ท่อเคลือบ 3LPE

ส่งมอบคำสั่งซื้อท่อส่งน้ำมันใต้น้ำสำหรับขนส่งน้ำมันเบนซินสำเร็จแล้ว

หลังจากทุ่มเทอย่างหนักเป็นเวลาหนึ่งเดือน บริษัทของเราได้ส่งมอบคำสั่งซื้อท่อส่งน้ำมันและก๊าซใต้น้ำสำเร็จ การส่งมอบคำสั่งซื้อครั้งนี้สำเร็จลุล่วง พิสูจน์ให้เห็นถึงความทุ่มเทและความเชี่ยวชาญของทีมขายและการผลิตของเรา แม้จะต้องเผชิญกับสภาพอากาศที่เลวร้าย เช่น พายุไต้ฝุ่น ในระหว่างการขนส่ง คำสั่งซื้อนี้เกี่ยวข้องกับการก่อสร้างโครงการท่อส่งน้ำมันใต้น้ำที่มีคุณภาพสูงและมาตรฐานสูง และสินค้าจะถูกใช้ในการสร้างท่อส่งน้ำมันใต้น้ำสำหรับสถานีปลายทางน้ำมันเพื่อเชื่อมต่อเรือบรรทุกน้ำมันและถังเก็บบนบก โดยมีเป้าหมายเพื่อการขนส่งน้ำมันและก๊าซใต้ทะเลอย่างปลอดภัย

รายละเอียดการสั่งมีดังนี้:

  • การเคลือบภายนอก: การเคลือบโพลีเอทิลีนสามชั้น
  • ความหนาของการเคลือบ: 2.7มม.
  • มาตรฐานการเคลือบ: DIN 30670-2012 Nv
  • มาตรฐานและวัสดุท่อฐาน: API Spec 5L เกรด B
  • ชนิดท่อฐาน : ไร้รอยต่อ
  • ขนาด: NPS 6″ & 8″ x SCH40 x 11.8M
  • รายการอื่นๆ: หน้าแปลน NPS 6″ และ 8″ x SCH40 SORF และ WNRF, ข้อต่องอ 90° 5D, ข้อต่องอรัศมียาว 90°, สลักเกลียวและน็อต
ท่อ API 5L Gr.B เคลือบ 3LPE, ข้องอท่อ 90°, ข้องอ 90° LR, หน้าแปลน SO, BL, WN, สลักเกลียวและน็อต

ท่อ API 5L Gr.B เคลือบ 3LPE, ข้องอท่อ 90°, ข้องอ 90° LR, SORF, หน้าแปลน WNRF, สลักเกลียวและน็อต

เราผลิตท่อตาม API สเปก 5L,สารเคลือบป้องกันการกัดกร่อนตามมาตรฐาน มาตรฐาน DIN 30670-2012, ข้อศอก 90° 5D ตาม ASME B16.49, ISO 15590-1, ห้องน้ำในตัว 14870-1ข้อศอกรัศมียาว 90° ตาม แอสเม่ บี 16.9และหน้าแปลนตาม ASME B16.5 เพื่อให้มั่นใจว่าท่อเป็นไปตามมาตรฐานความปลอดภัยและประสิทธิภาพสูงสุด

ทุกสิ่งทุกอย่างเต็มไปด้วยความไม่แน่นอนและความสับสน และจุดจบที่มีความสุขคือเป้าหมายสูงสุด เราภูมิใจในความทุ่มเทและทำงานหนักของทีมงาน และหวังเป็นอย่างยิ่งที่จะขยายขอบเขตของภาคส่วนโครงสร้างพื้นฐานด้านพลังงานและโครงการท่อส่งใหม่ๆ ต่อไป

หากคุณมีคำขอราคา (RFQ) เกี่ยวกับโครงการท่อส่งใต้น้ำหรือต้องการท่อป้องกันการกัดกร่อน 3LPE/3LPP/FBE/LE คุณภาพสูง โปรดติดต่อเราได้ที่ [email protected]ซึ่งทีมงานของเราจะมอบโซลูชันที่เชื่อถือได้และการบริการแบบครบวงจรให้กับคุณ

