Pipeline vs Piping

Onshore vs Offshore Pipeline and Piping

مقدمة

In the realm of energy transportation, the distinction between onshore and offshore pipelines and piping systems plays a crucial role in the efficiency, safety, and environmental impact of resource extraction and distribution. Onshore pipelines, typically situated on land, are designed to transport oil, gas, and other fluids over varying distances, benefiting from relatively more straightforward access for maintenance and monitoring. Conversely, offshore pipelines, laid on the seabed or suspended in water, present unique engineering challenges due to harsh marine conditions and logistical complexities. Understanding the Onshore vs Offshore Pipeline and Piping in design, construction, and operational considerations between these two types of pipelines is essential for optimizing infrastructure development and ensuring sustainable practices in the energy sector.

Definition: Onshore vs Offshore Pipeline and Piping

What is Pipeline?

Pipeline is a long series of pipes, usually of large diameter, running underground, aboveground and underwater, such as a submarine pipeline, and equipped with fittings, such as valves and pumps, to control the flow of large quantities of fluid over long distances. Pipelines have large diameters, making it easy to transport liquids or gases in bulk from one place to another, sometimes for thousands of miles.

Pipeline

Pipeline

What is Piping?

الأنابيب is a system of pipes used to convey fluids (liquids and gases) from one location to another within the designated boundaries or spaces of petrochemical plants, power plants, refineries, etc. It is also equipped with valves and fittings to control the flow of fluids from one facility to another as needed, but only within the plant’s designated boundaries. Never skip these essential topics when taking an online course on piping engineering. Piping diameters range from 1/2 inch to 80 inches, depending on the facility’s design requirements for fluid transportation, usually from one facility to another within the facility’s boundaries.

الأنابيب

الأنابيب

What is Onshore Pipeline?

Onshore pipelines refer to networks of pipelines and related equipment used to transport fluids such as oil, natural gas, water, and chemicals in a land environment. These pipelines are integral to long-distance oil and gas transportation from oil fields to refineries, from natural gas wells to gas stations, and from crude oil and refined oil tank farms, chemical tank farms, LNG tank farms, and aircraft refueling pipeline operations.

Onshore Pipeline

Onshore Pipeline

What is Offshore Pipeline?

Offshore pipelines refer to the network of pipes and related equipment used to transport fluids such as oil, gas, water, and chemicals in an offshore environment. These pipelines are integral to operating offshore oil rigs, platforms and floating production storage and offloading units (FPSOs). The unique conditions of the offshore environment, such as high salinity, extreme temperatures, and strong currents, present significant challenges to the design and maintenance of these systems.

