ท่อ ASTM A335 ASME SA335 P92 SMLS

วิวัฒนาการโครงสร้างจุลภาคของเหล็ก P92 ที่อุณหภูมิไอโซเทอร์มอลที่แตกต่างกัน

วิวัฒนาการโครงสร้างจุลภาคของเหล็ก P92 ที่อุณหภูมิไอโซเทอร์มอลที่แตกต่างกัน

เหล็ก P92 ส่วนใหญ่ใช้ในหม้อไอน้ำแบบเหนือวิกฤตพิเศษ ท่อแรงดันสูงพิเศษ และอุปกรณ์อุณหภูมิสูงและแรงดันสูงอื่นๆ เหล็ก P92 มีองค์ประกอบทางเคมีของเหล็ก P91 บนพื้นฐานของการเพิ่มธาตุร่องรอยของธาตุ W และ B ลดเนื้อหาของ Mo ผ่านขอบเกรนของการเสริมความแข็งแรงและการกระจายตัวที่เสริมความแข็งแรงในหลากหลายวิธี เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพโดยรวมของเหล็ก P92 เหล็ก P92 มีคุณสมบัติต้านทานการเกิดออกซิเดชันและความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีกว่าเหล็ก P91 กระบวนการทำงานร้อนมีความจำเป็นสำหรับการผลิตท่อเหล็ก P92 เทคโนโลยีการประมวลผลความร้อนสามารถขจัดข้อบกพร่องภายในที่เกิดขึ้นในกระบวนการผลิตและทำให้ประสิทธิภาพของเหล็กตอบสนองความต้องการของสภาพการทำงาน ประเภทและสถานะขององค์กรในกระบวนการทำงานร้อนเป็นปัจจัยสำคัญที่มีอิทธิพลต่อประสิทธิภาพเพื่อให้เป็นไปตามมาตรฐาน ดังนั้น เอกสารนี้จึงวิเคราะห์การจัดระเบียบของท่อเหล็ก P92 ที่อุณหภูมิไอโซเทอร์มอลที่แตกต่างกัน เพื่อเปิดเผยวิวัฒนาการของการจัดระเบียบของท่อเหล็ก P92 ที่อุณหภูมิต่างๆ ซึ่งไม่เพียงแต่ให้ข้อมูลสนับสนุนสำหรับการวิเคราะห์การจัดระเบียบและการควบคุมประสิทธิภาพของกระบวนการทำงานร้อนจริงเท่านั้น แต่ยังวางรากฐานเชิงการทดลองสำหรับการพัฒนาของกระบวนการทำงานร้อนอีกด้วย

1. วัสดุและวิธีการทดสอบ

1.1 วัสดุทดสอบ

เหล็กที่ทดสอบคือท่อเหล็ก P92 ที่อยู่ในสภาพการใช้งาน (ชุบแข็งที่ 1060℃ + อบคืนตัวที่ 760℃) และองค์ประกอบทางเคมีแสดงอยู่ในตารางที่ 1 ตัวอย่างทรงกระบอกขนาด ϕ4 มม. × 10 มม. ถูกตัดที่ส่วนตรงกลางของท่อที่เสร็จแล้วในตำแหน่งเฉพาะตามทิศทางความยาว และใช้เครื่องวัดการขยายตัวของการดับเพื่อศึกษาการเปลี่ยนแปลงของเนื้อเยื่อที่อุณหภูมิต่างกัน

ตารางที่ 1 องค์ประกอบทางเคมีหลักของเหล็ก P92 ตามเศษส่วนมวล (%)

องค์ประกอบ ศรี มน Cr นิ โม วี อัล บี ไม่มี เฟ
% 0.13 0.2 0.42 8.67 0.25 0.48 0.19 0.008 0.002 0.05 1.51 สมดุล

1.2 กระบวนการทดสอบ

การใช้เครื่องวัดการขยายตัวทางความร้อนแบบดับ L78 ทำให้อุณหภูมิเพิ่มขึ้น 0.05 ℃/s เป็นอุณหภูมิฉนวน 1,050 ℃ ในเวลา 15 นาที และเย็นลง 200 ℃/s ที่อุณหภูมิห้อง วัดจุดวิกฤตของการเปลี่ยนเฟสของวัสดุ Ac1 คือ 792.4℃, Ac3 คือ 879.8℃, Ms คือ 372.3℃ ตัวอย่างถูกทำให้ร้อนถึง 1,050°C ด้วยอัตรา 10°C/วินาที และคงไว้เป็นเวลา 15 นาที จากนั้นจึงทำให้เย็นลงจนถึงอุณหภูมิต่างๆ (770, 740, 710, 680, 650, 620, 520, 430, 400, 370, 340, 310, 280, 250, 190 และ 160°C) ด้วยอัตรา 150°C/วินาที และคงไว้เป็นระยะเวลาต่างๆ (620°C หรือต่ำกว่าเป็นเวลา 1 ชั่วโมง 620°C หรือสูงกว่าเป็นเวลา 25 ชั่วโมง) 620 ℃ หรือสูงกว่าเป็นเวลา 25 ชั่วโมง ปิดแหล่งจ่ายไฟเพื่อให้ตัวอย่างเย็นลงด้วยอากาศจนถึงอุณหภูมิห้อง 1.3 วิธีการทดสอบ

หลังจากการเจียรและขัดผิวชิ้นงานภายใต้กระบวนการต่าง ๆ แล้ว พื้นผิวของชิ้นงานจะถูกกัดกร่อนโดยใช้กรดกัดกร่อน ใช้กล้องจุลทรรศน์ Zeiss AXIOVERT 25 และกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดด้านสิ่งแวดล้อม QWANTA 450 เพื่อสังเกตและวิเคราะห์โครงสร้าง โดยใช้เครื่องทดสอบความแข็ง Vickers รุ่น HVS-50 (น้ำหนักบรรทุก 1 กก.) วัดความแข็งที่ตำแหน่งต่าง ๆ บนพื้นผิวของชิ้นงานแต่ละชิ้น และค่าเฉลี่ยจะถูกนำมาเป็นค่าความแข็งของชิ้นงาน

2. ผลการทดสอบและการวิเคราะห์

2.1 การจัดระเบียบและการวิเคราะห์อุณหภูมิไอโซเทอร์มอลที่แตกต่างกัน

รูปที่ 1 แสดงโครงสร้างจุลภาคของเหล็ก P92 หลังจากออสเทนไนต์เสร็จสมบูรณ์ที่ 1,050°C ในเวลาต่างๆ ที่อุณหภูมิต่างๆ รูปที่ 1(a) แสดงโครงสร้างจุลภาคของเหล็ก P92 หลังจากการทำให้เป็นอุณหภูมิคงที่ที่ 190℃ เป็นเวลา 1 ชั่วโมง จากรูปที่ 1(a2) จะเห็นได้ว่าโครงสร้างที่อุณหภูมิห้องคือมาร์เทนไซต์ (M) จากรูปที่ 1(a3) จะเห็นได้ว่ามาร์เทนไซต์มีลักษณะเหมือนไม้ระแนง เนื่องจากจุด Ms ของเหล็กอยู่ที่ประมาณ 372°C การเปลี่ยนเฟสของมาร์เทนไซต์จึงเกิดขึ้นที่อุณหภูมิคงที่ต่ำกว่าจุด Ms ทำให้เกิดมาร์เทนไซต์ และปริมาณคาร์บอนของเหล็ก P92 อยู่ในช่วงขององค์ประกอบคาร์บอนต่ำ มาร์เทนไซต์มีสัณฐานคล้ายไม้ระแนง

รูปที่ 1(a) แสดงโครงสร้างจุลภาคของเหล็ก P92 หลังจากอุณหภูมิคงที่ 1 ชั่วโมงที่ 190°C

รูปที่ 1(a) แสดงโครงสร้างจุลภาคของเหล็ก P92 หลังจากอุณหภูมิคงที่ 1 ชั่วโมงที่ 190°C

รูปที่ 1(b) สำหรับโครงสร้างจุลภาคของเหล็ก P92 ที่อุณหภูมิไอโซเทอร์มอล 430 ℃ เป็นเวลา 1 ชั่วโมง เมื่ออุณหภูมิไอโซเทอร์มอลเพิ่มขึ้นเป็น 430°C เหล็ก P92 จะไปถึงโซนการเปลี่ยนรูปเบไนต์ เนื่องจากเหล็กมีธาตุ Mo, B และ W ธาตุเหล่านี้จึงมีผลเพียงเล็กน้อยต่อการเปลี่ยนรูปเบไนต์ในขณะที่ทำให้การเปลี่ยนรูปเพิร์ลไลต์ล่าช้า ดังนั้น เหล็ก P92 ที่อุณหภูมิไอโซเทอร์มอล 430 ℃ เป็นเวลา 1 ชั่วโมง จึงมีการจัดระเบียบเบไนต์จำนวนหนึ่ง จากนั้นออสเทไนต์ที่เย็นจัดที่เหลือจะถูกเปลี่ยนเป็นมาร์เทนไซต์เมื่อทำการระบายความร้อนด้วยอากาศ

รูปที่ 1(b) สำหรับโครงสร้างจุลภาคของเหล็ก P92 ที่อุณหภูมิ 430 ℃ ไอโซเทอร์มอล 1 ชั่วโมง

รูปที่ 1(b) สำหรับโครงสร้างจุลภาคของเหล็ก P92 ที่อุณหภูมิ 430 ℃ ไอโซเทอร์มอล 1 ชั่วโมง

รูปที่ 1(c) แสดงโครงสร้างจุลภาคของเหล็ก P92 ที่อุณหภูมิไอโซเทอร์มอล 520 ℃ เป็นเวลา 1 ชั่วโมง เมื่ออุณหภูมิไอโซเทอร์มอลอยู่ที่ 520 ℃ ธาตุโลหะผสม Cr, Mo, Mn เป็นต้น จะถูกยับยั้งการเปลี่ยนแปลงเพิร์ลไลต์ จุดเริ่มของการเปลี่ยนแปลงเบไนต์ (จุด Bs) จะลดลง ดังนั้นในช่วงอุณหภูมิเฉพาะ โซนการทำให้เสถียรของออสเทไนต์ที่เย็นจัดจะปรากฏขึ้น รูปที่ 1(c) จะเห็นได้ที่อุณหภูมิ 520 ℃ ที่อุณหภูมิไอโซเทอร์มอล 1 ชั่วโมงหลังจากออสเทไนต์ที่เย็นจัดไม่เกิดขึ้นหลังจากการเปลี่ยนแปลง ตามด้วยการทำให้เย็นลงด้วยอากาศเพื่อสร้างมาร์เทนไซต์ การจัดระเบียบอุณหภูมิห้องขั้นสุดท้ายคือมาร์เทนไซต์

รูปที่ 1(c) แสดงโครงสร้างจุลภาคของเหล็ก P92 ที่อุณหภูมิไอโซเทอร์มอล 520 ℃ 1 ชั่วโมง

รูปที่ 1(c) แสดงโครงสร้างจุลภาคของเหล็ก P92 ที่อุณหภูมิไอโซเทอร์มอล 520 ℃ 1 ชั่วโมง

รูปที่ 1 (d) สำหรับโครงสร้างจุลภาคแบบไอโซเทอร์มอล 25 ชั่วโมงของเหล็ก P92 ที่อุณหภูมิ 650 ℃ สำหรับมาร์เทนไซต์ + เพิร์ลไลต์ ตามที่แสดงในรูปที่ 1 (d3) เพิร์ลไลต์แสดงลักษณะของแผ่นที่ไม่ต่อเนื่อง และคาร์ไบด์บนพื้นผิวแสดงการตกตะกอนของแท่งสั้น เนื่องมาจากธาตุโลหะผสมเหล็ก P92 ได้แก่ Cr, Mo, V เป็นต้น เพื่อปรับปรุงเสถียรภาพของออสเทไนต์ที่เย็นจัดในเวลาเดียวกัน ทำให้สัณฐานวิทยาของเพิร์ลไลต์เหล็ก P92 เปลี่ยนแปลงไป นั่นคือ คาร์ไบด์ในตัวเพิร์ลไลต์ของคาร์ไบด์สำหรับแท่งสั้น ตัวเพิร์ลไลต์นี้เรียกว่าคลาสเพิร์ลไลต์ ในเวลาเดียวกัน พบอนุภาคเฟสที่สองละเอียดจำนวนมากในองค์กร

รูปที่ 1 (d) สำหรับโครงสร้างจุลภาคแบบไอโซเทอร์มอล 25 ชั่วโมงของเหล็ก P92 ที่อุณหภูมิ 650 ℃ สำหรับมาร์เทนไซต์ + เพิร์ลไลต์

รูปที่ 1 (d) สำหรับโครงสร้างจุลภาคแบบไอโซเทอร์มอล 25 ชั่วโมงของเหล็ก P92 ที่อุณหภูมิ 650 ℃ สำหรับมาร์เทนไซต์ + เพิร์ลไลต์

รูปที่ 1(e) แสดงโครงสร้างจุลภาคของเหล็ก P92 ที่อุณหภูมิไอโซเทอร์มอล 740 ℃ เป็นเวลา 25 ชั่วโมง ที่อุณหภูมิไอโซเทอร์มอล 740°C จะมีการตกตะกอนเฟอร์ไรต์มวลยูเทกติกก่อน จากนั้นจึงเกิดการสลายตัวยูเทกติกออสเทไนต์ ส่งผลให้เกิดโครงสร้างคล้ายเพิร์ลไลต์ เมื่อเปรียบเทียบกับโครงสร้างไอโซเทอร์มอล 650°C (ดูรูปที่ 1(d3)) โครงสร้างเพิร์ลไลต์จะหยาบขึ้นเมื่ออุณหภูมิไอโซเทอร์มอลเพิ่มขึ้น และลักษณะสองเฟสของเพิร์ลไลต์ คือ เฟอร์ไรต์และคาร์บูไรต์ในรูปแท่งสั้น สามารถมองเห็นได้ชัดเจน

