Какви са критичните изисквания за заваряване за ASTM B407 UNS N08810 тръби за съдове под налягане?

1. В: Какво е ASTM B407 UNS N08810 и защо е указано за приложения в съдове под налягане?

A:ASTM B407 е стандартната спецификация за безшевни тръби от сплав на никел-желязо-хром, а UNS N08810 (Incoloy 800H) е специфичният клас, оптимизиран за обслужване на съдове под налягане при висока-температура. Разбирането на тази комбинация е от съществено значение за правилния избор на материал в нефтохимическата промишленост и производството на енергия.

Преглед на ASTM B407:Тази спецификация обхваща безшевни тръби, произведени от сплави на никел-желязо-хром, произведени чрез екструдиране или пробиване, последвано от студено изтегляне или студено валцуване. Безпроблемният производствен процес елиминира всякакъв надлъжен заваръчен шев, осигурявайки еднаква дебелина на стената, постоянни механични свойства и превъзходна-способност за задържане на налягане в сравнение със заварени тръби. За приложения на съдове под налягане, отсъствието на заваръчен шев премахва потенциално място за започване на повреда и позволява използването на фактор за качество на заваръчните съединения 1,00 при изчисленията на налягането (срещу 0,85 за заварени тръби).

UNS N08810 (Incoloy 800H):Този клас е специално разработен за-работа при пълзене при висока температура. Основните му характеристики включват:

Контролирано въглеродно съдържание:0,05–0,10% (посочен минимум, за разлика от стандарт 800, който има само максимум)

Температура на отгряване на разтвора:Минимум 2100°F (1149°C), значително по-висок от стандартните 800

Размер на зърното:ASTM No. 5 или по-фина (фина зърнеста структура от високо-температурно отгряване)

Алуминий и титан:0,15–0,60% всеки, осигуряващ укрепване на валежите по време на експлоатация

Защо N08810 за съдове под налягане:Съдовете под налягане, работещи при повишени температури (обикновено 1100–1600°F / 593–871°C), изпитват продължително обръчно напрежение от вътрешното налягане. При тези условия зависимата от времето-деформация (пълзене) става-ограничаващ конструкторски фактор. Стандартните аустенитни неръждаеми стомани (304H, 316H, 310H) омекват бързо при тези температури и имат недостатъчна якост на пълзене. UNS N08810 предлага:

Якост при пълзене{0}}разкъсване:Приблизително 2–3 пъти по-висока от 310H при 1500°F (816°C)

Устойчивост на окисление:Отличен до 1800°F (982°C) поради 19–23% хром

Устойчивост на карбуризация:Превъзхожда неръждаемите стомани поради 30–35% съдържание на никел

Термична стабилност:Без сигма фаза на крехкост, за разлика от неръждаемите стомани с високо-хромно съдържание

Разпознаване на код:ASME за бойлери и съдове под налягане Раздел II, част D предоставя допустими стойности на напрежение за UNS N08810 при температури до 1650°F (899°C) за дългосрочна-експлоатация. Това разпознаване на код е от съществено значение за конструкцията на съдове под налягане, тъй като осигурява законово приложими проектни стойности.

Примери за приложение:Изходни колектори на водороден реформатор (1500°F / 816°C, 300–500 psi), топлообменници за трансферна линия за крекинг на етилен (1600°F / 871°C, 400–600 psi), тръби за котли за отпадна топлина от завода за амоняк и тръбопроводи за високо-температурен процес в нефтохимически съоръжения.

2. В: Какви са специфичните изисквания на ASTM B407 за UNS N08810 тръби за съдове под налягане?

A:ASTM B407 налага изчерпателни изисквания за химия, механични свойства, термична обработка и изпитване, които са особено критични за обслужването на съдове под налягане. Разбирането на тези изисквания гарантира, че закупената тръба отговаря на спецификациите на кода и дизайна.

Химичен състав (задължително):

Критична бележка за съдове под налягане:Диапазонът на въглеродно съдържание (0,05–0,10%) е основната разлика между N08810 (800H) и N08800 (800). За съдове под налягане над 1100°F спецификацията за минимален въглерод осигурява адекватна якост на пълзене. MTR трябва да документира съдържанието на въглерод; Само „0,10% максимум“ е недостатъчно-действителната стойност трябва да е ≥0,05%.

Изисквания за механични свойства:

Тези стойности са минимални. Действителните стойности обикновено са по-високи (напр. границата на провлачване често е 35–45 ksi). За конструкцията на съдове под налягане минималната определена граница на провлачване (30 ksi) се използва за изчисления на допустимото напрежение, освен ако действителните стойности на изпитването не са по-високи и кодът позволява използването им.