Offshore Pipeline

Offshore Pipeline

Main Differences: Onshore vs Offshore Pipeline and Piping

Comparison Table: Onshore vs Offshore Pipeline and Piping

تخصيص على الشاطئ البحرية
Pipeline الأنابيب Pipeline الأنابيب
أكواد التصميم – ASME B31.4: Pipeline Transportation Systems for Liquids and Slurries
– ASME B31.8: Gas Transmission and Distribution Piping Systems
ASME B31.3: Process Piping – DNVGL-ST-F101: Submarine pipeline systems
– API RP 1111: Design, Construction, Operation, and Maintenance of Offshore Hydrocarbon Pipelines (Limit state design)
ASME B31.3: Process Piping
نِطَاق Outside plant boundary
(Villages, fields, rivers, canals, railways, highways, cities, deserts, forests, hills, etc.)
Within plant boundary Outside plant boundary Within plant boundary
Type of pipe API Spec 5L: Specification for Line pipes – ASTM
– BS
– API 5L
API Spec 5L: Specification for Line pipes
– DNVGل-ST-F101: Submarine Pipeline Systems
معايير ASTM
الصمامات – API 6D: Specification for Pipeline and Piping Valves
– Full Bore (FB) Ball Valves are used for pigs.
– BS
– API Standard
– Full bore (FB) and Reduced bore (RB)
– Full bore Valves: for smooth passage of intelligent pigs
– API 6D SS: Specification on Subsea Pipeline Valves
– RB valves
– BS/API standards
لحام – API Std. 1104: Welding of Pipelines and Related Facilities
– Type of welding: Automatic / Semi-Automatic/ Manual
– ASME Sec. IX: Standard for Welding and Brazing Procedures, Welders, Brazers and Welding and Brazing Operators
– Type of welding: Manual (mostly)
– API Std. 1104: Welding of Pipelines and Related Facilities
– Mostly automatic welding on pipelay barge.
– ASME Sec. IX: Standard for Welding and Brazing Procedures, Welders, Brazers and Welding and Brazing Operators
– Manual welding at the fabrication yard.
Weld joint inspection (NDT requirements) 100% by Automatic UT or RT (by using X-Ray) 5% to 100%
(mostly by using gamma rays)
100% by Automatic UT From 10% to 100% as required
Analyses – Wall Thickness Analysis
– Elastic Bend Radius Analysis
– Stability Analysis for Water Bodies/ Marshy Areas
– Horizontal directional drilling design analysis
– Railroad/ Highway Crossing Analysis
– Casing Pipe Analysis for Crossings
– Seismic Analysis
– Piping wall thickness calculation
– Piping Stress Analysis
Static Analysis
Dynamic Analysis
Wind Analysis
Flange Leakage Analysis
Seismic Analysis
– Wall thickness Analysis
– On-bottom Stability
– Span Analysis
– Global Buckling – Lateral and Upheaval
– Pipeline Expansion Analysis
– Riser Design (Span, Stress & Flexibility Analysis)
– Riser Clamp Design
– Pipeline Crossing Design and Analysis
– Deck piping stress analysis
تثبيت Buried (mostly) Above ground/On rack/slippers/T-postal etc. Subsea (in water on the seabed or buried in the seabed) Deck Platform Piping
(similar to plant)
Special Installations – Across rivers
– Horizontal Directional Drilling (HDD) method
– Micro-tunnelling method
– Across road/ rail/ highway
– Auger boring/ jacking boring method
– Shallow HDD
– Ghats/ Hills
– Modular installations
– Finning
– Studding
– Jacketing
– Spooling inside warehouse
– U/G piping for cooling water
– S-lay Method (for shallow water installation)
– J-Lay Method (for deep water installation)
– Shore pull/ barge pull near Land Fall Point (LFP)
Along with the deck structure
Special Equipment – Sectionalizing Valves (Remote operated)
– Insulating Joints
– Scraper Launcher/ Receiver
– Stem Extended Valves (for buried valves)
– Flow Tee
– Long Radius bends (R=6D)
– Cold field bends (R = 30D or 40D)
– Expansion Joints
– Motor Operator Valves (MOV)
– Cryogenic Valves
– Springs
– Subsea Isolation Valve (SSIV)
– LR Bends
– Flow tee
– Pipeline End Manifold (PLEM)
– Single Point Mooring (SPM) system
– Submarine hoses
– Floating hoses
– Cables and umbilical installation
– Piggy-back pipelines
غير قابل للتطبيق
Survey – Topographical Survey
(all along the pipeline route)
– Geotechnical investigation
(all along the pipeline route)
– Soil resistivity survey
(all along the pipeline route)
– Hydrological Survey for water bodies (for scour depth calculation)
– Cadastral Survey (for RoU acquisition)
– Wind profile from meteorology
– Seismic study of plot
– Geophysical survey/ Bathymetric Survey by using side scan sonar, sub-bottom profiler, and echo-sounder
– Met-Ocean data collection
– Geotechnical data of the pipeline route
غير قابل للتطبيق
Corrosion Protection Coating Three Layer Polyethylene (3LPE) coating
Three Layer Polypropylene (3LPP) coating
Fusion bonded epoxy (FBE) coating
– Coal tar enamel (CTE) Coating
Painting Coatings such as:
– Coal Tar Enamel Coating (CTE)
Three-layer polyethylene coating (3LPE)
Three-layer polypropylene coating (3LPP)
– Double-layer fusion bonded epoxy coating (2FBE)
Painting
Cathodic Protection System – Impressed Current Cathodic Protection (ICCP) system
– Sacrificial Anode (limited locations)
Not applicable Sacrificial Anodic Cathodic Protection (SACP) system غير قابل للتطبيق
Hydrostatic testing – Gauge Plate run of 95% of the ID of the highest pipe thickness
– Test Pressure
Minimum: 1.25 times of Design Pressure (for liquid pipelines)
1.25 to 1.5 times of Design Pressure (for gas pipelines)
Maximum: Pressure equivalent to Hoop stress of 95% of SMYS of pipe material
– Hold period: 24 hours
– No gauge plate run is done. Generally, cardboard blasting is done to clean the piping.
– Test Pressure
Minimum: 1.5 × Design Pressure × Temperature Factor
Maximum: Based on line schedule
– Hold period: 2 – 6 hours
– Gauge Plate run of 95% of the ID of the highest pipeline thickness.
– Test Pressure
Minimum: 1.25 times x Design Pressure
– Hold period: 24 hours
– No gauging is done.
– Test Pressure
Maximum: As per line schedule
– Hold period: 2 hours
Preservation – Preservation of pipeline with corrosion-inhibited water or by filling of inert gas (N2) Not applicable
Pigging Intelligent Pigging Not applicable Compliant Not applicable
Machines/Equipment required for installation – Trencher
– Backhoe/ Excavator
– Side Boom
– Cold field bending machine
– Holiday Detection Machines
– Pneumatic/ Hydraulic Internal Clamps
Crane/ Hydra – Pipelay Barge
– Derrick Barge
– Diving support vessel
– Dynamic Positioning (DP) barge (for deepwater)
Pre-fabricated deck piping

Conclusion: Onshore vs Offshore Pipeline and Piping

In summary, Onshore pipelines are usually buried or erected on land to transport oil, natural gas, drinking water, sewage, seawater, slurry, etc. Onshore piping is typically erected in petrochemical plants, power plants, refineries, fire protection systems, water treatment systems, etc., while Offshore pipelines are buried on the seabed. Offshore piping typically consists of transmission and structural support pipeline systems on offshore drilling platforms. Special offshore equipment includes underwater isolation valves, tees, and submarine hoses. Offshore surveys include geophysics, bathymetry, and ocean data collection, while onshore surveys focus on topographic and geotechnical engineering studies.