สแตนเลสเทียบกับเหล็กอาบสังกะสี

สแตนเลสเทียบกับเหล็กชุบสังกะสี

การแนะนำ

สแตนเลสเทียบกับเหล็กอาบสังกะสีเป็นเรื่องสำคัญที่จะต้องพิจารณาถึงสภาพแวดล้อม ความทนทานที่จำเป็น และความต้องการในการบำรุงรักษา สเตนเลสมีความทนทานต่อการกัดกร่อน ความแข็งแกร่ง และความสวยงามที่ไม่มีใครเทียบได้ จึงเหมาะสำหรับการใช้งานหนักในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง ในทางกลับกัน เหล็กอาบสังกะสีให้การป้องกันการกัดกร่อนที่คุ้มต้นทุนสำหรับการตั้งค่าที่ไม่รุนแรงมากนัก

1. องค์ประกอบและกระบวนการผลิต

สแตนเลส

เหล็กกล้าไร้สนิมเป็นโลหะผสมที่ประกอบด้วยเหล็ก โครเมียม (อย่างน้อย 10.5%) และบางครั้งอาจมีนิกเกิลและโมลิบดีนัม โครเมียมสร้างชั้นออกไซด์ป้องกันบนพื้นผิว ทำให้ทนทานต่อการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยม เกรดต่างๆ เช่น 304 และ 316 มีองค์ประกอบโลหะผสมที่แตกต่างกัน ทำให้มีทางเลือกสำหรับสภาพแวดล้อมต่างๆ รวมถึงอุณหภูมิที่รุนแรงและความเค็มสูง

เหล็กอาบสังกะสี

เหล็กอาบสังกะสีคือเหล็กกล้าคาร์บอนที่เคลือบด้วยสังกะสีหนึ่งชั้น ชั้นสังกะสีจะปกป้องเหล็กด้านล่างเป็นเกราะป้องกันการกัดกร่อน วิธีการชุบสังกะสีที่ใช้กันทั่วไปที่สุดคือการชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อน โดยเหล็กจะถูกจุ่มลงในสังกะสีที่หลอมละลาย อีกวิธีหนึ่งคือการชุบสังกะสีด้วยไฟฟ้า โดยสังกะสีจะถูกนำไปใช้ด้วยกระแสไฟฟ้า ทั้งสองวิธีช่วยเพิ่มความทนทานต่อการกัดกร่อน แม้ว่าโดยทั่วไปแล้วจะมีความทนทานน้อยกว่าสเตนเลสในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง

2. ความต้านทานการกัดกร่อน

สแตนเลส

สเตนเลสสตีลมีความทนทานต่อการกัดกร่อนเนื่องจากมีส่วนผสมของโลหะผสมซึ่งสร้างชั้นโครเมียมออกไซด์แบบพาสซีฟ สเตนเลสสตีลเกรด 316 ซึ่งประกอบด้วยโมลิบดีนัม ให้ความทนทานต่อการกัดกร่อนจากคลอไรด์ กรด และสารเคมีกัดกร่อนอื่นๆ ได้ดีเยี่ยม สเตนเลสสตีลเกรด 316 เป็นตัวเลือกที่ต้องการในอุตสาหกรรมทางทะเล การแปรรูปทางเคมี และอุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซ ซึ่งต้องสัมผัสกับสารกัดกร่อนเป็นประจำทุกวัน

เหล็กอาบสังกะสี

ชั้นสังกะสีบนเหล็กอาบสังกะสีช่วยปกป้องได้ในระดับหนึ่ง โดยสังกะสีจะกัดกร่อนก่อนเหล็กด้านล่าง ทำให้ทนทานต่อการกัดกร่อนในระดับหนึ่ง อย่างไรก็ตาม การปกป้องนี้มีข้อจำกัด เนื่องจากชั้นสังกะสีอาจเสื่อมสภาพลงเมื่อเวลาผ่านไป แม้ว่าเหล็กอาบสังกะสีจะใช้งานได้ดีในสภาพแวดล้อมที่ไม่รุนแรงและการก่อสร้างทั่วไป แต่ก็ไม่สามารถทนต่อสารเคมีที่รุนแรงหรือการสัมผัสน้ำทะเลได้ดีเท่าสเตนเลส

3. คุณสมบัติเชิงกลและความแข็งแรง

สแตนเลส

โดยทั่วไปสแตนเลสมีความแข็งแรงมากกว่าเหล็กอาบสังกะสีด้วย มีความแข็งแรงและความทนทานสูง. ทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานที่ต้องการความยืดหยุ่นและความน่าเชื่อถือภายใต้แรงกดดัน สเตนเลสสตีลยังมีคุณสมบัติ ทนทานต่อแรงกระแทกและการสึกหรอได้ดีเยี่ยมซึ่งให้ประโยชน์ต่อโครงสร้างพื้นฐานและการใช้งานอุตสาหกรรมหนัก

