П1: Шта дефинише „цев-дебелих зидова“ у Хастеллои Б-3 и како се обично производи?
A:У контексту Хастеллои Б-3, ацев са{0}}дебелим зидовимасе генерално дефинише као да има однос спољашњег пречника (ОД) и дебљине зида мањи од 10:1 (тј. дебљина зида већа од 10% ОД). У пракси, то често значи дебљине зидова у распону од10 мм (0,375 ин) до 50 мм (2 ин) или више, са типичним спољним пречникима од 50 мм (2 ин) до 300 мм (12 ин). Ове димензије су знатно теже од стандардних цеви од 40 или 80 и користе се у апликацијама које захтевају високе оцене притиска, изузетне количине корозије или структурну крутост под механичким оптерећењима.
Производња Хастеллои Б-3 цеви са-дебелим зидовима је знатно изазовнија од производње стандардне зидне цеви. Најчешћи начини производње су:
Екструзија праћена хладним извлачењем или хладним пилгерингом– Шупља гредица (или чврста гредица која је избушена) се загрева на 1100–1200 степени (2010–2190 степени Ф) и екструдира кроз трн да би се формирала груба шупља шкољка. Ова љуска се затим хладно вуче или хлади (процес ротационог ковања) преко трна да би се постигле коначне димензије. Обично је потребно више пролаза са жарењем средњег раствора (1060–1100 степени / 1940–2010 степени Ф). Пилгеринг је пожељнији за дебеле зидове јер може постићи велика смањења површине попречног пресека (70–90%) са мање пролаза од извлачења.
Ротациони пирсинг и издужење (бешавни процес)– За мање пречнике, чврста округла гредица може да се ротирајући пробуши (попут Маннесмановог млина) да би се формирала шупља шкољка, а затим да се издужи и повећа до димензија дебелих{0}}зидова. Међутим, овај процес је тежи за Б-3 него за челик због високе топлотне чврстоће легуре и уског температурног опсега топлотне обраде.
Вруће изостатичко пресовање (ХИП) плус екструзија– За веома дебеле зидове или велике пречнике (нпр. ОД 250 мм × зид 40 мм), неки произвођачи користе ХИП за консолидацију Б-3 праха у гредицу скоро мреже, након чега следи екструзија. Ова метода смањује сегрегацију и омогућава униформнију микроструктуру.
Бешавна конструкција јесуштинскиза Б-3 цеви са -зидним зидовима које се користе у критичним услугама високог-редукционог притиска јер би уздужни заварени шав представљао и потенцијални пут корозије и слабу тачку структуре под високим унутрашњим притиском или цикличним оптерећењем. Заварене цеви, чак и ако су радиографисане, ретко се користе у форми дебелог-зида јер је потребну плочу тешког калибра тешко формирати и поуздано заварити уз одржавање термичке стабилности легуре.
Након завршног хладног рада, цев мора бити жарена раствором и брзо угашена водом да би се раствориле све интерметалне фазе које су се могле исталожити током топлог рада или спорог хлађења. Цев се затим недеструктивно тестира (ултразвучна, вртложна струја) како би се осигурало да нема унутрашњих грешака, које су посебно проблематичне у дебелим пресецима због веће запремине материјала и ризика од одвајања средишње линије од оригиналне гредице.
П2: У којим захтевним индустријским применама се Хастеллои Б-3 цеви дебелих зидова најчешће користе?
A:Хастеллои Б-3 цев са-дебљим зидовима је резервисана за најтеже услове рада где би цев стандардног зида превремено кородирала или би јој недостајала механичка чврстоћа да издржи радне притиске. Кључне апликације укључују:
Реактори и аутоклави са хлороводоничном киселином високог{0}}притиска– У хемијским процесима као што је производња хлорисаних међупроизвода, специјалних хемикалија или фармацеутских производа, реакције се често одвијају при притисцима од 20 до 100 бара (300–1500 пси) на температурама до 150 степени (300 степени Ф). Б-3 цеви са дебелим зидовима се користе за тело реактора, унутрашње завојнице и излазне водове. Дебели зид обезбеђује и задржавање притиска (напрезање обруча) и заштиту од корозије која продужава радни век на 15-20 година, чак и уз повремене поремећаје.