L80-9Cr vs L80-13Cr

L80-9Cr vs L80-13Cr: Something You Need to Know

Choosing the proper casing and tubing materials can ensure safety and efficiency in oil and gas drilling and exploration. L80-9Cr and L80-13Cr are two alloy steel grades commonly used in petroleum casing and tubing. Each grade has unique characteristics and applications. L80-9Cr vs L80-13Cr, this article will delve into the difference between these materials to help you make an informed decision.

1. Overview of L80 Grade

L80 is an alloy steel used in the oil and gas sector. It is known for its good strength and corrosion resistance. It is typically employed in high-temperature and high-pressure environments and is suitable for both oil and gas production.

1.1 L80-9Cr

Composition: Contains 9% chromium, enhancing the material’s oxidation resistance at high temperatures.
صفات:
Corrosion Resistance: It performs well in CO2 environments, making it suitable for acidic gas pipelines.
Mechanical Strength: Provides good strength and is suitable for high-temperature operations.
Applications: Commonly used in high-temperature gas pipelines in oil fields.

1.2 L80-13Cr

Composition: Contains 13% chromium, offering higher corrosion resistance.
صفات:
Corrosion Resistance: Exhibits superior performance in environments with H2S and CO2, suitable for extreme conditions.
Mechanical Strength: Offers higher strength and is ideal for complex operational environments.
Applications: Used in high-corrosion environments and deep well operations.

L80-9Cr vs L80-13Cr

L80-9Cr and L80-13Cr Casing and Tubing in Oil and Gas Drilling and Exploration

2. Comparison: L80-9Cr vs L80-13Cr

2.1 Chemical Composition

معيار درجة ج سي من ص س سجل تجاري شهر ني النحاس
API 5CT ل80-9كروم ≥ 0.15 ≤ 1.00 0.30-0.60 ≥ 0.020 ≥ 0.010 8.00-10.00 0.90-1.10 ≤ 0.50 ≥ 0.25
ل80-13Cr 0.15-0.22 ≤ 1.00 0.25-1.00 ≥ 0.020 ≥ 0.010 12.00-14.00 ≤ 0.50 ≥ 0.25

2.2 الخصائص الميكانيكية

معيار درجة Yield Strength (Mpa) قوة الشد (ميغاباسكال) استطالة (%) Hardness max
دقيقة. max. دقيقة. دقيقة. لجنة حقوق الإنسان اتش بي دبليو
API 5CT ل80-9كروم 552 655 655 API 5CT
Table C.7
23 241
ل80-13Cr 552 655 655 23 241

2.3 Impact Test

معيار درجة Sharpy Impact Energy (J)
Coupling جسم الأنبوب
API 5CT ل80-9كروم L-10-40-0 T-10-20-0 L-10-27-0 T-10-14-0
ل80-13Cr L-10-40-0 T-10-20-0 L-10-27-0 T-10-14-0

2.4 Corrosion Resistance

L80-9Cr: The 9% chromium content provides moderate corrosion resistance, suitable for environments with low to moderate concentrations of H₂S (hydrogen sulfide) or CO₂ (carbon dioxide), typically seen in less aggressive environments.

L80-13Cr: The 13% chromium content provides enhanced resistance to sour service (i.e., environments with high levels of H₂S) and high CO₂ environments. It’s better for harsher conditions like deep wells or offshore drilling.

2.5 Temperature and Sour Service

L80-9Cr: Generally suitable for moderate-temperature environments.

L80-13Cr: Can withstand higher temperatures and is better equipped for sour service conditions with high concentrations of H₂S or CO₂.

2.6 Cost

L80-9Cr: Due to its lower chromium content, L80-9Cr is less expensive than L80-13Cr. If the environment is not highly corrosive or sour, L80-9Cr could be a more cost-effective option.

L80-13Cr: More expensive but provides superior resistance in harsh conditions, potentially reducing maintenance costs or failures over time.

2.7 Applications

L80-9Cr: Suitable in wells with moderate temperature, pressure, and sour gas conditions. Often used in conventional oil and gas wells or less aggressive service environments.

L80-13Cr: Ideal for high-pressure wells with harsh environmental conditions, particularly in sour gas service, deep wells, or offshore oil & gas operations where high corrosion resistance is critical.

إنتاج الصلب الخام

إنتاج الصلب الخام في سبتمبر 2024

في سبتمبر 2024، بلغ إنتاج الصلب الخام العالمي في 71 دولة مقدمة تقاريرها إلى رابطة الصلب العالمية (الصلب العالمي) 143.6 مليون طن، بانخفاض 4.7% عن سبتمبر 2023.