เหล็กอาบสังกะสี

แม้ว่าความแข็งแกร่งของเหล็กอาบสังกะสีจะมาจาก แกนเหล็กกล้าคาร์บอนโดยทั่วไปแล้วจะมีความแข็งแรงน้อยกว่าสแตนเลส ชั้นสังกะสีที่เพิ่มเข้ามาไม่ได้ช่วยเพิ่มความแข็งแรงมากนัก เหล็กอาบสังกะสีเหมาะสำหรับ การใช้งานระดับกลาง ซึ่งจำเป็นต้องมีความต้านทานการกัดกร่อนแต่ไม่ใช่ในสภาพแวดล้อมที่มีความเครียดสูงหรือรุนแรง

4. รูปลักษณ์และสุนทรียศาสตร์

สแตนเลส

สแตนเลสมีรูปลักษณ์ที่เรียบลื่นและเงางาม มักเป็นที่ต้องการในงานสถาปัตยกรรมและการติดตั้งที่มองเห็นได้ ความสวยงามและความทนทานทำให้เป็นตัวเลือกที่ต้องการสำหรับโครงสร้างและอุปกรณ์ที่มองเห็นได้ชัดเจน

เหล็กอาบสังกะสี

ชั้นสังกะสีทำให้เหล็กอาบสังกะสีมีพื้นผิวสีเทาด้านที่ดูไม่สวยงามเท่าสแตนเลส เมื่อเวลาผ่านไป การสัมผัสกับสภาพอากาศอาจทำให้พื้นผิวเกิดคราบสีขาว ซึ่งอาจทำให้ความสวยงามลดน้อยลง แม้ว่าจะไม่ส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพการใช้งานก็ตาม

5. การพิจารณาต้นทุน

สแตนเลส

สแตนเลสโดยทั่วไป แพงกว่า เนื่องมาจากองค์ประกอบโลหะผสม โครเมียมและนิกเกิล และกระบวนการผลิตที่ซับซ้อน อย่างไรก็ตาม อายุการใช้งานยาวนานขึ้น และการบำรุงรักษาขั้นต่ำสามารถช่วยชดเชยต้นทุนเริ่มต้นได้ โดยเฉพาะในสภาพแวดล้อมที่ต้องการความแม่นยำสูง

เหล็กอาบสังกะสี

เหล็กอาบสังกะสีคือ ประหยัดมากขึ้น มากกว่าสแตนเลส โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานในระยะสั้นถึงระยะกลาง ถือเป็นทางเลือกที่คุ้มต้นทุนสำหรับโครงการที่มี งบประมาณจำกัดและความต้องการความต้านทานการกัดกร่อนปานกลาง.

6. การใช้งานทั่วไป

การใช้งานสแตนเลส

น้ำมันและก๊าซ: ใช้ในท่อส่ง ถังเก็บ และแท่นขุดเจาะนอกชายฝั่งเนื่องจากมีความทนทานต่อการกัดกร่อนและมีความแข็งแรงสูง
การแปรรูปทางเคมี: เหมาะอย่างยิ่งสำหรับสภาพแวดล้อมที่ต้องสัมผัสกับสารเคมีที่มีฤทธิ์เป็นกรดหรือกัดกร่อนทุกวัน
วิศวกรรมทางทะเล: ความทนทานของสเตนเลสต่อน้ำเกลือทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานทางทะเล เช่น ท่าเรือ เรือ และอุปกรณ์ต่างๆ
โครงสร้างพื้นฐาน: เหมาะสำหรับสะพาน ราวบันได และโครงสร้างสถาปัตยกรรมที่ต้องการความทนทานและความสวยงาม

การใช้งานเหล็กอาบสังกะสี

การก่อสร้างทั่วไป: มักใช้ในการก่อสร้างโครงรั้วและเสาค้ำหลังคา
อุปกรณ์การเกษตร: ให้ความสมดุลของความทนทานต่อการกัดกร่อนและความคุ้มทุนสำหรับอุปกรณ์ที่สัมผัสกับดินและความชื้น
สิ่งอำนวยความสะดวกในการบำบัดน้ำ: เหมาะสำหรับโครงสร้างพื้นฐานทางน้ำที่ไม่สำคัญ เช่น ท่อน้ำและถังเก็บน้ำในสภาพแวดล้อมที่มีการกัดกร่อนต่ำ
โครงสร้างภายนอกอาคาร: มักใช้ทำแบริเออร์บนถนน ราวกั้น และเสา ซึ่งคาดว่าจะต้องเผชิญกับสภาพอากาศที่ไม่รุนแรง

