1. Kokioms specifinėms, sunkioms cheminio apdorojimo reikmėms yra pasirinkta medžiaga Hastelloy B-2 suvirintas vamzdis ir koks yra pagrindinis jo apribojimas, lemiantis siaurą taikymo sritį?
Hastelloy B-2 suvirintas vamzdis yra specialiai sukurtas agresyviausiems, grynairūgštinės aplinkos mažinimasrandama cheminio apdorojimo metu. Pagrindinis jo pritaikymas yra sistemose, kuriose apdorojamos karštos, koncentruotos, ne-oksiduojančios rūgštys, kur dauguma kitų medžiagų, įskaitant standartinį nerūdijantį plieną ir daugelį aukštos kokybės -lydinių, greitai sugestų.
Pagrindinės programos apima:
Vandenilio chlorido rūgšties (HCl) paslauga: perdavimo linijoms, reaktoriaus tiekimo / nuotekų linijoms ir regeneravimo sistemoms esant bet kokiai koncentracijai ir temperatūrai, įskaitant virimo temperatūrą. Tai yra jos pagrindinė programa.
Sieros rūgšties (H₂SO₄) apdorojimas: ypač esant mažesnėms nei 60–70 % koncentracijoms ir aukštesnėje temperatūroje redukuojančiomis sąlygomis, pvz., ėsdinimo linijose, alkilinimo įrenginiuose ir rūgšties regeneravimo įrenginiuose.
Acto rūgšties ir organinių rūgščių gamyba: procesams, kuriuose dalyvauja halogeninta acto rūgštis (pvz., monochloracto rūgštis) arba kitos agresyvios organinės rūgštys, kuriose gali būti chloridų.
Fosforo rūgšties gamyba: tvarkyti šlapią rūgštį, ypač kai susirūpinimą kelia halogenidų priemaišos.
Kritinis apribojimas – oksidatorių nebuvimas: B-2 apribojimas yra labai mažas chromo kiekis (<1%). This makes it highly susceptible to rapid corrosion in oxidizing media. It must never be used in services containing:
Azoto rūgštis, chromo rūgštis ar kiti stiprūs oksidatoriai.
Geležies (Fe³⁺) arba vario (Cu²⁺) druskos.
Drėgnas chloras, hipochloritai, peroksidai arba gazuoti tirpalai.
Net nedideli šių oksidatorių kiekiai gali sukelti katastrofišką korozijos greitį. Todėl jo taikymo langas yra griežtai apribotas procesais su garantuotomis, kontroliuojamomis mažinimo sąlygomis. Mišrioms arba oksiduojančioms rūgštims reikalingi lydiniai, tokie kaip Hastelloy C-276.
2. Koks yra didžiausias gamybos ir suvirinimo iššūkis, susijęs su Hastelloy B-2 suvirintu vamzdžiu, ir kokia specifinė, nestandartinė suvirinimo procedūra yra įpareigota jį įveikti?
Svarbiausias iššūkis yra ypatingas lydinio jautrumas suvirinimo-šilumos paveiktos zonos (HAZ) trapumui. Tai nėra nedidelė problema, o esminis metalurgijos gedimo būdas, dėl kurio suvirinimas gali būti trapus ir linkęs įtrūkti.
Problema – vidutinės temperatūros trapumas: kai B-2 veikia maždaug 1200–1600 laipsnių F (650–870 laipsnių) temperatūroje, grūdelių ribose nusėda trapios tarpmetalinės fazės (pirmiausia Ni₄Mo). Tai neišvengiamai įvyksta HAZ suvirinimo metu. Dėl to smarkiai prarandamas plastiškumas ir atsparumas smūgiams siauroje juostoje, esančioje greta suvirinimo siūlės, sukuriant pažeidžiamą zoną įtrūkimų atsiradimui esant įtempiams.
Privaloma, ne{0}}standartinė suvirinimo procedūra:
Norint su tuo kovoti, reikalinga specifinė ir priešinga suvirinimo technika, kuri labai skiriasi nuo nerūdijančio plieno ar net kitų nikelio lydinių procedūrų.
Aukšta tarpinė temperatūra: Skirtingai nuo daugelio medžiagų, kuriose amaksimalusnurodyta tarpinio praėjimo temperatūra, B-2 reikalauja minimalios tarpinio praėjimo temperatūros, paprastai 300 laipsnių F (150 laipsnių) ar aukštesnės. Tikslas yra išlaikyti visą HAZaukščiautrapumo temperatūros diapazonas viso suvirinimo proceso metu. Taip išvengiama kenksmingų nuosėdų susidarymo per trumpus šiluminio suvirinimo-ciklus.