รูปที่ 1(e) แสดงโครงสร้างจุลภาคของเหล็ก P92 ที่อุณหภูมิไอโซเทอร์มอล 25 ชั่วโมงที่ 740 ℃

รูปที่ 1(e) แสดงโครงสร้างจุลภาคของเหล็ก P92 ที่อุณหภูมิไอโซเทอร์มอล 25 ชั่วโมงที่ 740 ℃

รูปที่ 1(f) แสดงโครงสร้างจุลภาคของเหล็ก P92 ที่อุณหภูมิไอโซเทอร์มอล 770°C เป็นเวลา 25 ชั่วโมง ที่อุณหภูมิไอโซเทอร์มอล 770°C เมื่อเวลาไอโซเทอร์มอลขยายออกไป จะเกิดการตกตะกอนของเฟอร์ไรต์ก่อน จากนั้นออสเทไนต์ที่เย็นจัดจะสลายตัวแบบยูเทกติกเพื่อสร้างโครงสร้างเฟอร์ไรต์ + เพิร์ลไลต์ เมื่ออุณหภูมิไอโซเทอร์มอลเพิ่มขึ้น ปริมาณเฟอร์ไรต์ยูเทกติกแรกจะเพิ่มขึ้น และปริมาณเพิร์ลไลต์จะลดลง เนื่องจากธาตุโลหะผสมเหล็ก P92 ทำให้ธาตุโลหะผสมละลายเข้าไปในออสเทไนต์เพื่อเพิ่มความสามารถในการแข็งตัวของออสเทไนต์ ทำให้การสลายตัวแบบยูเทกติกมีความยากลำบากมากขึ้น ดังนั้นจะต้องมีเวลาไอโซเทอร์มอลที่ยาวนานเพียงพอเพื่อให้เกิดการสลายตัวแบบยูเทกติก ซึ่งก็คือการก่อตัวของโครงสร้างเพิร์ลไลต์

รูปที่ 1(f) แสดงโครงสร้างจุลภาคของเหล็ก P92 ที่อุณหภูมิคงที่ 770°C เป็นเวลา 25 ชั่วโมง

รูปที่ 1(f) แสดงโครงสร้างจุลภาคของเหล็ก P92 ที่อุณหภูมิคงที่ 770°C เป็นเวลา 25 ชั่วโมง

การวิเคราะห์สเปกตรัมพลังงานดำเนินการกับเนื้อเยื่อที่มีสัณฐานวิทยาที่แตกต่างกันในรูปที่ 1(f2) เพื่อระบุประเภทของเนื้อเยื่อเพิ่มเติมตามที่แสดงในตารางที่ 2 จากตารางที่ 2 จะเห็นได้ว่าปริมาณคาร์บอนของอนุภาคสีขาวสูงกว่ากลุ่มอื่น และธาตุโลหะผสม Cr, Mo และ V มีมากกว่า โดยวิเคราะห์อนุภาคนี้สำหรับอนุภาคคาร์ไบด์คอมโพสิตที่ตกตะกอนในระหว่างกระบวนการระบายความร้อน เมื่อเปรียบเทียบกันแล้ว ปริมาณคาร์บอนในกลุ่มแผ่นไม่ต่อเนื่องจะรองลงมาเป็นปริมาณต่ำที่สุด และปริมาณคาร์บอนในกลุ่มมวลจะน้อยที่สุด เนื่องจากเพิร์ลไลต์เป็นกลุ่มสองเฟสของคาร์บูไรซ์และเฟอร์ไรต์ ปริมาณคาร์บอนโดยเฉลี่ยจึงสูงกว่าเฟอร์ไรต์ เมื่อรวมกับการวิเคราะห์อุณหภูมิและสัณฐานวิทยาแบบไอโซเทอร์มอล ก็จะระบุเพิ่มเติมได้ว่ากลุ่มแผ่นมีลักษณะคล้ายเพิร์ลไลต์ และกลุ่มมวลเป็นเฟอร์ไรต์ยูเทกติกอันดับแรก

การวิเคราะห์สเปกตรัมของเหล็ก P92 ที่ผ่านการบำบัดแบบอุณหภูมิคงที่ที่ 770 °C เป็นเวลา 25 ชั่วโมง เขียนในรูปแบบตารางโดยใช้เศษส่วนอะตอม (%)

โครงสร้าง ไม่มี โม Ti วี Cr มน เฟ
เม็ดสีขาว 11.07 0.04 0.94 0.02 2.16 8.36 2.64 54.77 2.84
โครงสร้างแบบบล็อค 9.31 0.04 0.95 0.2 0.32 8.42 0.74 85.51 10.21
โครงสร้างแบบหลายชั้น 5.1 0 0.09 0.1 0.33 7.3 0.35 85.65 0.69

2.2 ความแข็งระดับจุลภาคและการวิเคราะห์

โดยทั่วไปแล้ว ในระหว่างกระบวนการระบายความร้อนของเหล็กอัลลอยด์ที่มีองค์ประกอบเช่น W และ Mo การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างสามประเภทเกิดขึ้นในออสเทไนต์ที่เย็นจัด: การเปลี่ยนแปลงมาร์เทนไซต์ในโซนอุณหภูมิต่ำ การเปลี่ยนแปลงเบไนต์ในโซนอุณหภูมิปานกลาง และการเปลี่ยนแปลงเพิร์ลไลต์ในโซนอุณหภูมิสูง การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างที่แตกต่างกันนำไปสู่ความแข็งที่แตกต่างกัน รูปที่ 2 แสดงความแปรผันของเส้นโค้งความแข็งของเหล็ก P92 ที่อุณหภูมิไอโซเทอร์มอลที่แตกต่างกัน จากรูปที่ 2 จะเห็นได้ว่าเมื่ออุณหภูมิไอโซเทอร์มอลเพิ่มขึ้น ความแข็งจะแสดงแนวโน้มของการลดลงก่อน จากนั้นเพิ่มขึ้น และสุดท้ายลดลง เมื่ออุณหภูมิไอโซเทอร์มอลอยู่ที่ 160 ~ 370 ℃ การเปลี่ยนแปลงมาร์เทนไซต์จะเกิดขึ้น ความแข็งวิกเกอร์สจะเปลี่ยนจาก 516HV เป็น 457HV เมื่ออุณหภูมิไอโซเทอร์มอลอยู่ที่ 400 ~ 620 ℃ การเปลี่ยนแปลงเบไนต์ในปริมาณเล็กน้อยจะเกิดขึ้น และความแข็งของ 478HV จะเพิ่มขึ้นเป็น 484HV เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงเบไนต์ในปริมาณเล็กน้อย ความแข็งจึงไม่เปลี่ยนแปลงมากนัก เมื่ออุณหภูมิไอโซเทอร์มอลอยู่ที่ 650 ℃ จะเกิดเพิร์ลไลต์จำนวนเล็กน้อย โดยมีความแข็ง 410HV เมื่ออุณหภูมิไอโซเทอร์มอลอยู่ที่ 680 ~ 770 ℃ การก่อตัวของการจัดระเบียบเฟอร์ไรต์ + เพิร์ลไลต์ ความแข็งจาก 242HV เป็น 163HV เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของเหล็ก P92 ที่อุณหภูมิต่างๆ ในการจัดระเบียบการเปลี่ยนแปลงจะแตกต่างกัน ในบริเวณของการเปลี่ยนแปลงมาร์เทนไซต์ที่อุณหภูมิต่ำ เมื่ออุณหภูมิไอโซเทอร์มอลต่ำกว่าจุด Ms เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ปริมาณมาร์เทนไซต์จะลดลง ความแข็งจะลดลง ในช่วงกลางของการเปลี่ยนแปลงของเหล็ก P92 ในอุณหภูมิที่ต่างกัน เมื่ออุณหภูมิไอโซเทอร์มอลต่ำกว่าจุด Ms เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น เนื้อหาของมาร์เทนไซต์จะลดลง ความแข็งจะลดลง ในบริเวณการเปลี่ยนแปลงของเบไนต์ที่อุณหภูมิปานกลาง เนื่องจากปริมาณการเปลี่ยนแปลงของเบไนต์มีน้อย ความแข็งจึงไม่เปลี่ยนแปลงมากนัก ในบริเวณการเปลี่ยนแปลงเพิร์ลไลต์ที่อุณหภูมิสูง เมื่ออุณหภูมิไอโซเทอร์มอลเพิ่มขึ้น เนื้อหาเฟอร์ไรต์ยูเทกติกแรกจะเพิ่มขึ้น ทำให้ความแข็งลดลงอย่างต่อเนื่อง ดังนั้น เมื่ออุณหภูมิไอโซเทอร์มอลเพิ่มขึ้น ความแข็งของวัสดุมักจะมีแนวโน้มลดลง และแนวโน้มของการเปลี่ยนแปลงความแข็งและการวิเคราะห์ขององค์กรก็สอดคล้องกับแนวโน้มดังกล่าว

การเปลี่ยนแปลงของกราฟความแข็งของเหล็ก P92 ที่อุณหภูมิไอโซเทอร์มอลที่แตกต่างกัน

การเปลี่ยนแปลงของกราฟความแข็งของเหล็ก P92 ที่อุณหภูมิไอโซเทอร์มอลที่แตกต่างกัน

3. บทสรุป

1) จุดวิกฤต Ac1 ของเหล็ก P92 คือ 792.4 ℃, Ac3 คือ 879.8 ℃ และ Ms คือ 372.3 ℃

2) เหล็ก P92 ที่อุณหภูมิไอโซเทอร์มอลต่างกันเพื่อให้ได้โครงสร้างที่อุณหภูมิห้องที่แตกต่างกัน ในอุณหภูมิไอโซเทอร์มอล 160 ~ 370 ℃ 1 ชั่วโมง โครงสร้างที่อุณหภูมิห้องคือมาร์เทนไซต์ ในอุณหภูมิไอโซเทอร์มอล 400 ~ 430 ℃ 1 ชั่วโมง โครงสร้างที่มีเบไนต์ + มาร์เทนไซต์จำนวนเล็กน้อย ในอุณหภูมิไอโซเทอร์มอล 520 ~ 620 ℃ 1 ชั่วโมง โครงสร้างค่อนข้างเสถียร ช่วงเวลาสั้นๆ (1 ชั่วโมง) ไม่เกิดขึ้นภายในการเปลี่ยนแปลง โครงสร้างที่อุณหภูมิห้องคือมาร์เทนไซต์ ในอุณหภูมิไอโซเทอร์มอล 650 ℃ 25 ชั่วโมง โครงสร้างที่อุณหภูมิห้องคือเพิร์ลไลต์ h โครงสร้างที่อุณหภูมิห้องสำหรับเพิร์ลไลต์ + มาร์เทนไซต์ ในอุณหภูมิไอโซเทอร์มอล 680 ~ 770 ℃ 25 ชั่วโมง โครงสร้างจะเปลี่ยนเป็นเพิร์ลไลต์ + เฟอร์ไรต์ยูเทกติกแรก

3) การออสเทนไนต์ของเหล็ก P92 ใน Ac1 ต่ำกว่าอุณหภูมิคงที่ เมื่ออุณหภูมิคงที่ลดลง ความแข็งของวัสดุโดยรวมมีแนวโน้มเพิ่มขึ้น อุณหภูมิคงที่อยู่ที่ 770 ℃ หลังจากการเกิดการตกตะกอนเฟอร์ไรต์ยูเทกติกครั้งแรก การเปลี่ยนแปลงแบบเพิร์ลไลต์ ความแข็งต่ำที่สุด ประมาณ 163HV อุณหภูมิคงที่อยู่ที่ 160 ℃ หลังจากการเกิดการเปลี่ยนแปลงแบบมาร์เทนไซต์ ความแข็งสูงที่สุด ประมาณ 516HV

ASME B31.3 เทียบกับ ASME B31.1

ASME B31.1 เทียบกับ ASME B31.3: ทำความรู้จักกับรหัสการออกแบบท่อ

การแนะนำ

ในการออกแบบและวิศวกรรมระบบท่อ การเลือกรหัสระบบท่อที่เหมาะสมถือเป็นสิ่งสำคัญเพื่อให้มั่นใจถึงความปลอดภัย ประสิทธิภาพ และการปฏิบัติตามมาตรฐานอุตสาหกรรม รหัสการออกแบบระบบท่อที่ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางที่สุดสองรหัส ได้แก่ มาตรฐาน ASME B31.1 และ ใบรับรองมาตรฐาน ASME B31.3แม้ว่าทั้งสองจะมาจากสมาคมวิศวกรเครื่องกลแห่งอเมริกา (ASME) และควบคุมการออกแบบและการก่อสร้างระบบท่อ แต่การใช้งานของทั้งสองแตกต่างกันอย่างมาก การทำความเข้าใจ ASME B31.1 เทียบกับ ASME B31.3 การอภิปรายเป็นสิ่งสำคัญในการเลือกโค้ดที่ถูกต้องสำหรับโครงการของคุณ ไม่ว่าจะเกี่ยวข้องกับโรงไฟฟ้า การแปรรูปทางเคมี หรือโรงงานอุตสาหกรรม

ภาพรวม: ASME B31.1 เทียบกับ ASME B31.3

What is ASME B31.3 or Process Piping Code?

