أنابيب ASTM A335 ASME SA335 P92 SMLS

تطور البنية الدقيقة للفولاذ P92 عند درجات حرارة متساوية مختلفة

/في /بواسطة

تطور البنية الدقيقة للفولاذ P92 عند درجات حرارة متساوية مختلفة

فولاذ P92 يستخدم بشكل أساسي في الغلايات فوق الحرجة وخطوط الأنابيب ذات الضغط العالي للغاية وغيرها من المعدات عالية الحرارة والضغط العالي. يتكون الفولاذ P92 من تركيبة كيميائية للفولاذ P91 تعتمد على إضافة العناصر النزرة من عناصر W و B، مما يقلل من محتوى الموليبدينوم، من خلال حدود الحبوب المعززة والمعززة بالتشتت بطرق متنوعة، لتحسين الأداء الشامل للفولاذ P92، يتمتع الفولاذ P92 بمقاومة أفضل للأكسدة ومقاومة للتآكل من الفولاذ P91. تعد عملية العمل الساخن ضرورية لإنتاج أنبوب الفولاذ P92. يمكن لتقنية المعالجة الحرارية القضاء على العيوب الداخلية الناتجة عن عملية الإنتاج وجعل أداء الفولاذ يلبي احتياجات ظروف العمل. يعد نوع وحالة المنظمة في عملية العمل الساخن من العوامل الرئيسية التي تؤثر على الأداء لتلبية المعيار. لذلك، يقوم هذا البحث بتحليل تنظيم أنبوب الفولاذ P92 في درجات حرارة متساوية مختلفة للكشف عن تطور تنظيم أنبوب الفولاذ P92 في درجات حرارة مختلفة، والذي لا يوفر فقط دعم المعلومات لتحليل التنظيم والتحكم في أداء عملية العمل الساخن الفعلية، بل يضع أيضًا الأساس التجريبي لتطوير عملية العمل الساخن.

1. مواد الاختبار والطرق

1.1 مادة الاختبار

الفولاذ المختبر هو أنبوب فولاذي P92 في حالة الاستخدام (مقوى عند 1060 درجة مئوية + مخفف عند 760 درجة مئوية)، ويظهر تركيبه الكيميائي في الجدول 1. تم قطع عينة أسطوانية مقاس ϕ4 مم × 10 مم في الجزء الأوسط من الأنبوب النهائي في موضع معين على طول اتجاه الطول، وتم استخدام مقياس التمدد بالإخماد لدراسة تحول الأنسجة عند درجات حرارة مختلفة.

الجدول 1 التركيب الكيميائي الرئيسي للفولاذ P92 حسب الكسر الكتلي (%)

عنصر ج سي من سجل تجاري ني شهر الخامس آل ب ملحوظة دبليو في
% 0.13 0.2 0.42 8.67 0.25 0.48 0.19 0.008 0.002 0.05 1.51 توازن

1.2 عملية الاختبار

باستخدام مقياس التمدد الحراري L78، يتم تسخين 0.05 درجة مئوية / ثانية حتى 1050 درجة مئوية للعزل لمدة 15 دقيقة، ويتم تبريد 200 درجة مئوية / ثانية إلى درجة حرارة الغرفة. قم بقياس النقطة الحرجة لتغير الطور للمادة Ac1 هي 792.4 درجة مئوية، Ac3 هي 879.8 درجة مئوية، Ms هي 372.3 درجة مئوية. تم تسخين العينات حتى 1050 درجة مئوية بمعدل 10 درجات مئوية / ثانية وتم الاحتفاظ بها لمدة 15 دقيقة، ثم تم تبريدها إلى درجات حرارة مختلفة (770، 740، 710، 680، 650، 620، 520، 430، 400، 370، 340، 310، 280، 250، 190، و 160 درجة مئوية) بمعدل 150 درجة مئوية / ثانية وتم الاحتفاظ بها لفترات زمنية مختلفة (620 درجة مئوية وأقل لمدة ساعة، 620 درجة مئوية وأعلى لمدة 25 ساعة)، يتم إيقاف تشغيل الطرف المتساوي الحرارة للطاقة بحيث يتم تبريد العينة بالهواء إلى درجة حرارة الغرفة. 1.3 طرق الاختبار

بعد طحن وتلميع سطح العينات تحت عمليات مختلفة، تم تآكل سطح العينات باستخدام الماء الملكي. تم استخدام المجهر AXIOVERT 25 Zeiss والمجهر الإلكتروني الماسح البيئي QWANTA 450 لمراقبة وتحليل التنظيم؛ باستخدام جهاز اختبار صلابة فيكرز HVS-50 (وزن الحمل 1 كجم)، تم إجراء قياسات الصلابة في عدة مواقع على سطح كل عينة وتم أخذ القيمة المتوسطة كقيمة صلابة العينة.

2. نتائج الاختبار والتحليل

2.1 تنظيم وتحليل درجات الحرارة المتساوية المختلفة

الشكل 1 يوضح البنية الدقيقة لفولاذ P92 بعد الأوستنيت الكامل عند 1050 درجة مئوية لفترات زمنية مختلفة ودرجات حرارة مختلفة. الشكل 1 (أ) يوضح البنية الدقيقة لفولاذ P92 بعد عملية الأستنيت عند 190 درجة مئوية لمدة ساعة واحدة. من الشكل 1 (أ2)، يمكن ملاحظة أن تنظيمه في درجة حرارة الغرفة هو مارتنسيت (M). من الشكل 1 (أ3)، يمكن ملاحظة أن المارتنسيت يظهر خصائص تشبه الشبكة. نظرًا لأن نقطة Ms للفولاذ تبلغ حوالي 372 درجة مئوية، فإن تحول طور المارتنسيت يحدث عند درجات حرارة متساوية الحرارة أقل من نقطة Ms، مما يؤدي إلى تكوين المارتنسيت، وينتمي محتوى الكربون في فولاذ P92 إلى نطاق التركيبات منخفضة الكربون؛ يتميز المارتنسيت بمورفولوجيا تشبه الشبكة.

الشكل 1(أ) يوضح البنية الدقيقة للفولاذ P92 بعد ساعة واحدة من التسخين المتساوي عند 190 درجة مئوية

الشكل 1(أ) يوضح البنية الدقيقة للفولاذ P92 بعد ساعة واحدة من التسخين المتساوي عند 190 درجة مئوية

الشكل 1 (ب) للبنية الدقيقة لفولاذ P92 عند 430 درجة مئوية متساوية الحرارة 1h. مع زيادة درجة الحرارة المتساوية الحرارة إلى 430 درجة مئوية، يصل فولاذ P92 إلى منطقة تحول الباينيت. نظرًا لأن الفولاذ يحتوي على عناصر الموليبدينوم والبورون والوقود، فإن هذه العناصر لها تأثير ضئيل على تحول الباينيت بينما تؤخر التحول البيرليتي. لذلك، عند عزل فولاذ P92 عند 430 درجة مئوية 1h، يتم تنظيم كمية معينة من الباينيت. ثم يتحول الأوستينيت المتبقي المبرد إلى مارتنسيت عند تبريده بالهواء.

الشكل 1 (ب) للبنية الدقيقة للفولاذ P92 عند درجة حرارة 430 درجة مئوية لمدة ساعة واحدة

الشكل 1 (ب) للبنية الدقيقة للفولاذ P92 عند درجة حرارة 430 درجة مئوية لمدة ساعة واحدة

الشكل 1 (ج) يوضح البنية الدقيقة للصلب P92 عند 520 درجة مئوية متساوية الحرارة لمدة ساعة واحدة. عندما تكون درجة الحرارة المتساوية الحرارة 520 درجة مئوية، فإن عناصر السبائك Cr وMo وMn وما إلى ذلك، بحيث يتم تثبيط تحول البيرلايت، يتم تقليل بداية نقطة تحول الباينيت (نقطة Bs)، لذلك في نطاق معين من درجات الحرارة ستظهر في منطقة تثبيت الأوستينيت المبرد للغاية. يمكن رؤية الشكل 1 (ج) في عزل 520 درجة مئوية لمدة ساعة واحدة بعد أن لم يحدث الأوستينيت المبرد للغاية بعد التحول، يليه تبريد الهواء لتكوين المارتنسيت؛ التنظيم النهائي لدرجة حرارة الغرفة هو المارتنسيت.

الشكل 1 (ج) يوضح البنية الدقيقة للفولاذ P92 عند درجة حرارة متساوية 520 درجة مئوية لمدة ساعة واحدة

الشكل 1 (ج) يوضح البنية الدقيقة للفولاذ P92 عند درجة حرارة متساوية 520 درجة مئوية لمدة ساعة واحدة

الشكل 1 (د) للصلب P92 عند 650 درجة مئوية هيكل دقيق متساوي الحرارة لمدة 25 ساعة للمارتنسيت + بيرليت. كما هو موضح في الشكل 1 (د3)، يُظهر البرليت خصائص رقائقية متقطعة، ويُظهر الكربيد على السطح ترسبًا لقضيب قصير. ويرجع ذلك إلى أن عناصر سبائك الفولاذ P92 Cr وMo وV وما إلى ذلك لتحسين استقرار الأوستينيت المبرد في نفس الوقت بحيث يتغير شكل بيرليت الفولاذ P92، أي أن الكربيد في الجسم البرليتي للكربيد للقضيب القصير، يُعرف هذا الجسم البرليتي باسم بيرليت الفئة. في الوقت نفسه، تم العثور على العديد من جزيئات الطور الثاني الدقيقة في المنظمة.

الشكل 1 (د) للصلب P92 عند 650 درجة مئوية، التركيب الدقيق المتساوي الحرارة لمدة 25 ساعة للمارتنسيت + بيرلايت

الشكل 1 (د) للصلب P92 عند 650 درجة مئوية، التركيب الدقيق المتساوي الحرارة لمدة 25 ساعة للمارتنسيت + بيرلايت

يوضح الشكل 1(هـ) البنية الدقيقة لفولاذ P92 عند درجة حرارة متساوية 740 درجة مئوية لمدة 25 ساعة. عند درجة حرارة متساوية 740 درجة مئوية، سيكون هناك أولاً ترسب فيريتي هائل إيوتكتيكي ثم تحلل إيوتكتيكي للأوستنيت، مما يؤدي إلى تنظيم يشبه البيرلايت. بالمقارنة مع درجة الحرارة المتساوية 650 درجة مئوية (انظر الشكل 1(د3))، يصبح التنظيم البيرلايتي أكثر خشونة مع زيادة درجة الحرارة المتساوية، وتكون الطبيعة ثنائية الطور للبيرلايت، أي الفريت والكاربوريت على شكل قضيب قصير، مرئية بوضوح.

