1. ASTM B730 е стандартът за заварени тръби и тръби от никел и никелови сплави. Поради какви конкретни приложения и икономически причини дизайнерът би избрал заварена тръба от никел 201 пред безшевна (ASTM B161/163) тръба?
Изборът между заварени и безшевни тръби от никел 201 се определя от диаметър, дебелина на стената, време за изпълнение и икономичност на проекта, а не непременно от йерархия на качеството за всички услуги.
Приложения в полза на заварени тръби (ASTM B730):
Тръбопроводи с голям диаметър: За технологични линии, тръбопроводи и резервоари, надвишаващи 10" NPS (номинален размер на тръбата), безшевното производство става геометрично невъзможно или астрономически скъпо. Заварената тръба от валцована плоча е единственият възможен вариант.
Приложения с тънки-стени, голям-диаметър: За вентилационни абсорбатори, изпускателни комини или преносни линии с-ниско{2}}налягане в химически заводи, където дебелината на стените не е основно ограничение за налягането.
Персонализирани или не{0}}стандартни размери: Заваряването предлага по-голяма гъвкавост за производство на тръби с прецизни, не-стандартни диаметри и дължини, които може да не са лесно налични в безшевни мелници.
Големи{0}}системи за работа с каустик: В заводите за рафиниране на двуалуминиев оксид или целулоза и хартия обширните мрежи от тръбопроводи за каустик с голям-диаметър са идеално конструирани от заварени тръби от никел 201.
Икономически предимства и време за изпълнение:
Цена: За размери, където са налични и двата (напр. 4" до 10" NPS), заварената тръба обикновено е с 15-30% по-евтина от безшевната. При по-големи размери разликата в цената е още по-изразена.
Наличност: Листовият материал (ASTM B162) за заваряване често е по-достъпен от безшевните кухи с голям-диаметър, което води до по-кратки срокове за изпълнение на проекти.
Паритет на качеството: Когато се произвежда по ASTM B730 с подходящи контроли (автогенно заваряване, отгряване след -заваряване, 100% NDE), заварената тръба от никел 201 може да постигне устойчивост на корозия и механични свойства в зоната на заваряване, които са функционално еквивалентни на основния метал, което я прави подходяща за всички, освен за най-тежките услуги под високо-налягане.
Присъда: Посочете ASTM B730 заварени тръби за системи с голям-диаметър, ниско-до-средно налягане, където цената и логистиката на безшевните тръби са непосилни. Посочете безшевна тръба за малки диаметри, приложения с високо-налягане или където спецификацията на проекта изрично изисква безшевна тръба поради наследен код или екстремно обслужване.
2. Целостта на заварена тръба от никел 201 зависи от нейната надлъжна заварка. Какъв конкретен процес на заваряване, термична обработка след-заваряване и-безразрушителен преглед изисква ASTM B730, за да се гарантира, че тази заварка не е точка на повреда?
ASTM B730 налага контролиран производствен тръбопровод, за да се гарантира, че заваръчният шев е актив, а не пасив.
Процес на заваряване (ASTM B730, раздел 7.1):
Стандартът изисква автогенно заваряване (без добавъчен метал) или заваряване с добавъчен метал от същата класификация.
На практика високо{0}}качествените мелници за тръби използват заваряване с автогенен волфрамов инертен газ (TIG) или лазерно заваряване. Тези процеси предлагат прецизен контрол, минимално влагане на топлина и отлична възпроизводимост. Липсата на допълнителен метал елиминира риска от въвеждане на металургично несъответствие.
Задължителна термична обработка след -заваряване (PWHT - ASTM B730, раздел 9):
Това не-подлежи на обсъждане. Всички заварени тръби трябва да бъдат термично обработени след заваряване.
Необходимата обработка е отгряване с пълен разтвор, което за никел 201 включва нагряване до температурен диапазон от 1600°F - 1750°F (870°C - 955°C), последвано от бързо охлаждане (закаляване с вода или бърз въздух).
Цел: Това отгряване изпълнява три критични функции:
Разтваря карбиди: Разтваря всички хромни карбиди, които може да са се утаили в зоната, засегната от топлина- (HAZ), като възстановява устойчивостта на корозия.
Облекчава стреса: Елиминира остатъчните напрежения при заваряване.