انتاج الصلب الخام

انتاج الصلب الخام

إنتاج الصلب الخام حسب المنطقة

أنتجت أفريقيا 1.9 مليون طن في سبتمبر 2024، بزيادة 2.61 طن متري عن سبتمبر 2023. أنتجت آسيا وأوقيانوسيا 105.3 مليون طن متري، بانخفاض 5.01 طن متري. أنتج الاتحاد الأوروبي (27) 10.5 مليون طن متري، بزيادة 0.31 طن متري. أنتجت أوروبا الأخرى 3.6 مليون طن متري، بزيادة 4.11 طن متري. أنتجت منطقة الشرق الأوسط 3.5 مليون طن متري، بانخفاض 23.01 طن متري. أنتجت أمريكا الشمالية 8.6 مليون طن متري، بانخفاض 3.41 طن متري. أنتجت روسيا وبلدان رابطة الدول المستقلة الأخرى + أوكرانيا 6.8 مليون طن متري، بانخفاض 7.61 طن متري. أنتجت أمريكا الجنوبية 3.5 مليون طن متري، بزيادة 3.31 طن متري.

الجدول 1. إنتاج الصلب الخام حسب المنطقة

منطقة سبتمبر 2024 (م.ت) % تغيير 24/23 سبتمبر يناير-سبتمبر 2024 (م.ت) % تغيير يناير-سبتمبر 24/23
أفريقيا 1.9 2.6 16.6 2.3
آسيا وأوقيانوسيا 105.3 -5 1,032.00 -2.5
الاتحاد الأوروبي (27) 10.5 0.3 97.8 1.5
أوروبا، أخرى 3.6 4.1 33.1 7.8
الشرق الأوسط 3.5 -23 38.4 -1.5
أمريكا الشمالية 8.6 -3.4 80 -3.9
روسيا وبلدان رابطة الدول المستقلة الأخرى + أوكرانيا 6.8 -7.6 64.9 -2.5
أمريكا الجنوبية 3.5 3.3 31.4 0
المجموع 71 دولة 143.6 -4.7 1,394.10 -1.9

تشكل الدول الـ 71 المدرجة في هذا الجدول ما يقرب من 98% من إجمالي إنتاج الصلب الخام العالمي في عام 2023.

المناطق والدول التي يغطيها الجدول:

  • أفريقيا: الجزائر، مصر، ليبيا، المغرب، جنوب أفريقيا، تونس
  • آسيا وأوقيانوسيا: أستراليا، الصين، الهند، اليابان، منغوليا، نيوزيلندا، باكستان، كوريا الجنوبية، تايوان (الصين)، تايلاند، فيتنام
  • الاتحاد الأوروبي (27): النمسا، بلجيكا، بلغاريا، كرواتيا، جمهورية التشيك، فنلندا، فرنسا، ألمانيا، اليونان، المجر، إيطاليا، لوكسمبورج، هولندا، بولندا، البرتغال، رومانيا، سلوفاكيا، سلوفينيا، إسبانيا، السويد
  • أوروبا، أخرى: مقدونيا، النرويج، صربيا، تركيا، المملكة المتحدة
  • الشرق الأوسط: البحرين، إيران، العراق، الأردن، الكويت، عُمان، قطر، المملكة العربية السعودية، الإمارات العربية المتحدة، اليمن
  • أمريكا الشمالية: كندا، كوبا، السلفادور، غواتيمالا، المكسيك، الولايات المتحدة
  • روسيا وبلدان رابطة الدول المستقلة الأخرى + أوكرانيا: بيلاروسيا، كازاخستان، روسيا، أوكرانيا
  • أمريكا الجنوبية: الأرجنتين، البرازيل، تشيلي، كولومبيا، الإكوادور، باراجواي، بيرو، أوروغواي، فنزويلا

أكبر 10 دول منتجة للصلب

أنتجت الصين 77.1 مليون طن في سبتمبر 2024، بانخفاض 6.1% عن سبتمبر 2023. أنتجت الهند 11.7 مليون طن، بانخفاض 0.2%. أنتجت اليابان 6.6 مليون طن، بانخفاض 5.8%. أنتجت الولايات المتحدة 6.7 مليون طن، بزيادة 1.2%. وتشير التقديرات إلى أن روسيا أنتجت 5.6 مليون طن، بانخفاض 10.3%. أنتجت كوريا الجنوبية 5.5 مليون طن، بزيادة 1.3%. أنتجت ألمانيا 3.0 مليون طن، بزيادة 4.3%. أنتجت تركيا 3.1 مليون طن، بزيادة 6.5%. أنتجت البرازيل 2.8 مليون طن، بزيادة 9.9%. وتشير التقديرات إلى أن إيران أنتجت 1.5 مليون طن، بانخفاض 41.2%.

الجدول 2. أكبر 10 دول منتجة للصلب

منطقة  سبتمبر 2024 (م.ت) % تغيير 24/23 سبتمبر يناير-سبتمبر 2024 (م.ت) % تغيير يناير-سبتمبر 24/23
الصين 77.1 -6.1 768.5 -3.6
الهند 11.7 -0.2 110.3 5.8
اليابان 6.6 -5.8 63.3 -3.2
الولايات المتحدة 6.7 1.2 60.3 -1.6
روسيا 5.6 هـ -10.3 54 -5.5
كوريا الجنوبية 5.5 1.3 48.1 -4.6
ألمانيا 3 4.3 28.4 4
تركيا 3.1 6.5 27.9 13.8
البرازيل 2.8 9.9 25.2 4.4
إيران 1.5 هـ -41.2 21.3 -3.1

هـ - تقديري. يعتمد ترتيب أكبر 10 دول منتجة على إجمالي الإنتاج حتى تاريخه.