الشكل 1 (هـ) يوضح البنية الدقيقة للفولاذ P92 عند درجة حرارة 740 درجة مئوية لمدة 25 ساعة

الشكل 1 (هـ) يوضح البنية الدقيقة للفولاذ P92 عند درجة حرارة 740 درجة مئوية لمدة 25 ساعة

الشكل 1(و) يوضح البنية الدقيقة لفولاذ P92 عند درجة حرارة متساوية الحرارة 770 درجة مئوية لمدة 25 ساعة. عند درجة حرارة متساوية الحرارة 770 درجة مئوية، مع تمديد الوقت المتساوي الحرارة، يحدث ترسب الفريت أولاً، ثم يخضع الأوستينيت المبرد للغاية للتحلل الأوتوكتيكي لتكوين منظمة فيريت + بيرليت. مع زيادة درجة الحرارة المتساوية الحرارة، يزداد محتوى الفريت الأوتوكتيكي الأول، وينخفض محتوى البيرليت. بسبب عناصر سبائك فولاذ P92، تذوب عناصر السبائك في الأوستينيت لزيادة قابلية الأوستينيت للتصلب، تصبح صعوبة التحلل الأوتوكتيكي أكثر شمولاً، لذلك يجب أن يكون هناك وقت متساوي الحرارة طويل بما يكفي لجعل تحلله الأوتوكتيكي، وتكوين المنظمة البيرليتية.

الشكل 1(و) يوضح البنية الدقيقة للفولاذ P92 عند درجة حرارة متساوية تبلغ 770 درجة مئوية لمدة 25 ساعة

الشكل 1(و) يوضح البنية الدقيقة للفولاذ P92 عند درجة حرارة متساوية تبلغ 770 درجة مئوية لمدة 25 ساعة

تم إجراء تحليل طيف الطاقة على الأنسجة ذات الأشكال المختلفة في الشكل 1 (f2) لتحديد نوع الأنسجة بشكل أكبر، كما هو موضح في الجدول 2. من الجدول 2، يمكن ملاحظة أن محتوى الكربون في الجسيمات البيضاء أعلى من المنظمات الأخرى، وعناصر السبائك Cr وMo وV أكثر، وتحليل هذا الجسيم لجسيمات الكربيد المركبة المترسبة أثناء عملية التبريد؛ وبالمقارنة، فإن محتوى الكربون في التنظيم الرقائقي المتقطع هو الثاني من الأدنى، ومحتوى الكربون في التنظيم الضخم هو الأقل. نظرًا لأن البيرلايت هو تنظيم ثنائي الطور من الكربورات والفيرايت، فإن متوسط محتوى الكربون أعلى من محتوى الفيريت؛ جنبًا إلى جنب مع تحليل درجة الحرارة المتساوية والشكل، تم تحديد أن التنظيم الرقائقي يشبه البيرلايت، والتنظيم الضخم هو فيريت إيوتكتيكي أول.

تحليل الطيف للفولاذ P92، المعالج حرارياً عند 770 درجة مئوية لمدة 25 ساعة، مكتوباً في شكل جدول مع كسور الذرات (%)

بناء ج ملحوظة شهر تي الخامس سجل تجاري من في دبليو
حبيبات بيضاء 11.07 0.04 0.94 0.02 2.16 8.36 2.64 54.77 2.84
هيكل الكتلة 9.31 0.04 0.95 0.2 0.32 8.42 0.74 85.51 10.21
البنية الطبقية 5.1 0 0.09 0.1 0.33 7.3 0.35 85.65 0.69

2.2 صلابة المعادن وتحليلها

بشكل عام، أثناء عملية تبريد الفولاذ السبائكي الذي يحتوي على عناصر مثل W وMo، تحدث ثلاثة أنواع من التحولات التنظيمية في الأوستينيت المبرد للغاية: التحول المارتنسيتي في منطقة درجات الحرارة المنخفضة، والتحول الباينيتي في منطقة درجات الحرارة المتوسطة، والتحول البيرلايتي في منطقة درجات الحرارة العالية. تؤدي التطورات التنظيمية المختلفة إلى صلابة مختلفة. يوضح الشكل 2 تباين منحنى صلابة الفولاذ P92 عند درجات حرارة متساوية مختلفة. من الشكل 2، يمكن ملاحظة أنه مع زيادة درجة الحرارة المتساوية، تظهر الصلابة اتجاه التناقص أولاً، ثم الزيادة، وأخيراً التناقص. عندما تكون درجة الحرارة المتساوية 160 ~ 370 درجة مئوية، يحدث التحول المارتنسيتي، صلابة فيكرز من 516HV إلى 457HV. عندما تكون درجة الحرارة المتساوية الحرارة 400 ~ 620 درجة مئوية، يحدث قدر صغير من تحول الباينيت، وتزداد صلابة 478HV إلى 484HV؛ بسبب تحول الباينيت الصغير، لا تتغير الصلابة كثيرًا. عندما تكون درجة الحرارة المتساوية الحرارة 650 درجة مئوية، تتشكل كمية صغيرة من البيرلايت، بصلابة 410HV. عندما تكون درجة الحرارة المتساوية الحرارة 680 ~ 770 درجة مئوية، يتم تكوين منظمة الفريت + البيرلايت، والصلابة من 242HV إلى 163HV. بسبب تحول فولاذ P92 عند درجات حرارة مختلفة في تنظيم الانتقال مختلف، في منطقة التحول المارتنسيتي منخفض الحرارة، عندما تكون درجة الحرارة المتساوية الحرارة أقل من نقطة Ms، مع زيادة درجة الحرارة، ينخفض محتوى المارتنسيت، وتنخفض الصلابة؛ في منتصف تحويل الفولاذ P92 في درجات الحرارة المختلفة، عندما تكون درجة الحرارة المتساوية أقل من نقطة Ms، مع زيادة درجة الحرارة، ينخفض محتوى المارتنسيتي، تنخفض الصلابة؛ في منطقة تحويل الباينيت متوسطة الحرارة، نظرًا لأن كمية تحويل الباينيت صغيرة، فإن الصلابة لا تتغير كثيرًا؛ في منطقة تحويل اللؤلؤ عالية الحرارة، مع ارتفاع درجة الحرارة المتساوية، يزداد محتوى الفريت الأتكتيكي الأول بحيث تستمر الصلابة في الانخفاض، لذلك مع زيادة درجة الحرارة المتساوية، تكون صلابة المواد عمومًا في اتجاه تنازلي، ويكون اتجاه التغيير في الصلابة وتحليل المنظمة متوافقًا مع الاتجاه.

تباين منحنيات صلابة الفولاذ P92 عند درجات حرارة متساوية مختلفة

تباين منحنيات صلابة الفولاذ P92 عند درجات حرارة متساوية مختلفة

3. الخاتمة

1) النقطة الحرجة Ac1 للفولاذ P92 هي 792.4 ℃، و Ac3 هي 879.8 ℃، و Ms هي 372.3 ℃.

2) يختلف تنظيم درجة حرارة الغرفة للفولاذ P92 عند درجات حرارة متساوية مختلفة؛ في 1h متساوية الحرارة 160 ~ 370 ℃، تكون منظمة درجة حرارة الغرفة مارتنسيت؛ في 1h متساوية الحرارة 400 ~ 430 ℃، تكون منظمة كمية صغيرة من الباينيت + مارتنسيت؛ في 1h متساوية الحرارة 520 ~ 620 ℃، تكون المنظمة مستقرة نسبيًا، ولا تحدث فترة قصيرة من الزمن (1 ساعة) داخل التحول، تكون منظمة درجة حرارة الغرفة مارتنسيت؛ في 25h متساوية الحرارة 650 ℃، تكون منظمة درجة حرارة الغرفة بيرليت. h، تكون منظمة درجة حرارة الغرفة لبيرليت + مارتنسيت؛ في 25h متساوية الحرارة 680 ~ 770 ℃، تتحول المنظمة إلى بيرليت + فيريت إيوتكتيكي أول.

3) أوستنيت الفولاذ P92 في Ac1 أقل من درجة الحرارة المتساوية، مع انخفاض درجة الحرارة المتساوية، تميل صلابة المادة ككل إلى الزيادة، متساوية الحرارة عند 770 درجة مئوية بعد حدوث أول ترسب فيريت إيوتكتيكي، التحول البيرليتي، الصلابة هي الأدنى، حوالي 163HV؛ متساوية الحرارة عند 160 درجة مئوية بعد حدوث التحول المارتنسيتي، الصلابة هي الأعلى، حوالي 516HV.

ASME B31.3 مقابل ASME B31.1

ASME B31.1 مقابل ASME B31.3: تعرف على أكواد تصميم الأنابيب

/في /بواسطة

مقدمة

في تصميم الأنابيب والهندسة، يعد اختيار رمز الأنابيب المناسب أمرًا ضروريًا لضمان السلامة والكفاءة والامتثال لمعايير الصناعة. اثنان من أكثر رموز تصميم الأنابيب المعترف بها على نطاق واسع هما ASME B31.1 و ASME B31.3في حين أن كلاهما يأتي من الجمعية الأمريكية للمهندسين الميكانيكيين (ASME) ويحكم تصميم وبناء أنظمة الأنابيب، إلا أن تطبيقاتهما تختلف بشكل كبير. فهم ASME B31.1 مقابل ASME B31.3 يعد النقاش أمرًا بالغ الأهمية لاختيار الكود الصحيح لمشروعك، سواء كان يتعلق بمحطات الطاقة، أو المعالجة الكيميائية، أو المرافق الصناعية.

نظرة عامة: ASME B31.1 مقابل ASME B31.3

What is ASME B31.3 or Process Piping Code?

ASME B31.1 هو المعيار الذي يحكم تصميم وبناء وصيانة أنظمة الأنابيب في محطات الطاقة. وهو ينطبق على أنظمة الأنابيب في محطات الطاقة والمصانع والمرافق الأخرى التي تتضمن توليد الطاقة. ويركز هذا الرمز بشكل كبير على سلامة الأنظمة التي تتعامل مع البخار عالي الضغط والماء والغازات الساخنة.

التطبيقات النموذجية:محطات توليد الطاقة، وأنظمة التدفئة، والتوربينات، وأنظمة الغلايات.
نطاق الضغط:أنظمة البخار والسوائل ذات الضغط العالي.
مدى درجة الحرارة:خدمة درجات الحرارة العالية، وخاصة لتطبيقات البخار والغاز.

What is ASME B31.1 or Power Piping Code?

ASME B31.3 applies to the design and construction of piping systems used in chemical, petrochemical, and pharmaceutical industries. It governs systems that transport chemicals, gases, or liquids under different pressure and temperature conditions, often including hazardous materials. This code also covers the associated support systems and the safety considerations of handling chemicals and dangerous substances.

التطبيقات النموذجية:مصانع المعالجة الكيميائية، ومصافي النفط، والمرافق الصيدلانية، ومصانع الأغذية والمشروبات.
نطاق الضغط:أقل عمومًا من نطاق الضغط في ASME B31.1، اعتمادًا على أنواع السوائل وتصنيفها.
مدى درجة الحرارة: varies depending على السوائل الكيميائية، ولكنها عادة ما تكون أقل من الظروف القاسية في ASME B31.1.