Цевни листови размењивача топлоте и цевоводи за колекторе– У измењивачима топлоте са омотачем и цевима који рукују врелом хлороводоничном киселином на страни цеви, цевни лист може бити дебљине до 75 мм (3 ин). Б-3 цев дебелог зида се често користи као заглавље које повезује више цевних листова или као главне улазне/излазне млазнице. Дебели зид је отпоран и на корозиону ерозију при великим брзинама протока и на диференцијалне напоне топлотног ширења између цеви и шкољке.
Линије за{0}}убризгавање киселине под високим притиском у производњи нафте и гаса– У неким операцијама побољшаног извлачења нафте (ЕОР) и стимулације бушотине, концентрована хлороводонична киселина (15–28% ХЦл) се убризгава под притисцима од 50–100 бара (700–1500 пси) да би се раствориле карбонатне формације. Б-3 цев са дебелим зидовима (често дебљине зида 25–40 мм) се користи за површинске ињекционе водове и цевоводе у бушотини јер је отпорна и на ХЦл и на водоник сулфид (Х₂С) који је често присутан у киселим бунарима (према НАЦЕ МР0175). Дебели зид је потребан да задржи висок притисак и да обезбеди отпорност на питинг и општу корозију током поновљених циклуса убризгавања.
Намотаји за грејање резервоара за кисељење у челичанама– Линије за кисељење челичних трака користе топлу хлороводоничну киселину (80–90 степени / 175–195 степени Ф) у великим резервоарима. Урањајући намотаји за грејање направљени од Б-3 цеви дебелих зидова отпорни су и на унутрашњи притисак паре (10–15 бара) и на спољашњу корозивну средину. Дебели зид обезбеђује корозију спољне површине, која полако кородира предвидљивом брзином (обично 0,1–0,2 мм/годишње). Дебљина зида од 10–15 мм даје животни век од 10–15 година пре замене.
Секције за гашење у инсинераторима хемијског отпада– Приликом спаљивања опасног отпада, врући димни гасови (који садрже ХЦл, Цл₂ и СО₂) се брзо гасе водом како би се спречило стварање диоксина. Одељак за гашење је обложен или направљен од Б-3 дебеле-цеви са -зидовима како би се издржао и на високој температури (до 400 степени на страни гаса) и на високо корозивном кондензату хлороводоничне киселине на страни воде. Дебели зид обезбеђује топлотну масу како би се спречиле брзе флуктуације температуре које би могле изазвати пуцање услед термичког замора.
У свим овим применама, употреба цеви са дебелим -зидом уместо стандардних-цева је вођена комбинацијом задржавања притиска, дозвољене количине корозије и механичке робусности. Инжењери обично одређују дебљину зида која обезбеђује дозвољену корозију од 3–6 мм (0,125–0,25 ин) изнад минимума потребног за задржавање притиска, обезбеђујући да ће цев остати безбедна и функционална чак и након година рада.
П3: Која су критична разматрања везана за производњу и заваривање специфична за Хастеллои Б-3 цеви дебелих зидова?
A:Израда и заваривање Хастеллои Б-3 цеви дебелих{0}}зидова представља јединствене изазове осим оних за компоненте са танким -стинама или малим-пречником. Велика топлотна маса, ограничено расипање топлоте и ризик од интерметалних падавина у зони погођеном топлотом (ХАЗ) захтевају посебне мере предострожности:
1. Пре-припрема заваривања:Крајеви цеви морају бити машински обрађени на прецизан нагиб (обично једно-В или двоструко-В са укљученим углом од 60-75 степени и 1-2 мм корена). Било каква површинска контаминација (уље, маст, мастило за обележавање или честице гвожђа) мора се уклонити одмашћивањем ацетоном, а затим лаганим млевењем или киселошћу. За дебеле зидове типичан је размак између корена од 3–5 мм да би се обезбедило потпуно продирање.