มาตรฐาน ASME B31.1 เป็นมาตรฐานที่ควบคุมการออกแบบ การก่อสร้าง และการบำรุงรักษาระบบท่อของโรงไฟฟ้า ซึ่งใช้กับระบบท่อในโรงไฟฟ้า โรงงานอุตสาหกรรม และสถานที่อื่นๆ ที่เกี่ยวข้องกับการผลิตไฟฟ้า มาตรฐานนี้มุ่งเน้นอย่างมากที่ความสมบูรณ์ของระบบที่จัดการกับไอน้ำแรงดันสูง น้ำ และก๊าซร้อน

การใช้งานทั่วไป:โรงไฟฟ้า ระบบทำความร้อน กังหัน และระบบหม้อไอน้ำ
ช่วงแรงดัน:ระบบไอน้ำและของเหลวแรงดันสูง
ช่วงอุณหภูมิ:การบริการอุณหภูมิสูง โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานไอน้ำและแก๊ส

What is ASME B31.1 or Power Piping Code?

ใบรับรองมาตรฐาน 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.

การใช้งานทั่วไป:โรงงานแปรรูปเคมี โรงกลั่น โรงงานเภสัชกรรม โรงงานผลิตอาหารและเครื่องดื่ม
ช่วงแรงดันโดยทั่วไปจะต่ำกว่าช่วงความดันใน ASME B31.1 ขึ้นอยู่กับประเภทของไหลและการจำแนกประเภท
ช่วงอุณหภูมิ: varies depending บนของเหลวเคมี แต่โดยทั่วไปจะต่ำกว่าสภาวะที่รุนแรงใน มาตรฐาน ASME B31.1.

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

ASME B31.3 เทียบกับ ASME B31.1

ASME B31.3 เทียบกับ ASME B31.1

Sr No พารามิเตอร์ ASME B31.3-Process Piping ASME B31.1-Power Piping
1 ขอบเขต 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 การออกแบบชีวิต 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.

บทสรุป

ความแตกต่างที่สำคัญใน ASME B31.1 เทียบกับ ASME B31.3 การอภิปรายอยู่ที่การประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรม ความต้องการด้านวัสดุ และข้อควรพิจารณาด้านความปลอดภัย มาตรฐาน ASME B31.1 เหมาะสำหรับการผลิตไฟฟ้าและระบบอุณหภูมิสูง โดยเน้นที่ความสมบูรณ์เชิงกล ในเวลาเดียวกัน ใบรับรองมาตรฐาน 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 ส่วนที่ II ส่วน A

ASME BPVC ส่วนที่ II ส่วน A: ข้อมูลจำเพาะของวัสดุเหล็ก

การแนะนำ

ASME BPVC ส่วนที่ II ส่วน A: ข้อมูลจำเพาะของวัสดุเหล็ก เป็นส่วนหนึ่งของ ASME Boiler and Pressure Vessel Code (BPVC) ครอบคลุมข้อกำหนดสำหรับวัสดุเหล็ก (ส่วนใหญ่เป็นเหล็ก) ใช้ในการก่อสร้างหม้อไอน้ำ ถังแรงดัน และอุปกรณ์รักษาแรงดันอื่นๆ หัวข้อนี้กล่าวถึงข้อกำหนดสำหรับเหล็กและวัสดุเหล็กโดยเฉพาะ เช่น เหล็กกล้าคาร์บอน เหล็กกล้าอัลลอยด์ และเหล็กกล้าไร้สนิม

ข้อมูลจำเพาะวัสดุที่เกี่ยวข้องสำหรับท่อและแผ่น

ท่อ:

SA-178/SA-178เอ็ม – ท่อหม้อน้ำและซุปเปอร์ฮีตเตอร์เหล็กกล้าคาร์บอนเชื่อมความต้านทานไฟฟ้าและเหล็กกล้าคาร์บอน-แมงกานีส
SA-179/SA-179เอ็ม – ท่อแลกเปลี่ยนความร้อนและคอนเดนเซอร์เหล็กกล้าคาร์บอนต่ำดึงเย็นแบบไร้รอยต่อ
SA-192/SA-192เอ็ม – ท่อหม้อไอน้ำเหล็กกล้าคาร์บอนไร้รอยต่อสำหรับบริการแรงดันสูง
SA-209/SA-209เอ็ม – ท่อหม้อน้ำและท่อซุปเปอร์ฮีตเตอร์โลหะผสมคาร์บอน-โมลิบดีนัมแบบไร้รอยต่อ
SA-210/SA-210เอ็ม – ท่อหม้อน้ำเหล็กกล้าคาร์บอนปานกลางและซุปเปอร์ฮีตเตอร์แบบไร้รอยต่อ
SA-213/SA-213เอ็ม – หม้อไอน้ำโลหะผสมเฟอร์ริติกและออสเทนนิติกแบบไร้รอยต่อ เครื่องทำความร้อนสูง และท่อแลกเปลี่ยนความร้อน
SA-214/SA-214เอ็ม – ท่อแลกเปลี่ยนความร้อนและคอนเดนเซอร์เหล็กกล้าคาร์บอนเชื่อมความต้านทานไฟฟ้า
SA-249/SA-249เอ็ม – หม้อไอน้ำเหล็กกล้าออสเทนนิติกเชื่อม ซุปเปอร์ฮีตเตอร์ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน และท่อคอนเดนเซอร์
SA-250/SA-250เอ็ม – ท่อหม้อน้ำและเหล็กอัลลอยด์เฟอร์ริติกเชื่อมด้วยความต้านทานไฟฟ้าและซุปเปอร์ฮีตเตอร์
SA-268/SA-268เอ็ม – ท่อเหล็กกล้าไร้สนิมเฟอร์ริติกและมาร์เทนซิติกแบบไร้รอยต่อและเชื่อมสำหรับใช้งานทั่วไป
SA-334/SA-334เอ็ม – ท่อเหล็กกล้าคาร์บอนและโลหะผสมแบบไร้รอยต่อและเชื่อมสำหรับการใช้งานที่อุณหภูมิต่ำ
SA-335/SA-335เอ็ม – ท่อเหล็กอัลลอยด์เฟอร์ริติกไร้รอยต่อสำหรับการใช้งานที่อุณหภูมิสูง
SA-423/SA-423เอ็ม – ท่อเหล็กโลหะผสมต่ำแบบไร้รอยต่อและเชื่อมด้วยไฟฟ้า
SA-450/SA-450เอ็ม – ข้อกำหนดทั่วไปสำหรับท่อเหล็กกล้าคาร์บอนและโลหะผสมต่ำ
SA-556/SA-556เอ็ม – ท่อป้อนน้ำป้อนเหล็กกล้าคาร์บอนดึงเย็นแบบไร้รอยต่อ
SA-557/SA-557เอ็ม – ท่อป้อนเครื่องทำความร้อนเหล็กกล้าคาร์บอนเชื่อมด้วยความต้านทานไฟฟ้า
SA-688/SA-688เอ็ม – ท่อป้อนน้ำสำหรับเครื่องทำความร้อนสเตนเลสออสเทนนิติกแบบไร้รอยต่อและเชื่อม
SA-789/SA-789เอ็ม – ท่อเหล็กกล้าไร้สนิมเฟอร์ริติก/ออสเทนนิติกแบบไร้รอยต่อและเชื่อมสำหรับการใช้งานทั่วไป
SA-790/SA-790M – ท่อเหล็กกล้าไร้สนิมเฟอร์ริติก/ออสเทนนิติกแบบไร้รอยต่อและเชื่อม
SA-803/SA-803เอ็ม – ท่อป้อนน้ำสำหรับเครื่องทำความร้อนสเตนเลสเฟอร์ริติกแบบไร้รอยต่อและเชื่อม
SA-813/SA-813เอ็ม – ท่อเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติกเชื่อมเดี่ยวหรือคู่
SA-814/SA-814เอ็ม – ท่อเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติกเชื่อมแบบขึ้นรูปเย็น

เอเอสเอ็มอี บีพีวีซี

เอเอสเอ็มอี บีพีวีซี

แผ่น:

SA-203/SA-203เอ็ม – แผ่นภาชนะรับแรงดัน เหล็กอัลลอยด์ นิกเกิล
SA-204/SA-204เอ็ม – แผ่นภาชนะรับแรงดัน เหล็กอัลลอยด์ โมลิบดีนัม
SA-285/SA-285เอ็ม – แผ่นภาชนะรับแรงดัน เหล็กกล้าคาร์บอน ความแข็งแรงแรงดึงต่ำและปานกลาง
SA-299/SA-299เอ็ม – แผ่นภาชนะรับแรงดัน เหล็กกล้าคาร์บอน แมงกานีส-ซิลิกอน
SA-302/SA-302เอ็ม – แผ่นภาชนะรับแรงดัน เหล็กอัลลอยด์ แมงกานีส-โมลิบดีนัม และแมงกานีส-โมลิบดีนัม-นิกเกิล
SA-353/SA-353เอ็ม – แผ่นภาชนะรับแรงดัน เหล็กอัลลอยด์ ชุบนิกเกิล 9% ที่ผ่านการปรับสภาพและอบคืนสภาพสองครั้ง
SA-387/SA-387เอ็ม – แผ่นภาชนะรับแรงดัน เหล็กอัลลอยด์ โครเมียม-โมลิบดีนัม
SA-516/SA-516เอ็ม – แผ่นภาชนะรับแรงดัน เหล็กกล้าคาร์บอน สำหรับการใช้งานที่อุณหภูมิปานกลางและต่ำ
SA-517/SA-517เอ็ม – แผ่นภาชนะรับแรงดัน เหล็กอัลลอยด์ ความแข็งแรงสูง ชุบแข็งและอบคืนตัว
SA-533/SA-533เอ็ม – แผ่นภาชนะรับแรงดัน เหล็กอัลลอยด์ ชุบแข็งและอบอ่อน แมงกานีส-โมลิบดีนัม และแมงกานีส-โมลิบดีนัม-นิกเกิล
SA-537/SA-537เอ็ม – แผ่นภาชนะรับแรงดัน เหล็กกล้าคาร์บอน-แมงกานีส-ซิลิกอนที่ผ่านการอบด้วยความร้อน
SA-542/SA-542M – แผ่นภาชนะรับแรงดัน เหล็กอัลลอยด์ ชุบแข็งและอบอ่อน โครเมียม-โมลิบดีนัม และโครเมียม-โมลิบดีนัม-วาเนเดียม
SA-543/SA-543เอ็ม – แผ่นภาชนะรับแรงดัน เหล็กอัลลอยด์ ชุบแข็งและอบอ่อน นิกเกิล-โครเมียม-โมลิบดีนัม
SA-553/SA-553เอ็ม – แผ่นภาชนะรับแรงดัน เหล็กอัลลอยด์ ชุบแข็งและอบชุบ 7, 8 และ 9% นิกเกิล
SA-612/SA-612เอ็ม – แผ่นภาชนะรับแรงดัน เหล็กกล้าคาร์บอน ความแข็งแรงสูง สำหรับการใช้งานที่อุณหภูมิปานกลางและต่ำ
SA-662/SA-662เอ็ม – แผ่นภาชนะรับแรงดัน เหล็กคาร์บอน-แมงกานีส-ซิลิกอน สำหรับใช้งานที่อุณหภูมิปานกลางและต่ำ
SA-841/SA-841เอ็ม – แผ่นภาชนะรับแรงดัน ผลิตโดยกระบวนการควบคุมเทอร์โมเมคานิกส์ (TMCP)

บทสรุป

โดยสรุป ASME BPVC Section II Part A: Ferrous Material Specifications เป็นแหล่งข้อมูลที่สำคัญสำหรับการรับรองความปลอดภัย ความน่าเชื่อถือ และคุณภาพของวัสดุเหล็กที่ใช้ในการสร้างหม้อไอน้ำ ภาชนะรับแรงดัน และอุปกรณ์รักษาแรงดันอื่นๆ โดยการให้ข้อมูลจำเพาะที่ครอบคลุมเกี่ยวกับคุณสมบัติทางกลและเคมีของวัสดุ เช่น เหล็กกล้าคาร์บอน เหล็กกล้าโลหะผสม และเหล็กกล้าไร้สนิม ส่วนนี้จึงรับรองว่าวัสดุเป็นไปตามมาตรฐานที่เข้มงวดที่จำเป็นสำหรับการใช้งานแรงดันสูงและอุณหภูมิสูง คำแนะนำโดยละเอียดเกี่ยวกับรูปแบบผลิตภัณฑ์ ขั้นตอนการทดสอบ และการปฏิบัติตามมาตรฐานอุตสาหกรรมทำให้มีความจำเป็นสำหรับวิศวกร ผู้ผลิต และผู้ตรวจสอบที่เกี่ยวข้องกับการออกแบบและการสร้างอุปกรณ์แรงดัน ดังนั้น ASME BPVC Section II Part A จึงมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับอุตสาหกรรมปิโตรเคมี นิวเคลียร์ และการผลิตไฟฟ้า ซึ่งภาชนะรับแรงดันและหม้อไอน้ำจะต้องทำงานอย่างปลอดภัยและมีประสิทธิภาพภายใต้สภาวะความเค้นเชิงกลที่เข้มงวด

ท่อเหล็กไร้รอยต่อ SAE4140 ชุบแข็ง

การวิเคราะห์สาเหตุของรอยแตกร้าวรูปวงแหวนในท่อเหล็กไร้รอยต่อ SAE 4140 ที่ผ่านการชุบแข็ง