Difference Between ASME B31.3 and ASME B31.1 (ASME B31.3 vs ASME B31.1)

ASME B31.3 مقابل ASME B31.1

ASME B31.3 مقابل ASME B31.1

Sr No معامل ASME B31.3-Process Piping ASME B31.1-Power Piping
1 نِطَاق Provides rules for Process or Chemical Plants Provides rules for Power Plants
2 Basic Allowable Material Stress Basic allowable material stress value is higher (For example the allowable stress value for A 106 B material at 250 Deg C is 132117.328 Kpa as per ASME B31.3) Basic allowable material stress value is lower (For example the allowable stress value for A 106 B material at 250 Deg C is 117900.344 Kpa as per ASME B31.3)
3 Allowable Sagging (Sustained) The ASME B31.3 code does not specifically limit allowable sagging. An allowable sagging of up to 15 mm is generally acceptable. ASME B31.3 does not provide a suggested support span. ASME B31.1 clearly specifies the allowable sagging value as 2.5 mm. Table 121.5-1 of ASME B31.1 provides suggested support span.
4 SIF on Reducers Process Piping Code ASME B31.3 does not use SIF (SIF=1.0) for reducer stress calculation Power Piping code ASME B31.1 uses a maximum SIF of 2.0 for reducers while stress calculation.
5 Factor of Safety ASME B31.3 uses a factor of safety of 3; relatively lower than ASME B31.1. ASME B31.1 uses a safety factor of 4 to have higher reliability as compared to Process plants
6 SIF for Butt Welded Joints ASME B31.3 uses a SIF of 1.0 for buttwelded joints ASME B31.1 uses a SIF of up to 1.9 max in stress calculation.
7 Approach towards SIF ASME B31.3 uses a complex in-plane, out-of-plane SIF approach. ASME B31.1 uses a simplified single SIF Approach.
8 Maximum values of Sc and Sh As per the Process Piping code, the maximum value of Sc and Sh are limited to 138 Mpa or 20 ksi. For the Power piping code, the maximum value of Sc and Sh are 138 Mpa only if the minimum tensile strength of the material is 70 ksi (480Mpa); otherwise, it depends on the values provided in the mandatory appendix A as per temperature.
9 Allowable Stress for Occasional Stresses The allowable value of occasional stress is 1.33 times Sh As per ASME B31.1, the allowable value of occasional stress is 1.15 to 1.20 times Sh
10 The equation for Pipe Wall Thickness Calculation The equation for pipe wall thickness calculation is valid for t<D/6 There is no such limitation in the Power piping wall thickness calculation. However, they add a limitation on maximum design pressure.
11 Section Modulus, Z for Sustained and Occasional Stresses While Sustained and Occasional stress calculation the Process Piping code reduces the thickness by corrosion and other allowances. ASME B31.1 calculates the section modulus using nominal thickness. Thickness is not reduced by corrosion and other allowances.
12 Rules for material usage below -29 Deg. C ASME B31.3 provides extensive rules for the use of materials below -29 degrees C The power piping code provides no such rules for pipe materials below -29 degrees C.
13 Maximum Value of Cyclic Stress Range Factor The maximum value of cyclic stress range factor f is 1.2 The maximum value of is 1.0
14 Allowance for Pressure Temperature Variation As per clause 302.2.4 of ASME B31.3, occasional pressure temperature variation can exceed the allowable by (a) 33% for no more than 10 hours at any one time and no more than 100 hours/year, or (b) 20% for no more than 50 hours at any one time and no more than 500 hours/year. As per clause 102.2.4 of ASME B31.1, occasional pressure temperature variation can exceed the allowable by (a) 15% if the event duration occurs for no more than 8 hours at any one time and not more than 800 hours/year or (b) 20% if the event duration occurs for not more than 1 hour at any one time and not more than 80 hour/year.
15 تصميم الحياة Process Piping is normally designed for 20 to 30 years of service life. Power Piping is generally designed for 40 years or more of service life.
16 PSV reaction force ASME B31.3 does not provide specific equations for PSV reaction force calculation. ASME B31.1 provides specific equations for PSV reaction force calculation.

خاتمة

الفرق الحاسم في ASME B31.1 مقابل ASME B31.3 ويتركز الجدل حول تطبيقات الصناعة ومتطلبات المواد واعتبارات السلامة. ASME B31.1 مثالية لتوليد الطاقة وأنظمة درجات الحرارة العالية، مع التركيز على السلامة الميكانيكية. وفي الوقت نفسه، ASME B31.3 is tailored for the chemical and process industries, emphasizing the safe handling of hazardous materials and chemical compatibility. By understanding the distinctions between these two standards, you can decide which code best suits your project’s requirements, ensuring compliance and safety throughout the project’s lifecycle. Whether you are involved in power plant design or system’ processing, choosing the correct piping code is crucial for a successful project.

ASME BPVC القسم الثاني الجزء أ

ASME BPVC القسم الثاني الجزء أ: مواصفات المواد الحديدية

/في /بواسطة

مقدمة

ASME BPVC القسم الثاني الجزء أ: مواصفات المواد الحديدية هو قسم من كود ASME للغلايات وأوعية الضغط (BPVC) الذي يغطي مواصفات المواد الحديدية (الحديد بشكل أساسي) تُستخدم في بناء الغلايات وأوعية الضغط وغيرها من معدات الاحتفاظ بالضغط. يتناول هذا القسم على وجه التحديد متطلبات المواد الفولاذية والحديدية، بما في ذلك الفولاذ الكربوني والفولاذ السبائكي والفولاذ المقاوم للصدأ.

مواصفات المواد ذات الصلة للأنابيب والألواح

الأنابيب:

إس إيه-178/إس إيه-178إم - أنابيب الغلايات والمسخنات الفائقة الملحومة بالمقاومة الكهربائية المصنوعة من الفولاذ الكربوني والفولاذ الكربوني والمنجنيزي
إس إيه-179/إس إيه-179 إم - أنابيب المبادل الحراري والمكثف المصنوعة من الفولاذ منخفض الكربون المسحوب على البارد بدون لحامات
إس إيه-192/إس إيه-192إم - أنابيب الغلايات المصنوعة من الفولاذ الكربوني بدون لحامات للخدمة تحت الضغط العالي
إس إيه-209/إس إيه-209 إم - أنابيب غلاية وسخان فائقة اللحام من الفولاذ الموليبدينوم والكربون
إس إيه-210/إس إيه-210 إم - أنابيب الغلايات والمسخنات الفائقة المصنوعة من الفولاذ متوسط الكربون بدون لحامات
إس إيه-213/إس إيه-213 إم - أنابيب الغلايات والمسخنات الفائقة والمبادلات الحرارية المصنوعة من الفولاذ السبائكي الفريتي والأوستيني بدون لحامات
إس إيه-214/إس إيه-214 إم - أنابيب المبادل الحراري والمكثف المصنوعة من الفولاذ الكربوني الملحومة بالمقاومة الكهربائية
إس إيه-249/إس إيه-249 إم - غلاية فولاذية ملحومة، ومسخن فائق، ومبادل حراري، وأنابيب مكثف
إس إيه-250/إس إيه-250 إم - غلايات وأنابيب تسخين فائقة مصنوعة من سبائك الفولاذ الفريتي الملحومة بالمقاومة الكهربائية
إس إيه-268/إس إيه-268إم - أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي والمارتنسيتي الملحومة وغير الملحومة للاستخدام العام
إس إيه-334/إس إيه-334إم - أنابيب فولاذية كربونية وسبائكية ملحومة وغير ملحومة للخدمة في درجات الحرارة المنخفضة
إس إيه-335/إس إيه-335 إم - أنابيب فولاذية سبائكية فريتية بدون لحامات للخدمة في درجات الحرارة العالية
إس إيه-423/إس إيه-423 إم - أنابيب فولاذية منخفضة السبائك ملحومة كهربائيًا وبدون درزات
إس إيه-450/إس إيه-450 إم - المتطلبات العامة لأنابيب الفولاذ الكربوني والفولاذ منخفض السبائك
SA-556/SA-556M - أنابيب تسخين مياه التغذية المصنوعة من الفولاذ الكربوني المسحوب على البارد بدون لحامات
SA-557/SA-557M - أنابيب تسخين مياه التغذية المصنوعة من الفولاذ الكربوني الملحومة بالمقاومة الكهربائية
إس إيه-688/إس إيه-688 إم - أنابيب تسخين مياه التغذية المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي الملحومة وغير الملحومة
إس إيه-789/إس إيه-789 إم - أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ الفريتية/الأستينيتية الملحومة والخالية من اللحامات للاستخدام العام
SA-790/SA-790M - أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي/الأستينيتي الملحومة وغير الملحومة
SA-803/SA-803M - أنابيب تسخين مياه التغذية المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ الفريتية الملحومة وغير الملحومة
إس إيه-813/إس إيه-813 إم - أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي الملحومة بشكل فردي أو مزدوج
إس إيه-814/إس إيه-814 إم – أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي الملحومة على البارد

ASME BPVC

ASME BPVC

الأطباق:

إس إيه-203/إس إيه-203 إم - ألواح أوعية الضغط، الفولاذ السبائكي، النيكل
إس إيه-204/إس إيه-204 إم - ألواح أوعية الضغط، الفولاذ السبائكي، الموليبدينوم
إس إيه-285/إس إيه-285 إم - ألواح أوعية الضغط المصنوعة من الفولاذ الكربوني، ذات قوة الشد المنخفضة والمتوسطة
SA-299/SA-299M - ألواح أوعية الضغط، الفولاذ الكربوني، المنغنيز والسيليكون
إس إيه-302/إس إيه-302 إم - ألواح أوعية الضغط، الفولاذ السبائكي، المنغنيز والموليبدينوم والمنغنيز والموليبدينوم والنيكل
إس إيه-353/إس إيه-353 إم - ألواح أوعية الضغط، فولاذ سبائكي، نيكل 9% مزدوج المعالجة والمقسى
إس إيه-387/إس إيه-387 إم - ألواح أوعية الضغط، الفولاذ السبائكي، الكروم والموليبدينوم
SA-516/SA-516M - ألواح أوعية الضغط المصنوعة من الفولاذ الكربوني للخدمة في درجات الحرارة المتوسطة والمنخفضة
SA-517/SA-517M - ألواح أوعية الضغط، فولاذ سبائكي، عالي القوة، مطفأ ومقسى
SA-533/SA-533M - ألواح أوعية الضغط، الفولاذ السبائكي، المطلي والمقسى، المنغنيز والموليبدينوم والمنغنيز والموليبدينوم والنيكل
إس إيه-537/إس إيه-537إم - ألواح أوعية الضغط، المعالجة حرارياً، الفولاذ الكربوني والمنجنيز والسيليكون
SA-542/SA-542M - ألواح أوعية الضغط، الفولاذ السبائكي، المطلي والمخفف، الكروم والموليبدينوم، والكروم والموليبدينوم والفاناديوم
SA-543/SA-543M - ألواح أوعية الضغط، فولاذ سبائكي، مطفأ ومقسى، نيكل-كروم-موليبدنوم
SA-553/SA-553M - ألواح أوعية الضغط، فولاذ سبائكي، مطفأ ومقسى من النيكل 7 و8 و9%
إس إيه-612/إس إيه-612 إم - ألواح أوعية الضغط المصنوعة من الفولاذ الكربوني، عالية القوة، للخدمة في درجات الحرارة المتوسطة والمنخفضة
إس إيه-662/إس إيه-662 إم - ألواح أوعية الضغط المصنوعة من الفولاذ الكربوني والمنجنيزي والسيليكون، للخدمة في درجات الحرارة المعتدلة والمنخفضة
إس إيه-841/إس إيه-841إم - ألواح أوعية الضغط، المنتجة بواسطة عملية التحكم الحراري الميكانيكي (TMCP)