2. Процес заваривања и параметри:Гасно заваривање волфрамовим луком (ГТАВ) је пожељно за пролаз корена, са заваривањем гасним металом (ГМАВ) или заваривањем заштићеним металним луком (СМАВ) за пролазе пуњења. Додатни метал мора битиЕРНиМо‑11(АВС А5.14), који одговара композицији Б-3. Критични параметри укључују:
Унос топлоте Мањи или једнак 1,5 кЈ/мм (мањи или једнак 38 кЈ/ин) за пролаз корена и мањи или једнак 2,0 кЈ/мм (мањи или једнак 50 кЈ/ин) за пролазе пуњења
Интерпасс температурестриктно мање од или једнако 150 степени (300 степени Ф)– ово је најкритичнија контрола. За дебеле зидове, међупролазно хлађење може трајати 10-20 минута између пролаза, а за одржавање температуре може бити потребно и присилно хлађење ваздухом.
Коришћење заштите од чистог аргона или аргон-хелијума (75% Ар / 25% Хе) са протоком од 15–25 Л/мин. Повратно прочишћавање аргоном је обавезно за пролаз корена да би се спречила унутрашња оксидација.
3. Спречавање интерметалних таложења:Цев са-цијевима са дебелим зидовима задржава топлоту много дуже од цеви са танким-цијевима, повећавајући време проведено у осетљивом опсегу од 600–900 степени (1110–1650 степени Ф) где се могу формирати фазе Ни₄Мо и Ни₃Мо. Да би ово ублажили, заваривачи користе атехника стрингер перле(уске перле које се преклапају) уместо широких перли за ткање, и оне омогућавају да се завар охлади између пролаза. Ако температура међупролаза пређе 150 степени, завар и ХАЗ постају подложни кртости, што се може открити испитивањем тврдоће (требало би да буде мање или једнако 100 ХРБ у ХАЗ).
4. Термичка обрада након-варења (ПВХТ):За цев Б-3 са-дебелим зидовима, жарење пуним раствором (1060–1100 степени / 1940–2010 степени Ф) праћено брзим гашењем водом јепотребнонакон заваривања ако ће компонента бити изложена високо агресивним редукционим киселинама. Локализовани ПВХТ (нпр. коришћење индукционих калемова) се понекад покушава, али је ризично јер је контрола температуре тешка и гашење мора бити веома брзо. Многи произвођачи више воле да дизајнирају компоненте тако да цео склоп може да се жари раствором у пећи.
5. Механичко спајање (прирубнице и окови):Дебеле{0}}цеви се често спајају помоћу прирубничких прикључака уместо потпуно заварених система како би се омогућило лакше одржавање. Б-3 коване прирубнице (по АСМЕ Б16.5) су заварене на крајеве цеви коришћењем истих процедура као горе. Површине прирубница треба да буду глатке (Ра мањи од или једнаке 3,2 μм) и заштићене ПТФЕ или графитним заптивкама. Навојне везе се генерално избегавају за цеви са дебелим{8}}зидовима јер урезивање навоја доводи до подизања напона и може да угрози површину отпорну на корозију.
6. Инспекција:Након заваривања, потребно је 100% радиографско испитивање (РТ) за заварене цевне -заваре са дебелим зидовима због већег ризика од недостатка фузије или порозности у више-завареним спојевима. Ултразвучно тестирање (УТ) се такође може користити за откривање подземних недостатака. Течни пенетрант (ПТ) се наноси на корен и капица пролази. Пресликавање тврдоће преко шава, ХАЗ и основног метала потврђује да се нису формирале фазе крхкости.