API 5L مقابل ISO 3183

تعرف على الفروق: API 5L مقابل ISO 3183

ISO 3183 وAPI 5L هما معياران مرتبطان بأنابيب الصلب، للاستخدام في المقام الأول في صناعات نقل النفط والغاز والسوائل الأخرى. وعلى الرغم من وجود تداخل كبير بين هذين المعيارين، API 5L وISO 3183، إلا أن هناك اختلافات رئيسية في نطاقهما وتطبيقهما والمنظمات التي تقف وراءهما.

1. المنظمات المصدرة: API 5L مقابل ISO 3183

API 5L: يصدر هذا المعيار عن معهد البترول الأمريكي (API)، ويُستخدم بشكل أساسي في صناعة النفط والغاز. وهو يوضح المتطلبات الفنية لأنابيب الصلب التي تنقل النفط والغاز والماء.
ISO 3183: تم إصدار هذه المواصفة من قبل المنظمة الدولية للمعايير (ISO)، وهي معترف بها دولياً وتستخدم عالمياً لأنابيب الصلب في قطاع نقل النفط والغاز.

2. نطاق التطبيق: API 5L مقابل ISO 3183

API 5L: يغطي الأنابيب الفولاذية المستخدمة لنقل البترول والغاز الطبيعي والسوائل الأخرى تحت ضغط مرتفع. ويستخدم على نطاق واسع في أمريكا الشمالية، وخاصة في الولايات المتحدة.
ISO 3183: تركز هذه المواصفة في المقام الأول على تصميم وتصنيع ومراقبة جودة الأنابيب الفولاذية المستخدمة في خطوط أنابيب النفط والغاز، ولكن استخدامها أكثر دولية وقابلية للتطبيق في مختلف البلدان في جميع أنحاء العالم.

3. الاختلافات الرئيسية: API 5L مقابل ISO 3183

التركيز الجغرافي والسوقي:

تعتبر API 5L أكثر ملاءمة للسوق في أمريكا الشمالية (وخاصة الولايات المتحدة)، في حين أن ISO 3183 قابلة للتطبيق دوليًا وتستخدم في العديد من البلدان حول العالم.

درجات ومتطلبات الفولاذ:

يقوم API 5L بتعريف درجات الفولاذ مثل L175، L210، L245، وما إلى ذلك، حيث يمثل الرقم الحد الأدنى لقوة الخضوع بالميجا باسكال (MPa).
كما تعرف ISO 3183 درجات مماثلة ولكن بمتطلبات أكثر تفصيلاً فيما يتعلق بخصائص المواد وعمليات التصنيع وبروتوكولات التفتيش، بما يتماشى مع ممارسات الصناعة الدولية.
المواصفات الإضافية:
تؤكد API 5L على مراقبة الجودة والشهادات ومتطلبات الإنتاج، في حين تغطي ISO 3183 نطاقًا أوسع، مع وضع التجارة الدولية في الاعتبار، وتوفر مواصفات لظروف مختلفة، بما في ذلك درجة الحرارة والبيئة والمتطلبات الميكانيكية المحددة.

4. المتطلبات الفنية: API 5L مقابل ISO 3183

تحدد API 5L خصائص المواد المستخدمة في تصنيع الأنابيب الفولاذية، وعمليات التصنيع، والأبعاد، وطرق الاختبار، ومراقبة الجودة. وتحدد درجات الفولاذ من L (قوة منخفضة) إلى درجات X (قوة أعلى)، مثل X42 وX60 وX70.
تغطي ISO 3183 جوانب مماثلة لتصنيع الأنابيب الفولاذية، بما في ذلك جودة المواد والمعالجة الحرارية ومعالجة السطح ونهايات الأنابيب. كما توفر مواصفات مفصلة لضغط تصميم الأنابيب والاعتبارات البيئية وملحقات الأنابيب المختلفة.

5. مقارنة درجات الأنابيب: API 5L مقابل ISO 3183

API 5L: تتراوح الدرجات من درجات L (قوة خضوع منخفضة) إلى درجات X (قوة خضوع أعلى). على سبيل المثال، يشير X60 إلى الأنابيب ذات قوة خضوع تبلغ 60000 رطل/بوصة مربعة (حوالي 413 ميجا باسكال).
ISO 3183: يستخدم نظام تصنيف مماثل ولكنه قد يتضمن تصنيفات وشروطًا أكثر تفصيلاً. كما يضمن التوافق مع تصميم خطوط الأنابيب العالمية وممارسات التشغيل.

6. التوافق بين المعايير:

في كثير من الحالات، يتوافق API 5L مع ISO 3183، مما يعني أن الأنبوب الفولاذي الذي يلبي متطلبات API 5L سيلبي عمومًا أيضًا متطلبات ISO 3183 والعكس صحيح. ومع ذلك، قد تلتزم مشاريع خطوط الأنابيب المحددة بمعيار واحد على الآخر اعتمادًا على الموقع أو تفضيلات العميل أو المتطلبات التنظيمية.