خاتمة

في الختام، يعد قسم ASME BPVC الجزء الثاني الجزء أ: مواصفات المواد الحديدية موردًا بالغ الأهمية لضمان سلامة وموثوقية وجودة المواد الحديدية المستخدمة في بناء الغلايات وأوعية الضغط وغيرها من معدات الاحتفاظ بالضغط. من خلال توفير مواصفات شاملة حول الخصائص الميكانيكية والكيميائية للمواد مثل الفولاذ الكربوني والفولاذ السبائكي والفولاذ المقاوم للصدأ، يضمن هذا القسم أن المواد تلبي المعايير الصارمة المطلوبة للتطبيقات ذات الضغط العالي ودرجات الحرارة العالية. إن إرشاداته التفصيلية حول أشكال المنتجات وإجراءات الاختبار والامتثال لمعايير الصناعة تجعله لا غنى عنه للمهندسين والمصنعين والمفتشين المشاركين في تصميم وبناء معدات الضغط. وعلى هذا النحو، يعد قسم ASME BPVC الجزء الثاني الجزء أ أمرًا بالغ الأهمية لصناعات البتروكيماويات والنووية وتوليد الطاقة، حيث يجب أن تعمل أوعية الضغط والغلايات بأمان وكفاءة في ظل ظروف إجهاد ميكانيكية صارمة.

إخماد أنابيب الصلب غير الملحومة SAE4140

تحليل أسباب الشقوق الحلقية في الأنابيب الفولاذية الملحومة SAE 4140

/في /بواسطة

تمت دراسة سبب الشق الحلقي في نهاية الأنبوب الفولاذي الملحوم SAE 4140 من خلال فحص التركيب الكيميائي واختبار الصلابة والملاحظة المعدنية والمجهر الإلكتروني الماسح وتحليل طيف الطاقة. أظهرت النتائج أن الشق الحلقي في الأنبوب الفولاذي الملحوم SAE 4140 هو شق إخماد، يحدث عمومًا في نهاية الأنبوب. سبب الشق الإخماد هو معدلات التبريد المختلفة بين الجدران الداخلية والخارجية، ومعدل تبريد الجدار الخارجي أعلى بكثير من معدل الجدار الداخلي، مما يؤدي إلى فشل التشقق الناجم عن تركيز الإجهاد بالقرب من موضع الجدار الداخلي. يمكن القضاء على الشق الحلقي عن طريق زيادة معدل تبريد الجدار الداخلي للأنبوب الفولاذي أثناء الإخماد، وتحسين اتساق معدل التبريد بين الجدار الداخلي والخارجي، والتحكم في درجة الحرارة بعد الإخماد لتكون في حدود 150 ~ 200 درجة مئوية لتقليل إجهاد الإخماد عن طريق المعالجة الذاتية.

SAE 4140 هو فولاذ هيكلي منخفض السبائك CrMo، وهو درجة معيارية أمريكية ASTM A519، في المعيار الوطني 42CrMo بناءً على زيادة محتوى Mn؛ وبالتالي، تم تحسين قابلية التصلب SAE 4140 بشكل أكبر. أنابيب الصلب الملحومة SAE 4140، بدلاً من المسبوكات الصلبة، يمكن لإنتاج قضبان الدرفلة من أنواع مختلفة من الأعمدة المجوفة والأسطوانات والأكمام والأجزاء الأخرى أن يحسن بشكل كبير من كفاءة الإنتاج ويوفر الفولاذ؛ تُستخدم أنابيب الصلب SAE 4140 على نطاق واسع في أدوات الحفر اللولبية للتعدين في حقول النفط والغاز ومعدات الحفر الأخرى. يمكن أن تلبي معالجة تقسية أنابيب الصلب الملحومة SAE 4140 متطلبات قوى الصلب المختلفة ومطابقة الصلابة من خلال تحسين عملية المعالجة الحرارية. ومع ذلك، غالبًا ما نجد أنها تؤثر على عيوب تسليم المنتج في عملية الإنتاج. تركز هذه الورقة بشكل أساسي على أنابيب الصلب SAE 4140 في عملية التبريد في منتصف سمك جدار نهاية الأنبوب، وتنتج تحليلًا لعيب الشقوق على شكل حلقة، وتطرح تدابير التحسين.

1. مواد الاختبار والطرق

أنتجت شركة مواصفات لأنابيب فولاذية بدون لحامات بمقاس ∅ 139.7 × 31.75 مم SAE 4140، عملية الإنتاج لتسخين السبيكة → الثقب → الدرفلة → التحجيم → التلطيف (وقت نقع 850 درجة مئوية لمدة 70 دقيقة من التبريد + دوران الأنبوب خارج دش الماء للتبريد +735 درجة مئوية وقت نقع لمدة ساعتين من التلطيف) → اكتشاف العيوب والتفتيش. بعد معالجة التلطيف، كشف فحص اكتشاف العيوب عن وجود شق حلقي في منتصف سمك الجدار عند نهاية الأنبوب، كما هو موضح في الشكل 1؛ ظهر الشق الحلقي على بعد حوالي 21 ~ 24 مم من الخارج، ودار حول محيط الأنبوب، وكان متقطعًا جزئيًا، بينما لم يتم العثور على مثل هذا العيب في جسم الأنبوب.

الشكل 1 الشق الحلقي في نهاية الأنبوب

الشكل 1 الشق الحلقي في نهاية الأنبوب

أخذ دفعة من عينات إخماد الأنابيب الفولاذية لتحليل الإخماد ومراقبة تنظيم الإخماد، والتحليل الطيفي لتكوين الأنابيب الفولاذية، في نفس الوقت، في شقوق الأنابيب الفولاذية المقواة لأخذ عينات عالية الطاقة لمراقبة مورفولوجيا الشقوق، ومستوى حجم الحبوب، وفي المجهر الإلكتروني الماسح مع مطياف للشقوق في التركيب الداخلي لتحليل المنطقة الدقيقة.

2. نتائج الاختبار

2.1 التركيب الكيميائي

يوضح الجدول 1 نتائج تحليل الطيف للتركيب الكيميائي، كما أن تركيب العناصر يتوافق مع متطلبات المعيار ASTM A519.

الجدول 1 نتائج تحليل التركيب الكيميائي (الكسر الكتلي، %)

عنصر ج سي من ص س سجل تجاري شهر النحاس ني
محتوى 0.39 0.20 0.82 0.01 0.005 0.94 0.18 0.05 0.02
متطلبات ASTM A519 0.38-0.43 0.15-0.35 0.75-1.00 ≤ 0.04 ≤ 0.04 0.8-1.1 0.15-0.25 ≥ 0.35 ≥ 0.25

2.2 اختبار صلابة الأنبوب

في العينات المطفأة لاختبار صلابة إخماد السماكة الكلية لجدار الأنبوب، يمكن رؤية نتائج صلابة السماكة الكلية لجدار الأنبوب، كما هو موضح في الشكل 2، في 21 ~ 24 مم من الخارج، بدأت صلابة الإخماد في الانخفاض بشكل ملحوظ، ومن الخارج، في 21 ~ 24 مم، يوجد تقسية عالية الحرارة للأنبوب في منطقة الشق الحلقي، المنطقة الموجودة أسفل وفوق سماكة جدار الأنبوب، وصل الاختلاف الشديد بين موضع سماكة جدار الأنبوب إلى 5 (HRC) أو نحو ذلك. يبلغ فرق الصلابة بين سماكة الجدار السفلي والعلوي لهذه المنطقة حوالي 5 (HRC). يظهر الشكل 3 التنظيم المعدني في الحالة المطفأة. من التنظيم المعدني في الشكل 3؛ يمكن ملاحظة أن التنظيم في المنطقة الخارجية للأنبوب عبارة عن كمية صغيرة من الفريت + مارتنسيت، في حين أن التنظيم بالقرب من السطح الداخلي غير مطفأ، مع كمية صغيرة من الفريت والبينيت، مما يؤدي إلى انخفاض صلابة التبريد من السطح الخارجي للأنبوب إلى السطح الداخلي للأنبوب على مسافة 21 مم. تشير الدرجة العالية من اتساق الشقوق الحلقية في جدار الأنبوب وموضع الاختلاف الشديد في صلابة التبريد إلى أنه من المحتمل أن تنتج شقوق حلقية في عملية التبريد. يشير الاتساق العالي بين موقع شقوق الحلقة وصلابة التبريد المنخفضة إلى أن شقوق الحلقة ربما تكون قد أنتجت أثناء عملية التبريد.

الشكل 2 قيمة صلابة الإخماد في سمك الجدار الكامل

الشكل 2 قيمة صلابة الإخماد في سمك الجدار الكامل

الشكل 3 هيكل إخماد الأنابيب الفولاذية

الشكل 3 هيكل إخماد الأنابيب الفولاذية

2.3 تظهر النتائج المعدنية للأنابيب الفولاذية في الشكل 4 والشكل 5 على التوالي.

تتكون مصفوفة الأنبوب الفولاذي من أوستينيت مخفف + كمية صغيرة من الفريت + كمية صغيرة من الباينيت، بحجم حبيبات 8، وهو متوسط التنظيم المخفف؛ تمتد الشقوق على طول الاتجاه الطولي، الذي ينتمي إلى التشقق البلوري، ويتمتع جانبا الشقوق بالخصائص النموذجية للالتحام؛ هناك ظاهرة إزالة الكربنة على كلا الجانبين، ويمكن ملاحظة طبقة أكسيد رمادية عالية الحرارة على سطح الشقوق، ولا يمكن رؤية أي شوائب غير معدنية في محيط الشق.