Greitas aušinimas po paskutinio praėjimo: užbaigus suvirinimą, suvirintui turi būti leidžiama greitai atvėsti iki kritinio 1200-1600 laipsnių F diapazono. Tai dažnai pasiekiama tiesiog sustabdžius šildymo įvadą. Didelis išankstinis/papildomas šildymas užtikrina, kad paskutinis praėjimas greitai atvėstų nuo aukštos temperatūros.
Užpildas metalas: naudokite tik atitinkamą užpildą ERNiMo-7.
Griežtas šilumos įvedimo valdymas: naudokite mažo šilumos įvedimo procesus (pageidautina GTAW/TIG) su stringinėmis karoliukais, kad sumažintumėte HAZ plotį.
NO Post{0}}Suvirinimo terminis apdorojimas (PWHT): standartinis įtempių mažinimo terminis apdorojimas yra griežtai draudžiamas, nes jis išlaiko suvirintą medžiagą tikslioje temperatūros diapazone, dėl kurios susidaro trapumas. Suvirinimas visada pradedamas eksploatuoti -suvirintos būklės.
3. Kaip naujos vandenilio chlorido rūgšties regeneravimo gamyklos gyvavimo ciklo sąnaudų analizė pateisina kieto Hastelloy B-2 suvirintojo vamzdžio naudojimą, o ne pigesnes alternatyvas, pvz., FRP arba plieno vamzdžius?
Pateisinimas grindžiamas bendromis nuosavybės sąnaudomis (TCO), subalansuojant didesnes pradines kapitalo išlaidas (CapEx) su mažesne veiklos rizika, priežiūros išlaidomis ir ilgesniu tarnavimo laiku.
Tvirtas Hastelloy B-2 suvirintas vamzdis:
Didelis pradinis CapEx: medžiagų ir specializuoto suvirinimo darbo sąnaudos yra didelės.
Mažas eksploatavimo laikas ir rizika: suteikia monolitinį, nuolatinį korozijos barjerą su nuspėjamu, ypač mažu korozijos greičiu (<5 mpy in many HCl services). It eliminates failure modes associated with non-metallic or composite systems. Inspection is straightforward (ultrasonic thickness gauging). It has a long, predictable service life (20-30+ years), can handle full vacuum and thermal cycling, and is repairable by welding. The cost of failure is low probability.
Alternatyvios sistemos (FRP / padengtas plienas):
Apatinė pradinė CapEx.
Didelis eksploatavimo laikas ir nenuspėjama rizika: šiose sistemose yra būdingi gedimo mechanizmai:
FRP: jautrus cheminiam poveikiui, terminiam skilimui, mechaniniams pažeidimams ir prasiskverbimui. Gedimas gali būti staigus (įtrūkimų plitimas) ir katastrofiškas.
Išklotas plienas (guma, PTFE): įdėklo griūties, veikiant vakuumui/šilumai, pavojus, prasiskverbimas, plyšinė korozija flanšų paviršiuose ir mechaniniai pažeidimai montuojant arba valant. Įdėklo vientisumą patikrinti sunku arba neįmanoma.
Ekonominis pagrindimas: pagrindinėms proceso linijoms, aukštos{0}}temperatūros / slėgio sekcijoms ir kritinėms perdavimo linijoms HCl gamykloje tvirtas B-2 vamzdis yra visiškai pagrįstas. Didelės neplanuoto išjungimo-kaštai dėl įdėklo gedimo arba FRP plyšimo – dėl to sustabdoma gamyba, atsiranda ekologinių incidentų ir reikalingas neatidėliotinas remontas, todėl pradinis medžiagų sutaupymas mažėja. B-2 vamzdis užtikrina veikimo tikrumą, minimalią techninę priežiūrą ir leidžia tiksliai prognozuoti likusį tarnavimo laiką. Per 25 metų gamyklos eksploatavimo metus jos TCO paprastai yra mažesnė, todėl užtikrinamas geresnis rizikos mažinimas ir turto patikimumas.
4. Kokie kritiniai kokybės užtikrinimo žingsniai ir neardomasis patikrinimas (NDE) yra būtini Hastelloy B-2 suvirintam vamzdžiui, ypač sutelkiant dėmesį į suvirinimo siūlę?
Dėl medžiagos jautrumo kokybės užtikrinimas apima ne tik standartines patikras, o daugiausia dėmesio skiriama suvirinimo vientisumui ir medžiagos būklei.
Esminiai kokybės užtikrinimo žingsniai:
Medžiagos sertifikatas: pilnas atsekamumas su malūno bandymo sertifikatu (MTC) pagal ASTM B619/B626 suvirintam vamzdžiui, patvirtinantis chemiją (UNS N10665), mechanines savybes ir, svarbiausia, kad pagrindinė ritė / plokštė buvo tiekiama atkaitinta tirpalu.