Изисквания за топлинна обработка (критични за N08810):

Температура на отгряване на разтвора:2100°F (1149°C) минимум

Време на задържане:Достатъчно за постигане на еднаква температура по цялата стена на тръбата

Метод на охлаждане:Бързо охлаждане (закаляване с вода или бързо охлаждане с въздух)

Получен размер на зърното:ASTM No. 5 или по-фин

Температурата на отгряване на разтвора трябва да бъде документирана в MTR. Без документирана минимална температура от 2100°F, материалът не може да бъде сертифициран като N08810, независимо от химията.

Изисквания за изпитване на съдове под налягане:

За съответствие с кода на съда под налягане:Често се посочват допълнителни тестове:

Рентгенографско изследване (RT):За критични приложения може да са необходими 100% от дължината на тръбата

Ултразвуково изследване (UT):За тръба с дебели-стени, съгласно ASME Раздел V

Тестване на въздействието:За съдове, подложени на стартиране при ниска-температура или термичен шок, може да бъде посочено изпитване за удар на Шарпи с V-прорез

Допустими отклонения на размерите (по ASTM B407):

За приложенията на съдове под налягане често се уточняват по-строги допуски (напр. ±0,010 инча на OD за монтаж-с фланци или фитинги).

3. В: Как се използва тръба UNS N08810 в конструкцията на съдове под налягане ASME?

Разпознаване на ASME код:UNS N08810 (Incoloy 800H) е напълно признат в Кодекса на ASME за котли и съдове под налягане, който е законовият стандарт за конструкцията на съдове под налягане в повечето юрисдикции по света. Съответните раздели са:

ASME Раздел II, Част D– Осигурява допустими стойности на напрежение (S) за N08810 при температури до 1650°F (899°C)

ASME Раздел VIII, Раздел 1– Правила за конструиране на съдове под налягане, включително проектни формули, производство, проверка и изпитване

ASME Раздел I– За приложения на електрически котли (прегревателни тръби, колектори)

ASME B31.3– За процесни тръбопроводи (въпреки че съдовете попадат в раздел VIII)

Допустими стойности на напрежение (опростено):

Тези стойности се основават на якостта при пълзене{0}}на разкъсване и са значително по-високи от тези за стандартна неръждаема стомана 800 или 310H над 1200°F.

Проектни съображения за N08810 съдове под налягане:

Пълзене като основа на дизайна:Над приблизително 1100°F (593°C) допустимото напрежение се определя от якостта на пълзене-на разкъсване (средно напрежение, причиняващо разкъсване за 100 000 часа при температура), а не на границата на провлачане. Дизайнерите трябва да използват по-ниската от:

2/3 от средното напрежение за причиняване на разкъсване за 100 000 часа, или

90% от средното напрежение причинява 1% напрежение при пълзене за 100 000 часа

За N08810 при 1500°F, критерият за разкъсване при пълзене управлява, давайки S=2.4 ksi.

Изчисляване на дебелината на стената (проста формула за тънко{0}}стена):

t=(P × R) / (S × E - 0.6P) + допуск за корозия

където:

t=необходима дебелина на стената (инчове)

P=проектно налягане (psi)

R=вътрешен радиус (инчове)

S=допустимо напрежение от ASME II-D (ksi)

E=коефициент на качество на заваръчните съединения (1,00 за безшевна тръба ASTM B407)

Пример:За тръба с 10-инчов външен диаметър при 1500°F, проектно налягане 500 psi:

R ≈ 5 инча (10-инчов OD, приблизителна стена)

S=2.4 ksi (при 1500°F)

E = 1.00

t=(500 × 5) / (2400 × 1.00 - 0.6 × 500) ≈ 1,04 инча + допуск за корозия

Разрешение за корозия:За високо-температурно обслужване към изчислената дебелина на стената се добавя допуск за корозия/окисляване (обикновено от 1/16 до 1/8 инча / 1,6–3,2 mm), за да се отчете загубата на метал от окисление или карбуризация през проектния живот на съда (обикновено 20–30 години).

Съображения за производство на съдове ASME:

Заваряване:N08810 изисква квалифицирани процедури съгласно ASME, раздел IX. Допълнителният метал обикновено е ERNiCr-3. Термичната обработка след -заваряване не е задължителна, но може да се изисква за най-тежките условия на пълзене (отгряване на пълен разтвор при минимум 2100°F - рядко практично за производство на място).

Формиране:Студеното формоване е приемливо, но трябва да бъде последвано от отгряване в разтвор, ако деформацията надвишава 15–20% (за избягване на остатъчни напрежения и потенциални повреди при пълзене). Горещото формоване се извършва при 2100–2200°F (1149–1204°C), последвано от бързо охлаждане.