الشكل 4 ملاحظات حول مورفولوجيا الشقوق

الشكل 4 ملاحظات حول مورفولوجيا الشقوق

الشكل 5 البنية الدقيقة للشق

الشكل 5 البنية الدقيقة للشق

2.4 نتائج تحليل طيف الطاقة ومورفولوجيا كسر الشقوق

بعد فتح الكسر، يتم ملاحظة الشكل المجهري للكسر تحت المجهر الإلكتروني الماسح، كما هو موضح في الشكل 6، والذي يوضح أن الكسر تعرض لدرجات حرارة عالية وحدث أكسدة عالية الحرارة على السطح. يقع الكسر بشكل أساسي على طول كسر البلورة، مع حجم حبيبات يتراوح من 20 إلى 30 ميكرومتر، ولا توجد حبيبات خشنة وعيوب تنظيمية غير طبيعية؛ يُظهر تحليل طيف الطاقة أن سطح الكسر يتكون بشكل أساسي من الحديد وأكاسيده، ولا توجد عناصر غريبة غير طبيعية. يُظهر التحليل الطيفي أن سطح الكسر يتكون في المقام الأول من الحديد وأكاسيده، ولا يوجد عنصر غريب غير طبيعي.

الشكل 6 مورفولوجيا الكسر في الشقوق

الشكل 6 مورفولوجيا الكسر في الشقوق

3 التحليل والمناقشة

3.1 تحليل عيوب الشقوق

من وجهة نظر مورفولوجيا الشق، فإن فتحة الشق مستقيمة؛ والذيل منحني وحاد؛ ويُظهر مسار امتداد الشق خصائص الشق على طول البلورة، وجانبي الشق لهما خصائص شبكية نموذجية، وهي الخصائص المعتادة لشقوق الإخماد. ومع ذلك، وجد الفحص المعدني أن هناك ظاهرة إزالة الكربنة على جانبي الشق، وهو ما لا يتماشى مع خصائص شقوق الإخماد التقليدية، مع الأخذ في الاعتبار حقيقة أن درجة حرارة تلطيف أنبوب الفولاذ هي 735 درجة مئوية، وAc1 هي 738 درجة مئوية في SAE 4140، وهو ما لا يتماشى مع الخصائص التقليدية لشقوق الإخماد. بالنظر إلى أن درجة حرارة التلطيف المستخدمة للأنبوب هي 735 درجة مئوية و Ac1 من SAE 4140 هي 738 درجة مئوية، وهما قريبتان جدًا من بعضهما البعض، فمن المفترض أن إزالة الكربون على جانبي الشق مرتبطة بالتلطيف عالي الحرارة أثناء التلطيف (735 درجة مئوية) وليست شقًا موجودًا بالفعل قبل المعالجة الحرارية للأنبوب.

3.2 أسباب التشقق

ترتبط أسباب شقوق الإخماد عمومًا بدرجة حرارة تسخين الإخماد ومعدل تبريد الإخماد والعيوب المعدنية وإجهادات الإخماد. من نتائج التحليل التركيبي، فإن التركيب الكيميائي للأنبوب يلبي متطلبات درجة فولاذ SAE 4140 في معيار ASTM A519، ولم يتم العثور على أي عناصر متجاوزة؛ لم يتم العثور على شوائب غير معدنية بالقرب من الشقوق، وأظهر تحليل طيف الطاقة عند كسر الشق أن منتجات الأكسدة الرمادية في الشقوق كانت Fe وأكاسيدها، ولم يتم رؤية أي عناصر غريبة غير طبيعية، لذلك يمكن استبعاد أن العيوب المعدنية تسببت في الشقوق الحلقية؛ كانت درجة حجم حبيبات الأنبوب من الدرجة 8، وكانت درجة حجم الحبيبات من الدرجة 7، وكان حجم الحبيبات من الدرجة 8، وكان حجم الحبيبات من الدرجة 8. مستوى حجم حبيبات الأنبوب هو 8؛ الحبوب مكررة وليست خشنة، مما يدل على أن شق الإخماد لا علاقة له بدرجة حرارة تسخين الإخماد.

يرتبط تكوين شقوق الإخماد ارتباطًا وثيقًا بإجهادات الإخماد، وهي مقسمة إلى إجهادات حرارية وتنظيمية. يرجع الإجهاد الحراري إلى عملية تبريد الأنبوب الفولاذي؛ حيث لا يكون معدل تبريد الطبقة السطحية وقلب الأنبوب الفولاذي ثابتًا، مما يؤدي إلى انكماش غير متساوٍ للمادة والإجهادات الداخلية؛ والنتيجة هي أن الطبقة السطحية للأنبوب الفولاذي تخضع لإجهادات ضغطية وقلب إجهادات شد؛ وإجهادات الأنسجة هي إخماد تنظيم الأنبوب الفولاذي للتحول المارتنسيتي، جنبًا إلى جنب مع توسع حجم عدم الاتساق في توليد الإجهادات الداخلية، وتنظيم الإجهادات الناتجة عن النتيجة هي الطبقة السطحية لإجهادات الشد، ومركز إجهادات الشد. يوجد هذان النوعان من الإجهادات في الأنبوب الفولاذي في نفس الجزء، ولكن دور الاتجاه هو العكس؛ والتأثير المشترك للنتيجة هو أن أحد العوامل المهيمنة للإجهادين، والدور المهيمن للإجهاد الحراري هو نتيجة لشد قلب القطعة، وضغط السطح؛ إن الدور المهيمن لإجهاد الأنسجة هو نتيجة لضغط الشد على سطح قطعة العمل.

SAE 4140 إخماد الأنابيب الفولاذية باستخدام إنتاج تبريد الدش الخارجي الدوار ، معدل تبريد السطح الخارجي أكبر بكثير من السطح الداخلي ، المعدن الخارجي للأنبوب الفولاذي مطفأ بالكامل ، في حين أن المعدن الداخلي لا يتم إخماده بالكامل لإنتاج جزء من منظمة الفريت والبينيت ، المعدن الداخلي بسبب المعدن الداخلي لا يمكن تحويله بالكامل إلى منظمة مارتنسيتية ، المعدن الداخلي للأنبوب الفولاذي يتعرض حتمًا لإجهاد الشد الناتج عن تمدد الجدار الخارجي للمارتنسيت ، وفي الوقت نفسه ، بسبب أنواع مختلفة من التنظيم ، يختلف حجمه المحدد بين المعدن الداخلي والخارجي في نفس الوقت ، بسبب أنواع التنظيم المختلفة ، يختلف الحجم الخاص للطبقات الداخلية والخارجية للمعدن ، ومعدل الانكماش ليس هو نفسه أثناء التبريد ، كما سيتم توليد إجهاد الشد عند واجهة النوعين من التنظيم ، ويهيمن توزيع الإجهاد على الضغوط الحرارية ، وإجهاد الشد الناتج عند واجهة النوعين من التنظيم داخل الأنبوب هو الأكبر، مما يؤدي إلى حدوث شقوق إخماد الحلقة في منطقة سمك جدار الأنبوب بالقرب من السطح الداخلي (21~24 مم بعيدًا عن السطح الخارجي)؛ بالإضافة إلى ذلك، فإن نهاية الأنبوب الفولاذي هي جزء حساس هندسيًا من الأنبوب بالكامل، وهو عرضة لتوليد الإجهاد. بالإضافة إلى ذلك، فإن نهاية الأنبوب هي جزء حساس هندسيًا من الأنبوب بالكامل، وهو عرضة لتركيز الإجهاد. يحدث هذا الشق الحلقي عادةً فقط في نهاية الأنبوب، ولم يتم العثور على مثل هذه الشقوق في جسم الأنبوب.

باختصار، فإن الشقوق على شكل حلقة في الأنابيب الفولاذية ذات الجدران السميكة SAE 4140 المطفأة ناجمة عن التبريد غير المتساوي للجدران الداخلية والخارجية؛ معدل تبريد الجدار الخارجي أعلى بكثير من معدل تبريد الجدار الداخلي؛ إنتاج الأنابيب الفولاذية ذات الجدران السميكة SAE 4140 لتغيير طريقة التبريد الحالية، لا يمكن استخدامها فقط خارج عملية التبريد، والحاجة إلى تعزيز تبريد الجدار الداخلي للأنبوب الفولاذي، لتحسين اتساق معدل تبريد الجدران الداخلية والخارجية للأنابيب الفولاذية ذات الجدران السميكة لتقليل تركيز الإجهاد، والقضاء على الشقوق الحلقية. شقوق الحلقة.

3.3 تدابير التحسين

لتجنب شقوق الإخماد، في تصميم عملية الإخماد، فإن جميع الظروف التي تساهم في تطوير إجهادات الشد للإخماد هي عوامل لتكوين الشقوق، بما في ذلك درجة حرارة التسخين، وعملية التبريد، ودرجة حرارة التفريغ. تشمل تدابير العملية المحسنة المقترحة: درجة حرارة إخماد 830-850 درجة مئوية؛ استخدام فوهة داخلية تتوافق مع خط الوسط للأنبوب، والتحكم في تدفق الرش الداخلي المناسب، وتحسين معدل تبريد الفتحة الداخلية لضمان توحيد معدل تبريد الجدران الداخلية والخارجية لأنبوب الفولاذ ذي الجدران السميكة؛ التحكم في درجة حرارة ما بعد الإخماد 150-200 درجة مئوية، واستخدام درجة حرارة الأنابيب الفولاذية المتبقية للتلطيف الذاتي، لتقليل إجهادات الإخماد في الأنابيب الفولاذية.

ينتج استخدام التكنولوجيا المحسنة ∅158.75 × 34.93 مم، ∅139.7 × 31.75 مم، ∅254 × 38.1 مم، ∅224 × 26 مم، وما إلى ذلك، وفقًا لعشرات مواصفات الأنابيب الفولاذية. بعد فحص العيوب بالموجات فوق الصوتية، تكون المنتجات مؤهلة، ولا تحتوي على شقوق إخماد الحلقة.

4. الخاتمة

(1) وفقًا للخصائص العيانية والمجهرية لشقوق الأنابيب، فإن الشقوق الحلقية في نهايات الأنابيب الفولاذية SAE 4140 تنتمي إلى فشل التشقق الناجم عن إجهاد الإخماد، والذي يحدث عادةً في نهايات الأنابيب.

(2) تحدث الشقوق على شكل حلقات في الأنابيب الفولاذية ذات الجدران السميكة SAE 4140 المطفأة بسبب التبريد غير المتساوي للجدران الداخلية والخارجية. معدل تبريد الجدار الخارجي أعلى بكثير من معدل تبريد الجدار الداخلي. لتحسين اتساق معدل تبريد الجدران الداخلية والخارجية للأنابيب الفولاذية ذات الجدران السميكة، فإن إنتاج الأنابيب الفولاذية ذات الجدران السميكة SAE 4140 يحتاج إلى تعزيز تبريد الجدار الداخلي.