7. การบำรุงรักษาและอายุการใช้งาน

สแตนเลส

สแตนเลสต้องใช้ การบำรุงรักษาขั้นต่ำ เนื่องจากมีความทนทานต่อการกัดกร่อนในตัว อย่างไรก็ตาม ในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง ขอแนะนำให้ทำความสะอาดเป็นระยะเพื่อขจัดเกลือ สารเคมี หรือตะกอนที่อาจส่งผลต่อชั้นออกไซด์ป้องกันในระยะยาว

เหล็กอาบสังกะสี

เหล็กอาบสังกะสีต้องใช้ การตรวจสอบและบำรุงรักษาตามกำหนด เพื่อรักษาชั้นสังกะสีให้คงสภาพ หากชั้นสังกะสีมีรอยขีดข่วนหรือเสื่อมสภาพ อาจจำเป็นต้องชุบสังกะสีใหม่หรือเคลือบเพิ่มเติมเพื่อป้องกันการกัดกร่อน ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งในงานทางทะเลหรืออุตสาหกรรม เนื่องจากชั้นสังกะสีมีความเสี่ยงที่จะเสื่อมสภาพเร็วขึ้น

8. ตัวอย่าง: สแตนเลสเทียบกับเหล็กอาบสังกะสี

คุณสมบัติ สแตนเลส (316) เหล็กชุบสังกะสี การเปรียบเทียบ
กลไกการป้องกัน ชั้นออกไซด์ป้องกันที่สามารถซ่อมแซมตัวเองเมื่อมีออกซิเจน ช่วยให้ทนทานต่อการกัดกร่อนได้ในระยะยาว การเคลือบสังกะสีเพื่อป้องกันเหล็กระหว่างการผลิต เมื่อเหล็กได้รับความเสียหาย สังกะสีที่อยู่รอบ ๆ จะทำหน้าที่ปกป้องเหล็กที่สัมผัสกับอากาศ ชั้นป้องกันสแตนเลสมีความทนทานมากขึ้นและสามารถ "รักษา" ตัวเองได้ การป้องกันสแตนเลสจะไม่ลดลงแม้วัสดุจะสูญเสียหรือความหนาลดลง
รูปร่าง มีพื้นผิวให้เลือกหลากหลาย ตั้งแต่แบบขัดเงาด้วยไฟฟ้าไปจนถึงแบบขัดหยาบ ให้รูปลักษณ์และสัมผัสที่น่าดึงดูดใจในคุณภาพสูง อาจมีรอยด่างได้ พื้นผิวไม่สดใสและค่อยๆ เปลี่ยนเป็นสีเทาหม่นตามอายุการใช้งาน ทางเลือกการออกแบบที่สวยงาม
สัมผัสพื้นผิว มันเรียบมากและอาจลื่นได้ มันมีความรู้สึกหยาบกว่า ซึ่งจะเห็นได้ชัดเจนมากขึ้นเมื่อเวลาผ่านไป ทางเลือกการออกแบบที่สวยงาม
ใบรับรองสีเขียว อาจนำมาใช้ซ้ำในโครงสร้างใหม่ได้ เมื่อโครงสร้างหมดอายุการใช้งานแล้ว ถือเป็นเศษวัสดุที่มีค่า และเนื่องจากมีมูลค่าในการเก็บรวบรวม จึงมีอัตราการรีไซเคิลสูง โดยทั่วไปเหล็กกล้าคาร์บอนจะถูกทิ้งเมื่อหมดอายุการใช้งานและมีมูลค่าลดลง สเตนเลสได้รับการรีไซเคิลอย่างกว้างขวางทั้งในระหว่างกระบวนการผลิตและเมื่อหมดอายุการใช้งาน สเตนเลสใหม่ทั้งหมดประกอบด้วยเหล็กรีไซเคิลจำนวนมาก
การไหลบ่าของโลหะหนัก ระดับที่ไม่สำคัญ การไหลบ่าของสังกะสีในปริมาณมาก โดยเฉพาะในช่วงต้นของชีวิต ทางหลวงบางสายในยุโรปได้รับการเปลี่ยนให้ใช้ราวบันไดสแตนเลสเพื่อหลีกเลี่ยงการปนเปื้อนของสังกะสีในสิ่งแวดล้อม