Инспекция:ASME Раздел VIII изисква 100% радиографско изследване на всички челни заварки в съдове под налягане за повечето работни условия. За дюзи и приставки може да са необходими допълнителни NDE (проникващ багрило, ултразвук).

Щамповане:Завършените съдове трябва да бъдат щамповани със символа ASME U (или S), заедно с името на производителя, проектното налягане/температура и обозначението на материала N08810.

4. В: Какви са критичните изисквания за заваряване на тръбите за съдове под налягане ASTM B407 UNS N08810?

A:Заваряването на тръби ASTM B407 UNS N08810 за обслужване на съдове под налягане изисква квалифицирани процедури, които запазват якостта на пълзене и устойчивостта на корозия на сплавта. За разлика от много сплави, втвърдяващи се чрез утаяване, N08810 може да се заварява успешно без задължителна термична обработка след-заваряване, но контролът на входящата топлина е от решаващо значение.

Избор на добавъчен метал (квалифициран ASME раздел IX):

Никога не използвайтепълнители от неръждаема стомана (308L, 309L, 310H, 316L)-те създават зони на разреждане с по-ниска якост на пълзене и различни характеристики на термично разширение, което води до повреда поради термична умора.

Контрол на входящата топлина (критичен за N08810):Incoloy 800H извлича своята устойчивост на пълзене от фина зърнеста структура (ASTM No. 5 или по-фина), постигната чрез отгряване на минимален разтвор от 2100°F. Прекомерното влагане на топлина по време на заваряване загрубява структурата на зърната в засегнатата от топлина -зона (HAZ), намалявайки локално якостта на пълзене и създавайки потенциално място за започване на повреда.

Максимална междинна температура:200°F (93°C)

Диапазон на входяща топлина:25–45 kJ/inch (10–18 kJ/cm)

Техника:Само мъниста (без тъкане)

За тънки стени (<0.125"):Използвайте GTAW с минимално влагане на топлина

Пред{0}}подготовка за заваряване:

Почистете заваръчната зона с ацетон или специална четка от неръждаема стомана

Използвайте шлифовъчни дискове, запазени за никелови сплави-никога не използвайте дискове за въглеродна стомана

Отстранете всички замърсители със сяра, фосфор и ниска -точка на топене-

For thick walls (>0,5"), загрейте предварително до 200–300°F (93–149°C), за да намалите термичните градиенти

Заваръчни процеси:

GTAW (газова волфрамова дъгова заварка):Предпочита се за коренови проходи и тънки стени

SMAW (екранирана метална дъгова заварка):Приемливо за запълване с електроди ENiCrFe-2

GMAW (газово електродъгово заваряване):Приемливо, но изисква внимателен контрол на входящата топлина

Съображения за топлинна обработка след{0}}заваряване (PWHT):

Обикновено не се изискваза дебелини на стените, типични за съдове под налягане (до 2 инча / 50 mm)

За максимална якост на пълзене:Пълно отгряване на разтвора при минимум 2100°F (1149°C), последвано от бързо охлаждане-рядко практично за произведени съдове

Облекчаване на стреса (по-ниска температура):Не се препоръчва; може да причини утаяване на карбид без възстановяване на структурата на зърната

ASME раздел IX изисквания за квалификация:

Запис за квалификация на процедурата (PQR):Трябва да документира изпитване за опън, огъване и (за услуга при пълзене) при повишена{0}}температура

Квалификация за работа на заварчик (WPQ):Изпълнява се върху N08810 или еквивалентен материал

Тестване на твърдост:Обикновено не се изисква за N08810, но може да се посочи за киселинна услуга (NACE MR0175), ако е приложимо

Често срещани дефекти при заваряване и предотвратяване:

Горещ крекинг:Предотвратете чрез ниско влагане на топлина, чисти условия, пълнител ERNiCr-3

Микропукнатини в HAZ:Избягвайте поставянето-на високи ограничения

Загуба на якост на пълзене в HAZ:Контрол на междупроходната температура; помислете за отгряване на разтвора след-заваряване за критични приложения

Окисляване на корените (захаризиране):Използвайте продухване с инертен газ на ID на тръбата

Изисквания за проверка на заварки на съдове под налягане:

100% радиографско изследване (RT):Според ASME Раздел V за повечето челни заварки на съдове под налягане

Тест за проникване на боя (PT):За повърхностни пукнатини, закрепвания и ремонти

Ултразвуково изследване (UT):За тръби с дебели-стени, където RT е непрактично

5. В: Какви са ключовите спецификации за доставка и съображения за съответствие с кода за ASTM B407 UNS N08810 тръби за съдове под налягане?