Праћење ових ригорозних процедура обезбеђује да заварени делови Б-3 цеви са дебелим -зидовима постижу исту отпорност на корозију и механичку чврстоћу као и основни метал, омогућавајући безбедан рад при притисцима до 200 бара (2900 пси) или више.
П4: Која су ограничења и могући начини квара Хастеллои Б-3 цеви дебелих зидова?
A:Упркос својим изванредним перформансама у смањењу киселина, Хастеллои Б-3 цев са дебелим зидовима има ограничења која могу довести до специфичних режима квара ако се не адресирају правилно:
1. Напад оксидирајућом киселином (брза општа корозија)– Као и код свих легура Б-серије, Б-3 јенеприкладан за оксидирајуће средине. If oxidizing acids (nitric, chromic, or concentrated hot sulfuric >90%) или оксидирајуће врсте (Фе³⁺, Цу²⁺, растворени кисеоник) улазе у систем дизајниран за редукцију киселина, цев може да претрпи брзу равномерну корозију брзином од 5-20 мм/годишње. Неуспех се може десити недељама, а не годинама. Ово је најчешћи узрок прераног отказа када се Б-3 погрешно примени.
2. Интерметална фаза кртости– Упркос побољшаној термичкој стабилности Б-3 у односу на Б-2, дуготрајно-излагање у опсегу од 600–900 степени (1110–1650 степени Ф)-било током производње (неадекватно хлађење између пролаза заваривања) или током сервиса (локализовани Ни-Мо-₃ и даље превисок) фазе. Ове фазе су тврде и крте, смањујући дуктилност са 40% издужења на мање од 5%. У цевима са дебелим зидовима, ово крхкост је посебно опасно јер може довести докатастрофални крхки прелом without significant prior deformation. Detection requires periodic hardness testing (values >100 ХРБ сугеришу падавине) или металографски преглед.
3. Водонично крхкост– У редукционим киселинама, атоми водоника могу се генерисати као нуспродукт корозије (чак и ниска стопа корозије Б-3 производи мало водоника). Нормално, водоник се рекомбинује у гас Х₂ и излази. Међутим, у цевима са дебелим зидовима под високим затезним напоном (нпр. од унутрашњег притиска или топлотног ширења), водоник може да дифундује у решетку и да изазове кртост. Ово је теже на температурама испод 80 степени (175 степени Ф) и у присуству водоник сулфида (Х₂С). НАЦЕ МР0175 даје смернице за Б-3 у киселој употреби, укључујући максималну дозвољену тврдоћу (мања или једнака 100 ХРБ) и нивое напрезања (мање или једнако 80% приноса).
4. Корозија удубљења и пукотина у редукционим киселинама-контаминираним хлоридима– Док Б-3 има одличну отпорност на чисту ХЦл, присуство оксидирајућих јона метала (Фе³⁺, Цу²⁺) може изазвати питтинг, посебно у стагнирајућим зонама или испод наслага (пукотина). У цевима са дебелим зидовима, удубљење може бити тешко открити јер спољашња површина може изгледати нетакнута док се дубоке јаме шире према унутра. Редовна ултразвучна инспекција може открити удубљење пре него што продре у зид.
5. Пуцање услед топлотног замора– Цев{0}}дебелих зидова има велику топлотну масу, која је отпорна на брзе промене температуре. Међутим, ако процес узрокује честе термичке циклусе (нпр. шаржни реактори који се свакодневно загревају и хладе), диференцијална експанзија између унутрашње и спољашње површине може да генерише циклична напрезања која доводе до пуцања услед замора. Ово је најчешће код заварених спојева или код промена дебљине зида (нпр. прирубнице). Пукотине обично почињу на унутрашњој површини и шире се напоље.