สาเหตุของรอยแตกร้าวรูปวงแหวนที่ปลายท่อของท่อเหล็กไร้รอยต่อ SAE 4140 ได้รับการศึกษาโดยการตรวจสอบองค์ประกอบทางเคมี การทดสอบความแข็ง การสังเกตโลหะวิทยา กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบสแกน และการวิเคราะห์สเปกตรัมพลังงาน ผลการศึกษาแสดงให้เห็นว่ารอยแตกร้าวรูปวงแหวนของท่อเหล็กไร้รอยต่อ SAE 4140 เป็นรอยแตกร้าวจากการดับ ซึ่งมักเกิดขึ้นที่ปลายท่อ สาเหตุของรอยแตกร้าวจากการดับคืออัตราการระบายความร้อนที่แตกต่างกันระหว่างผนังด้านในและด้านนอก และอัตราการระบายความร้อนของผนังด้านนอกสูงกว่าของผนังด้านในมาก ซึ่งส่งผลให้เกิดรอยแตกร้าวล้มเหลวอันเนื่องมาจากความเข้มข้นของความเค้นใกล้ตำแหน่งผนังด้านใน รอยแตกร้าวรูปวงแหวนสามารถกำจัดได้โดยการเพิ่มอัตราการระบายความร้อนของผนังด้านในของท่อเหล็กระหว่างการดับ ปรับปรุงความสม่ำเสมอของอัตราการระบายความร้อนระหว่างผนังด้านในและด้านนอก และควบคุมอุณหภูมิหลังการดับให้อยู่ภายใน 150 ~200 ℃ เพื่อลดความเค้นในการดับโดยการอบชุบด้วยตนเอง

SAE 4140 เป็นเหล็กโครงสร้างโลหะผสม CrMo ต่ำ เป็นเกรดมาตรฐาน ASTM A519 ของสหรัฐอเมริกา ในมาตรฐานแห่งชาติ 42CrMo โดยอิงจากการเพิ่มขึ้นของปริมาณ Mn ดังนั้น ความสามารถในการชุบแข็งของ SAE 4140 จึงได้รับการปรับปรุงเพิ่มเติม ท่อเหล็กไร้รอยต่อ SAE 4140 แทนที่จะใช้การตีขึ้นรูปแข็ง การผลิตแท่งเหล็กรีดของเพลากลวง กระบอกสูบ ปลอก และชิ้นส่วนอื่นๆ สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิตได้อย่างมากและช่วยประหยัดเหล็ก ท่อเหล็ก SAE 4140 ใช้กันอย่างแพร่หลายในเครื่องมือเจาะสกรูสำหรับการทำเหมืองน้ำมันและก๊าซ และอุปกรณ์ขุดเจาะอื่นๆ การบำบัดด้วยความร้อนท่อเหล็กไร้รอยต่อ SAE 4140 สามารถตอบสนองความต้องการด้านความแข็งแรงและความเหนียวของเหล็กที่แตกต่างกันได้โดยการปรับกระบวนการอบชุบให้เหมาะสมที่สุด อย่างไรก็ตาม มักพบว่าส่งผลกระทบต่อข้อบกพร่องในการส่งมอบผลิตภัณฑ์ในกระบวนการผลิต เอกสารนี้มุ่งเน้นไปที่ท่อเหล็ก SAE 4140 เป็นหลักในกระบวนการชุบแข็งตรงกลางความหนาของผนังปลายท่อ วิเคราะห์ข้อบกพร่องของรอยแตกร้าวรูปวงแหวน และเสนอมาตรการปรับปรุง

1. วัสดุและวิธีการทดสอบ

บริษัทผลิตข้อมูลจำเพาะสำหรับท่อเหล็กไร้ตะเข็บเกรด SAE 4140 ขนาด ∅ 139.7 × 31.75 มม. กระบวนการผลิตสำหรับการให้ความร้อนแท่งเหล็ก → เจาะ → รีด → กำหนดขนาด → อบชุบ (เวลาแช่ 850 ℃ เป็นเวลา 70 นาที + ท่อหมุนนอกเครื่องทำความเย็นแบบฝักบัวน้ำ + เวลาแช่ 735 ℃ เป็นเวลา 2 ชั่วโมง) → การตรวจจับและการตรวจสอบข้อบกพร่อง หลังจากการบำบัดด้วยการอบชุบ การตรวจสอบการตรวจจับข้อบกพร่องเผยให้เห็นว่ามีรอยแตกร้าวแบบวงแหวนตรงกลางความหนาของผนังที่ปลายท่อ ดังที่แสดงในรูปที่ 1 รอยแตกร้าวแบบวงแหวนปรากฏขึ้นที่ระยะห่างจากภายนอกประมาณ 21~24 มม. ล้อมรอบเส้นรอบวงของท่อ และไม่ต่อเนื่องบางส่วน ในขณะที่ไม่พบข้อบกพร่องดังกล่าวในตัวท่อ

รูปที่ 1 รอยแตกร้าวรูปวงแหวนที่ปลายท่อ

รูปที่ 1 รอยแตกร้าวรูปวงแหวนที่ปลายท่อ

นำตัวอย่างการชุบแข็งท่อเหล็กไปวิเคราะห์การชุบแข็งและสังเกตการจัดระเบียบการชุบแข็ง และวิเคราะห์สเปกตรัมขององค์ประกอบของท่อเหล็ก พร้อมกันนั้น นำตัวอย่างกำลังสูงไปสังเกตจุลภาคของรอยแตกร้าว ระดับขนาดเกรนในรอยแตกร้าวในท่อเหล็กกล้าที่ผ่านการอบชุบ และนำตัวอย่างไปตรวจด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดโดยใช้เครื่องสเปกโตรมิเตอร์เพื่อดูรอยแตกร้าวในองค์ประกอบภายในของการวิเคราะห์พื้นที่จุลภาค

2. ผลการทดสอบ

2.1 องค์ประกอบทางเคมี

ตารางที่ 1 แสดงผลการวิเคราะห์สเปกตรัมองค์ประกอบทางเคมี และองค์ประกอบของธาตุต่างๆ เป็นไปตามข้อกำหนดของมาตรฐาน ASTM A519

ตารางที่ 1 ผลการวิเคราะห์องค์ประกอบทางเคมี (เศษส่วนมวล %)

องค์ประกอบ ศรี มน Cr โม ลูกบาศ์ก นิ
เนื้อหา 0.39 0.20 0.82 0.01 0.005 0.94 0.18 0.05 0.02
ข้อกำหนด 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 การทดสอบการแข็งตัวของท่อ

จากการทดสอบความแข็งของความหนาของผนังรวมของตัวอย่างที่ผ่านการชุบแข็งแล้ว ผลลัพธ์ความแข็งของความหนาของผนังรวมดังแสดงในรูปที่ 2 สามารถดูได้จากรูปที่ 2 ที่ระยะ 21 ~ 24 มม. จากด้านนอกของท่อ ความแข็งของการชุบแข็งจะเริ่มลดลงอย่างเห็นได้ชัด และจากด้านนอกของท่อที่ระยะ 21 ~ 24 มม. พบว่าบริเวณรอยร้าวของแหวนเป็นบริเวณที่มีความแข็งต่างกันสุดขั้วระหว่างตำแหน่งของความหนาของผนังบริเวณนั้นถึง 5 (HRC) หรือประมาณนั้น ความแตกต่างของความแข็งระหว่างความหนาของผนังด้านล่างและด้านบนของบริเวณนี้คือประมาณ 5 (HRC) การจัดระเบียบทางโลหะวิทยาในสถานะการชุบแข็งจะแสดงในรูปที่ 3 จากการจัดระเบียบทางโลหะวิทยาในรูปที่ 3 จะเห็นได้ว่าโครงสร้างในบริเวณภายนอกของท่อมีเฟอร์ไรต์ + มาร์เทนไซต์จำนวนเล็กน้อย ในขณะที่โครงสร้างใกล้กับพื้นผิวด้านในไม่ได้ถูกดับด้วยเฟอร์ไรต์และเบไนต์จำนวนเล็กน้อย ซึ่งทำให้ความแข็งในการดับต่ำจากพื้นผิวด้านนอกของท่อไปยังพื้นผิวด้านในของท่อที่ระยะห่าง 21 มม. ความสม่ำเสมอสูงของรอยแตกร้าวแบบวงแหวนในผนังท่อและตำแหน่งที่มีความแตกต่างอย่างมากในความแข็งในการดับบ่งชี้ว่ามีแนวโน้มที่จะเกิดรอยแตกร้าวแบบวงแหวนในกระบวนการดับ ความสม่ำเสมอสูงระหว่างตำแหน่งของรอยแตกร้าวแบบวงแหวนและความแข็งในการดับที่ด้อยกว่าบ่งชี้ว่ารอยแตกร้าวแบบวงแหวนอาจเกิดขึ้นระหว่างกระบวนการดับ

รูปที่ 2 ค่าความแข็งในการชุบแข็งที่ความหนาของผนังทั้งหมด

รูปที่ 2 ค่าความแข็งในการชุบแข็งที่ความหนาของผนังทั้งหมด

รูปที่ 3 โครงสร้างการชุบแข็งของท่อเหล็ก

รูปที่ 3 โครงสร้างการชุบแข็งของท่อเหล็ก

2.3 ผลการวิเคราะห์โลหะวิทยาของท่อเหล็กแสดงในรูปที่ 4 และรูปที่ 5 ตามลำดับ

โครงสร้างเมทริกซ์ของท่อเหล็กนั้นถูกอบด้วยออสเทไนต์ + เฟอร์ไรต์จำนวนเล็กน้อย + เบไนต์จำนวนเล็กน้อย โดยมีขนาดเกรนเท่ากับ 8 ซึ่งเป็นโครงสร้างที่ผ่านการอบด้วยความร้อนโดยเฉลี่ย รอยแตกร้าวขยายไปตามทิศทางตามยาว ซึ่งอยู่ตามแนวรอยแตกร้าวของผลึก และรอยแตกร้าวทั้งสองด้านมีลักษณะเฉพาะของการยึดเกาะ มีปรากฏการณ์ของการสลายตัวของคาร์บอนทั้งสองด้าน และชั้นออกไซด์สีเทาอุณหภูมิสูงสามารถสังเกตได้บนพื้นผิวของรอยแตกร้าว มีการสลายตัวของคาร์บอนทั้งสองด้าน และสามารถสังเกตเห็นชั้นออกไซด์สีเทาอุณหภูมิสูงบนพื้นผิวรอยแตกร้าว และไม่สามารถมองเห็นสิ่งเจือปนที่ไม่ใช่โลหะในบริเวณใกล้เคียงของรอยแตกร้าว

รูปที่ 4 การสังเกตสัณฐานวิทยาของรอยแตกร้าว

รูปที่ 4 การสังเกตสัณฐานวิทยาของรอยแตกร้าว

รูปที่ 5 โครงสร้างจุลภาคของรอยแตกร้าว

รูปที่ 5 โครงสร้างจุลภาคของรอยแตกร้าว

2.4 ผลการวิเคราะห์สัณฐานวิทยาการแตกร้าวและสเปกตรัมพลังงาน

หลังจากรอยแตกเปิดออกแล้ว จะสังเกตลักษณะจุลภาคของรอยแตกภายใต้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด ดังที่แสดงในรูปที่ 6 ซึ่งแสดงให้เห็นว่ารอยแตกได้รับความร้อนสูง และเกิดออกซิเดชันที่อุณหภูมิสูงบนพื้นผิว รอยแตกส่วนใหญ่เกิดขึ้นตามรอยแตกของผลึก โดยมีขนาดเกรนตั้งแต่ 20 ถึง 30 ไมโครเมตร และไม่พบเกรนหยาบและข้อบกพร่องในการจัดระเบียบที่ผิดปกติ การวิเคราะห์สเปกตรัมพลังงานแสดงให้เห็นว่าพื้นผิวของรอยแตกประกอบด้วยเหล็กและออกไซด์ของเหล็กเป็นหลัก และไม่พบธาตุแปลกปลอมที่ผิดปกติ การวิเคราะห์สเปกตรัมแสดงให้เห็นว่าพื้นผิวของรอยแตกประกอบด้วยเหล็กและออกไซด์ของเหล็กเป็นหลัก โดยไม่มีธาตุแปลกปลอมที่ผิดปกติ

รูปที่ 6 สัณฐานวิทยาการแตกของรอยแตกร้าว

รูปที่ 6 สัณฐานวิทยาการแตกของรอยแตกร้าว

3. การวิเคราะห์และอภิปราย

3.1 การวิเคราะห์ข้อบกพร่องของรอยแตกร้าว

จากมุมมองของจุลภาคของรอยแตกร้าว รอยร้าวเปิดตรง หางโค้งและแหลม เส้นทางการขยายตัวของรอยแตกร้าวแสดงลักษณะของรอยแตกร้าวตามผลึก และรอยแตกร้าวทั้งสองด้านมีลักษณะการประกบกันแบบทั่วไป ซึ่งเป็นลักษณะทั่วไปของรอยแตกร้าวจากการดับ อย่างไรก็ตาม การตรวจสอบโลหะวิทยาพบว่ามีปรากฏการณ์การสลายคาร์บอนทั้งสองด้านของรอยแตกร้าว ซึ่งไม่สอดคล้องกับลักษณะของรอยแตกร้าวจากการดับแบบดั้งเดิม โดยคำนึงถึงข้อเท็จจริงที่ว่าอุณหภูมิการอบชุบของท่อเหล็กคือ 735 ℃ และ Ac1 คือ 738 ℃ ใน SAE 4140 ซึ่งไม่สอดคล้องกับลักษณะทั่วไปของรอยแตกร้าวจากการดับ เมื่อพิจารณาว่าอุณหภูมิการอบชุบที่ใช้กับท่อคือ 735 °C และ Ac1 ของ SAE 4140 คือ 738 °C ซึ่งใกล้เคียงกันมาก จึงถือว่าการลดปริมาณคาร์บอนที่ทั้งสองด้านของรอยแตกร้าวเกี่ยวข้องกับการอบชุบที่อุณหภูมิสูงในระหว่างการอบชุบ (735 °C) และไม่ใช่รอยแตกร้าวที่มีอยู่ก่อนการอบชุบด้วยความร้อนของท่อ

