ASME B31.3 เทียบกับ ASME B31.1

ASME B31.1 เทียบกับ ASME B31.3: ทำความรู้จักกับรหัสการออกแบบท่อ

/ใน /โดย

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

/ใน /โดย

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

/ใน /โดย

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 ค ศรี มน ป ส 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?

/ใน /โดย

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 ค มน ป ส 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

/ใน /โดย

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

หม้อไอน้ำและเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน

หม้อไอน้ำและเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน: คำแนะนำในการเลือกท่อไร้รอยต่อ

/ใน /โดย

การแนะนำ

ในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น การผลิตไฟฟ้า น้ำมันและก๊าซ ปิโตรเคมี และโรงกลั่น ท่อไร้รอยต่อเป็นส่วนประกอบที่จำเป็น โดยเฉพาะอย่างยิ่งในอุปกรณ์ที่ต้องทนต่ออุณหภูมิที่รุนแรง แรงดันสูง และสภาพแวดล้อมที่กัดกร่อนรุนแรง หม้อไอน้ำ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน คอนเดนเซอร์ ซูเปอร์ฮีตเตอร์ เครื่องอุ่นอากาศล่วงหน้า และเครื่องประหยัดพลังงานใช้ท่อเหล่านี้ การใช้งานแต่ละประเภทเหล่านี้ต้องการคุณสมบัติของวัสดุเฉพาะเพื่อให้มั่นใจถึงประสิทธิภาพ ความปลอดภัย และอายุการใช้งานที่ยาวนาน การเลือกท่อไร้รอยต่อสำหรับหม้อไอน้ำและเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ แรงดัน ความต้านทานการกัดกร่อน และความแข็งแรงเชิงกลที่เฉพาะเจาะจง

คู่มือนี้ให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับวัสดุต่างๆ ที่ใช้สำหรับท่อไร้รอยต่อ ได้แก่ เหล็กกล้าคาร์บอน เหล็กกล้าผสม เหล็กกล้าไร้สนิม โลหะผสมไททาเนียม โลหะผสมนิกเกิล โลหะผสมทองแดง และโลหะผสมเซอร์โคเนียม นอกจากนี้ เราจะสำรวจมาตรฐานและเกรดที่เกี่ยวข้องด้วย เพื่อช่วยให้คุณตัดสินใจได้ดีขึ้นสำหรับโครงการหม้อไอน้ำและเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนของคุณ

ภาพรวมของ CS, AS, SS, โลหะผสมนิกเกิล, โลหะผสมไททาเนียมและเซอร์โคเนียม, ทองแดงและโลหะผสมทองแดง

1. คุณสมบัติต้านทานการกัดกร่อน

วัสดุแต่ละชนิดที่ใช้ทำท่อไร้รอยต่อจะมีคุณสมบัติต้านทานการกัดกร่อนที่เฉพาะเจาะจง ซึ่งกำหนดความเหมาะสมกับสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกัน

เหล็กกล้าคาร์บอน: ทนทานต่อการกัดกร่อนในระดับจำกัด โดยทั่วไปใช้ร่วมกับสารเคลือบหรือวัสดุบุผิวป้องกัน อาจเกิดสนิมได้หากมีน้ำและออกซิเจน เว้นแต่จะได้รับการบำบัด
โลหะผสมเหล็ก: ทนทานต่อการเกิดออกซิเดชันและการกัดกร่อนในระดับปานกลาง ส่วนผสมของโลหะผสม เช่น โครเมียมและโมลิบดีนัม ช่วยเพิ่มความทนทานต่อการกัดกร่อนที่อุณหภูมิสูง
สแตนเลส: ทนทานต่อการกัดกร่อนทั่วไป การแตกร้าวจากการกัดกร่อนจากความเค้น และการเกิดหลุมได้ดีเยี่ยม เนื่องจากมีโครเมียมเป็นส่วนผสม เกรดที่สูงกว่า เช่น 316L มีความทนทานต่อการกัดกร่อนที่เกิดจากคลอไรด์ดีขึ้น
โลหะผสมนิกเกิล: ทนทานต่อสภาพแวดล้อมที่รุนแรง เช่น สภาพแวดล้อมที่มีกรด ด่าง และคลอไรด์สูง การใช้งานที่มีฤทธิ์กัดกร่อนสูงจะใช้โลหะผสม เช่น Inconel 625, Hastelloy C276 และ Alloy 825
ไททาเนียมและเซอร์โคเนียม: ทนทานต่อเกลือทะเลและสารกัดกร่อนอื่นๆ ได้ดีเยี่ยม ไททาเนียมทนทานต่อคลอไรด์และสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดเป็นพิเศษ ในขณะที่โลหะผสมเซอร์โคเนียมทนทานต่อสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดสูงได้ดีเยี่ยม
ทองแดงและโลหะผสมทองแดง: ทนทานต่อการกัดกร่อนในน้ำจืดและน้ำทะเลได้ดีเยี่ยม โดยโลหะผสมทองแดง-นิกเกิลมีความทนทานเป็นพิเศษในสภาพแวดล้อมทางทะเล

2. สมบัติทางกายภาพและความร้อน

เหล็กกล้าคาร์บอน:
ความหนาแน่น: 7.85 g/cm³
จุดหลอมเหลว: 1,425-1,500°C
การนำความร้อน: ~50 W/m·K
โลหะผสมเหล็ก:
ความหนาแน่น: แตกต่างกันเล็กน้อยตามองค์ประกอบโลหะผสม โดยทั่วไปอยู่ที่ประมาณ 7.85 g/cm³
จุดหลอมเหลว: 1,450-1,530°C
ค่าการนำความร้อน: ต่ำกว่าเหล็กกล้าคาร์บอนเนื่องจากมีธาตุโลหะผสม
สแตนเลส:
ความหนาแน่น: 7.75-8.0 g/cm³
จุดหลอมเหลว: ~1,400-1,530°C
ค่าการนำความร้อน: ~16 W/m·K (ต่ำกว่าเหล็กกล้าคาร์บอน)
โลหะผสมนิกเกิล:
ความหนาแน่น: 8.4-8.9 g/cm³ (ขึ้นอยู่กับโลหะผสม)
จุดหลอมเหลว: 1,300-1,400°C
ค่าการนำความร้อน: โดยทั่วไปต่ำ ~10-16 W/m·K
ไทเทเนียม:
ความหนาแน่น: 4.51 g/cm³
จุดหลอมเหลว: 1,668°C
ค่าการนำความร้อน: ~22 W/m·K (ค่อนข้างต่ำ)
ทองแดง:
ความหนาแน่น: 8.94 g/cm³
จุดหลอมเหลว: 1,084°C
การนำความร้อน: ~390 W/m·K (การนำความร้อนได้ดีเยี่ยม)