6. Галванска корозија– Ако је Б-3 цев дебелог зида повезана са мање племенитим металом (нпр. угљенични челик, нерђајући челик) у проводљивој редукционој киселини, мање племенити метал ће деловати као анода и брзо ће кородирати. Велика површина цеви Б-3 може изазвати озбиљан галвански напад на малу спојену компоненту. Изолација са диелектричним прирубницама или пластичним облогама је неопходна када се мешају материјали.
7. Трошкови и време испоруке– Б-3 цеви са-дебелим зидовима је међу најскупљим доступним производима отпорним на корозију, често коштају10–15 пута више од нерђајућег челика 316Ли 2–3 пута више од Ц-276. Времена за велике пречнике (преко 200 мм) могу премашити 6-12 месеци јер се гредица мора посебно растопити и секвенца екструзије/извлачења захтева више корака са средњим жарењем.
Инжењери увек треба да изврше анализу режима и ефеката квара (ФМЕА) када одређују Б-3 цеви са дебелим зидовима, узимајући у обзир не само нормално радно окружење већ и потенцијалне поремећаје (оксидациони загађивачи, промене температуре, циклуси покретања/гашења).
П5: Који се стандарди и захтеви за испитивање посебно примењују на Хастеллои Б-3 цеви са дебелим зидовима?
A:Хастеллои Б-3 цев са дебелим зидовима је регулисана скупом строгих стандарда и захтева опсежна тестирања због критичне природе њене примене. Примарне спецификације су:
Стандарди материјала:
АСТМ Б622– Стандардна спецификација за бешавне цеви и цеви од легуре никла и никл-кобалта (ово је главни стандард за Б-3 цеви, који покрива све дебљине зида)
АСМЕ СБ‑622– Верзија кода АСМЕ посуде под притиском АСТМ Б622
АСТМ Б626– За поново исцртане бешавне цеви (строже толеранције димензија, често се користе за прецизне компоненте са дебелим{0}}зидовима)
НАЦЕ МР0175 / ИСО 15156– За услуге киселог гаса (окружења која садрже Х₂С‑)
Стандарди димензија:
АСМЕ Б36.19– Димензије цеви од нерђајућег челика (често се користе као референца, мада Б-3 цеви са дебелим зидовима могу имати прилагођене димензије)
АСМЕ Б16.9– За фабрички коване арматуре за сучеоно заваривање (ако се користе фитинзи)
АСМЕ Б16.5– За прирубнице (Б-3 прирубнице су обично коване према овом стандарду)
Обавезно тестирање цеви са-дебелим зидовима (поред стандардних тестова за танке{1}}цеви):
Хемијска анализа (према АСТМ Е1473)– Потврђује да је Ни већи или једнак 65%, Мо 28–30%, Фе 1,5–3,0%, Ц мањи или једнак 0,01%, Си мањи или једнак 0,10%, Ал мањи или једнак 0,50%. За дебеле пресеке, анализа се мора узети са оба краја и средње дужине да би се обезбедила хомогеност (сегрегација је већа код великих гредица).
Испитивање затезања (према АСТМ Е8/Е8М) – For thick-walled pipe, longitudinal and transverse specimens are required. Minimums: yield ≥350 MPa (50 ksi), tensile ≥750 MPa (109 ksi), elongation ≥40%. For wall thickness >25 мм (1 ин), издужење веће или једнако 35% је прихватљиво.
Испитивање тврдоће– Роцквелл Б Мање или једнако 100 по целом попречном пресеку (спољни зид, средњи зид, унутрашњи зид). За дебеле зидове, померање тврдоће (нпр. у интервалима од 1 мм од ИД до ОД) може бити потребно да би се потврдило да нема очвршћавања на средишњој линији (што би указивало на интерметалну преципитацију).
Испитивање интергрануларне корозије (АСТМ Г28 метода А)– Изводи се на узорцима узетим и из примљене цеви и након симулираног циклуса термичке обраде након заваривања (СПВХТ) (обично 700 степени у трајању од 1 сата, а затим охлађено ваздухом). Брзина корозије мора бити мања или једнака 12 мм/годишње (0,5 ипи) без интергрануларног напада. За цеви са -зидовима, СПВХТ је озбиљнији јер споро хлађење дебелих делова може да подстакне падавине, тако да је овај тест критичан.
