαλύματος, ιδιαίτερα σε θερμό HCl, οι συνέπειες είναι γρήγορες και σοβαρές:
Ταχεία προνομιακή διάβρωση συγκόλλησης: Η ίδια η ραφή συγκόλλησης μπορεί να φαίνεται άθικτη, αλλά το HAZ (λίγα χιλιοστά μακριά) θα διαβρωθεί κατά προτίμηση. Αυτό δημιουργεί ένα βαθύ αυλάκι κατά μήκος του σωλήνα.
Μέσω-Ρηγμάτωσης τοίχου: Οι τάσεις από την κατασκευή σε συνδυασμό με τα εξασθενημένα όρια κόκκων μπορεί να οδηγήσουν σε ρωγμές από διάβρωση λόγω καταπόνησης (SCC) που ξεκινά στο HAZ.
Διάρκεια ζωής: Αντί για διάρκεια σχεδιασμού 10-20 ετών, ένας μη ανοπτημένος συγκολλημένος σωλήνας B-2 σε διαβρωτικό περιβάλλον ενδέχεται να αποτύχει σε λίγες εβδομάδες ή μήνες.
5. Πώς πρέπει να επιθεωρείται ο συγκολλημένος σωλήνας Hastelloy B-2 για να διασφαλιστεί η ακεραιότητα της συγκόλλησης και ποια κριτήρια αποδοχής εφαρμόζονται συνήθως;
Η επιθεώρηση του συγκολλημένου σωλήνα Hastelloy B-2 είναι πιο αυστηρή από ό,τι για τον τυπικό ανοξείδωτο χάλυβα λόγω της ευαισθησίας του υλικού σε ελαττώματα συγκόλλησης και της κρίσιμης φύσης των υπηρεσιών του. Το καθεστώς επιθεώρησης συνήθως περιλαμβάνει τόσο Μη Καταστροφική Εξέταση (NDE) όσο και καταστροφική μηχανική δοκιμή διαδικασιών συγκόλλησης.
Βασικές μέθοδοι επιθεώρησης:
Οπτική εξέταση (VT): Το 100% της ραφής συγκόλλησης ελέγχεται οπτικά για επιφανειακά ελαττώματα όπως ρωγμές, έλλειψη τήξης, υποκοπή ή υπερβολική ενίσχυση. Το χρώμα συγκόλλησης (θερμική απόχρωση) αξιολογείται επίσης. Η έντονη οξείδωση (σκούρο μπλε ή μαύρο) υποδηλώνει κακή θωράκιση αερίων και πιθανή μόλυνση της συγκόλλησης.
Ακτινογραφικός έλεγχος (RT): Για κρίσιμες εφαρμογές, ολόκληρο το μήκος της ραφής συγκόλλησης ακτινοβολείται με ακτίνες Χ ανά ASME Boiler and Pressure Vessel Code, Τμήμα V. Αυτό ανιχνεύει εσωτερικά ογκομετρικά ελαττώματα όπως πορώδες, εγκλείσματα σκωρίας (αν χρησιμοποιήθηκε πληρωτικό, αν και οι αυτογενείς συγκολλήσεις αποφεύγουν τη σκωρία) και την έλλειψη διείσδυσης.
Δοκιμή διεισδυτικού υλικού (PT): Δεδομένου ότι το B-2 είναι μη-σιδηρούχο, δεν είναι δυνατή η δοκιμή μαγνητικών σωματιδίων. Η δοκιμή διεισδυτικού υγρού χρησιμοποιείται στο καπάκι και τη ρίζα της συγκόλλησης (εάν είναι προσβάσιμο) για να αποκαλυφθούν ρωγμές ή τρύπες που σπάνε επιφάνεια.
Δοκιμή δινορευμάτων (ET): Για συγκολλημένους σωλήνες μικρότερης διαμέτρου, το δινορευματικό ρεύμα μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως αυτοματοποιημένη μέθοδος υψηλής-ταχύτητας για την ανίχνευση επιφανειακών και υποεπιφανειακών ασυνεχειών σε όλο το μήκος.
Κριτήρια αποδοχής:
Τα κριτήρια ορίζονται τυπικά από τον ισχύοντα κωδικό (π.χ. ASME B31.3 για σωληνώσεις διεργασίας) ή την προδιαγραφή πελάτη.
Ρωγμές: Οποιαδήποτε γραμμική ένδειξη που χαρακτηρίζεται ως ρωγμή δεν είναι ποτέ αποδεκτή.
Έλλειψη διείσδυσης/σύντηξης: Γενικά δεν είναι αποδεκτό.
Πορώδες: Συνήθως περιορίζεται σε ένα ποσοστό του πάχους της συγκόλλησης (π.χ. κανένας μεμονωμένος πόρος δεν υπερβαίνει το 10% του πάχους του τοιχώματος ή το 1/16").
Undercut: Τυπικά περιορίζεται σε βάθος 10% του πάχους του τοιχώματος ή 1/32", όποιο είναι μικρότερο, καθώς λειτουργεί ως ανυψωτικό στρες.
Προσόντα Διαδικασίας:
Πριν ξεκινήσει η συγκόλληση παραγωγής, μια Προδιαγραφή Διαδικασίας Συγκόλλησης (WPS) πρέπει να πιστοποιηθεί από ένα Αρχείο πιστοποίησης διαδικασίας (PQR). Αυτό περιλαμβάνει κουπόνια δοκιμής συγκόλλησης, τα οποία στη συνέχεια υποβάλλονται σε:
Δοκιμές εφελκυσμού: Για να διασφαλιστεί ότι η αντοχή πληροί τις απαιτήσεις βασικών μετάλλων.
Δοκιμές καθοδηγούμενης κάμψης: Για να αποδειχθεί η ολκιμότητα και η σταθερότητα της συγκόλλησης.
Examination Macroetch: Εξέταση του προφίλ συγκόλλησης και της διείσδυσης.
Δοκιμή διάβρωσης (ASTM G28 Μέθοδος A): Αυτό είναι κρίσιμο για το B-2. Το κουπόνι δοκιμής εκτίθεται σε βραστό διάλυμα θειικού οξέος/θειικού σιδήρου. Ο ρυθμός διάβρωσης πρέπει να είναι εντός αποδεκτών ορίων (συνήθως < 0,5 mm/έτος) για να αποδειχθεί ότι η συγκόλληση και το HAZ δεν έχουν ευαισθητοποιηθεί κατά την αξιολόγηση της διαδικασίας συγκόλλησης.