أنبوب فولاذي بدون لحام ASME SA213 T91

ASME SA213 T91: ما مقدار ما تعرفه؟

/في /بواسطة

الخلفية والمقدمة

ASME SA213 T91، رقم الفولاذ في ASME SA213/SA213M ينتمي هذا الفولاذ القياسي إلى الفولاذ المحسن 9Cr-1Mo، والذي تم تطويره من سبعينيات إلى ثمانينيات القرن العشرين بواسطة مختبر Rubber Ridge الوطني الأمريكي ومختبر المواد المعدنية التابع لشركة هندسة الاحتراق الأمريكية بالتعاون. تم تطويره على أساس الفولاذ 9Cr-1Mo السابق، المستخدم في مواد الأجزاء المضغوطة عالية الحرارة للطاقة النووية (يمكن استخدامه أيضًا في مجالات أخرى)، وهو الجيل الثالث من منتجات الفولاذ ذات القوة الساخنة؛ ميزتها الرئيسية هي تقليل محتوى الكربون، في الحد من الحدود العليا والسفلى لمحتوى الكربون، ورقابة أكثر صرامة على محتوى العناصر المتبقية، مثل P و S، في نفس الوقت، إضافة أثر من 0.030-0.070% من N، وآثار من عناصر تشكيل الكربيد الصلبة 0.18-0.25% من V و0.06-0.10% من Nb، لتحسين متطلبات الحبوب، وبالتالي تحسين صلابة البلاستيك وقابلية اللحام للصلب، وتحسين استقرار الصلب في درجات الحرارة العالية، بعد هذا التعزيز متعدد المركبات، وتشكيل نوع جديد من سبائك الفولاذ المقاوم للحرارة المارتنسيتية عالية الكروم.

ASME SA213 T91، عادة ما يتم إنتاج منتجات للأنابيب ذات القطر الصغير، ويتم استخدامها بشكل أساسي في الغلايات وأجهزة التسخين الفائقة والمبادلات الحرارية.

الدرجات الدولية المقابلة للفولاذ T91

دولة

 الولايات المتحدة الأمريكية ألمانيا اليابان فرنسا الصين
درجة الفولاذ المكافئة SA-213 T91 X10CrMoVNNb91 إتش سي إم 95 TUZ10CDVNb0901 10Cr9Mo1VNbN

سوف نتعرف على هذا الفولاذ من عدة جوانب هنا.

أولا: التركيب الكيميائي من ASME SA213 T91

عنصر ج من ص س سي سجل تجاري شهر ني الخامس ملحوظة ن آل
محتوى 0.07-0.14 0.30-0.60 .00.020 .00.010 0.20-0.50 8.00-9.50 0.85-1.05 .40.40 0.18-0.25 0.06-0.10 0.030-0.070 .00.020

II. تحليل الأداء

2.1 دور عناصر السبائك على خصائص المواد: تلعب عناصر سبائك الفولاذ T91 دورًا في تقوية المحلول الصلب وتعزيز الانتشار وتحسين مقاومة الفولاذ للأكسدة والتآكل، ويتم تحليلها صراحةً على النحو التالي.
2.1.1 الكربون هو التأثير الأكثر وضوحًا لتعزيز المحلول الصلب لعناصر الفولاذ؛ مع زيادة محتوى الكربون، تنخفض قوة الفولاذ على المدى القصير، والمرونة، والصلابة، مثل الفولاذ T91، فإن ارتفاع محتوى الكربون سيسرع من سرعة كروية الكربيد وسرعة التجميع، ويسرع إعادة توزيع عناصر السبائك، مما يقلل من قابلية اللحام ومقاومة التآكل ومقاومة الأكسدة للفولاذ، لذلك يرغب الفولاذ المقاوم للحرارة عمومًا في تقليل كمية محتوى الكربون. ومع ذلك، ستنخفض قوة الفولاذ إذا كان محتوى الكربون منخفضًا جدًا. يتمتع الفولاذ T91، مقارنة بالفولاذ 12Cr1MoV، بمحتوى كربون مخفض يبلغ 20%، وهو اعتبار دقيق لتأثير العوامل المذكورة أعلاه.
2.1.2 يحتوي فولاذ T91 على آثار من النيتروجين؛ وينعكس دور النيتروجين في جانبين. من ناحية، دور تقوية المحلول الصلب، والنيتروجين في درجة حرارة الغرفة في قابلية ذوبان الفولاذ ضئيل، ومنطقة التأثر بالحرارة الملحومة بفولاذ T91 في عملية تسخين اللحام والمعالجة الحرارية بعد اللحام، سيكون هناك تتابع لعملية المحلول الصلب وترسيب VN: تم تشكيل منطقة التأثر بالحرارة لتسخين اللحام داخل المنظمة الأوستنيتية بسبب قابلية ذوبان VN، ويزداد محتوى النيتروجين، وبعد ذلك، تزداد درجة التشبع الفائق في تنظيم درجة حرارة الغرفة في المعالجة الحرارية اللاحقة للحام، وهناك ترسب طفيف لـ VN، مما يزيد من استقرار التنظيم ويحسن قيمة القوة الدائمة لمنطقة التأثر بالحرارة. من ناحية أخرى، يحتوي فولاذ T91 أيضًا على كمية صغيرة من A1؛ يمكن تشكيل النيتروجين مع A1N، A1N في أكثر من 1 100 ℃ فقط عدد كبير من المذاب في المصفوفة، ثم يعاد ترسيبه في درجات حرارة منخفضة، مما يمكن أن يلعب تأثير تقوية الانتشار بشكل أفضل.
2.1.3 إضافة الكروم بشكل أساسي لتحسين مقاومة الأكسدة للفولاذ المقاوم للحرارة ومقاومة التآكل، ومحتوى الكروم أقل من 5%، 600 ℃ بدأ يتأكسد بعنف، في حين أن كمية محتوى الكروم حتى 5% لها مقاومة أكسدة ممتازة. يتمتع الفولاذ 12Cr1MoV في 580 ℃ التالية بمقاومة أكسدة جيدة، وعمق التآكل 0.05 مم / أ، 600 ℃ عندما بدأ الأداء في التدهور، وعمق التآكل 0.13 مم / أ. T91 يحتوي على محتوى كروم يبلغ 1 100 ℃ قبل عدد كبير من المذاب في المصفوفة، وفي درجات حرارة أقل وإعادة الترسيب يمكن أن تلعب تأثير تقوية انتشار الصوت. /T91 تم زيادة محتوى الكروم إلى حوالي 9%، ويمكن أن يصل استخدام درجة الحرارة إلى 650 درجة مئوية، والتدبير الأساسي هو جعل المصفوفة تذوب في المزيد من الكروم.
2.1.4 الفاناديوم والنيوبيوم من العناصر الأساسية في تشكيل الكربيدات. وعند إضافتهما لتشكيل كربيد سبيكة ناعم ومستقر مع الكربون، يحدث تأثير تقوية الانتشار الصلب.
2.1.5 يؤدي إضافة الموليبدينوم بشكل أساسي إلى تحسين القوة الحرارية للفولاذ وتقوية المحاليل الصلبة.

2.2 الخصائص الميكانيكية

تتمتع كتلة T91، بعد المعالجة الحرارية النهائية للتطبيع + التبريد عالي الحرارة، بقوة شد في درجة حرارة الغرفة ≥ 585 ميجا باسكال، وقوة خضوع في درجة حرارة الغرفة ≥ 415 ميجا باسكال، وصلابة ≤ 250 HB، واستطالة (تباعد 50 مم للعينة الدائرية القياسية) ≥ 20%، وقيمة الإجهاد المسموح بها [σ] 650 ℃ = 30 ميجا باسكال.

عملية المعالجة الحرارية: درجة حرارة التطبيع 1040 درجة مئوية، وقت الاحتفاظ لا يقل عن 10 دقائق، درجة حرارة التلطيف 730 ~ 780 درجة مئوية، وقت الاحتفاظ لا يقل عن ساعة واحدة.

2.3 أداء اللحام

وفقًا لصيغة المكافئ الكربوني الموصى بها من قبل معهد اللحام الدولي، يتم حساب المكافئ الكربوني لفولاذ T91 عند 2.43%، وقابلية اللحام المرئية لفولاذ T91 ضعيفة.
الفولاذ لا يميل إلى إعادة التسخين التشقق.

2.3.1 مشاكل اللحام T91

2.3.1.1 تشقق التنظيم المتصلب في المنطقة المتأثرة بالحرارة
سرعة التبريد الحرجة لـ T91 منخفضة، والأوستينيت مستقر للغاية، ولا يحدث التبريد بسرعة أثناء تحويل البيرلايت القياسي. يجب تبريده إلى درجة حرارة أقل (حوالي 400 درجة مئوية) للتحول إلى مارتنسيت ومنظمة خشنة.
اللحام الناتج عن المنطقة المتأثرة بالحرارة للمنظمات المختلفة له كثافات مختلفة ومعاملات تمدد وأشكال شبكية مختلفة في عملية التسخين والتبريد سيصاحبه حتماً تمدد وانكماش حجمي مختلف؛ من ناحية أخرى، بسبب تسخين اللحام له خصائص غير متساوية وعالية الحرارة، لذلك فإن المفاصل الملحومة T91 تتعرض لضغوط داخلية هائلة. المفاصل المنظمة المارتنسيتية الخشنة المتصلبة التي تكون في حالة إجهاد معقدة، في نفس الوقت، عملية تبريد اللحام انتشار الهيدروجين من اللحام إلى منطقة التماس القريبة، ساهم وجود الهيدروجين في هشاشة المارتنسيت، هذه التركيبة من التأثيرات، من السهل إنتاج شقوق باردة في المنطقة المطفأة.

2.3.1.2 نمو الحبوب في المنطقة المتأثرة بالحرارة
تؤثر الدورة الحرارية للحام بشكل كبير على نمو الحبوب في المنطقة المتأثرة بالحرارة للمفاصل الملحومة، وخاصة في منطقة الانصهار المجاورة مباشرة لدرجة حرارة التسخين القصوى. عندما يكون معدل التبريد طفيفًا، ستظهر المنطقة المتأثرة بالحرارة الملحومة منظمة خشنة من الفريت والكربيد بحيث تقل مرونة الفولاذ بشكل كبير؛ يكون معدل التبريد مهمًا بسبب إنتاج منظمة مارتنسيت خشنة، ولكن أيضًا ستقل مرونة المفاصل الملحومة.

2.3.1.3 إنشاء طبقة ناعمة
في حالة اللحام بالصلب T91 في الحالة المخففة، تنتج المنطقة المتأثرة بالحرارة طبقة تليين حتمية، وهي أكثر حدة من تليين الفولاذ المقاوم للحرارة المصنوع من البيرلايت. يكون التليين أكثر وضوحًا عند استخدام المواصفات ذات معدلات التسخين والتبريد الأبطأ. بالإضافة إلى ذلك، يرتبط عرض الطبقة المخففة ومسافتها من خط الانصهار بظروف التسخين وخصائص اللحام والتسخين المسبق والمعالجة الحرارية بعد اللحام.