ตลอดอายุการใช้งาน ไม่มีกำหนด โดยต้องรักษาพื้นผิวไว้ การกัดกร่อนทั่วไปจะช้าจนกว่าสังกะสีจะละลาย สนิมแดงจะปรากฏขึ้นเมื่อชั้นสังกะสี/เหล็กกัดกร่อน และสุดท้ายคือเหล็กพื้นผิว จำเป็นต้องซ่อมแซมก่อนที่ ~2% ของพื้นผิวจะมีจุดสีแดง สเตนเลสสตีลมีต้นทุนที่คุ้มค่าตลอดอายุการใช้งาน หากต้องการยืดอายุการใช้งาน จุดคุ้มทุนทางเศรษฐกิจอาจสั้นเพียง 6 ปี ขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมและปัจจัยอื่นๆ
ทนไฟ เหมาะอย่างยิ่งสำหรับเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติกที่มีความแข็งแรงและการเบี่ยงเบนที่เหมาะสมในระหว่างเกิดไฟ สังกะสีจะหลอมละลายและไหลออก ซึ่งอาจทำให้สเตนเลสที่อยู่ติดกันในโรงงานเคมีเสียหายได้ พื้นผิวของเหล็กกล้าคาร์บอนจะสูญเสียความแข็งแรงและเกิดการโก่งตัว สแตนเลสมีคุณสมบัติทนไฟได้ดีกว่าและหลีกเลี่ยงความเสี่ยงของสังกะสีที่หลอมละลายหากใช้การชุบสังกะสี
การเชื่อมบนไซต์งาน นี่คือขั้นตอนปกติสำหรับสเตนเลสออสเทนนิติก โดยต้องคำนึงถึงการขยายตัวเนื่องจากความร้อนด้วย รอยเชื่อมสามารถผสมเข้ากับพื้นผิวโลหะโดยรอบได้ การทำความสะอาดหลังการเชื่อมและการทำให้เฉื่อยเป็นสิ่งสำคัญ เหล็กกล้าคาร์บอนสามารถเชื่อมเองได้ง่าย แต่ต้องขจัดสังกะสีออกเนื่องจากมีไอระเหย หากเชื่อมเหล็กชุบสังกะสีและสแตนเลสเข้าด้วยกัน สังกะสีที่เหลือจะทำให้สแตนเลสเปราะได้ สีที่มีสังกะสีสูงจะมีความทนทานน้อยกว่าการชุบสังกะสี ในสภาพแวดล้อมทางทะเลที่รุนแรง สนิมที่แข็งอาจปรากฏขึ้นภายในสามถึงห้าปี และเหล็กจะกัดกร่อนภายในสี่ปีต่อมิลลิเมตรหลังจากนั้น ความทนทานในระยะสั้นนั้นคล้ายกัน แต่การเคลือบสังกะสีที่บริเวณรอยต่อนั้นต้องได้รับการบำรุงรักษา ในสภาวะที่รุนแรง เหล็กอาบสังกะสีจะเกิดสนิมขึ้นอย่างไม่เรียบและเป็นรู และอาจเกิดการบาดเจ็บที่มือได้ โดยเฉพาะจากด้านที่มองไม่เห็นจากทะเล
การสัมผัสวัสดุที่มีความชื้นและมีรูพรุน (เช่น ลิ่มไม้) ในสภาพแวดล้อมที่มีเกลือ อาจทำให้เกิดคราบสนิมและรอยแตกร้าว แต่ไม่ถึงขั้นโครงสร้างล้มเหลว คล้ายกับคราบที่เกิดจากการเก็บรักษา ซึ่งนำไปสู่การสูญเสียสังกะสีอย่างรวดเร็วและยาวนานขึ้นเนื่องจากการทะลุ ไม่เป็นที่ต้องการสำหรับทั้งสองฝ่าย แต่จะสามารถทำให้ฐานเสาสังกะสีเสียหายได้ในระยะยาว
การซ่อมบำรุง อาจเกิดคราบชาและหลุมเล็กๆ ได้หากไม่ได้รับการดูแลรักษาอย่างเหมาะสม อาจเกิดการสูญเสียสังกะสีโดยทั่วไปและเกิดการกัดกร่อนของพื้นผิวเหล็กตามมาหากไม่ได้รับการดูแลรักษาอย่างเหมาะสม ทั้งสองอย่างนี้ต้องฝนตกในพื้นที่เปิดโล่ง หรือซักผ้าในพื้นที่มีหลังคาคลุม
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