7. الخاتمة:

API 5L هو أكثر شيوعًا في الولايات المتحدة والمناطق المحيطة بها. ويركز على صناعة خطوط أنابيب النفط والغاز، مع التركيز بشكل كبير على الإنتاج ومراقبة الجودة.
ISO 3183 هو معيار دولي لمشاريع خطوط الأنابيب العالمية للنفط والغاز. وتضمن متطلباته الأكثر تفصيلاً والمتوافقة مع المعايير العالمية قبولاً أوسع في الأسواق الدولية.

إن المعيارين متشابهان للغاية فيما يتعلق بمواصفات المواد والتصنيع والاختبار. ومع ذلك، يميل معيار ISO 3183 إلى أن يكون له نطاق أوسع وأكثر تطبيقًا على مستوى العالم، في حين يظل معيار API 5L أكثر تحديدًا لسوق أمريكا الشمالية. ويعتمد الاختيار بين هذين المعيارين على الموقع الجغرافي لمشروع خط الأنابيب والمواصفات والاحتياجات التنظيمية.

الفولاذ المقاوم للصدأ مقابل الفولاذ المجلفن

الفولاذ المقاوم للصدأ مقابل الفولاذ المجلفن

مقدمة

الفولاذ المقاوم للصدأ مقابل الفولاذ المجلفنمن المهم مراعاة البيئة والمتانة المطلوبة واحتياجات الصيانة. يوفر الفولاذ المقاوم للصدأ مقاومة لا مثيل لها للتآكل والقوة والجاذبية البصرية، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات الصعبة في البيئات القاسية. من ناحية أخرى، يوفر الفولاذ المجلفن حماية فعالة من التآكل في البيئات الأقل عدوانية.

1. التركيب وعملية التصنيع

الفولاذ المقاوم للصدأ

الفولاذ المقاوم للصدأ عبارة عن سبيكة مكونة بشكل أساسي من الحديد والكروم (10.5% على الأقل) وأحيانًا النيكل والموليبدينوم. يشكل الكروم طبقة أكسيد واقية على السطح، مما يمنحه مقاومة ممتازة للتآكل. تتنوع الدرجات المختلفة، مثل 304 و316، في عناصر السبائك، مما يوفر خيارات لبيئات مختلفة، بما في ذلك درجات الحرارة القصوى والملوحة العالية.

الفولاذ المجلفن

الفولاذ المجلفن هو فولاذ كربوني مطلي بطبقة من الزنك. تحمي طبقة الزنك الفولاذ الموجود أسفله كحاجز ضد التآكل. الطريقة الأكثر شيوعًا للجلفنة هي الجلفنة بالغمس الساخن، حيث يتم غمر الفولاذ في الزنك المنصهر. طريقة أخرى هي الجلفنة الكهربية، حيث يتم تطبيق الزنك باستخدام تيار كهربائي. تعمل كلتا العمليتين على تعزيز مقاومة التآكل، على الرغم من أنهما أقل متانة بشكل عام في البيئات القاسية من الفولاذ المقاوم للصدأ.

2. مقاومة التآكل

الفولاذ المقاوم للصدأ

إن مقاومة التآكل في الفولاذ المقاوم للصدأ متأصلة بسبب تركيبته من السبائك، والتي تشكل طبقة أكسيد الكروم السلبية. يوفر الفولاذ المقاوم للصدأ من الدرجة 316، والذي يشمل الموليبدينوم، مقاومة ممتازة للتآكل الناتج عن الكلوريدات والأحماض والمواد الكيميائية العدوانية الأخرى. إنه الخيار المفضل في الصناعات البحرية والمعالجة الكيميائية والنفط والغاز، حيث يكون التعرض للعوامل المسببة للتآكل يوميًا.

الفولاذ المجلفن

توفر طبقة الزنك على الفولاذ المجلفن حماية ضد التآكل؛ حيث يتآكل الزنك قبل الفولاذ الأساسي، مما يوفر بعض مقاومة التآكل. ومع ذلك، فإن هذه الحماية محدودة، حيث يمكن أن تتدهور طبقة الزنك بمرور الوقت. وفي حين يعمل الفولاذ المجلفن بشكل كافٍ في البيئات المعتدلة والبناء العام، فإنه لا يتحمل المواد الكيميائية القاسية أو التعرض لمياه البحر بنفس فعالية الفولاذ المقاوم للصدأ.

3. الخواص الميكانيكية والقوة

الفولاذ المقاوم للصدأ

يعتبر الفولاذ المقاوم للصدأ عمومًا أكثر قوة من الفولاذ المجلفن، مع قوة شد ومتانة أعلىوهذا يجعلها مثالية للتطبيقات التي تتطلب المرونة والموثوقية تحت الضغط. كما يوفر الفولاذ المقاوم للصدأ مقاومة ممتازة للصدمات والتآكل، مما يعود بالنفع على البنية التحتية والتطبيقات الصناعية الثقيلة.