3.2 สาเหตุของการแตกร้าว

สาเหตุของรอยแตกร้าวจากการชุบแข็งโดยทั่วไปจะเกี่ยวข้องกับอุณหภูมิความร้อนในการชุบแข็ง อัตราการระบายความร้อนในการชุบแข็ง ข้อบกพร่องทางโลหะวิทยา และความเค้นในการชุบแข็ง จากผลการวิเคราะห์องค์ประกอบ องค์ประกอบทางเคมีของท่อตรงตามข้อกำหนดของเกรดเหล็ก SAE 4140 ในมาตรฐาน ASTM A519 และไม่พบองค์ประกอบที่เกิน ไม่พบสิ่งเจือปนที่ไม่ใช่โลหะใกล้กับรอยแตกร้าว และการวิเคราะห์สเปกตรัมพลังงานที่รอยแตกร้าวแสดงให้เห็นว่าผลิตภัณฑ์ออกซิเดชันสีเทาในรอยแตกร้าวคือ Fe และออกไซด์ของมัน และไม่พบองค์ประกอบแปลกปลอมที่ผิดปกติ ดังนั้นจึงสามารถตัดออกได้ว่าข้อบกพร่องทางโลหะวิทยาทำให้เกิดรอยแตกร้าวแบบวงแหวน เกรดขนาดเกรนของท่อคือเกรด 8 และเกรดขนาดเกรนคือเกรด 7 และขนาดเกรนคือเกรด 8 และขนาดเกรนคือเกรด 8 ระดับขนาดเกรนของท่อคือ 8 เมล็ดพืชได้รับการขัดเกลาและไม่หยาบ ซึ่งบ่งชี้ว่ารอยแตกร้าวจากการดับนั้นไม่มีส่วนเกี่ยวข้องกับอุณหภูมิความร้อนในการดับ

การเกิดรอยแตกร้าวจากการดับนั้นมีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับความเค้นจากการดับ ซึ่งแบ่งเป็นความเค้นจากความร้อนและความเค้นจากองค์กร ความเค้นจากความร้อนเกิดจากกระบวนการระบายความร้อนของท่อเหล็ก ชั้นผิวและแกนกลางของท่อเหล็กมีอัตราการระบายความร้อนที่ไม่สม่ำเสมอ ส่งผลให้วัสดุหดตัวไม่สม่ำเสมอและความเค้นภายใน ผลก็คือชั้นผิวของท่อเหล็กต้องรับความเค้นจากแรงอัดและแกนกลางของความเค้นจากแรงดึง ความเค้นจากเนื้อเยื่อคือการดับโครงสร้างท่อเหล็กให้กลายเป็นมาร์เทนไซต์ พร้อมกับการขยายตัวของปริมาตรของความไม่สม่ำเสมอในการสร้างความเค้นภายใน การจัดระเบียบความเค้นที่เกิดจากผลลัพธ์คือชั้นผิวของความเค้นจากแรงดึง ซึ่งเป็นศูนย์กลางของความเค้นจากแรงดึง ความเค้นทั้งสองประเภทนี้ในท่อเหล็กมีอยู่ในส่วนเดียวกัน แต่บทบาททิศทางนั้นตรงกันข้าม ผลรวมของผลลัพธ์คือปัจจัยหลักสองประการของความเค้น หนึ่งในสองปัจจัย ความเค้นจากความร้อนมีบทบาทหลักเป็นผลมาจากแรงดึงของแกนกลางของชิ้นงาน แรงกดบนพื้นผิว ความเครียดของเนื้อเยื่อที่มีบทบาทหลักเป็นผลมาจากแรงดึงของหัวใจชิ้นงานและแรงดึงของพื้นผิว

การชุบแข็งท่อเหล็ก SAE 4140 โดยใช้การผลิตการระบายความร้อนด้วยฝักบัวภายนอกแบบหมุน อัตราการระบายความร้อนของพื้นผิวด้านนอกจะมากกว่าพื้นผิวด้านในมาก โลหะด้านนอกของท่อเหล็กทั้งหมดจะชุบแข็ง ในขณะที่โลหะด้านในไม่ได้ถูกชุบแข็งทั้งหมดเพื่อผลิตส่วนหนึ่งขององค์กรเฟอร์ไรต์และเบไนต์ โลหะด้านในเนื่องจากโลหะด้านในไม่สามารถแปลงเป็นองค์กรมาร์เทนไซต์ได้อย่างสมบูรณ์ โลหะด้านในของท่อเหล็กจะต้องรับแรงดึงที่เกิดจากการขยายตัวของผนังด้านนอกของมาร์เทนไซต์อย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ และในเวลาเดียวกัน เนื่องจากประเภทองค์กรที่แตกต่างกัน ปริมาตรเฉพาะของโลหะด้านในและด้านนอกจึงแตกต่างกัน และอัตราการหดตัวไม่เท่ากันในระหว่างการทำความเย็น แรงดึงจะถูกสร้างขึ้นที่อินเทอร์เฟซขององค์กรทั้งสองประเภท และการกระจายของแรงจะถูกครอบงำโดยแรงดึงจากความร้อน และความเค้นแรงดึงที่เกิดขึ้นที่อินเทอร์เฟซขององค์กรทั้งสองประเภทภายใน ท่อเป็นส่วนที่ใหญ่ที่สุด ส่งผลให้เกิดรอยแตกร้าวจากการชุบแข็งแบบวงแหวนในบริเวณความหนาของผนังท่อใกล้กับพื้นผิวด้านใน (ห่างจากพื้นผิวด้านนอก 21~24 มม.) นอกจากนี้ ปลายท่อเหล็กยังเป็นส่วนที่ไวต่อเรขาคณิตของท่อทั้งหมด จึงมีแนวโน้มที่จะเกิดความเครียด นอกจากนี้ ปลายท่อยังเป็นส่วนที่ไวต่อเรขาคณิตของท่อทั้งหมด จึงมีแนวโน้มที่จะเกิดความเครียดสะสม รอยแตกร้าวแบบวงแหวนนี้มักเกิดขึ้นที่ปลายท่อเท่านั้น และไม่พบรอยแตกร้าวในลักษณะดังกล่าวในตัวท่อ

โดยสรุป ท่อเหล็กผนังหนา SAE 4140 ที่ผ่านการชุบแข็งมีรอยแตกร้าวเป็นรูปวงแหวน เกิดจากการระบายความร้อนที่ไม่สม่ำเสมอของผนังด้านในและด้านนอก อัตราการระบายความร้อนของผนังด้านนอกจะสูงกว่าผนังด้านในมาก การผลิตท่อเหล็กผนังหนา SAE 4140 เพื่อเปลี่ยนวิธีการระบายความร้อนที่มีอยู่ ไม่สามารถใช้ได้นอกกระบวนการระบายความร้อนเท่านั้น จำเป็นต้องเสริมการระบายความร้อนของผนังด้านในของท่อเหล็ก เพื่อปรับปรุงความสม่ำเสมอของอัตราการระบายความร้อนของผนังด้านในและด้านนอกของท่อเหล็กผนังหนา เพื่อลดความเข้มข้นของความเค้น และกำจัดรอยแตกร้าวของวงแหวน รอยแตกร้าวของวงแหวน

3.3 มาตรการปรับปรุง

เพื่อหลีกเลี่ยงการเกิดรอยแตกร้าวจากการดับ ในการออกแบบกระบวนการดับ เงื่อนไขทั้งหมดที่ส่งผลต่อการพัฒนาของแรงดึงจากการดับเป็นปัจจัยสำหรับการเกิดรอยแตกร้าว รวมถึงอุณหภูมิความร้อน กระบวนการทำความเย็น และอุณหภูมิการระบายออก มาตรการกระบวนการที่ปรับปรุงแล้วที่เสนอ ได้แก่ อุณหภูมิการดับ 830-850 ℃ การใช้หัวฉีดภายในที่จับคู่กับเส้นกึ่งกลางของท่อ การควบคุมการไหลของสเปรย์ภายในที่เหมาะสม การปรับปรุงอัตราการระบายความร้อนของรูภายในเพื่อให้แน่ใจว่าอัตราการระบายความร้อนของผนังด้านในและด้านนอกของท่อเหล็กผนังหนามีอัตราการระบายความร้อนสม่ำเสมอ ควบคุมอุณหภูมิหลังการดับ 150-200 ℃ การใช้อุณหภูมิที่เหลือของท่อเหล็กในการอบชุบด้วยตนเอง ลดความเครียดในการดับในท่อเหล็ก

การใช้เทคโนโลยีที่ปรับปรุงใหม่ทำให้ได้ท่อเหล็กขนาด ∅158.75 × 34.93 มม. ∅139.7 × 31.75 มม. ∅254 × 38.1 มม. ∅224 × 26 มม. เป็นต้น ตามข้อกำหนดของท่อเหล็กหลายสิบแบบ หลังจากการตรวจสอบข้อบกพร่องด้วยอัลตราโซนิก ผลิตภัณฑ์จะผ่านคุณสมบัติ โดยไม่มีรอยแตกร้าวจากการชุบวงแหวน

4. บทสรุป

(1) ตามลักษณะเฉพาะในระดับมหภาคและจุลภาคของรอยแตกร้าวของท่อ รอยแตกร้าวแบบวงแหวนที่ปลายท่อของท่อเหล็ก SAE 4140 เกิดจากความล้มเหลวในการแตกร้าวซึ่งเกิดจากความเครียดในการดับ ซึ่งมักเกิดขึ้นที่ปลายท่อ

(2) รอยแตกร้าวรูปวงแหวนของท่อเหล็กผนังหนา SAE 4140 ที่ดับลงเกิดจากการระบายความร้อนที่ไม่สม่ำเสมอของผนังด้านในและด้านนอก อัตราการระบายความร้อนของผนังด้านนอกจะสูงกว่าผนังด้านในมาก เพื่อปรับปรุงความสม่ำเสมอของอัตราการระบายความร้อนของผนังด้านในและด้านนอกของท่อเหล็กผนังหนา การผลิตท่อเหล็กผนังหนา SAE 4140 จำเป็นต้องเสริมการระบายความร้อนของผนังด้านใน

ท่อเหล็กไร้รอยต่อ ASME SA213 T91

ASME SA213 T91: คุณรู้เรื่องนี้มากเพียงใด?

ความเป็นมาและบทนำ

ASME SA213 T91 หมายเลขเหล็กใน แอสเม่ SA213/SA213M มาตรฐาน เป็นเหล็ก 9Cr-1Mo ที่ได้รับการปรับปรุง ซึ่งได้รับการพัฒนาตั้งแต่ทศวรรษ 1970 ถึง 1980 โดยห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Rubber Ridge ของสหรัฐอเมริกา และห้องปฏิบัติการวัสดุโลหะของ Combustion Engineering Corporation ของสหรัฐอเมริกา ร่วมกันพัฒนาบนพื้นฐานของเหล็ก 9Cr-1Mo ก่อนหน้านี้ ซึ่งใช้ในพลังงานนิวเคลียร์ (สามารถใช้ในพื้นที่อื่นๆ ได้ด้วย) วัสดุชิ้นส่วนแรงดันสูง เป็นผลิตภัณฑ์เหล็กกล้าที่มีความแข็งแรงร้อนรุ่นที่ 3 คุณสมบัติหลักคือการลดปริมาณคาร์บอนในการจำกัดขีดจำกัดบนและล่างของปริมาณคาร์บอนและการควบคุมเนื้อหาของธาตุที่เหลือ เช่น P และ S ที่เข้มงวดยิ่งขึ้น ในเวลาเดียวกัน เพิ่มปริมาณ 0.030-0.070% ของ N และปริมาณ 0.18-0.25% ของ V และ 0.06-0.10% ของ Nb เพื่อปรับปรุงความต้องการเกรน จึงปรับปรุงความเหนียวพลาสติกและความสามารถในการเชื่อมของเหล็ก ปรับปรุงเสถียรภาพของเหล็กที่อุณหภูมิสูง หลังจากการเสริมแรงแบบหลายองค์ประกอบนี้ การก่อตัวของเหล็กกล้าอัลลอยด์ทนความร้อนโครเมียมสูงแบบมาร์เทนซิติกชนิดใหม่

ASME SA213 T91 มักใช้ผลิตผลิตภัณฑ์สำหรับท่อขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางเล็ก โดยส่วนใหญ่ใช้ในหม้อไอน้ำ ซุปเปอร์ฮีตเตอร์ และเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน

เกรดเหล็ก T91 ตามมาตรฐานสากล

ประเทศ

สหรัฐอเมริกา เยอรมนี ประเทศญี่ปุ่น ฝรั่งเศส จีน
เกรดเหล็กเทียบเท่า SA-213 ที 91 X10CrMoVNNb91 เอชซีเอ็ม95 TUZ10CDVNb0901 10Cr9Mo1VNbN