Хомогенизира микроструктурата: Рекристализира заваръчния шев и HAZ, създавайки еднаква зърнеста структура, която съответства на основния метал.
Не{0}}разрушителен преглед (NDE - ASTM B730, раздел 14):
Изисква се 100% изследване на заваръчния шев.
Стандартът позволява или радиографски тест (RT), или тест с вихрови токове (ET).
Радиографското изпитване (RT) е златният стандарт за заварени тръби, способен да открива обемни дефекти като порьозност, липса на сливане и пукнатини.
Изпитването с вихрови токове (ET) е отлично за откриване на повърхностни и близки-повърхностни дефекти, но е по-малко чувствително към определени вътрешни дефекти.
За критична услуга спецификациите на проекта често надграждат това изискване до 100% RT, цитирайки ASTM E94/E1032, с определени критерии за приемане (напр. ASME BPVC, раздел VIII).
3. При високо-температурно обслужване (напр. тръби за каустичен изпарител при 800°F/425°C), защо заварената тръба с никел 201 е валиден избор и какво специфично свойство на заваръчния шев трябва да бъде сертифицирано, за да се осигури дългосрочна-работа?
Никел 201 е специално проектиран за работа при високи-температури поради ниското съдържание на въглерод (≤0,02% макс.), което предотвратява сенсибилизация. Заварената тръба е валидна само ако е доказано, че заваръчната област има същата микроструктурна стабилност.
Критичното свойство: Имунитет към сенсибилизация в заваръчния шев и HAZ.
Опасността при заваряването е, че HAZ може да бъде изложен на температурния диапазон на утаяване на карбид (~800-1400°F / 425-760°C) по време на самия цикъл на заваряване.
Правилното отгряване с разтвор след-заваряване (съгласно B730) е проектирано да разтваря всякакви такива карбиди. Това обаче трябва да се провери.
Сертифициране и тестване за осигуряване на ефективност:
Докладът от изпитването на мелницата (MTR) за тръба ASTM B730 трябва да посочва извършената топлинна обработка. За високо{2}}температурно обслужване допълнителната проверка е разумна:
Преминаване на твърдостта: Изследването на твърдостта през заваръчния шев, HAZ и основния метал не трябва да показва значително повишение в HAZ, което би означавало неконтролирано утаяване.
Тест за корозия върху заваръчен купон (за критично обслужване): Най-категоричното доказателство е да се изисква ASTM G28 Метод A (тест на Стрейхер) или подобен тест за междукристална корозия върху проба, която включва надлъжната заварка напречно. Степента на корозия на засегнатата -заварена зона трябва да бъде в определена граница (напр. ≤ 1,0 mpy по-висока от основния метал).
Металографско изследване: При поискване трябва да бъде предоставена фотомикрография на напречното-сечение на заваръчния шев, показваща здрав, напълно проникнал заваръчен шев с прекристализирана HAZ и без непрекъснати гранични мрежи от зърна.
Ключова спецификация на поръчката: *„За високо-температурно обслужване, тръбата трябва да бъде доставена със сертификат, че производственият заваръчен купон е преминал тестване по ASTM G28 метод A с отчетени резултати за заваръчната зона.“*
4. При производството на система от заварена тръба от никел 201, какви са специфичните процедури за извършване на полеви периферни (обиколни) заварки и как се различават от заваряването на въглеродна или тръба от неръждаема стомана?
Полевото заваряване на никел 201 изисква дисциплинирана, чиста техника, която е по-строга, отколкото при стоманата.
Допълващ метал: Трябва да се използва ниско{0}}въглероден никелов пълнител-ERNi-1 (AWS A5.14) е стандартният избор, за да съответства на състава на основния метал и да предотврати въвеждането на въглерод в заваръчния шев.
Чистота (най-критичната разлика):
Замърсяването е причина номер 1 за неизправности на заварките. Никелът е податлив на горещо напукване, ако е замърсен със сяра (S), фосфор (P), олово (Pb), цинк (Zn) или други елементи с ниска-точка на топене-.
Процедура: Заваръчните зони трябва да бъдат почистени със специални четки от неръждаема стомана и избърсани с ацетон непосредствено преди заваряване. Никакви шлифовъчни дискове, инструменти или химикалки за маркиране, използвани върху въглеродна стомана, не могат да контактуват със зоната на заваряване.