الفولاذ المجلفن

في حين أن قوة الفولاذ المجلفن تأتي في المقام الأول من قلب من الفولاذ الكربوني، فهو أقل قوة بشكل عام من الفولاذ المقاوم للصدأ. ولا تساهم طبقة الزنك المضافة بشكل كبير في قوته. الفولاذ المجلفن مناسب لـ تطبيقات متوسطة التحمل حيث تكون مقاومة التآكل ضرورية ولكن ليس في البيئات القاسية أو عالية الضغط.

4. المظهر والجماليات

الفولاذ المقاوم للصدأ

يتميز الفولاذ المقاوم للصدأ بمظهر أنيق ولامع وغالبًا ما يكون مرغوبًا فيه في التطبيقات المعمارية والمنشآت المرئية. كما أن جاذبيته الجمالية ومتانته تجعله الخيار المفضل للهياكل والمعدات عالية الوضوح.

الفولاذ المجلفن

تمنح طبقة الزنك الفولاذ المجلفن لمسة نهائية رمادية باهتة غير لامعة أقل جاذبية من الفولاذ المقاوم للصدأ. بمرور الوقت، قد يؤدي التعرض للطقس إلى ظهور طبقة بيضاء على السطح، مما قد يقلل من الجاذبية الجمالية، على الرغم من أنه لا يؤثر على الأداء.

5. اعتبارات التكلفة

الفولاذ المقاوم للصدأ

الفولاذ المقاوم للصدأ هو عادة أغلى بسبب عناصر السبائك، الكروم والنيكل، وعمليات التصنيع المعقدة. ومع ذلك، عمر أطول ويمكن للصيانة البسيطة أن تعوض التكلفة الأولية، وخاصة في البيئات الصعبة.

الفولاذ المجلفن

الفولاذ المجلفن هو أكثر اقتصادا من الفولاذ المقاوم للصدأ، وخاصة للتطبيقات قصيرة ومتوسطة المدى. إنه خيار فعال من حيث التكلفة للمشاريع ذات الميزانية المحدودة واحتياجات مقاومة التآكل المعتدلة.

6. التطبيقات النموذجية

تطبيقات الفولاذ المقاوم للصدأ

النفط والغاز: يستخدم في خطوط الأنابيب وخزانات التخزين والمنصات البحرية بسبب مقاومته العالية للتآكل وقوته.
المعالجة الكيميائية: ممتازة للبيئات التي يكون فيها التعرض للمواد الكيميائية الحمضية أو الكاوية يوميًا.
الهندسة البحرية: إن مقاومة الفولاذ المقاوم للصدأ للمياه المالحة تجعله مناسبًا للتطبيقات البحرية مثل الأرصفة والسفن والمعدات.
البنية التحتية: مثالية للجسور، والأسوار، والهياكل المعمارية حيث تكون المتانة والجماليات ضرورية.

تطبيقات الفولاذ المجلفن

البناء العام: يستخدم عادة في إطارات البناء، والأسوار، ودعامات الأسقف.
المعدات الزراعية: توفر التوازن بين مقاومة التآكل والفعالية من حيث التكلفة للمعدات المعرضة للتربة والرطوبة.
مرافق معالجة المياه: مناسبة للبنية التحتية غير الحرجة للمياه، مثل الأنابيب وخزانات التخزين في البيئات منخفضة التآكل.
الهياكل الخارجية: تستخدم عادة في حواجز الطرق، وحواجز الحماية، والأعمدة، حيث من المتوقع التعرض لظروف الطقس المعتدلة.

7. الصيانة وطول العمر

الفولاذ المقاوم للصدأ

يتطلب الفولاذ المقاوم للصدأ صيانة بسيطة بسبب مقاومته المتأصلة للتآكل. ومع ذلك، في البيئات القاسية، يوصى بالتنظيف الدوري لإزالة الأملاح أو المواد الكيميائية أو الرواسب التي قد تعرض طبقة الأكسيد الواقية للخطر بمرور الوقت.

الفولاذ المجلفن

يتطلب الفولاذ المجلفن التفتيش والصيانة الدورية للحفاظ على طبقة الزنك سليمة. إذا تعرضت طبقة الزنك للخدش أو التدهور، فقد يكون من الضروري إعادة الجلفنة أو الطلاء الإضافي لمنع التآكل. وهذا مهم بشكل خاص في التطبيقات البحرية أو الصناعية، حيث تكون طبقة الزنك معرضة لخطر التدهور بشكل أسرع.