เราจะแยกแยะเหล็กชนิดนี้ได้จากหลายแง่มุมที่นี่

I. องค์ประกอบทางเคมี ของ ASME SA213 T91

องค์ประกอบ มน ศรี Cr โม นิ วี ไม่มี เอ็น อัล
เนื้อหา 0.07-0.14 0.30-0.60 ≤0.020 ≤0.010 0.20-0.50 8.00-9.50 0.85-1.05 ≤0.40 0.18-0.25 0.06-0.10 0.030-0.070 ≤0.020

II. การวิเคราะห์ประสิทธิภาพการทำงาน

2.1 บทบาทของธาตุโลหะผสมต่อคุณสมบัติของวัสดุ: ธาตุโลหะผสมเหล็ก T91 มีบทบาทในการเสริมความแข็งแรงด้วยสารละลายและเพิ่มความแข็งแรงด้วยการแพร่กระจาย และยังช่วยปรับปรุงความต้านทานการเกิดออกซิเดชันและการกัดกร่อนของเหล็ก โดยมีการวิเคราะห์อย่างชัดเจนดังต่อไปนี้
2.1.1 คาร์บอนเป็นองค์ประกอบเหล็กที่เสริมความแข็งแรงด้วยสารละลายแข็งที่เห็นได้ชัดที่สุด เมื่อปริมาณคาร์บอนเพิ่มขึ้น ความแข็งแรงระยะสั้นของเหล็ก ความเป็นพลาสติก และความเหนียวจะลดลง เหล็ก T91 ดังกล่าว ปริมาณคาร์บอนที่เพิ่มขึ้นจะเร่งความเร็วของการกลายเป็นทรงกลมของคาร์ไบด์และความเร็วในการรวมตัว เร่งการกระจายตัวใหม่ขององค์ประกอบโลหะผสม ลดความสามารถในการเชื่อม ความต้านทานการกัดกร่อน และความต้านทานการเกิดออกซิเดชันของเหล็ก ดังนั้นเหล็กทนความร้อนโดยทั่วไปจึงต้องการลดปริมาณคาร์บอน อย่างไรก็ตาม ความแข็งแรงของเหล็กจะลดลงหากปริมาณคาร์บอนต่ำเกินไป เหล็ก T91 เมื่อเทียบกับเหล็ก 12Cr1MoV มีปริมาณคาร์บอนลดลงที่ 20% ซึ่งเป็นการพิจารณาผลกระทบของปัจจัยข้างต้นอย่างรอบคอบ
2.1.2 เหล็ก T91 มีไนโตรเจนอยู่บ้าง บทบาทของไนโตรเจนสะท้อนให้เห็นในสองด้าน ประการหนึ่ง บทบาทของการเสริมความแข็งแรงของสารละลายของแข็ง ไนโตรเจนที่อุณหภูมิห้องในความสามารถในการละลายของเหล็กมีน้อยมาก ในกระบวนการให้ความร้อนในการเชื่อมและการอบชุบด้วยความร้อนหลังการเชื่อม โซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนของ VN จะเกิดขึ้นตามลำดับ โซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนในการเชื่อมได้ก่อตัวขึ้นภายในองค์กรออสเทนนิติกเนื่องจากความสามารถในการละลายของ VN ปริมาณไนโตรเจนเพิ่มขึ้น และหลังจากนั้น ระดับของความอิ่มตัวยิ่งยวดในองค์กรที่อุณหภูมิห้องจะเพิ่มขึ้น ในการอบชุบด้วยความร้อนครั้งต่อไปของรอยเชื่อม มีการตกตะกอนของ VN เล็กน้อย ซึ่งเพิ่มความเสถียรขององค์กรและปรับปรุงค่าความแข็งแรงถาวรของโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน ในทางกลับกัน เหล็ก T91 ยังมี A1 ในปริมาณเล็กน้อยด้วย ไนโตรเจนสามารถเกิดขึ้นได้พร้อมกับ A1N โดย A1N จะละลายลงในเมทริกซ์ในปริมาณมากที่อุณหภูมิมากกว่า 1,100 ℃ เท่านั้น จากนั้นจึงตกตะกอนใหม่อีกครั้งที่อุณหภูมิที่ต่ำกว่า ซึ่งสามารถให้ผลในการกระจายตัวที่แข็งแกร่งขึ้นได้ดีกว่า
2.1.3 เพิ่มโครเมียมเป็นหลักเพื่อปรับปรุงความต้านทานการเกิดออกซิเดชันของเหล็กทนความร้อน ความต้านทานการกัดกร่อน ปริมาณโครเมียมน้อยกว่า 5%, 600 ℃เริ่มออกซิไดซ์อย่างรุนแรง ในขณะที่ปริมาณโครเมียมสูงถึง 5% มีความต้านทานการเกิดออกซิเดชันที่ยอดเยี่ยม เหล็ก 12Cr1MoV ที่อุณหภูมิ 580 ℃ ต่อไปนี้มีความต้านทานการเกิดออกซิเดชันที่ดี ความลึกของการกัดกร่อน 0.05 มม. / ปี เมื่อประสิทธิภาพเริ่มลดลงที่ 600 ℃ ความลึกของการกัดกร่อน 0.13 มม. / ปี T91 ที่มีปริมาณโครเมียม 1 100 ℃ ก่อนที่จะละลายลงในเมทริกซ์จำนวนมาก และที่อุณหภูมิต่ำกว่าและการตกตะกอนซ้ำสามารถเล่นผลการกระจายเสียงที่แข็งแกร่ง ปริมาณโครเมียม /T91 เพิ่มขึ้นเป็นประมาณ 9% การใช้ความร้อนสามารถสูงถึง 650℃ มาตรการหลักคือการทำให้เมทริกซ์ละลายในโครเมียมมากขึ้น
2.1.4 วาเนเดียมและไนโอเบียมเป็นธาตุที่สำคัญในการสร้างคาร์ไบด์ เมื่อผสมคาร์บอนลงไปเพื่อสร้างคาร์ไบด์อัลลอยด์ที่มีความละเอียดและเสถียร ก็จะส่งผลให้เกิดการกระจายตัวที่แข็งแรง
2.1.5 การเติมโมลิบดีนัมจะช่วยปรับปรุงความแข็งแรงทางความร้อนของเหล็กและทำให้สารละลายของแข็งมีความแข็งแรงมากขึ้น

2.2 คุณสมบัติเชิงกล

แท่งเหล็ก T91 หลังจากการอบชุบด้วยความร้อนขั้นสุดท้ายเพื่อทำให้เป็นปกติ + การอบชุบที่อุณหภูมิสูง จะมีแรงดึงที่อุณหภูมิห้อง ≥ 585 MPa, แรงยืดหยุ่นที่อุณหภูมิห้อง ≥ 415 MPa, ความแข็ง ≤ 250 HB, การยืดตัว (ระยะห่าง 50 มม. ของชิ้นงานวงกลมมาตรฐาน) ≥ 20%, ค่าความเค้นที่อนุญาต [σ] 650 ℃ = 30 MPa

กระบวนการอบชุบด้วยความร้อน: อุณหภูมิการทำให้เป็นปกติอยู่ที่ 1,040 ℃ เวลาในการคงอยู่ไม่น้อยกว่า 10 นาที อุณหภูมิการอบชุบอยู่ที่ 730 ~ 780 ℃ เวลาในการคงอยู่ไม่น้อยกว่า 1 ชั่วโมง

2.3 ประสิทธิภาพการเชื่อม

ตามสูตรคาร์บอนเทียบเท่าที่แนะนำโดย International Welding Institute ค่าคาร์บอนเทียบเท่าของเหล็ก T91 คำนวณได้ที่ 2.43% และค่าความสามารถในการเชื่อม T91 ที่มองเห็นได้นั้นต่ำ
เหล็กไม่มีแนวโน้มที่จะเกิดการแตกร้าวจากความร้อนซ้ำ

2.3.1 ปัญหาการเชื่อม T91

2.3.1.1 การแตกร้าวของโครงสร้างที่แข็งตัวในโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน
ความเร็ววิกฤตในการทำความเย็นของ T91 ต่ำ ออสเทไนต์มีความเสถียรมาก และการทำความเย็นไม่เกิดขึ้นอย่างรวดเร็วในระหว่างการเปลี่ยนแปลงเพิร์ลไลต์มาตรฐาน จะต้องทำให้เย็นลงที่อุณหภูมิต่ำกว่า (ประมาณ 400 ℃) จึงจะเปลี่ยนเป็นมาร์เทนไซต์และการจัดระเบียบแบบหยาบได้
การเชื่อมที่ผลิตโดยบริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนขององค์กรต่างๆ มีความหนาแน่น ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัว และรูปแบบโครงตาข่ายที่แตกต่างกันในกระบวนการให้ความร้อนและทำความเย็นจะมาพร้อมกับการขยายตัวและการหดตัวของปริมาตรที่แตกต่างกันอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ ในทางกลับกัน เนื่องจากความร้อนในการเชื่อมมีลักษณะที่ไม่สม่ำเสมอและอุณหภูมิสูง ดังนั้นรอยเชื่อม T91 จึงมีความเครียดภายในมหาศาล รอยเชื่อมองค์กรมาร์เทนไซต์หยาบที่แข็งตัวซึ่งอยู่ในสถานะความเครียดที่ซับซ้อน ในเวลาเดียวกัน การแพร่กระจายของไฮโดรเจนในกระบวนการทำความเย็นรอยเชื่อมจากรอยเชื่อมไปยังบริเวณใกล้เคียงรอยต่อ ไฮโดรเจนที่มีส่วนทำให้มาร์เทนไซต์เปราะบาง การรวมกันของผลกระทบนี้ ทำให้สามารถผลิตรอยแตกร้าวเย็นในพื้นที่ที่ดับได้ง่าย

2.3.1.2 การเจริญเติบโตของเมล็ดพืชในเขตที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน
วงจรความร้อนในการเชื่อมส่งผลกระทบอย่างมากต่อการเติบโตของเมล็ดพืชในโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนของรอยเชื่อม โดยเฉพาะอย่างยิ่งในโซนหลอมเหลวที่อยู่ติดกับอุณหภูมิความร้อนสูงสุด เมื่ออัตราการระบายความร้อนต่ำ โซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนของรอยเชื่อมจะปรากฏโครงสร้างเฟอร์ไรต์และคาร์ไบด์ขนาดใหญ่ ทำให้พลาสติกของเหล็กลดลงอย่างมาก อัตราการระบายความร้อนมีความสำคัญเนื่องมาจากการผลิตโครงสร้างมาร์เทนไซต์ขนาดใหญ่ แต่พลาสติกของรอยเชื่อมก็จะลดลงด้วยเช่นกัน

2.3.1.3 การสร้างเลเยอร์อ่อนตัว
เหล็ก T91 ที่เชื่อมในสถานะที่ผ่านการอบชุบ บริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนจะทำให้เกิดชั้นอ่อนตัวที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ ซึ่งรุนแรงกว่าการอ่อนตัวของเหล็กทนความร้อนประเภทเพิร์ลไลต์ การอ่อนตัวจะเห็นได้ชัดยิ่งขึ้นเมื่อใช้ข้อกำหนดที่มีอัตราการให้ความร้อนและการทำความเย็นที่ช้ากว่า นอกจากนี้ ความกว้างของชั้นอ่อนตัวและระยะห่างจากแนวหลอมเหลวยังเกี่ยวข้องกับเงื่อนไขการให้ความร้อนและลักษณะเฉพาะของการเชื่อม การอุ่นล่วงหน้า และการอบชุบด้วยความร้อนหลังการเชื่อม

2.3.1.4 การแตกร้าวจากการกัดกร่อนของความเค้น
เหล็ก T91 ในการอบชุบด้วยความร้อนหลังการเชื่อมก่อนการทำให้เย็นลงโดยทั่วไปอุณหภูมิไม่ต่ำกว่า 100 ℃ หากการทำให้เย็นลงอยู่ที่อุณหภูมิห้องและสภาพแวดล้อมมีความชื้นค่อนข้างมาก ก็อาจเกิดการแตกร้าวจากการกัดกร่อนจากความเค้นได้ง่าย กฎระเบียบของเยอรมัน: ก่อนการอบชุบด้วยความร้อนหลังการเชื่อม จะต้องทำให้เย็นลงต่ำกว่า 150 ℃ ในกรณีของชิ้นงานที่หนากว่า รอยเชื่อมแบบร่อง และรูปทรงเรขาคณิตที่ไม่ดี อุณหภูมิการทำให้เย็นลงต้องไม่ต่ำกว่า 100 ℃ หากการทำให้เย็นลงที่อุณหภูมิห้องและความชื้นถูกห้ามอย่างเคร่งครัด มิฉะนั้น อาจเกิดการแตกร้าวจากการกัดกร่อนจากความเค้นได้ง่าย

2.3.2 กระบวนการเชื่อม

2.3.2.1 วิธีการเชื่อม: สามารถใช้การเชื่อมด้วยมือ การเชื่อมด้วยแก๊สป้องกันขั้วทังสเตน หรือการเชื่อมด้วยขั้วหลอมโลหะอัตโนมัติ
2.3.2.2 วัสดุเชื่อม: สามารถเลือกลวดเชื่อมหรือแท่งเชื่อม WE690 ได้