Teigiamas medžiagos identifikavimas (PMI): vamzdžio korpuso ir suvirinimo siūlės užpildo metalo rentgeno fluorescencijos (XRF) patikra, siekiant užtikrinti teisingą lydinio sudėtį ir išvengti maišymo{1}}.
Suvirinimo procedūros kvalifikacija (WPQ): gamintojo WPS ir atitinkamo procedūrų kvalifikacijos įrašo (PQR) peržiūra ir patvirtinimas, specialiai tikrinant, ar nėra privalomos aukštos tarplaidinės temperatūros ir kitų specifinių B-2 parametrų.
Suvirinimo siūlės kritinis neardomasis tyrimas{0}}(NDE):
100 % radiografinis tyrimas (RT): tai pagrindinis išilginės suvirinimo siūlės tūrinio tyrimo metodas. Tai būtina norint aptikti vidinius suvirinimo defektus, tokius kaip susiliejimo trūkumas, poringumas arba įtrūkimai, kurie gali būti jautrios HAZ gedimo pradžios taškai.
100 % automatinis ultragarsinis testavimas (AUT): dažnai naudojamas kartu su RT arba vietoj jo, ypač plonesnėms sienoms. Jis labai efektyvus aptinkant plokštuminius defektus, pvz., susiliejimo trūkumą arba smulkius įtrūkimus.
Skysčio prasiskverbimo bandymas (PT): taikomas išorinei suvirinimo briaunai ir HAZ ant OD ir ID (jei pasiekiama) po galutinio valymo. Tai labai svarbu norint aptikti smulkius paviršiaus{1}}trūkimus, kurie galėjo susidaryti dėl trapumo.
Vizualinis patikrinimas (VT): kruopštus vizualinis suvirinimo armatūros ir HAZ patikrinimas, ar nėra nelygumų, oksidacijos spalvų (rodančių per didelį šilumos kiekį) ir bendrą profilį.
Apvaliam lauko suvirinimui reikalingas tas pats griežtas NDE (RT/AUT ir PT), kurį atlieka kvalifikuotas personalas.
5. Kodėl Hastelloy B-2 suvirintų vamzdžių naudojimą šiuolaikinėje statyboje iš esmės pakeitė Hastelloy B-3 ir kokiais konkrečiais scenarijais B-2 vis dar gali būti nurodytas ar susidurti?
Pagrindinis šio poslinkio veiksnys yra Hastelloy B-3 itin aukštas atsparumas su gamyba susijusiam trapumui. B-3 buvo specialiai sukurtas naudojant modifikuotą chemiją (chromo ir kontroliuojamos geležies priedus), kuri labai sulėtina trapių intermetalinių fazių, kurios kenkia B-2, kritulių kinetiką.
B-3 pranašumai prieš B-2:
Atlaidus gamyba: B-3 galima suvirinti ir aušinti įprastomis sąlygomis be ekstremalių procedūrinių kontrolės priemonių (aukštos perėjimo temperatūros), reikalingos B-2. Jis daug mažiau linkęs į HAZ įtrūkimus.
Platesnė saugos riba: sumažina katastrofiškų, trapių gedimų riziką dėl netyčinio jautrinimo temperatūros diapazono poveikio gamybos ar remonto metu.
Panašus atsparumas korozijai: išlaiko puikų atsparumą toms pačioms redukuojančioms rūgštims kaip ir B-2.
Scenarijai, kai vis tiek gali susidurti su B-2 suvirintu vamzdžiu:
Pasenusios gamyklos priežiūra ir remontas: taisant arba plečiant esamas vamzdynų sistemas, kurios iš pradžių buvo sukonstruotos su B-2, turi būti naudojamas naujas B-2 vamzdis ir atitinkamas ERNiMo-7 užpildas, kad būtų užtikrintas metalurginis suvirinimo suderinamumas. Naudojant B-3 būtų sukurta skirtinga suvirinimo jungtis.
Specializuotos, gerai{0}}suprantamos paslaugos: paprastam, ne-kritiniam naudojimui grynai redukuojančioje rūgštyje, kai gamintojas turi gilių ir įrodytų B-2 procedūrų patirties, jis gali būti naudojamas remiantis istoriniais duomenimis arba sąnaudomis (jei pirkimo metu B-2 yra pigesnis).
Atsargų sumažinimas: esamų atsargų iš senesnių atsargų panaudojimas.
Bet kokiam naujam statybos projektui B-3 (arba dabar naujesnis B-4) yra vienareikšmiškai rekomenduojamas pasirinkimas. Dėl didelės gamybos rizikos ir griežtos procedūrinės kontrolės, susijusios su B-2, tai yra atsakomybė šiuolaikinėje inžinerijoje, kur B-3 užtikrina lygiavertes korozijos savybes ir žymiai pagerina saugą ir gamybiškumą. Pramonė iš esmės perėjo nuo B-2, išskyrus esamo turto išlaikymo kontekstą.