8. مثال: الفولاذ المقاوم للصدأ مقابل الفولاذ المجلفن

ملكية الفولاذ المقاوم للصدأ (316) الفولاذ المجلفن مقارنة
آلية الحماية طبقة أكسيد واقية تقوم بالإصلاح الذاتي في وجود الأكسجين، مما يمنحها مقاومة للتآكل على المدى الطويل. يتم وضع طبقة واقية من الزنك على الفولاذ أثناء التصنيع. وفي حالة تلفه، يعمل الزنك المحيط على حماية الفولاذ المكشوف. إن طبقة الحماية المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ أكثر متانة ويمكنها "الشفاء" من تلقاء نفسها. ولا تقل حماية الفولاذ المقاوم للصدأ مع فقدان المواد أو انخفاض السُمك.
مظهر تتوفر العديد من اللمسات النهائية، من التلميع الكهربائي شديد السطوع إلى التلميع الكاشط. مظهر وشعور جذابان وعالي الجودة. قد يكون هناك بعض البقع. السطح ليس لامعًا ويتغير تدريجيًا إلى اللون الرمادي الباهت مع تقدم العمر. اختيار التصميم الجمالي.
الشعور بالسطح إنه سلس للغاية ويمكن أن يكون زلقًا. يبدو ملمسه خشنًا، ويصبح أكثر وضوحًا مع تقدم العمر. اختيار التصميم الجمالي.
الاعتمادات الخضراء يمكن إعادة استخدامها في هياكل جديدة. بعد انتهاء عمر الهيكل، تصبح ذات قيمة كخردة، وبسبب قيمتها التجميعية، تتمتع بمعدل إعادة تدوير مرتفع. عادةً ما يتم التخلص من الفولاذ الكربوني في نهاية عمره الافتراضي ويكون أقل قيمة. يتم إعادة تدوير الفولاذ المقاوم للصدأ على نطاق واسع سواء أثناء التصنيع أو في نهاية العمر الافتراضي. تحتوي جميع أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ الجديدة على نسبة كبيرة من الفولاذ المعاد تدويره.
جريان المعادن الثقيلة مستويات لا تذكر. انخفاض كبير في نسبة الزنك، وخاصة في وقت مبكر من الحياة. تم استبدال بعض الطرق السريعة الأوروبية بسور من الفولاذ المقاوم للصدأ لتجنب التلوث البيئي بالزنك.
حياة غير محدد، بشرط الحفاظ على السطح. إبطاء التآكل العام حتى يذوب الزنك. سيظهر الصدأ الأحمر مع تآكل طبقة الزنك/الحديد، وأخيرًا، تآكل فولاذ الركيزة. يلزم الإصلاح قبل ظهور بقع حمراء على سطح ~2%. إن تكلفة دورة حياة الفولاذ المقاوم للصدأ واضحة إذا كان المقصود إطالة عمره. ويمكن أن تكون نقطة التعادل الاقتصادي قصيرة مثل ست سنوات، اعتمادًا على البيئة وعوامل أخرى.
مقاومة الحريق ممتاز للفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي مع قوة وانحراف معقولين أثناء الحرائق. يذوب الزنك ويسيل، مما قد يؤدي إلى فشل الفولاذ المقاوم للصدأ المجاور في مصنع كيميائي. تفقد ركيزة الفولاذ الكربوني قوتها وتعاني من الانحراف. يوفر الفولاذ المقاوم للصدأ مقاومة أفضل للحريق ويتجنب خطر الزنك المنصهر إذا تم استخدام المجلفن.
اللحام في الموقع هذا روتين خاص بالفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي، مع مراعاة التمدد الحراري. يمكن دمج اللحامات في سطح المعدن المحيط. يعد التنظيف والتخميد بعد اللحام أمرًا ضروريًا. إن الفولاذ الكربوني قابل للحام ذاتيًا بسهولة، ولكن يجب إزالة الزنك بسبب الأبخرة. وإذا تم لحام الفولاذ المجلفن والفولاذ المقاوم للصدأ معًا، فإن أي بقايا من الزنك ستؤدي إلى تفتت الفولاذ المقاوم للصدأ. كما أن الطلاء الغني بالزنك أقل متانة من الطلاء المجلفن. وفي البيئات البحرية القاسية، يمكن أن يظهر الصدأ القاسي في غضون ثلاث إلى خمس سنوات، وتحدث هجمات الفولاذ بعد أربع سنوات/مم. إن المتانة قصيرة الأمد مماثلة، ولكن الطلاء الغني بالزنك عند الوصلات يتطلب الصيانة. وفي ظل الظروف القاسية، قد يتعرض الفولاذ المجلفن للصدأ الخشن - وحتى الثقوب - وإصابات اليد المحتملة، وخاصة من الجانب غير المرئي المواجه للبحر.
التلامس مع مادة رطبة ومسامية (مثل الأوتاد الخشبية) في بيئة مالحة. من المحتمل أن يؤدي ذلك إلى ظهور بقع الصدأ وهجوم الشقوق ولكن ليس الفشل الهيكلي. على غرار بقع التخزين، فإنها تؤدي إلى فقدان سريع للزنك على المدى الطويل بسبب الثقب. إنه أمر غير مرغوب فيه لأي من الطرفين، ولكنه قد يؤدي إلى فشل في قاعدة الأعمدة المجلفنة على المدى الطويل.
صيانة يمكن أن تعاني من بقع الشاي والتجاويف الدقيقة إذا لم يتم صيانتها بشكل مناسب. يمكن أن تعاني من فقدان عام للزنك والتآكل اللاحق للركيزة الفولاذية إذا لم يتم صيانتها بشكل كافٍ. ويشترط لكلا الأمرين المطر في الأماكن المفتوحة أو الغسل في المناطق المحمية.
أنابيب ASTM A335 ASME SA335 P92 SMLS

تطور البنية الدقيقة للفولاذ P92 عند درجات حرارة متساوية مختلفة

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.