3.องค์ประกอบทางเคมี

เหล็กกล้าคาร์บอน: ส่วนใหญ่เป็นเหล็กที่มีคาร์บอน 0.3%-1.2% และแมงกานีส ซิลิกอน และกำมะถันในปริมาณเล็กน้อย
โลหะผสมเหล็ก: ประกอบด้วยองค์ประกอบต่างๆ เช่น โครเมียม โมลิบดีนัม วาเนเดียม และทังสเตน เพื่อปรับปรุงความแข็งแกร่งและทนต่ออุณหภูมิ
สแตนเลส: โดยทั่วไปจะมีโครเมียม 10.5%-30% พร้อมด้วยนิกเกิล โมลิบดีนัม และธาตุอื่นๆ ขึ้นอยู่กับเกรด
โลหะผสมนิกเกิล: ส่วนใหญ่เป็นนิกเกิล (40%-70%) พร้อมด้วยโครเมียม โมลิบดีนัม และธาตุโลหะผสมอื่นๆ เพื่อเพิ่มความทนทานต่อการกัดกร่อน
ไทเทเนียม: เกรด 1 และ 2 เป็นไททาเนียมบริสุทธิ์เชิงพาณิชย์ ในขณะที่เกรด 5 (Ti-6Al-4V) ประกอบด้วยอะลูมิเนียม 6% และวาเนเดียม 4%
โลหะผสมทองแดง: โลหะผสมทองแดงมีธาตุต่างๆ มากมาย เช่น นิกเกิล (10%-30%) ซึ่งมีคุณสมบัติทนทานต่อการกัดกร่อน (เช่น Cu-Ni 90/10)

4. คุณสมบัติทางกล

เหล็กกล้าคาร์บอน: ความแข็งแรงแรงดึง: 400-500 MPa, ความแข็งแรงผลผลิต: 250-350 MPa, การยืดตัว: 15%-25%
โลหะผสมเหล็ก: ความแข็งแรงแรงดึง: 500-900 MPa, ความแข็งแรงผลผลิต: 300-700 MPa, การยืดตัว: 10%-25%
สแตนเลส: ความแข็งแรงแรงดึง: 485-690 MPa (304/316), ความแข็งแรงการยืดหยุ่น: 170-300 MPa, การยืดตัว: 35%-40%
โลหะผสมนิกเกิล: ความแข็งแรงแรงดึง: 550-1,000 MPa (Inconel 625), ความแข็งแรงผลผลิต: 300-600 MPa, การยืดตัว: 25%-50%
ไทเทเนียม: ความแข็งแรงแรงดึง: 240-900 MPa (แตกต่างกันไปตามเกรด) ความแข็งแรงผลผลิต: 170-880 MPa การยืดตัว: 15%-30%
โลหะผสมทองแดง: ความแข็งแรงแรงดึง: 200-500 MPa (ขึ้นอยู่กับโลหะผสม) ความแข็งแรงการยืดตัว: 100-300 MPa การยืดตัว: 20%-35%

5. การอบชุบด้วยความร้อน (เงื่อนไขการส่งมอบ)

เหล็กกล้าคาร์บอนและโลหะผสม: จัดส่งในสภาพอบอ่อนหรือปกติ การอบด้วยความร้อนรวมถึงการชุบแข็งและอบอ่อนเพื่อเพิ่มความแข็งแรงและความเหนียว
สแตนเลส: ส่งมอบในสภาพอบอ่อนเพื่อขจัดความเครียดภายในและปรับปรุงความเหนียว
โลหะผสมนิกเกิล: สารละลายผ่านการอบเพื่อเพิ่มคุณสมบัติเชิงกลและทนต่อการกัดกร่อน
ไททาเนียมและเซอร์โคเนียม: โดยทั่วไปจะส่งมอบในสภาพอบอ่อนเพื่อเพิ่มความเหนียวและความเหนียวสูงสุด
โลหะผสมทองแดง: ส่งมอบในสภาพอบอ่อน โดยเฉพาะสำหรับการใช้งานขึ้นรูป

6. การก่อตัว

เหล็กกล้าคาร์บอนและโลหะผสม: เหล็กอัลลอยด์สามารถขึ้นรูปโดยร้อนหรือเย็นก็ได้ แต่ต้องใช้ความพยายามมากขึ้นเนื่องจากมีความแข็งแรงสูงกว่า
สแตนเลส: การขึ้นรูปเย็นเป็นเรื่องปกติ ถึงแม้ว่าอัตราการชุบแข็งจากการทำงานจะสูงกว่าเหล็กกล้าคาร์บอนก็ตาม
โลหะผสมนิกเกิล: มีความท้าทายในการขึ้นรูปเนื่องจากมีความแข็งแรงสูงและอัตราการแข็งตัวจากการทำงานหนัก มักต้องใช้การขึ้นรูปร้อน
ไทเทเนียม: การขึ้นรูปจะทำได้ดีที่สุดคือที่อุณหภูมิสูงเนื่องจากมีความแข็งแรงสูงที่อุณหภูมิห้อง
โลหะผสมทองแดง: ขึ้นรูปง่ายเนื่องจากมีความเหนียวที่ดี

7. การเชื่อม

เหล็กกล้าคาร์บอนและโลหะผสม: โดยทั่วไปการเชื่อมโดยใช้เทคนิคทั่วไปทำได้ง่าย แต่อาจต้องอุ่นเครื่องก่อนและอบด้วยความร้อนหลังการเชื่อม (PWHT)
สแตนเลส: วิธีการเชื่อมทั่วไป ได้แก่ TIG, MIG และการเชื่อมด้วยอาร์ก จำเป็นต้องควบคุมปริมาณความร้อนอย่างระมัดระวังเพื่อหลีกเลี่ยงการเกิดความไวต่อความร้อน
โลหะผสมนิกเกิล: มีความท้าทายในการเชื่อมเนื่องจากการขยายตัวเนื่องจากความร้อนสูงและเสี่ยงต่อการแตกร้าว
ไทเทเนียม: เชื่อมในสภาพแวดล้อมที่มีการป้องกัน (ก๊าซเฉื่อย) เพื่อหลีกเลี่ยงการปนเปื้อน ต้องใช้ความระมัดระวังเนื่องจากไททาเนียมมีปฏิกิริยาที่อุณหภูมิสูง
โลหะผสมทองแดง: เชื่อมได้ง่าย โดยเฉพาะโลหะผสมทองแดง-นิกเกิล แต่ต้องอุ่นเครื่องก่อนเพื่อป้องกันการแตกร้าว