การเลือกวัสดุเชื่อม:
(1) การเชื่อมเหล็กชนิดเดียวกัน – หากสามารถใช้การเชื่อมด้วยมือเพื่อผลิตแท่งเชื่อมด้วยมือ CM-9Cb ได้ ก็สามารถใช้การเชื่อมด้วยแก๊สทังสเตนเพื่อผลิต TGS-9Cb ได้ และสามารถใช้การเชื่อมแบบขั้วหลอมโลหะอัตโนมัติเพื่อผลิตลวด MGS-9Cb ได้
(2) การเชื่อมเหล็กต่างชนิด เช่น การเชื่อมด้วยเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติก โดยใช้วัสดุสิ้นเปลืองการเชื่อม ERNiCr-3

2.3.2.3 จุดกระบวนการเชื่อม:
(1) การเลือกอุณหภูมิในการอุ่นเครื่องก่อนการเชื่อม
เหล็ก T91 Ms point อยู่ที่ประมาณ 400 ℃ อุณหภูมิการอุ่นล่วงหน้าโดยทั่วไปจะเลือกที่ 200 ~ 250 ℃ อุณหภูมิการอุ่นล่วงหน้าไม่สามารถสูงเกินไป มิฉะนั้น อัตราการระบายความร้อนของข้อต่อจะลดลง ซึ่งอาจเกิดจากรอยเชื่อมที่ขอบเกรนของการตกตะกอนของคาร์ไบด์และการก่อตัวของการจัดระเบียบเฟอร์ไรต์ จึงลดความเหนียวต่อแรงกระแทกของรอยเชื่อมเหล็กที่อุณหภูมิห้องได้อย่างมาก เยอรมนีกำหนดอุณหภูมิการอุ่นล่วงหน้าไว้ที่ 180 ~ 250 ℃ USCE กำหนดอุณหภูมิการอุ่นล่วงหน้าไว้ที่ 120 ~ 205 ℃

(2) การเลือกอุณหภูมิของช่องเชื่อม/ชั้นเชื่อม
อุณหภูมิระหว่างชั้นไม่ควรต่ำกว่าขีดจำกัดล่างของอุณหภูมิการอุ่นล่วงหน้า อย่างไรก็ตาม เช่นเดียวกับการเลือกอุณหภูมิการอุ่นล่วงหน้า อุณหภูมิระหว่างชั้นไม่ควรสูงเกินไป อุณหภูมิระหว่างชั้นของการเชื่อม T91 โดยทั่วไปควบคุมไว้ที่ 200 ~ 300 ℃ กฎระเบียบของฝรั่งเศส: อุณหภูมิระหว่างชั้นไม่เกิน 300 ℃ กฎระเบียบของสหรัฐอเมริกา: อุณหภูมิระหว่างชั้นสามารถอยู่ระหว่าง 170 ~ 230 ℃

(3) การเลือกอุณหภูมิเริ่มต้นการอบชุบด้วยความร้อนหลังการเชื่อม
T91 ต้องใช้การระบายความร้อนหลังการเชื่อมให้ต่ำกว่าจุด Ms และคงไว้เป็นระยะเวลาหนึ่งก่อนการอบชุบ โดยอัตราการระบายความร้อนหลังการเชื่อมจะอยู่ที่ 80 ~ 100 ℃/ชม. หากไม่ได้หุ้มฉนวน โครงสร้างออสเทนนิติกของข้อต่ออาจไม่เปลี่ยนแปลงอย่างสมบูรณ์ การให้ความร้อนในการอบชุบจะส่งเสริมการตกตะกอนของคาร์ไบด์ตามขอบเกรนออสเทนนิติก ทำให้โครงสร้างเปราะบางมาก อย่างไรก็ตาม ไม่สามารถทำให้ T91 เย็นลงจนถึงอุณหภูมิห้องก่อนการอบชุบหลังจากการเชื่อมได้ เนื่องจากการแตกร้าวจากความเย็นเป็นอันตรายเมื่อรอยเชื่อมของ T91 ถูกทำให้เย็นลงจนถึงอุณหภูมิห้อง สำหรับ T91 อุณหภูมิเริ่มต้นการอบชุบด้วยความร้อนหลังการเชื่อมที่ดีที่สุดคือ 100 ~ 150 ℃ และคงไว้เป็นเวลาหนึ่งชั่วโมง จะช่วยให้มั่นใจได้ว่าโครงสร้างจะเปลี่ยนแปลงได้อย่างสมบูรณ์

(4) อุณหภูมิการอบชุบหลังการเชื่อม เวลาในการยึด และการเลือกอัตราการระบายความร้อนของการอบชุบ
อุณหภูมิการอบชุบ: แนวโน้มการแตกร้าวจากความเย็นของเหล็ก T91 มีความสำคัญมากกว่า และภายใต้เงื่อนไขบางอย่าง มีแนวโน้มที่จะเกิดการแตกร้าวในภายหลัง ดังนั้น รอยเชื่อมจะต้องอบชุบภายใน 24 ชั่วโมงหลังจากการเชื่อม สถานะหลังการเชื่อม T91 ของการจัดระเบียบของโครงระแนงมาร์เทนไซต์ หลังจากอบชุบแล้ว สามารถเปลี่ยนเป็นมาร์เทนไซต์อบชุบได้ ประสิทธิภาพจะดีกว่ามาร์เทนไซต์โครงระแนง ที่อุณหภูมิการอบชุบต่ำ เอฟเฟกต์การอบชุบไม่ชัดเจน โลหะเชื่อมเสื่อมสภาพและเปราะได้ง่าย อุณหภูมิการอบชุบสูงเกินไป (มากกว่าเส้น AC1) รอยเชื่อมอาจได้รับการออสเทนไนซ์อีกครั้ง และในกระบวนการทำความเย็นในภายหลังเพื่อดับอีกครั้ง ในเวลาเดียวกัน ตามที่อธิบายไว้ก่อนหน้านี้ในเอกสารนี้ การกำหนดอุณหภูมิการอบชุบควรพิจารณาอิทธิพลของชั้นการทำให้ข้อต่ออ่อนตัวด้วย โดยทั่วไป อุณหภูมิการอบชุบ T91 คือ 730 ~ 780 ℃
ระยะเวลาในการถือครอง: T91 ต้องใช้เวลาในการถือครองหลังจากการเชื่อมอย่างน้อยหนึ่งชั่วโมงเพื่อให้แน่ใจว่าโครงสร้างจะถูกเปลี่ยนเป็นมาร์เทนไซต์ที่ผ่านการอบชุบอย่างสมบูรณ์
อัตราการระบายความร้อน: เพื่อลดความเค้นตกค้างของรอยเชื่อมเหล็ก T91 อัตราการระบายความร้อนจะต้องน้อยกว่า 5 ℃ / นาที
โดยรวมแล้วกระบวนการเชื่อมเหล็ก T91 ในกระบวนการควบคุมอุณหภูมิสามารถแสดงได้อย่างสั้นๆ ในรูปด้านล่างนี้:

กระบวนการควบคุมอุณหภูมิในกระบวนการเชื่อมท่อเหล็ก T91

กระบวนการควบคุมอุณหภูมิในกระบวนการเชื่อมท่อเหล็ก T91

III. ความเข้าใจเกี่ยวกับ ASME SA213 T91

เหล็กกล้า 3.1 T91 มีหลักการของการผสมโลหะผสม โดยเฉพาะการเติมไนโอเบียม วาเนเดียม และธาตุอื่นๆ ในปริมาณเล็กน้อย ทำให้ความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูงและความต้านทานต่อการเกิดออกซิเดชันดีขึ้นอย่างเห็นได้ชัดเมื่อเทียบกับเหล็กกล้า 12 Cr1MoV แต่ประสิทธิภาพในการเชื่อมกลับไม่ดี
3.2 เหล็ก T91 มีแนวโน้มที่จะแตกร้าวจากความเย็นในระหว่างการเชื่อม และจำเป็นต้องได้รับการอุ่นก่อนการเชื่อมที่อุณหภูมิ 200 ~ 250 ℃ โดยรักษาอุณหภูมิระหว่างชั้นที่ 200 ~ 300 ℃ ซึ่งสามารถป้องกันการแตกร้าวจากความเย็นได้อย่างมีประสิทธิภาพ
3.3 การอบชุบด้วยความร้อนหลังการเชื่อมเหล็ก T91 จะต้องทำให้เย็นลงที่อุณหภูมิ 100 ~ 150 ℃ หุ้มฉนวนเป็นเวลา 1 ชั่วโมง อุณหภูมิในการอุ่นและอบให้ร้อนถึง 730 ~ 780 ℃ เวลาในการหุ้มฉนวนไม่น้อยกว่า 1 ชั่วโมง และสุดท้าย ความเร็วในการทำความเย็นไม่เกิน 5 ℃ / นาที จนถึงอุณหภูมิห้อง

IV. กระบวนการผลิตตามมาตรฐาน ASME SA213 T91

กระบวนการผลิตของ SA213 T91 ต้องใช้หลายวิธี เช่น การหลอม การเจาะ และการรีด กระบวนการหลอมจะต้องควบคุมองค์ประกอบทางเคมีเพื่อให้แน่ใจว่าท่อเหล็กมีความทนทานต่อการกัดกร่อนที่ยอดเยี่ยม กระบวนการเจาะและการรีดต้องควบคุมอุณหภูมิและแรงดันที่แม่นยำเพื่อให้ได้คุณสมบัติทางกลและความแม่นยำของขนาดที่ต้องการ นอกจากนี้ ท่อเหล็กยังต้องได้รับการอบชุบด้วยความร้อนเพื่อขจัดความเครียดภายในและปรับปรุงความทนทานต่อการกัดกร่อน

V. การประยุกต์ใช้ ASME SA213 T91

ใบรับรอง ASME SA213 T91 เป็นเหล็กทนความร้อนโครเมียมสูง ใช้ในการผลิตเครื่องทำความร้อนแบบซุปเปอร์ฮีตเตอร์และรีฮีตเตอร์ที่อุณหภูมิสูง และชิ้นส่วนอื่นๆ ที่มีแรงดันของหม้อไอน้ำโรงไฟฟ้าแบบต่ำกว่าจุดวิกฤตและเหนือจุดวิกฤตที่มีอุณหภูมิผนังโลหะไม่เกิน 625°C และยังสามารถใช้เป็นชิ้นส่วนที่มีแรงดันอุณหภูมิสูงของภาชนะรับแรงดันและโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ได้อีกด้วย SA213 T91 มีความต้านทานการคืบคลานได้ดีเยี่ยม และสามารถรักษาขนาดและรูปร่างให้คงที่ได้ที่อุณหภูมิสูงและภายใต้ภาระงานระยะยาว การใช้งานหลัก ได้แก่ หม้อไอน้ำ ซูเปอร์ฮีตเตอร์ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน และอุปกรณ์อื่นๆ ในอุตสาหกรรมพลังงาน เคมี และปิโตรเลียม โดยมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในผนังระบายความร้อนด้วยน้ำของหม้อไอน้ำแรงดันสูง ท่ออีโคโนไมเซอร์ ซูเปอร์ฮีตเตอร์ รีฮีตเตอร์ และท่อของอุตสาหกรรมปิโตรเคมี

NACE MR0175 ISO 15156 เทียบกับ NACE MR0103 ISO 17495-1

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

การแนะนำ

ในอุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซ โดยเฉพาะในสภาพแวดล้อมบนบกและนอกชายฝั่ง การรับประกันอายุการใช้งานและความน่าเชื่อถือของวัสดุที่สัมผัสกับสภาวะที่รุนแรงถือเป็นสิ่งสำคัญที่สุด นี่คือจุดที่มาตรฐานต่างๆ เช่น NACE MR0175/ISO 15156 เทียบกับ NACE MR0103/ISO 17495-1 เข้ามามีบทบาท มาตรฐานทั้งสองนี้ให้คำแนะนำที่สำคัญสำหรับการเลือกวัสดุในสภาพแวดล้อมการใช้งานที่มีกรดกัดกร่อน อย่างไรก็ตาม การทำความเข้าใจถึงความแตกต่างระหว่างทั้งสองมาตรฐานถือเป็นสิ่งสำคัญในการเลือกวัสดุที่เหมาะสมสำหรับการดำเนินงานของคุณ

ในโพสต์บล็อกนี้ เราจะสำรวจความแตกต่างที่สำคัญระหว่าง NACE MR0175/ISO 15156 เทียบกับ NACE MR0103/ISO 17495-1และเสนอคำแนะนำเชิงปฏิบัติสำหรับผู้เชี่ยวชาญด้านน้ำมันและก๊าซที่ต้องปฏิบัติตามมาตรฐานเหล่านี้ นอกจากนี้ เราจะหารือเกี่ยวกับการใช้งาน ความท้าทาย และโซลูชันเฉพาะที่มาตรฐานเหล่านี้มอบให้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในบริบทของสภาพแวดล้อมที่รุนแรงในแหล่งน้ำมันและก๊าซ

NACE MR0175/ISO 15156 และ NACE MR0103/ISO 17495-1 คืออะไร?