Дизайн на фуги и техника на заваряване:
Използвайте поддържащ газ (100% аргон) върху кореновия проход, за да предотвратите окисляване ("захарообразуване") на вътрешния диаметър.
Използвайте мъниста с нишки (без тъкане) с ниска вложена топлина и поддържайте ниска температура на междинно преминаване (<250°F / 120°C). This minimizes time in the sensitization range and reduces distortion.
Шлифоване: Използвайте специални, чисти дискове за шлайфане от алуминий или цирконий-никога не дискове, използвани преди това върху стомана.
Термична обработка след -заваряване (PWHT) на полеви заварки:
За работа над ~600°F (315°C) силно се препоръчва локално отгряване с разтвор след -заваряване на околовръстния шев, въпреки че често е трудно на полето.
Това обикновено се прави с нагревателни бобини с електрическо съпротивление, контролирани от термодвойка, нагряване на заваръчния шев и HAZ до диапазона на отгряване в разтвор, последвано от бързо охлаждане (използвайки принудително охлаждане с въздух или вода-спрей).
Ако PWHT не се извърши, HAZ на околовръстния заваръчен шев остава потенциално слабо звено за корозия при работа при високи -температури.
5. Какви са основните изисквания за сертифициране на материала и проследимост съгласно ASTM B730 и каква допълнителна документация трябва да бъде поискана за заварени тръби, използвани в ASME съд под налягане или ядрена конструкция?
B730 осигурява базовата линия; критичните приложения изискват допълнително доказателство.
ASTM B730 Минимална сертификация (MTR):
Топлинен анализ: Химия на материала на плочата, потвърждаващ UNS N02201 и C ≤ 0,02%.
Анализ на продукта: По избор за B730, но трябва да бъде поискан за проверка на химията на готовата тръба.
Механични тестове: Резултати от тестове за опън и сплескване.
Термична обработка: Декларация, че тръбата е била отгрята след заваряване.
Доклад за NDE: Декларация, че заваръчният шев е изследван 100% чрез RT или ET и е установен за приемлив.
Допълнителна документация за критична услуга (ASME, ядрена):
Обозначение ASME "SA": Материалът трябва да бъде поръчан до SB-730, за да бъде приемлив за конструкцията на ASME Code. MTR трябва да бъде сертификат за съответствие, посочващ това.
Подобрен отчет за NDE: За ядрени (ASME Sec. III), изисквайте подробен RT доклад с филм или цифрови изображения, показващ, че цялата дължина на заваръчния шев е изследвана по специфична процедура (напр. SNT-TC-1A) и е приета по строги критерии (напр. без линейни индикации).
Спецификация на процедурата за заваряване (WPS) и квалификация: Поискайте PQR/WPQ на мелницата за процеса на надлъжно заваряване, за да сте сигурни, че това е квалифицирана процедура.
Проследяемост: Всяка дължина на тръбата трябва да бъде постоянно маркирана с топлинен номер на плочата, производител, размер, степен (N02201) и стандарт (SB-730). Това трябва да съответства на MTR.
Инспекция от-трета страна: Поръчката за покупка трябва да дава право на упълномощен ядрен инспектор (ANI) или упълномощен инспектор от ASME-да наблюдава тестове и да преглежда записите в мелницата.
Пример за спецификация на поръчката за критична услуга:
*"Заварена тръба към ASTM B730/SB-730, UNS N02201. Всички тръби трябва да бъдат 100% радиографски изследвани съгласно ASTM E94. Мелникът трябва да предостави сертифицирани MTRs, копие от квалифициран WPS за надлъжната заварка и пълна маркировка за проследяване. Материалът е за ASME раздел III, клас 2 конструкция; всички материали, заваряване, и NDE трябва да се извършват съгласно програма за система за качество, приемлива за инспектора."*
В обобщение, заварената тръба ASTM B730 Nickel 201 е високо-производително,-ценово{3}}ефективно решение за конструиране на-мащабни корозионно-устойчиви системи. Неговата надеждност зависи от стриктното спазване на протоколите за заваряване, термична обработка и инспекция, вградени в стандарта, с допълнителни нива на проверка за най-взискателните услуги.