8. การกัดกร่อนของรอยเชื่อม

สแตนเลส: อาจเกิดการกัดกร่อนเฉพาะที่ (เช่น การกัดกร่อนแบบหลุม การกัดกร่อนตามรอยแยก) บริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนในการเชื่อม หากไม่ได้รับการควบคุมอย่างเหมาะสม
โลหะผสมนิกเกิล: ไวต่อการเกิดรอยแตกร้าวจากการกัดกร่อนหากสัมผัสกับคลอไรด์ที่อุณหภูมิสูง
ไทเทเนียม: รอยเชื่อมจะต้องได้รับการป้องกันจากออกซิเจนอย่างเหมาะสมเพื่อหลีกเลี่ยงการเปราะบาง

9. การขจัดตะกรัน การดอง และการทำความสะอาด

เหล็กกล้าคาร์บอนและโลหะผสม: การดองช่วยขจัดออกไซด์บนพื้นผิวหลังการอบด้วยความร้อน กรดทั่วไปได้แก่ กรดไฮโดรคลอริกและกรดซัลฟิวริก
สแตนเลสและโลหะผสมนิกเกิล: การดองด้วยกรดไนตริก/ไฮโดรฟลูออริกใช้เพื่อขจัดสีที่เกิดจากความร้อนและฟื้นฟูความทนทานต่อการกัดกร่อนหลังการเชื่อม
ไทเทเนียม: ใช้สารละลายกรดอ่อนในการดองเพื่อทำความสะอาดพื้นผิวและขจัดออกไซด์โดยไม่ทำลายโลหะ
โลหะผสมทองแดง: การทำความสะอาดด้วยกรดใช้เพื่อขจัดคราบหมองและออกไซด์บนพื้นผิว

10. กระบวนการพื้นผิว (AP, BA, MP, EP ฯลฯ)

AP (อบและดอง): การเคลือบผิวมาตรฐานสำหรับโลหะผสมสแตนเลสและนิเกิลส่วนใหญ่หลังการอบอ่อนและการดอง
BA (อบอ่อน) : ทำได้โดยการอบในบรรยากาศควบคุมเพื่อสร้างพื้นผิวเรียบและสะท้อนแสง
MP (ขัดเงาด้วยกลไก): การขัดด้วยเครื่องจักรช่วยปรับปรุงความเรียบของพื้นผิว ลดความเสี่ยงต่อการปนเปื้อนและการกัดกร่อน
EP (ขัดเงาด้วยไฟฟ้า): กระบวนการทางไฟฟ้าเคมีที่ขจัดวัสดุพื้นผิวเพื่อสร้างความเรียบเนียนเป็นพิเศษ ลดความหยาบของพื้นผิวและปรับปรุงความทนทานต่อการกัดกร่อน

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนสแตนเลส

                                                                                                                เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนสแตนเลส

I. ทำความเข้าใจท่อไร้รอยต่อ

ท่อไร้รอยต่อแตกต่างจากท่อเชื่อมตรงที่ท่อไร้รอยต่อไม่มีรอยต่อเชื่อม ซึ่งอาจเป็นจุดอ่อนในการใช้งานแรงดันสูงบางประเภท ท่อไร้รอยต่อขึ้นรูปจากแท่งเหล็กแข็งก่อน จากนั้นจึงให้ความร้อน จากนั้นจึงอัดขึ้นรูปหรือดึงผ่านแกนหมุนเพื่อสร้างรูปร่างท่อ การไม่มีรอยต่อทำให้ท่อมีความแข็งแรงและเชื่อถือได้เหนือกว่า จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับสภาพแวดล้อมที่มีแรงดันสูงและอุณหภูมิสูง

การใช้งานทั่วไป:

หม้อไอน้ำ: ท่อไร้รอยต่อมีความจำเป็นในการสร้างหม้อไอน้ำแบบท่อน้ำและแบบท่อไฟที่มีอุณหภูมิและแรงดันสูง
เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน: ท่อไร้รอยต่อในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนซึ่งใช้เพื่อถ่ายเทความร้อนระหว่างของไหลสองชนิด จะต้องทนทานต่อการกัดกร่อนและรักษาประสิทธิภาพความร้อนได้
คอนเดนเซอร์: ท่อไร้รอยต่อช่วยควบแน่นไอน้ำให้เป็นน้ำในระบบผลิตไฟฟ้าและระบบทำความเย็น
ซุปเปอร์ฮีตเตอร์: ท่อไร้รอยต่อใช้สำหรับเพิ่มความร้อนไอน้ำในหม้อไอน้ำ ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของกังหันในโรงไฟฟ้า
เครื่องอุ่นอากาศ: ท่อเหล่านี้ถ่ายเทความร้อนจากก๊าซไอเสียไปยังอากาศ ช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของหม้อไอน้ำ
นักเศรษฐศาสตร์: ท่อไร้รอยต่อในอีโคโนไมเซอร์จะอุ่นน้ำป้อนล่วงหน้าโดยใช้ความร้อนเหลือทิ้งจากไอเสียหม้อไอน้ำ ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพเชิงความร้อน

หม้อไอน้ำ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน คอนเดนเซอร์ เครื่องทำความร้อนสูง เครื่องอุ่นอากาศล่วงหน้า และเครื่องประหยัดพลังงานเป็นส่วนประกอบที่สำคัญในหลายอุตสาหกรรม โดยเฉพาะอุตสาหกรรมที่เกี่ยวข้องกับการถ่ายเทความร้อน การผลิตพลังงาน และการจัดการของไหล โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ส่วนประกอบเหล่านี้มีการใช้งานหลักในอุตสาหกรรมต่อไปนี้:

1. อุตสาหกรรมการผลิตไฟฟ้า

หม้อไอน้ำ: ใช้ในโรงไฟฟ้าเพื่อแปลงพลังงานเคมีให้เป็นพลังงานความร้อน มักใช้เพื่อการผลิตไอน้ำ
เครื่องทำความร้อนสูง เครื่องประหยัดพลังงาน และเครื่องอุ่นอากาศล่วงหน้า ส่วนประกอบเหล่านี้ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพด้วยการอุ่นอากาศที่เกิดจากการเผาไหม้ล่วงหน้า กู้คืนความร้อนจากก๊าซไอเสีย และให้ความร้อนไอน้ำเพิ่มเติม
เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนและคอนเดนเซอร์: ใช้ในการระบายความร้อนและการกู้คืนความร้อนในโรงไฟฟ้าพลังความร้อน โดยเฉพาะในกังหันไอน้ำและรอบการระบายความร้อน

2. อุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซ

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน: มีความสำคัญในกระบวนการกลั่น ซึ่งความร้อนจะถูกถ่ายเทระหว่างของเหลว เช่น ในการกลั่นน้ำมันดิบหรือในแพลตฟอร์มนอกชายฝั่งสำหรับการแปรรูปก๊าซ
หม้อไอน้ำและเครื่องประหยัดพลังงาน: พบในโรงกลั่นและโรงงานปิโตรเคมีสำหรับการผลิตไอน้ำและการกู้คืนพลังงาน
คอนเดนเซอร์: ใช้ในการควบแน่นก๊าซให้เป็นของเหลวในระหว่างกระบวนการกลั่น