2.3.1.4 التشقق الناتج عن التآكل الإجهادي
الفولاذ T91 في المعالجة الحرارية بعد اللحام قبل درجة حرارة التبريد لا تقل عمومًا عن 100 درجة مئوية. إذا كان التبريد في درجة حرارة الغرفة وكانت البيئة رطبة نسبيًا، فمن السهل حدوث تشققات تآكل الإجهاد. اللوائح الألمانية: قبل المعالجة الحرارية بعد اللحام، يجب تبريده إلى أقل من 150 درجة مئوية. في حالة قطع العمل الأكثر سمكًا، واللحامات الجانبية، والهندسة الرديئة، لا تقل درجة حرارة التبريد عن 100 درجة مئوية. إذا كان التبريد في درجة حرارة الغرفة والرطوبة محظورًا تمامًا، فمن السهل حدوث شقوق تآكل الإجهاد.

2.3.2 عملية اللحام

2.3.2.1 طريقة اللحام: يمكن استخدام اللحام اليدوي، أو اللحام المحمي بالغاز باستخدام قطب التنغستن، أو اللحام الأوتوماتيكي باستخدام قطب الانصهار.
2.3.2.2 مادة اللحام: يمكن اختيار سلك اللحام أو قضيب اللحام WE690.

اختيار مواد اللحام:
(1) لحام نفس النوع من الفولاذ - إذا كان من الممكن استخدام اللحام اليدوي لصنع قضيب اللحام اليدوي CM-9Cb، فيمكن استخدام اللحام المحمي بغاز التنغستن لصنع TGS-9Cb، ويمكن استخدام اللحام الأوتوماتيكي لعمود الصهر لصنع سلك MGS-9Cb؛
(2) لحام الفولاذ غير المتشابه - مثل اللحام باستخدام الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي المتوفر بمواد اللحام الاستهلاكية ERNiCr-3.

2.3.2.3 نقاط عملية اللحام:
(1) اختيار درجة حرارة التسخين المسبق قبل اللحام
تبلغ نقطة Ms للفولاذ T91 حوالي 400 درجة مئوية؛ ويتم اختيار درجة حرارة التسخين المسبق بشكل عام عند 200 ~ 250 درجة مئوية. لا يمكن أن تكون درجة حرارة التسخين المسبق مرتفعة للغاية. خلاف ذلك، يتم تقليل معدل تبريد المفصل، والذي قد يحدث في المفاصل الملحومة عند حدود الحبوب لترسب الكربيد وتكوين منظمة الفريت، وبالتالي تقليل صلابة الصدمات للمفاصل الملحومة الفولاذية بشكل كبير في درجة حرارة الغرفة. توفر ألمانيا درجة حرارة تسخين مسبق تتراوح من 180 إلى 250 درجة مئوية؛ توفر USCE درجة حرارة تسخين مسبق تتراوح من 120 إلى 205 درجة مئوية.

(2) اختيار قناة اللحام / درجة حرارة الطبقة البينية
لا ينبغي أن تكون درجة حرارة الطبقة الداخلية أقل من الحد الأدنى لدرجة حرارة التسخين المسبق. ومع ذلك، كما هو الحال مع اختيار درجة حرارة التسخين المسبق، لا يمكن أن تكون درجة حرارة الطبقة الداخلية مرتفعة للغاية. يتم التحكم في درجة حرارة الطبقة الداخلية للحام T91 بشكل عام عند 200 ~ 300 درجة مئوية. اللوائح الفرنسية: لا تتجاوز درجة حرارة الطبقة الداخلية 300 درجة مئوية. اللوائح الأمريكية: يمكن تحديد درجة حرارة الطبقة الداخلية بين 170 ~ 230 درجة مئوية.

(3) اختيار درجة حرارة بدء المعالجة الحرارية بعد اللحام
تتطلب T91 تبريدًا بعد اللحام إلى أقل من نقطة Ms والاحتفاظ بها لفترة معينة قبل معالجة التقسية، بمعدل تبريد بعد اللحام يتراوح من 80 إلى 100 درجة مئوية / ساعة. إذا لم يتم عزلها، فقد لا يتحول التنظيم الأوستنيتي للمفصل بالكامل؛ سيعزز تسخين التقسية ترسب الكربيد على طول حدود الحبوب الأوستنيتية، مما يجعل التنظيم هشًا للغاية. ومع ذلك، لا يمكن تبريد T91 إلى درجة حرارة الغرفة قبل التقسية بعد اللحام لأن التشقق البارد أمر خطير عندما يتم تبريد وصلاته الملحومة إلى درجة حرارة الغرفة. بالنسبة لـ T91، فإن أفضل درجة حرارة بدء معالجة حرارية بعد اللحام تتراوح من 100 إلى 150 درجة مئوية والاحتفاظ بها لمدة ساعة يمكن أن تضمن تحول التنظيم الكامل.

(4) اختيار درجة حرارة المعالجة الحرارية بعد اللحام، ووقت التثبيت، ومعدل تبريد المعالجة
درجة حرارة التلطيف: ميل التشقق البارد لفولاذ T91 أكثر أهمية، وفي ظل ظروف معينة، يكون عرضة للتشقق المتأخر، لذلك يجب تلطيف المفاصل الملحومة في غضون 24 ساعة بعد اللحام. يمكن تغيير حالة ما بعد اللحام T91 لتنظيم مارتنسيت الشبكة، بعد التلطيف، إلى مارتنسيت مخفف؛ أداؤه متفوق على مارتنسيت الشبكة. درجة حرارة التلطيف منخفضة؛ تأثير التلطيف غير واضح؛ المعدن الملحوم سهل الشيخوخة والهشاشة؛ درجة حرارة التلطيف مرتفعة للغاية (أكثر من خط AC1)، قد يتم أوستنيت المفصل مرة أخرى، وفي عملية التبريد اللاحقة لإعادة الإخماد. في الوقت نفسه، كما هو موضح سابقًا في هذه الورقة، يجب أن يأخذ تحديد درجة حرارة التلطيف في الاعتبار أيضًا تأثير طبقة تليين المفصل. بشكل عام، درجة حرارة تلطيف T91 من 730 ~ 780 ℃.
وقت الاحتفاظ: يتطلب T91 وقت الاحتفاظ بالتسخين بعد اللحام لمدة ساعة على الأقل لضمان تحول تنظيمه بالكامل إلى مارتنسيت مخفف.
معدل تبريد التلطيف: لتقليل الإجهاد المتبقي في الوصلات الملحومة بالفولاذ T91، يجب أن يكون معدل التبريد أقل من خمس درجات مئوية / دقيقة.
بشكل عام، يمكن التعبير بشكل موجز عن عملية لحام الفولاذ T91 في عملية التحكم في درجة الحرارة في الشكل أدناه:

عملية التحكم في درجة الحرارة في عملية لحام أنبوب الفولاذ T91

عملية التحكم في درجة الحرارة في عملية لحام أنبوب الفولاذ T91

ثالثًا: فهم معيار ASME SA213 T91

3.1 الفولاذ T91، من خلال مبدأ السبائك، وخاصة إضافة كمية صغيرة من النيوبيوم والفاناديوم والعناصر النزرة الأخرى، يحسن بشكل كبير من قوة درجات الحرارة العالية ومقاومة الأكسدة مقارنة بالفولاذ 12Cr1MoV، ولكن أداء اللحام الخاص به ضعيف.
3.2 يميل الفولاذ T91 بشكل أكبر إلى التشقق البارد أثناء اللحام ويحتاج إلى التسخين المسبق للحام إلى 200 ~ 250 درجة مئوية، للحفاظ على درجة حرارة الطبقة البينية عند 200 ~ 300 درجة مئوية، مما يمكن أن يمنع التشققات الباردة بشكل فعال.
3.3 يجب تبريد المعالجة الحرارية بعد اللحام للفولاذ T91 إلى 100 ~ 150 درجة مئوية، والعزل لمدة ساعة واحدة، ودرجة حرارة التسخين والتلطيف إلى 730 ~ 780 درجة مئوية، ووقت العزل لا يقل عن ساعة واحدة، وأخيرًا، لا تزيد سرعة التبريد إلى درجة حرارة الغرفة عن 5 درجات مئوية / دقيقة.

IV. عملية تصنيع ASME SA213 T91

تتطلب عملية تصنيع SA213 T91 عدة طرق، بما في ذلك الصهر والثقب والدرفلة. يجب أن تتحكم عملية الصهر في التركيب الكيميائي لضمان أن يتمتع الأنبوب الفولاذي بمقاومة ممتازة للتآكل. تتطلب عمليات الثقب والدرفلة التحكم الدقيق في درجة الحرارة والضغط للحصول على الخصائص الميكانيكية والدقة الأبعادية المطلوبة. بالإضافة إلى ذلك، تحتاج الأنابيب الفولاذية إلى المعالجة الحرارية لإزالة الضغوط الداخلية وتحسين مقاومة التآكل.

V. تطبيقات ASME SA213 T91

ASME SA213 T91 SA213 T91 هو فولاذ مقاوم للحرارة عالي الكروم، يستخدم بشكل أساسي في تصنيع سخانات المياه عالية الحرارة وأجهزة إعادة التسخين والأجزاء المضغوطة الأخرى لغلايات محطات الطاقة دون الحرجة وفوق الحرجة مع درجات حرارة جدار معدني لا تتجاوز 625 درجة مئوية، ويمكن استخدامه أيضًا كأجزاء مضغوطة عالية الحرارة لأوعية الضغط والطاقة النووية. يتمتع SA213 T91 بمقاومة ممتازة للزحف ويمكنه الحفاظ على حجم وشكل ثابتين في درجات الحرارة العالية وتحت الأحمال الطويلة الأجل. تشمل تطبيقاته الرئيسية الغلايات وأجهزة السخان الفائقة والمبادلات الحرارية وغيرها من المعدات في صناعات الطاقة والكيميائية والبترول. يستخدم على نطاق واسع في جدران الغلايات عالية الضغط المبردة بالماء في صناعة البتروكيماويات وأنابيب الموفر وأجهزة السخان الفائقة وأجهزة إعادة التسخين والأنابيب.

NACE MR0175 ISO 15156 مقابل NACE MR0103 ISO 17495-1

NACE MR0175/ISO 15156 مقابل NACE MR0103/ISO 17495-1

/في /بواسطة

مقدمة

في صناعة النفط والغاز، وخاصة في البيئات البرية والبحرية، يعد ضمان طول عمر وموثوقية المواد المعرضة لظروف قاسية أمرًا بالغ الأهمية. وهنا يأتي دور معايير مثل NACE MR0175/ISO 15156 مقابل NACE MR0103/ISO 17495-1. يوفر كلا المعيارين إرشادات بالغة الأهمية لاختيار المواد في بيئات الخدمة الحامضة. ومع ذلك، فإن فهم الاختلافات بينهما أمر ضروري لاختيار المواد المناسبة لعملياتك.