เอ็นเอซี MR0175/ISO15156:
มาตรฐานนี้ได้รับการยอมรับทั่วโลกในการควบคุมการเลือกใช้วัสดุและการกัดกร่อนในสภาพแวดล้อมที่มีก๊าซมีรสเปรี้ยว ซึ่งมีไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H₂S) อยู่ มาตรฐานนี้ให้แนวทางสำหรับการออกแบบ การผลิต และการบำรุงรักษาวัสดุที่ใช้ในการดำเนินการน้ำมันและก๊าซบนบกและนอกชายฝั่ง เป้าหมายคือการบรรเทาความเสี่ยงที่เกี่ยวข้องกับการแตกร้าวที่เกิดจากไฮโดรเจน (HIC) การแตกร้าวจากความเค้นซัลไฟด์ (SSC) และการแตกร้าวจากการกัดกร่อนจากความเค้น (SCC) ซึ่งอาจส่งผลต่อความสมบูรณ์ของอุปกรณ์ที่สำคัญ เช่น ท่อ วาล์ว และหัวบ่อน้ำมัน

เอ็นเอซี MR0103/ISO 17495-1:
ในทางกลับกัน, เอ็นเอซี MR0103/ISO 17495-1 มุ่งเน้นไปที่วัสดุที่ใช้ในการกลั่นและสภาพแวดล้อมในการแปรรูปทางเคมีเป็นหลัก ซึ่งอาจเกิดการสัมผัสกับกรดกัดกร่อนได้ แต่มีขอบเขตที่แตกต่างกันเล็กน้อย โดยครอบคลุมถึงข้อกำหนดสำหรับอุปกรณ์ที่สัมผัสกับสภาวะกัดกร่อนเล็กน้อย โดยเน้นที่การรับรองว่าวัสดุสามารถทนต่อลักษณะที่ก้าวร้าวของกระบวนการกลั่นเฉพาะ เช่น การกลั่นหรือการแตกร้าว ซึ่งความเสี่ยงต่อการกัดกร่อนจะต่ำกว่าเมื่อเทียบกับการดำเนินการด้านน้ำมันและก๊าซต้นน้ำ

NACE MR0175 ISO 15156 เทียบกับ NACE MR0103 ISO 17495-1

NACE MR0175 ISO 15156 เทียบกับ NACE MR0103 ISO 17495-1

ความแตกต่างหลัก: NACE MR0175/ISO 15156 เทียบกับ NACE MR0103/ISO 17495-1

ตอนนี้เรามีภาพรวมของมาตรฐานแต่ละมาตรฐานแล้ว สิ่งสำคัญคือต้องเน้นย้ำถึงความแตกต่างที่อาจส่งผลต่อการเลือกใช้วัสดุในภาคสนาม ความแตกต่างเหล่านี้อาจส่งผลกระทบอย่างมากต่อประสิทธิภาพของวัสดุและความปลอดภัยในการปฏิบัติงาน

1. ขอบเขตการใช้งาน

ความแตกต่างหลักระหว่าง NACE MR0175/ISO 15156 เทียบกับ NACE MR0103/ISO 17495-1 อยู่ที่ขอบเขตของการประยุกต์ใช้

เอ็นเอซี MR0175/ISO15156 ได้รับการออกแบบมาเพื่อใช้กับอุปกรณ์ที่ใช้ในสภาพแวดล้อมที่มีก๊าซซัลไฟด์สูง ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งในกิจกรรมต้นน้ำ เช่น การสำรวจ การผลิต และการขนส่งน้ำมันและก๊าซ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในพื้นที่นอกชายฝั่งและบนชายฝั่งที่เกี่ยวข้องกับก๊าซซัลไฟด์ (ก๊าซที่มีไฮโดรเจนซัลไฟด์)

เอ็นเอซี MR0103/ISO 17495-1ในขณะที่ยังคงกล่าวถึงบริการที่มีกลิ่นเปรี้ยว จะมุ่งเน้นไปที่อุตสาหกรรมการกลั่นและเคมีมากขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อก๊าซที่มีกลิ่นเปรี้ยวมีส่วนเกี่ยวข้องในกระบวนการต่างๆ เช่น การกลั่น การกลั่น และการแตกร้าว

2. ความรุนแรงของสิ่งแวดล้อม

สภาพแวดล้อมยังเป็นปัจจัยสำคัญในการใช้มาตรฐานเหล่านี้ด้วย เอ็นเอซี MR0175/ISO15156 ครอบคลุมถึงเงื่อนไขที่รุนแรงมากขึ้นของบริการที่มีกรด เช่น ครอบคลุมถึงความเข้มข้นที่สูงขึ้นของไฮโดรเจนซัลไฟด์ ซึ่งกัดกร่อนได้มากกว่าและมีความเสี่ยงต่อการเสื่อมสภาพของวัสดุที่สูงขึ้นผ่านกลไกต่างๆ เช่น การแตกร้าวที่เกิดจากไฮโดรเจน (HIC) และการแตกร้าวจากความเค้นซัลไฟด์ (SSC)

ในทางตรงกันข้าม, เอ็นเอซี MR0103/ISO 17495-1 พิจารณาถึงสภาพแวดล้อมที่อาจมีการสัมผัสกับไฮโดรเจนซัลไฟด์น้อยลง แม้ว่าจะยังคงมีความสำคัญในสภาพแวดล้อมของโรงกลั่นและโรงงานเคมีก็ตาม องค์ประกอบทางเคมีของของเหลวที่เกี่ยวข้องในกระบวนการกลั่นอาจไม่รุนแรงเท่ากับที่พบในแหล่งก๊าซที่มีกรด แต่ยังคงมีความเสี่ยงต่อการกัดกร่อน

3. ข้อกำหนดด้านวัสดุ

มาตรฐานทั้งสองมีเกณฑ์เฉพาะสำหรับการเลือกวัสดุ แต่มีข้อกำหนดที่เข้มงวดแตกต่างกัน เอ็นเอซี MR0175/ISO15156 เน้นย้ำถึงการป้องกันการกัดกร่อนที่เกี่ยวข้องกับไฮโดรเจนในวัสดุมากขึ้น ซึ่งอาจเกิดขึ้นได้แม้ในไฮโดรเจนซัลไฟด์ที่มีความเข้มข้นต่ำมาก มาตรฐานนี้กำหนดให้ใช้วัสดุที่ทนทานต่อ SSC, HIC และการกัดกร่อนที่ล้าในสภาพแวดล้อมที่มีกรด

ในทางกลับกัน, เอ็นเอซี MR0103/ISO 17495-1 มีลักษณะกำหนดไว้ไม่มากนักในแง่ของการแตกร้าวที่เกี่ยวข้องกับไฮโดรเจน แต่ต้องใช้วัสดุที่สามารถจัดการกับสารกัดกร่อนในกระบวนการกลั่น โดยมักเน้นที่ความต้านทานการกัดกร่อนโดยทั่วไปมากกว่าความเสี่ยงที่เกี่ยวข้องกับไฮโดรเจนโดยเฉพาะ

4. การทดสอบและการตรวจสอบ

มาตรฐานทั้งสองต้องมีการทดสอบและการตรวจสอบเพื่อให้แน่ใจว่าวัสดุจะทำงานในสภาพแวดล้อมที่เกี่ยวข้อง อย่างไรก็ตาม เอ็นเอซี MR0175/ISO15156 เรียกร้องการทดสอบที่ครอบคลุมมากขึ้นและการตรวจสอบประสิทธิภาพของวัสดุอย่างละเอียดมากขึ้นภายใต้เงื่อนไขการใช้งานที่มีก๊าซเปรี้ยว การทดสอบประกอบด้วยแนวทางเฉพาะสำหรับ SSC, HIC และโหมดความล้มเหลวอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องกับสภาพแวดล้อมก๊าซเปรี้ยว

เอ็นเอซี MR0103/ISO 17495-1แม้ว่าจะต้องทดสอบวัสดุด้วย แต่ก็มักจะมีความยืดหยุ่นมากกว่าในแง่ของเกณฑ์การทดสอบ โดยเน้นที่การรับรองว่าวัสดุเป็นไปตามมาตรฐานความต้านทานการกัดกร่อนทั่วไป แทนที่จะมุ่งเน้นเฉพาะความเสี่ยงที่เกี่ยวข้องกับไฮโดรเจนซัลไฟด์เท่านั้น

เหตุใดคุณจึงควรใส่ใจเกี่ยวกับมาตรฐาน NACE MR0175/ISO 15156 เทียบกับ NACE MR0103/ISO 17495-1?

การทำความเข้าใจความแตกต่างเหล่านี้สามารถช่วยป้องกันความล้มเหลวของวัสดุ รับรองความปลอดภัยในการปฏิบัติงาน และปฏิบัติตามกฎระเบียบของอุตสาหกรรม ไม่ว่าคุณจะทำงานบนแท่นขุดเจาะน้ำมันนอกชายฝั่ง โครงการท่อส่งน้ำมัน หรือในโรงกลั่น การใช้วัสดุที่เหมาะสมตามมาตรฐานเหล่านี้จะช่วยป้องกันความล้มเหลวที่มีค่าใช้จ่ายสูง การหยุดทำงานโดยไม่คาดคิด และอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมที่อาจเกิดขึ้นได้

สำหรับการดำเนินการด้านน้ำมันและก๊าซ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมการบริการที่มีกรดกัดกร่อนทั้งบนบกและนอกชายฝั่ง เอ็นเอซี MR0175/ISO15156 เป็นมาตรฐานที่รับรองว่าวัสดุจะทนทานต่อสภาพแวดล้อมที่เลวร้ายที่สุด ช่วยลดความเสี่ยง เช่น SSC และ HIC ที่อาจนำไปสู่ความล้มเหลวร้ายแรงได้

ในทางตรงกันข้าม สำหรับการดำเนินการในการกลั่นหรือการแปรรูปทางเคมี เอ็นเอซี MR0103/ISO 17495-1 ให้คำแนะนำที่เหมาะสมยิ่งขึ้น ช่วยให้สามารถใช้สารต่างๆ ได้อย่างมีประสิทธิภาพในสภาพแวดล้อมที่มีก๊าซเปรี้ยว แต่มีเงื่อนไขที่ไม่รุนแรงเมื่อเทียบกับการสกัดน้ำมันและก๊าซ โดยเน้นที่ความต้านทานการกัดกร่อนทั่วไปในสภาพแวดล้อมการประมวลผลเป็นหลัก

คำแนะนำเชิงปฏิบัติสำหรับผู้เชี่ยวชาญด้านน้ำมันและก๊าซ

เมื่อเลือกวัสดุสำหรับโครงการในประเภทใดประเภทหนึ่ง ควรพิจารณาสิ่งต่อไปนี้:

เข้าใจสภาพแวดล้อมของคุณ:ประเมินว่าการดำเนินการของคุณเกี่ยวข้องกับการสกัดก๊าซเปรี้ยว (ต้นน้ำ) หรือการกลั่นและการแปรรูปทางเคมี (ปลายน้ำ) ซึ่งจะช่วยให้คุณกำหนดได้ว่าควรใช้มาตรฐานใด

การเลือกใช้วัสดุ:เลือกวัสดุที่เป็นไปตามมาตรฐานที่เกี่ยวข้องโดยพิจารณาจากสภาพแวดล้อมและประเภทของการใช้งาน (ก๊าซมีสภาพเป็นกรดหรือก๊าซที่ผ่านกระบวนการกลั่น) มักแนะนำให้ใช้สแตนเลส วัสดุที่มีโลหะผสมสูง และโลหะผสมที่ทนต่อการกัดกร่อน โดยพิจารณาจากความรุนแรงของสภาพแวดล้อม

การทดสอบและการตรวจสอบ:ให้แน่ใจว่าวัสดุทั้งหมดได้รับการทดสอบตามมาตรฐานที่เกี่ยวข้อง สำหรับสภาพแวดล้อมที่มีก๊าซเปรี้ยว อาจจำเป็นต้องทดสอบเพิ่มเติมสำหรับ SSC, HIC และความล้าจากการกัดกร่อน

ปรึกษากับผู้เชี่ยวชาญ:การปรึกษาผู้เชี่ยวชาญด้านการกัดกร่อนหรือวิศวกรด้านวัสดุที่คุ้นเคยเป็นความคิดที่ดีเสมอ NACE MR0175/ISO 15156 เทียบกับ NACE MR0103/ISO 17495-1 เพื่อให้มั่นใจถึงประสิทธิภาพของวัสดุที่เหมาะสมที่สุด

บทสรุป

สรุปแล้ว การเข้าใจความแตกต่างระหว่าง NACE MR0175/ISO 15156 เทียบกับ NACE MR0103/ISO 17495-1 ถือเป็นสิ่งสำคัญในการตัดสินใจเลือกวัสดุอย่างมีข้อมูลสำหรับทั้งการใช้งานน้ำมันและก๊าซในขั้นต้นและขั้นปลายน้ำ การเลือกมาตรฐานที่เหมาะสมสำหรับการดำเนินการของคุณจะช่วยให้มั่นใจได้ว่าอุปกรณ์ของคุณจะมีสภาพสมบูรณ์ในระยะยาว และช่วยป้องกันความล้มเหลวร้ายแรงที่อาจเกิดขึ้นจากวัสดุที่ระบุไม่ถูกต้อง ไม่ว่าคุณจะทำงานกับก๊าซมีสภาพเป็นกรดในแหล่งนอกชายฝั่งหรือกระบวนการทางเคมีในโรงกลั่น มาตรฐานเหล่านี้จะให้แนวทางที่จำเป็นในการปกป้องทรัพย์สินของคุณและรักษาความปลอดภัย

หากคุณไม่แน่ใจว่าควรปฏิบัติตามมาตรฐานใดหรือต้องการความช่วยเหลือเพิ่มเติมในการเลือกวัสดุ โปรดติดต่อผู้เชี่ยวชาญด้านวัสดุเพื่อขอคำแนะนำเฉพาะด้าน NACE MR0175/ISO 15156 เทียบกับ NACE MR0103/ISO 17495-1 และตรวจสอบให้แน่ใจว่าโครงการของคุณทั้งปลอดภัยและเป็นไปตามแนวปฏิบัติที่ดีที่สุดในอุตสาหกรรม