3. อุตสาหกรรมเคมี

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน: ใช้กันอย่างแพร่หลายในการให้ความร้อนหรือความเย็นปฏิกิริยาทางเคมี และเพื่อกู้คืนความร้อนจากปฏิกิริยาคายความร้อน
หม้อไอน้ำและเครื่องทำความร้อนสูงพิเศษ: ใช้ในการผลิตไอน้ำที่จำเป็นสำหรับกระบวนการทางเคมีต่างๆ และเพื่อให้พลังงานสำหรับการกลั่นและขั้นตอนการเกิดปฏิกิริยา
เครื่องอุ่นอากาศล่วงหน้าและเครื่องประหยัดพลังงาน: ปรับปรุงประสิทธิภาพในกระบวนการเคมีที่ใช้พลังงานมากด้วยการกู้คืนความร้อนจากก๊าซไอเสียและลดการใช้เชื้อเพลิง

4. อุตสาหกรรมทางทะเล

หม้อไอน้ำและเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน: จำเป็นสำหรับเรือเดินทะเลสำหรับระบบผลิตไอน้ำ ระบบทำความร้อน และทำความเย็น เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนสำหรับเรือมักใช้เพื่อระบายความร้อนเครื่องยนต์ของเรือและสร้างพลังงาน
คอนเดนเซอร์: ใช้ในการแปลงไอน้ำเสียกลับเป็นน้ำเพื่อนำกลับมาใช้ใหม่ในระบบหม้อไอน้ำของเรือ

5. อุตสาหกรรมอาหารและเครื่องดื่ม

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน: มักใช้สำหรับกระบวนการพาสเจอร์ไรเซชัน การฆ่าเชื้อ และกระบวนการระเหย
หม้อไอน้ำและเครื่องประหยัดพลังงาน: ใช้ในการผลิตไอน้ำสำหรับการดำเนินการแปรรูปอาหารและเพื่อกู้คืนความร้อนจากไอเสียเพื่อประหยัดการใช้เชื้อเพลิง

6. ระบบ HVAC (ระบบทำความร้อน ระบายอากาศ และปรับอากาศ)

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนและเครื่องอุ่นอากาศล่วงหน้า: ใช้ในระบบ HVAC เพื่อการถ่ายเทความร้อนอย่างมีประสิทธิภาพระหว่างของเหลวหรือก๊าซ ให้ความร้อนหรือความเย็นแก่อาคารและโรงงานอุตสาหกรรม
คอนเดนเซอร์: ใช้ในระบบปรับอากาศเพื่อระบายความร้อนจากสารทำความเย็น

7. อุตสาหกรรมเยื่อและกระดาษ

หม้อไอน้ำ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน และเครื่องประหยัดพลังงาน: ให้การกู้คืนไอน้ำและความร้อนในกระบวนการต่างๆ เช่น การผลิตเยื่อกระดาษ การอบแห้งกระดาษ และการกู้คืนสารเคมี
ซุปเปอร์ฮีตเตอร์และเครื่องอุ่นอากาศล่วงหน้า: เพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานในหม้อไอน้ำกู้คืนและสมดุลความร้อนโดยรวมของโรงงานกระดาษ

8. อุตสาหกรรมโลหะและเหล็กกล้า

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน: ใช้ในการระบายความร้อนก๊าซและของเหลวร้อนในการผลิตเหล็กและกระบวนการทางโลหะวิทยา
หม้อไอน้ำและเครื่องประหยัดพลังงาน: ให้ความร้อนสำหรับกระบวนการต่างๆ เช่น การทำงานของเตาเผา การอบชุบด้วยความร้อน และการรีด

9. อุตสาหกรรมยา

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน: ใช้ในการควบคุมอุณหภูมิในระหว่างการผลิตยา กระบวนการหมัก และสภาพแวดล้อมที่ปราศจากเชื้อ
หม้อไอน้ำ: สร้างไอน้ำที่จำเป็นสำหรับการฆ่าเชื้อและให้ความร้อนกับอุปกรณ์เภสัชกรรม

10. โรงงานแปรรูปขยะเป็นพลังงาน

หม้อไอน้ำ คอนเดนเซอร์ และเครื่องประหยัดพลังงาน ใช้ในการแปลงขยะให้เป็นพลังงานผ่านการเผาไหม้ พร้อมทั้งนำความร้อนกลับคืนมาเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพ

ตอนนี้เรามาดูวัสดุต่างๆ ที่ใช้ทำท่อไร้รอยต่อที่เหมาะกับการใช้งานที่ต้องการความแม่นยำสูงเหล่านี้กัน

II. ท่อเหล็กกล้าคาร์บอนสำหรับหม้อไอน้ำและเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน

เหล็กกล้าคาร์บอนเป็นวัสดุที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดชนิดหนึ่งสำหรับท่อไร้รอยต่อในงานอุตสาหกรรม เนื่องมาจากมีความแข็งแรงเป็นเลิศ รวมถึงราคาที่จับต้องได้และหาซื้อได้ง่าย ท่อเหล็กกล้าคาร์บอนมีความทนทานต่ออุณหภูมิและแรงดันปานกลาง จึงเหมาะสำหรับการใช้งานที่หลากหลาย

คุณสมบัติของเหล็กกล้าคาร์บอน:
ความแข็งแรงสูง: ท่อเหล็กกล้าคาร์บอนสามารถทนต่อแรงกดดันและความเครียดได้มาก จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานในหม้อไอน้ำและเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน
คุ้มต้นทุน: เมื่อเทียบกับวัสดุอื่นๆ เหล็กกล้าคาร์บอนมีราคาค่อนข้างถูก ซึ่งทำให้เหล็กกล้าคาร์บอนเป็นตัวเลือกยอดนิยมในการใช้งานอุตสาหกรรมขนาดใหญ่
ความต้านทานการกัดกร่อนปานกลาง: แม้ว่าเหล็กกล้าคาร์บอนจะไม่ทนต่อการกัดกร่อนเท่ากับสแตนเลส แต่ก็สามารถเคลือบหรือบุผิวเพื่อเพิ่มอายุการใช้งานในสภาพแวดล้อมที่กัดกร่อนได้

มาตรฐานหลักและเกรด:

มาตรฐาน ASTM A179มาตรฐานนี้ครอบคลุมถึงท่อเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำดึงเย็นแบบไร้รอยต่อที่ใช้สำหรับการแลกเปลี่ยนความร้อนและคอนเดนเซอร์ ท่อเหล่านี้มีคุณสมบัติในการถ่ายเทความร้อนได้ดีเยี่ยมและมักใช้ในงานที่มีอุณหภูมิและแรงดันต่ำถึงปานกลาง
มาตรฐาน ASTM A192:ท่อหม้อน้ำเหล็กกล้าคาร์บอนไร้รอยต่อที่ออกแบบมาสำหรับการใช้งานแรงดันสูง ท่อเหล่านี้ใช้ในการผลิตไอน้ำและสภาพแวดล้อมที่มีแรงดันสูงอื่นๆ
มาตรฐาน ASTM A210:มาตรฐานนี้ครอบคลุมถึงท่อเหล็กกล้าคาร์บอนปานกลางแบบไร้รอยต่อสำหรับหม้อไอน้ำและการใช้งานเครื่องทำความร้อนสูงพิเศษ เกรด A-1 และ C มีระดับความแข็งแรงและทนต่ออุณหภูมิที่แตกต่างกัน
เอเอสทีเอ334 (เกรด 1, 3, 6): ท่อเหล็กกล้าคาร์บอนไร้รอยต่อและเชื่อมที่ออกแบบมาสำหรับการใช้งานที่อุณหภูมิต่ำ เกรดเหล่านี้ใช้ในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน คอนเดนเซอร์ และการใช้งานที่อุณหภูมิต่ำอื่นๆ
เอ็น 10216-2 (P235GH, P265GH TC1/TC2): มาตรฐานยุโรปสำหรับท่อเหล็กไร้รอยต่อที่ใช้ในงานแรงดัน โดยเฉพาะในหม้อไอน้ำและบริการที่อุณหภูมิสูง

ท่อเหล็กกล้าคาร์บอนเป็นตัวเลือกที่ยอดเยี่ยมสำหรับการใช้งานในหม้อไอน้ำและเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนซึ่งต้องมีความแข็งแรงสูงและทนต่อการกัดกร่อนในระดับปานกลาง อย่างไรก็ตาม สำหรับการใช้งานที่เกี่ยวข้องกับอุณหภูมิที่สูงมากเท่านั้น แต่ยังรวมถึงสภาพแวดล้อมที่กัดกร่อนรุนแรงด้วย ท่อโลหะผสมหรือสแตนเลสมักได้รับความนิยมเนื่องจากมีความทนทานและความทนทานเหนือกว่า

III. ท่อเหล็กอัลลอยด์สำหรับหม้อไอน้ำและเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน

ท่อเหล็กอัลลอยด์ได้รับการออกแบบมาสำหรับการใช้งานในหม้อไอน้ำและตัวแลกเปลี่ยนความร้อนที่อุณหภูมิสูงและแรงดันสูง ท่อเหล่านี้ผสมโลหะผสมกับธาตุต่างๆ เช่น โครเมียม โมลิบดีนัม และวาเนเดียม เพื่อเพิ่มความแข็งแรง ความแข็ง และความต้านทานต่อการกัดกร่อนและความร้อน ท่อเหล็กอัลลอยด์ใช้กันอย่างแพร่หลายในแอปพลิเคชันที่สำคัญ เช่น เครื่องทำความร้อนสูงเกิน เครื่องประหยัดพลังงาน และตัวแลกเปลี่ยนความร้อนอุณหภูมิสูง เนื่องจากมีความแข็งแรงและทนต่อความร้อนและแรงดันได้ดีเยี่ยม

คุณสมบัติของเหล็กอัลลอยด์:
ทนความร้อนสูง: ธาตุโลหะผสม เช่น โครเมียมและโมลิบดีนัม ช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพที่อุณหภูมิสูงของท่อเหล่านี้ ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานในอุณหภูมิที่รุนแรง
ความต้านทานการกัดกร่อนที่ได้รับการปรับปรุง: ท่อเหล็กกล้าโลหะผสมมีความทนทานต่อการเกิดออกซิเดชันและการกัดกร่อนได้ดีกว่าเมื่อเทียบกับเหล็กกล้าคาร์บอน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง
ความแข็งแกร่งที่เพิ่มขึ้น: ธาตุโลหะผสมยังช่วยเพิ่มความแข็งแกร่งของท่อเหล่านี้ ทำให้สามารถทนต่อแรงดันสูงในหม้อไอน้ำและอุปกรณ์สำคัญอื่นๆ ได้

มาตรฐานหลักและเกรด:

เอ เอส ที เอ 213 (เกรด T5, T9, T11, T22, T91, T92): มาตรฐานนี้ครอบคลุมถึงท่อเหล็กอัลลอยด์เฟอร์ริติกและออสเทนนิติกแบบไร้รอยต่อสำหรับใช้ในหม้อไอน้ำ เครื่องทำความร้อนสูงพิเศษ และเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน เกรดต่างๆ แตกต่างกันในส่วนผสมของโลหะผสม และจะถูกเลือกตามข้อกำหนดด้านอุณหภูมิและแรงดันที่เฉพาะเจาะจง
T5 และ T9: เหมาะสำหรับการใช้งานที่อุณหภูมิปานกลางถึงสูง
T11 และ T22: มักใช้ในงานที่อุณหภูมิสูง ช่วยให้ทนความร้อนได้ดีขึ้น
T91 และ T92: โลหะผสมที่มีความแข็งแรงสูงขั้นสูงที่ออกแบบมาเพื่อการใช้งานที่อุณหภูมิสูงพิเศษในโรงไฟฟ้า
เอ็น 10216-2 (16Mo3, 13CrMo4-5, 10CrMo9-10, 15NiCuMoNb5-6-4, X20CrMoV11-1): มาตรฐานยุโรปสำหรับท่อเหล็กกล้าอัลลอยด์ไร้รอยต่อที่ใช้ในงานอุณหภูมิสูง ท่อเหล่านี้มักใช้ในหม้อไอน้ำ เครื่องทำความร้อนสูง และเครื่องประหยัดพลังงานในโรงไฟฟ้า
16Mo3: เหล็กกล้าอัลลอยด์ที่มีคุณสมบัติทนอุณหภูมิสูงได้ดี เหมาะสำหรับใช้ในหม้อไอน้ำและภาชนะรับแรงดัน
13CrMo4-5 และ 10CrMo9-10: โลหะผสมโครเมียม-โมลิบดีนัมที่ทนความร้อนและการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยมสำหรับการใช้งานที่อุณหภูมิสูง

ท่อเหล็กกล้าอัลลอยด์เป็นตัวเลือกสำหรับสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูงและแรงดันสูง ซึ่งเหล็กกล้าคาร์บอนอาจไม่สามารถให้ประสิทธิภาพเพียงพอสำหรับหม้อไอน้ำและเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนได้