في منشور المدونة هذا، سوف نستكشف الاختلافات الرئيسية بين NACE MR0175/ISO 15156 مقابل NACE MR0103/ISO 17495-1وسنقدم نصائح عملية لمحترفي النفط والغاز الذين يتعاملون مع هذه المعايير. وسنناقش أيضًا التطبيقات والتحديات والحلول المحددة التي توفرها هذه المعايير، وخاصة في سياق بيئات حقول النفط والغاز القاسية.

ما هي NACE MR0175/ISO 15156 و NACE MR0103/ISO 17495-1؟

نيس MR0175/ISO 15156:
هذا المعيار معترف به عالميًا لحكم اختيار المواد والتحكم في التآكل في بيئات الغاز الحامض، حيث يوجد كبريتيد الهيدروجين (H₂S). وهو يوفر إرشادات لتصميم وتصنيع وصيانة المواد المستخدمة في عمليات النفط والغاز البرية والبحرية. والهدف هو التخفيف من المخاطر المرتبطة بالتشقق الناجم عن الهيدروجين (HIC)، والتشقق الإجهادي الناجم عن الكبريتيد (SSC)، والتشقق الإجهادي الناجم عن التآكل (SCC)، والتي يمكن أن تعرض سلامة المعدات الحيوية مثل خطوط الأنابيب والصمامات ورؤوس الآبار للخطر.

نيس MR0103/ISO 17495-1:
على الجانب الآخر، نيس MR0103/ISO 17495-1 يركز هذا الكتاب في المقام الأول على المواد المستخدمة في بيئات التكرير والمعالجة الكيميائية، حيث قد يحدث التعرض للخدمة الحامضة، ولكن بنطاق مختلف قليلاً. ويغطي متطلبات المعدات المعرضة لظروف تآكلية معتدلة، مع التركيز على ضمان قدرة المواد على تحمل الطبيعة العدوانية لعمليات التكرير المحددة مثل التقطير أو التكسير، حيث يكون خطر التآكل أقل نسبيًا من عمليات النفط والغاز السابقة.

NACE MR0175 ISO 15156 مقابل NACE MR0103 ISO 17495-1

NACE MR0175 ISO 15156 مقابل NACE MR0103 ISO 17495-1

الاختلافات الرئيسية: NACE MR0175/ISO 15156 مقابل NACE MR0103/ISO 17495-1

الآن بعد أن أصبح لدينا نظرة عامة على كل معيار، من المهم تسليط الضوء على الاختلافات التي قد تؤثر على اختيار المواد في الميدان. يمكن أن تؤثر هذه الاختلافات بشكل كبير على أداء المواد وسلامة العمليات.

1. نطاق التطبيق

الفرق الأساسي بين NACE MR0175/ISO 15156 مقابل NACE MR0103/ISO 17495-1 تكمن في نطاق تطبيقها.

نيس MR0175/ISO 15156 تم تصميمه خصيصًا للمعدات المستخدمة في بيئات الخدمة الحامضة حيث يوجد كبريتيد الهيدروجين. وهو أمر بالغ الأهمية في الأنشطة السابقة مثل التنقيب والإنتاج ونقل النفط والغاز، وخاصة في الحقول البحرية والبرية التي تتعامل مع الغاز الحامض (الغاز المحتوي على كبريتيد الهيدروجين).

نيس MR0103/ISO 17495-1في حين لا تزال صناعة الغاز الحامض تركز على صناعات التكرير والكيميائيات، وخاصة حيث يشارك الغاز الحامض في عمليات مثل التكرير والتقطير والتكسير.

2. الخطورة البيئية

وتشكل الظروف البيئية أيضًا عاملًا أساسيًا في تطبيق هذه المعايير. نيس MR0175/ISO 15156 يعالج هذا النظام الظروف الأكثر شدة للخدمة الحامضية. على سبيل المثال، يغطي تركيزات أعلى من كبريتيد الهيدروجين، وهو أكثر تآكلًا ويمثل خطرًا أعلى لتدهور المواد من خلال آليات مثل التشقق الناجم عن الهيدروجين (HIC) والتشقق الناتج عن الإجهاد الكبريتيدي (SSC).

في المقابل، نيس MR0103/ISO 17495-1 وتأخذ هذه الدراسة في الاعتبار البيئات التي قد تكون أقل خطورة من حيث التعرض لكبريتيد الهيدروجين، رغم أنها لا تزال بالغة الخطورة في بيئات المصافي والمصانع الكيميائية. وقد لا يكون التركيب الكيميائي للسوائل المشاركة في عمليات التكرير عدوانيًا مثل تلك الموجودة في حقول الغاز الحامض، ولكنها لا تزال تشكل مخاطر التآكل.

3. المتطلبات المادية

يقدم كلا المعيارين معايير محددة لاختيار المواد، ولكنهما يختلفان في متطلباتهما الصارمة. نيس MR0175/ISO 15156 تضع هذه المواصفة القياسية تركيزًا أكبر على منع التآكل المرتبط بالهيدروجين في المواد، والذي يمكن أن يحدث حتى في تركيزات منخفضة للغاية من كبريتيد الهيدروجين. وتدعو هذه المواصفة إلى استخدام مواد مقاومة لـ SSC وHIC والتعب الناتج عن التآكل في البيئات الحامضية.

على الجانب الآخر، نيس MR0103/ISO 17495-1 إن عملية التكسير بالهيدروجين أقل تقييدًا من حيث التكسير المرتبط بالهيدروجين ولكنها تتطلب مواد يمكنها التعامل مع العوامل المسببة للتآكل في عمليات التكرير، وغالبًا ما تركز بشكل أكبر على مقاومة التآكل العامة بدلاً من المخاطر المحددة المتعلقة بالهيدروجين.

4. الاختبار والتحقق

تتطلب كلا المعيارين الاختبار والتحقق لضمان أداء المواد في البيئات الخاصة بها. ومع ذلك، نيس MR0175/ISO 15156 تتطلب اختبارات أكثر شمولاً وتحققًا أكثر تفصيلاً لأداء المواد في ظل ظروف الخدمة الحامضة. تتضمن الاختبارات إرشادات محددة لـ SSC وHIC وأنماط الفشل الأخرى المرتبطة ببيئات الغاز الحامض.

نيس MR0103/ISO 17495-1على الرغم من أن اختبار المواد يتطلب أيضًا إجراء اختبارات عليها، إلا أنه غالبًا ما يكون أكثر مرونة من حيث معايير الاختبار، مع التركيز على ضمان أن المواد تلبي معايير مقاومة التآكل العامة بدلاً من التركيز بشكل خاص على المخاطر المرتبطة بكبريتيد الهيدروجين.

لماذا يجب أن تهتم بـ NACE MR0175/ISO 15156 مقابل NACE MR0103/ISO 17495-1؟

إن فهم هذه الاختلافات يمكن أن يساعد في منع فشل المواد، وضمان السلامة التشغيلية، والامتثال للوائح الصناعة. سواء كنت تعمل على منصة نفط بحرية، أو مشروع خط أنابيب، أو في مصفاة، فإن استخدام المواد المناسبة وفقًا لهذه المعايير سيوفر لك الحماية من الأعطال المكلفة، وتوقف التشغيل غير المتوقع، والمخاطر البيئية المحتملة.

بالنسبة لعمليات النفط والغاز، وخاصة في بيئات الخدمة الحامضية البرية والبحرية، نيس MR0175/ISO 15156 هو المعيار المفضل. فهو يضمن قدرة المواد على تحمل أقسى البيئات، مما يخفف من المخاطر مثل SSC وHIC التي يمكن أن تؤدي إلى أعطال كارثية.

وعلى النقيض من ذلك، بالنسبة للعمليات في التكرير أو المعالجة الكيميائية، نيس MR0103/ISO 17495-1 تقدم هذه التقنية إرشادات أكثر تفصيلاً. فهي تسمح باستخدام المواد بشكل فعال في البيئات التي تحتوي على غاز حمضي ولكن في ظروف أقل عدوانية مقارنة باستخراج النفط والغاز. وينصب التركيز هنا بشكل أكبر على مقاومة التآكل بشكل عام في بيئات المعالجة.

إرشادات عملية لمحترفي النفط والغاز

عند اختيار المواد للمشاريع في أي فئة، ضع ما يلي في الاعتبار:

فهم بيئتك:قم بتقييم ما إذا كانت عملياتك تتضمن استخراج الغاز الحامض (المنبع) أو التكرير والمعالجة الكيميائية (المصب). سيساعدك هذا في تحديد المعيار الذي يجب تطبيقه.

اختيار المواد:اختر المواد التي تتوافق مع المعيار ذي الصلة بناءً على الظروف البيئية ونوع الخدمة (الغاز الحامض مقابل التكرير). غالبًا ما يُنصح باستخدام الفولاذ المقاوم للصدأ والمواد عالية السبائك والسبائك المقاومة للتآكل بناءً على شدة البيئة.

الاختبار والتحقق:تأكد من اختبار جميع المواد وفقًا للمعايير ذات الصلة. بالنسبة لبيئات الغاز الحامض، قد يكون من الضروري إجراء اختبارات إضافية لـ SSC وHIC والتعب الناتج عن التآكل.

استشارة الخبراء:من الجيد دائمًا استشارة متخصصي التآكل أو مهندسي المواد الذين لديهم خبرة في NACE MR0175/ISO 15156 مقابل NACE MR0103/ISO 17495-1 لضمان الأداء الأمثل للمواد.

خاتمة

وفي الختام، فهم التمييز بين NACE MR0175/ISO 15156 مقابل NACE MR0103/ISO 17495-1 يعد اختيار المواد الخام أمرًا ضروريًا لاتخاذ قرارات مستنيرة بشأن اختيار المواد الخام لتطبيقات النفط والغاز في المنبع والمصب. من خلال اختيار المعيار المناسب لعملك، فإنك تضمن سلامة معداتك على المدى الطويل وتساعد في منع الأعطال الكارثية التي قد تنشأ عن المواد المحددة بشكل غير صحيح. سواء كنت تعمل بالغاز الحامض في الحقول البحرية أو المعالجة الكيميائية في المصافي، فإن هذه المعايير ستوفر الإرشادات اللازمة لحماية أصولك والحفاظ على السلامة.

إذا لم تكن متأكدًا من المعيار الذي يجب اتباعه أو كنت بحاجة إلى مزيد من المساعدة في اختيار المواد، فاتصل بخبير المواد للحصول على نصائح مخصصة بشأن NACE MR0175/ISO 15156 مقابل NACE MR0103/ISO 17495-1 وتأكد من أن مشاريعك آمنة ومتوافقة مع أفضل ممارسات الصناعة.