Ултразвучно тестирање (УТ) – ЦЕЛО ТЕЛО(према АСТМ Е213 или Е2375) – Ово је обавезно за цеви са-дебелим зидовима. Цела дужина цеви мора бити скенирана смичним таласима и са спољашње и са ИД површине (када је доступна). Критеријуми прихватљивости: нема рефлектора који по амплитуди не прелазе 5% дебљине зида. Посебна пажња је посвећена региону средњег зида, где може доћи до одвајања средишње линије од гредице.
Испитивање вртложним струјама (према АСТМ Е426)– За површинске и приповршинске дефекте (преклопи, шавови, красте). Ово се често комбинује са УТ за свеобухватну покривеност.
Хидростатички тест (према АСТМ Б622)– Свака цев мора да издржи испитни притисак израчунат према: П=2Ст/Д, где је С=50% границе течења (минимално 175 МПа), т=дебљина зида, Д=ОД. За цев са -зидовима, испитни притисак може бити веома висок (нпр. 50 мм зида × 250 мм спољни део → испитни притисак ~140 бар / 2000 пси). Тест се одржава најмање 10 секунди без цурења или трајне деформације.
Провера димензија– Код цеви са-дебелим зидовима посебна пажња се поклања концентричности (ексцентричности дебљине зида). Већина спецификација ограничава ексцентрицитет на мање од или једнако 10% номиналне дебљине зида (нпр. за зид од 20 мм, минимална дебљина било где мора бити већа или једнака 18 мм). Ексцентрична цев се одбија јер смањује степен притиска и дозвољену корозију на танкој страни.
Опциони, али препоручени тестови за критичну услугу:
Радиографија целог тела (РТ) – For very thick walls (>30 мм) или за нуклеарне/фармацеутске услуге, 100% рендгенска инспекција може открити унутрашње шупљине или инклузије које УТ може промашити.
Фероксил тест– Открива површинску контаминацију гвожђем (плаво бојење). Свако гвожђе захтева кисељење или одбацивање, јер гвожђе може изазвати галвански напад у ХЦл сервису.
Испитивање удара при ниским температурама (према АСТМ Е23)– За цеви са-дебелим зидовима које се користе у хладним климатским условима или у криогеним условима (Б-3 остаје чврст до −196 степени / −320 степени Ф, али испитивање на удар потврђује да нема кртости).
Одређивање величине зрна (према АСТМ Е112) – Minimum ASTM grain size 5 (average diameter ≤64 microns) is typically required. Coarse grains (>АСТМ 3) су повезани са смањеном отпорношћу на корозију.
Инспекција треће стране– За критичне примене (нпр. јединице за алкилацију ХЦл, фармацеутски реактори), независна агенција (нпр. ТУВ, ДНВ, Буреау Веритас) прати сва испитивања и прегледа МТР.
Документација:Произвођач мора да обезбеди сертификован извештај о испитивању материјала (МТР) укључујући топлотни број, број серије, све резултате испитивања и изјаву о усклађености са наведеним стандардом. За цеви са-дебелим зидовима, МТР такође треба да садржи извештаје о УТ и хидростатичким испитивањима, као и температуру жарења раствора и метод гашења (гашење водом је обавезно за дебеле пресеке да би се постигла потребна брзина хлађења).
Крајњим корисницима се топло препоручује да радепозитивна идентификација материјала (ПМИ)на свакој дужини цеви по пријему, јер је дошло до погрешног означавања легура никла у индустрији. Поред тога, део узорка из сваке топлоте треба да буде подвргнут АСТМ Г28 тестирању од стране независне лабораторије пре него што се цев постави у критичну употребу.