A:Доставянето на тръби ASTM B407 UNS N08810 за конструкцията на съдове под налягане ASME изисква специално внимание към сертифицирането на материалите, проследимостта и допълнителните изисквания. Липсващата или неправилна документация може да забави приемането на проекта и да изисква скъпоструваща преработка.

Задължителни изисквания за обществени поръчки за съответствие с ASME:

1. Спецификация на материала:„Безшевната тръба трябва да се произвежда по ASTM B407 / ASME SB407, UNS N08810 (Incoloy 800H).“ Обърнете внимание на обозначението „ASME SB407“-това показва, че материалът е приемлив за конструкцията на ASME Code (идентичен на ASTM, но с префикс ASME).

2. Проверка на топлинна обработка:MTR трябва да документира:

Температура на отгряване на разтвора: минимум 2100°F (1149°C).

Време за задържане при температура

Метод на охлаждане: охлаждане с вода или бързо охлаждане с въздух

Размер на зърното: ASTM No. 5 или по-фин (микрография или измерване на размера на зърното)

3. Проверка по химия:MTR трябва да показва:

Въглерод: 0,05–0,10% (действителна стойност, не само „0,10% макс.“)

Алуминий: 0,15–0,60%

Титан: 0,15–0,60%

Всички други елементи съгласно изискванията на UNS N08810

4. Механично изпитване:MTR трябва да документира:

Якост на опън (минимум 75 ksi)

Граница на провлачване, 0,2% отместване (минимум 30 ksi)

Удължение (минимум 30%)

Резултати от теста за сплескване (за тръба ≤ 2 инча)

5. Безразрушителен преглед:Документирайте налягането и продължителността на хидростатичното изпитване или резултатите от изпитването на вихрови токове/ултразвуков тест.

Допълнителни изисквания за съдове под налягане:

Изисквания към документацията на ASME Code:

За да бъде съд под налягане щампован ASME, производителят на тръбата трябва да предостави:

Сертифициран MTRс обозначение ASME SB407 (не само ASTM B407)

Проследимост на топлината– всяка дължина на тръбата, маркирана с топлинен номер

Декларация за съответствиече материалът отговаря на всички изисквания на ASME Раздел II, Част D за N08810

Приемане на чужди материали:ASME приема материали, произведени извън САЩ, при условие че са сертифицирани по спецификациите на ASME и производителят притежава подходящи сертификати на ASME. MTR трябва да бъде на английски език или придружен от заверен превод.

Често срещани клопки при обществените поръчки:

Клопка 1:Посочване на ASTM B407 (само ASTM) вместо ASME SB407.Корекция:За конструкцията на ASME Code посочете „ASTM B407 / ASME SB407“ или просто „ASME SB407“.

Клопка 2:Приема се MTR с "0,10% макс. въглерод", но без минимална стойност.Корекция:Изисквайте действително въглеродно съдържание ≥0,05%.

Клопка 3:Липса на документация за температурата на отгряване на разтвора.Корекция:Изисквайте документирана температура ≥2100°F.

Клопка 4:Ако приемем, че стандарт 800 (UNS N08800) е приемлив за 800H приложения.Корекция:Посочете N08810 изрично; N08800 няма минимален въглерод и по-ниска якост на пълзене.

Клопка 5:Не се посочва изпитване на удар за съдове, подложени на стартиране при ниска{0}}температура.Корекция:За съдове, които може да имат температури под 100°F (38°C) по време на стартиране или спиране, посочете изпитване за удар на Шарпи с V-прорез съгласно ASME Раздел VIII.

Препоръчително обобщение на спецификацията на обществената поръчка:

СПЕЦИФИКАЦИЯ НА МАТЕРИАЛА: Безшевната тръба трябва да се доставя в съответствие с ASME SB407, клас UNS N08810 (Incoloy 800H). ТОПЛИННА ОБРАБОТКА: Разтворът се отгрява при минимум 2100°F (1149°C), охлажда се с вода. Размер на зърното ASTM No. 5 или по-фин. ХИМИЯ: Съгласно UNS N08810 с въглерод 0,05–0,10% действителен. МЕХАНИЧНИ СВОЙСТВА: Якост на опън ≥75 ksi, Добив ≥30 ksi, Удължение ≥30%. ТЕСТВАНЕ: Хидростатичен тест за SB407. 100% ултразвуково изследване по ASTM E213 (допълнително). СЕРТИФИКАЦИЯ: Сертифициран MTR с обозначение ASME SB407, възможност за топлинно проследяване и документирана температура на отгряване на разтвора. РАЗМЕРИ: Съгласно ASTM B407 с толеранс на OD ±0,010" за размери ≤4 инча. МАРКИРОВКА: Всяка дължина е маркирана с ASTM B407/ASME SB407, UNS N08810, номер на топлина, размер и дебелина на стената.