IV. ท่อสแตนเลสสำหรับหม้อไอน้ำและเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน

ท่อสแตนเลสมีความทนทานต่อการกัดกร่อนเป็นพิเศษ จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานในหม้อไอน้ำและเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่เกี่ยวข้องกับของเหลวที่กัดกร่อน อุณหภูมิสูง และสภาพแวดล้อมที่รุนแรง ท่อสแตนเลสใช้กันอย่างแพร่หลายในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน เครื่องทำความร้อนสูง และหม้อไอน้ำ ซึ่งนอกจากจะทนทานต่อการกัดกร่อนแล้ว ยังต้องมีความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูงเพื่อประสิทธิภาพการทำงานที่เหมาะสมที่สุดอีกด้วย

คุณสมบัติของสแตนเลส:
ความต้านทานการกัดกร่อน: ความต้านทานการกัดกร่อนของสแตนเลสมาจากส่วนผสมของโครเมียมซึ่งสร้างชั้นออกไซด์ป้องกันบนพื้นผิว
ความแข็งแรงสูงที่อุณหภูมิสูง: สแตนเลสยังคงคุณสมบัติเชิงกลแม้ในอุณหภูมิสูง จึงเหมาะสำหรับเครื่องทำความร้อนสูงเกินและการใช้งานที่ต้องใช้ความร้อนสูงอื่นๆ
ความทนทานในระยะยาว: ความทนทานต่อการกัดกร่อนและออกซิเดชันของสแตนเลสช่วยให้มีอายุการใช้งานยาวนานแม้จะอยู่ในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง

มาตรฐานหลักและเกรด:

เอ เอส ที เอ 213 / เอ เอส ที เอ็ม 249:มาตรฐานเหล่านี้ครอบคลุมถึงท่อเหล็กกล้าไร้สนิมแบบไร้รอยต่อและแบบเชื่อมสำหรับใช้ในหม้อไอน้ำ ซูเปอร์ฮีตเตอร์ และเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน เกรดทั่วไป ได้แก่:
TP304 / TP304L (EN 1.4301 / 1.4307): เกรดสแตนเลสออสเทนนิติกถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายเนื่องจากมีความทนทานต่อการกัดกร่อนและมีความแข็งแรง
TP310S / TP310MoLN (EN 1.4845 / 1.4466): เกรดสแตนเลสที่ทนทานต่ออุณหภูมิสูงพร้อมความทนทานต่อการเกิดออกซิเดชันที่ยอดเยี่ยม
TP316 / TP316L (EN 1.4401 / 1.4404): เกรดที่มีโมลิบดีนัมซึ่งมีความทนทานต่อการกัดกร่อนที่ดีขึ้น โดยเฉพาะในสภาพแวดล้อมที่มีคลอไรด์
TP321 (EN 1.4541): เกรดสแตนเลสที่มีเสถียรภาพซึ่งใช้ในสภาพแวดล้อมอุณหภูมิสูงเพื่อป้องกันการกัดกร่อนตามขอบเกรน
TP347H / TP347HFG (EN 1.4550 / 1.4961): เกรดคาร์บอนสูงที่เสถียรสำหรับการใช้งานที่อุณหภูมิสูง เช่น ซุปเปอร์ฮีตเตอร์และหม้อไอน้ำ
UNS N08904 (904L) (EN 1.4539): เหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติกระดับสูงที่มีความทนทานต่อการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยม โดยเฉพาะในสภาพแวดล้อมที่มีกรด
เอ เอส ที เอ 269:ครอบคลุมท่อสแตนเลสออสเทนนิติกแบบเชื่อมและไร้รอยต่อสำหรับการใช้งานที่ทนต่อการกัดกร่อนทั่วไป
เอเอสทีเอ 789:มาตรฐานสำหรับท่อเหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์ ที่ให้ความทนทานต่อการกัดกร่อนที่ยอดเยี่ยมและความแข็งแรงสูง
UNS S31803, S32205, S32750, S32760: เกรดสแตนเลสดูเพล็กซ์และซูเปอร์ดูเพล็กซ์ ที่ให้ความทนทานต่อการกัดกร่อนที่เหนือกว่า โดยเฉพาะในสภาพแวดล้อมที่มีคลอไรด์
เอ็น 10216-5:มาตรฐานยุโรปครอบคลุมท่อสแตนเลสไร้รอยต่อ รวมถึงเกรดต่อไปนี้:
1.4301 / 1.4307 (ทีพี304 / ทีพี304แอล)
1.4401 / 1.4404 (ทีพี316 / ทีพี316แอล)
1.4845 (ทีพี310เอส)
1.4466 (ทีพี310โมลเอ็น)
1.4539 (หมายเลข UNN08904/904L)

ท่อสแตนเลสมีความอเนกประสงค์สูงและใช้ในแอปพลิเคชันต่างๆ มากมาย รวมถึงเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน หม้อไอน้ำ และเครื่องทำความร้อนสูงพิเศษ ซึ่งไม่เพียงแต่ต้องมีความทนทานต่อการกัดกร่อนและแข็งแรงต่ออุณหภูมิสูง แต่ยังจำเป็นต่อประสิทธิภาพการทำงานที่เหมาะสมที่สุดอีกด้วย

V. โลหะผสมนิกเกิลสำหรับหม้อไอน้ำและเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน

โลหะผสมนิกเกิลเป็นวัสดุที่ทนต่อการกัดกร่อนได้ดีที่สุดชนิดหนึ่ง และมักใช้ในหม้อไอน้ำและเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่ต้องเผชิญกับอุณหภูมิที่รุนแรง สภาพแวดล้อมที่กัดกร่อน และสภาวะแรงดันสูง โลหะผสมนิกเกิลมีความทนทานต่อการเกิดออกซิเดชัน ซัลไฟด์ และคาร์บูไรเซชันได้ดีเยี่ยม จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน หม้อไอน้ำ และเครื่องทำความร้อนสูงพิเศษในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง

สมบัติของโลหะผสมนิกเกิล:
ความต้านทานการกัดกร่อนที่ยอดเยี่ยม: โลหะผสมนิกเกิลทนทานต่อการกัดกร่อนในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด ด่าง และคลอไรด์
เสถียรภาพในอุณหภูมิสูง: โลหะผสมนิกเกิลยังคงความแข็งแกร่งและทนต่อการกัดกร่อนแม้ในอุณหภูมิที่สูง ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่อุณหภูมิสูง
ความต้านทานต่อการเกิดออกซิเดชันและซัลไฟด์: โลหะผสมนิกเกิลมีความทนทานต่อการเกิดออกซิเดชันและซัลไฟด์ ซึ่งอาจเกิดขึ้นในสภาพแวดล้อมอุณหภูมิสูงที่เกี่ยวข้องกับสารประกอบที่มีกำมะถัน

มาตรฐานหลักและเกรด:

เอสทีเอ็ม บี 163 / แอสทาม B407 / แอสทาม B444:มาตรฐานเหล่านี้ครอบคลุมถึงโลหะผสมนิกเกิลสำหรับท่อไร้รอยต่อที่ใช้ในหม้อไอน้ำ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน และเครื่องทำความร้อนสูงพิเศษ เกรดทั่วไป ได้แก่:
Inconel 600/601: ทนทานต่อการเกิดออกซิเดชันและการกัดกร่อนที่อุณหภูมิสูงได้ดีเยี่ยม ทำให้โลหะผสมเหล่านี้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับเครื่องทำความร้อนสูงเกินและเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนอุณหภูมิสูง
Inconel 625: มีความทนทานต่อสภาวะกัดกร่อนต่างๆ ได้ดีเยี่ยม รวมถึงสภาวะที่เป็นกรดและมีคลอไรด์สูง
Incoloy 800 / 800H / 800HT: ใช้ในงานที่อุณหภูมิสูงเนื่องจากมีความทนทานต่อการเกิดออกซิเดชันและคาร์บูไรเซชันได้ดีเยี่ยม
Hastelloy C276 / C22: โลหะผสมนิกเกิล-โมลิบดีนัม-โครเมียมเหล่านี้ขึ้นชื่อในเรื่องความทนทานต่อการกัดกร่อนที่โดดเด่นในสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อนสูง รวมถึงสื่อที่มีกรดและคลอไรด์
แอสทาม B423:ครอบคลุมท่อไร้รอยต่อที่ทำจากโลหะผสมนิกเกิล-เหล็ก-โครเมียม-โมลิบดีนัม เช่น โลหะผสม 825 ซึ่งมีคุณสมบัติทนทานต่อการแตกร้าวจากการกัดกร่อนภายใต้ความเค้น และการกัดกร่อนทั่วไปในสภาพแวดล้อมต่างๆ ได้ดีเยี่ยม
EN 10216-5: มาตรฐานยุโรปสำหรับโลหะผสมนิกเกิลที่ใช้ในท่อไร้รอยต่อสำหรับการใช้งานที่อุณหภูมิสูงและกัดกร่อน รวมถึงเกรดต่างๆ เช่น:
2.4816 (อินโคเนล 600)
2.4851 (อินโคเนล 601)
2.4856 (อินโคเนล 625)
2.4858 (โลหะผสม 825)

โลหะผสมนิกเกิลมักถูกเลือกใช้สำหรับการใช้งานที่สำคัญซึ่งต้องทนต่อการกัดกร่อนและทนต่ออุณหภูมิสูง เช่น ในโรงไฟฟ้า การแปรรูปทางเคมี โรงกลั่นน้ำมันและก๊าซ หม้อไอน้ำและเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน

VI. โลหะผสมไททาเนียมและเซอร์โคเนียมสำหรับหม้อไอน้ำและเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน

โลหะผสมไททาเนียมและเซอร์โคเนียมมีคุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์เฉพาะตัวในด้านความแข็งแกร่ง ทนทานต่อการกัดกร่อน และน้ำหนักเบา จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานเฉพาะในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน คอนเดนเซอร์ และหม้อไอน้ำ

คุณสมบัติของโลหะผสมไททาเนียม:
อัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักสูง: ไททาเนียมมีความแข็งแกร่งเท่ากับเหล็กแต่เบากว่าอย่างเห็นได้ชัด จึงเหมาะสำหรับการใช้งานที่คำนึงถึงน้ำหนัก
ทนทานต่อการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยม: โลหะผสมไททาเนียมทนทานต่อการกัดกร่อนในน้ำทะเล สภาพแวดล้อมที่มีกรด และสื่อที่มีคลอไรด์สูง
ทนความร้อนได้ดี: โลหะผสมไททาเนียมยังคงคุณสมบัติเชิงกลที่อุณหภูมิสูง ทำให้เหมาะสำหรับท่อแลกเปลี่ยนความร้อนในโรงไฟฟ้าและการแปรรูปทางเคมี
คุณสมบัติของโลหะผสมเซอร์โคเนียม:
ความต้านทานการกัดกร่อนที่โดดเด่น: โลหะผสมเซอร์โคเนียมมีความทนทานต่อการกัดกร่อนในสภาพแวดล้อมที่มีกรดสูง รวมถึงกรดซัลฟิวริก กรดไนตริก และกรดไฮโดรคลอริก
เสถียรภาพที่อุณหภูมิสูง: โลหะผสมเซอร์โคเนียมยังคงความแข็งแกร่งและทนต่อการกัดกร่อนที่อุณหภูมิสูง ทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนอุณหภูมิสูง

มาตรฐานหลักและเกรด:

เอสทีเอ บี 338มาตรฐานนี้ครอบคลุมถึงท่อโลหะผสมไททาเนียมแบบไร้รอยต่อและแบบเชื่อมสำหรับใช้ในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนและคอนเดนเซอร์ เกรดทั่วไป ได้แก่:
เกรด 1 / เกรด 2: เกรดไททาเนียมบริสุทธิ์เชิงพาณิชย์ที่มีความทนทานต่อการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยม
เกรด 5 (Ti-6Al-4V): โลหะผสมไททาเนียมที่มีความแข็งแกร่งเพิ่มขึ้นและสมรรถนะที่อุณหภูมิสูง
แอสทาม B523:ครอบคลุมท่อโลหะผสมเซอร์โคเนียมแบบไร้รอยต่อและแบบเชื่อมสำหรับใช้ในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนและคอนเดนเซอร์ เกรดทั่วไป ได้แก่:
เซอร์โคเนียม 702: โลหะผสมเซอร์โคเนียมบริสุทธิ์เชิงพาณิชย์ที่มีความทนทานต่อการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยม
เซอร์โคเนียม 705: เกรดเซอร์โคเนียมอัลลอยด์ที่มีคุณสมบัติเชิงกลที่ได้รับการปรับปรุงและมีเสถียรภาพที่อุณหภูมิสูง

โลหะผสมไททาเนียมและเซอร์โคเนียมมักใช้ในสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อนสูง เช่น โรงงานการแยกเกลือจากน้ำทะเล อุตสาหกรรมแปรรูปเคมี โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ หม้อไอน้ำและเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน เนื่องจากมีความทนทานต่อการกัดกร่อนที่เหนือกว่าและมีคุณสมบัติน้ำหนักเบา

VII. ทองแดงและโลหะผสมทองแดงสำหรับหม้อไอน้ำและเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน

ทองแดงและโลหะผสม เช่น ทองเหลือง ทองสัมฤทธิ์ และทองแดง-นิกเกิล ถูกใช้กันอย่างแพร่หลายในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน คอนเดนเซอร์ และหม้อไอน้ำ เนื่องจากมีการนำความร้อนได้ดีเยี่ยมและทนต่อการกัดกร่อน

คุณสมบัติของโลหะผสมทองแดง:
การนำความร้อนที่ยอดเยี่ยม: โลหะผสมทองแดงเป็นที่รู้จักกันว่ามีคุณสมบัติการนำความร้อนสูง ทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนและคอนเดนเซอร์
ความต้านทานการกัดกร่อน: โลหะผสมทองแดงต้านทานการกัดกร่อนในน้ำ รวมถึงน้ำทะเล ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานในทะเลและการแยกเกลือออกจากน้ำ
คุณสมบัติต้านจุลินทรีย์: โลหะผสมทองแดงมีคุณสมบัติต้านจุลินทรีย์ตามธรรมชาติ ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานในด้านการดูแลสุขภาพและการบำบัดน้ำ

มาตรฐานหลักและเกรด:

เอสทีเอ็ม บี 111มาตรฐานนี้ครอบคลุมถึงท่อทองแดงและท่อโลหะผสมทองแดงแบบไร้รอยต่อสำหรับใช้งานในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน คอนเดนเซอร์ และเครื่องระเหย เกรดทั่วไป ได้แก่:
C44300 (Admiralty Brass): โลหะผสมทองแดง-สังกะสีที่มีความทนทานต่อการกัดกร่อนที่ดี โดยเฉพาะในการใช้งานกับน้ำทะเล
C70600 (ทองแดง-นิกเกิล 90/10): โลหะผสมทองแดง-นิกเกิลที่มีความทนทานต่อการกัดกร่อนในน้ำทะเลและสภาพแวดล้อมทางทะเลได้ดีเยี่ยม
C71500 (ทองแดง-นิกเกิล 70/30): โลหะผสมทองแดง-นิกเกิลอีกชนิดหนึ่งที่มีปริมาณนิกเกิลสูงเพื่อให้ทนทานต่อการกัดกร่อนได้ดีขึ้น

ทองแดงและโลหะผสมทองแดงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในหม้อไอน้ำทางทะเลและเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน โรงไฟฟ้า และระบบ HVAC เนื่องจากมีการนำความร้อนได้ดีเยี่ยมและทนทานต่อการกัดกร่อนของน้ำทะเล

นอกจากหม้อน้ำและเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแล้ว คอนเดนเซอร์ ซูเปอร์ฮีตเตอร์ เครื่องอุ่นอากาศล่วงหน้า และเครื่องประหยัดพลังงานยังเป็นส่วนประกอบสำคัญที่ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานได้อย่างมาก ตัวอย่างเช่น คอนเดนเซอร์จะระบายความร้อนก๊าซไอเสียจากหม้อน้ำและเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน ในขณะที่ซูเปอร์ฮีตเตอร์จะเพิ่มอุณหภูมิของไอน้ำเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพ ในขณะเดียวกัน เครื่องอุ่นอากาศล่วงหน้าจะใช้ก๊าซไอเสียเพื่อให้ความร้อนกับอากาศที่เข้ามา จึงช่วยเพิ่มประสิทธิภาพโดยรวมของระบบหม้อน้ำและเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนได้ดียิ่งขึ้น สุดท้าย เครื่องประหยัดพลังงานมีบทบาทสำคัญในการกู้คืนความร้อนเสียจากก๊าซไอเสียเพื่ออุ่นน้ำล่วงหน้า ซึ่งท้ายที่สุดจะช่วยลดการใช้พลังงานและเพิ่มประสิทธิภาพของหม้อน้ำและเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน

VIII. บทสรุป: การเลือกวัสดุที่เหมาะสมสำหรับหม้อไอน้ำและเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน

ท่อไร้รอยต่อเป็นส่วนสำคัญต่อประสิทธิภาพของหม้อไอน้ำ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน คอนเดนเซอร์ เครื่องทำความร้อนสูง เครื่องอุ่นอากาศล่วงหน้า และเครื่องประหยัดพลังงานในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น การผลิตไฟฟ้า น้ำมันและก๊าซ และการแปรรูปทางเคมี การเลือกใช้วัสดุสำหรับท่อไร้รอยต่อขึ้นอยู่กับข้อกำหนดการใช้งานเฉพาะ เช่น อุณหภูมิ แรงดัน ความต้านทานการกัดกร่อน และความแข็งแรงเชิงกล

เหล็กกล้าคาร์บอน มีราคาที่เอื้อมถึงและมีความแข็งแรงสำหรับการใช้งานที่อุณหภูมิและแรงดันปานกลาง
เหล็กอัลลอยด์ มอบประสิทธิภาพการทำงานที่อุณหภูมิสูงและความแข็งแกร่งที่เหนือกว่าในหม้อไอน้ำและเครื่องทำความร้อนแบบซุปเปอร์ฮีตเตอร์
สแตนเลส มอบความต้านทานการกัดกร่อนและความทนทานที่ยอดเยี่ยมในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนและซุปเปอร์ฮีตเตอร์
โลหะผสมนิกเกิล เป็นทางเลือกที่ดีที่สุดสำหรับสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อนสูงและอุณหภูมิสูงมาก
โลหะผสมไททาเนียมและเซอร์โคเนียม เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานน้ำหนักเบาและมีฤทธิ์กัดกร่อนสูง
ทองแดงและโลหะผสมทองแดง ได้รับความนิยมเนื่องจากมีคุณสมบัตินำความร้อนและทนต่อการกัดกร่อนในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนและคอนเดนเซอร์

ระบบหม้อไอน้ำและเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนมีบทบาทสำคัญในอุตสาหกรรมต่างๆ โดยถ่ายเทความร้อนจากตัวกลางหนึ่งไปยังอีกตัวกลางหนึ่งอย่างมีประสิทธิภาพ หม้อไอน้ำและเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนทำงานร่วมกันเพื่อสร้างและถ่ายเทความร้อน ซึ่งให้ความร้อนที่จำเป็นสำหรับการผลิตไอน้ำในโรงไฟฟ้าและกระบวนการผลิต

จากการทำความเข้าใจคุณสมบัติและการใช้งานของวัสดุเหล่านี้ วิศวกรและนักออกแบบสามารถตัดสินใจอย่างรอบรู้ได้ ทำให้มั่นใจได้ว่าอุปกรณ์จะทำงานได้อย่างปลอดภัยและมีประสิทธิภาพ เมื่อเลือกวัสดุสำหรับหม้อไอน้ำและเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน สิ่งสำคัญคือต้องพิจารณาข้อกำหนดเฉพาะของการใช้งานของคุณ นอกจากนี้ คุณควรปรึกษาหารือกับมาตรฐานที่เกี่ยวข้องเพื่อให้แน่ใจว่าเข้ากันได้และมีประสิทธิภาพสูงสุด