ASTM B407 UNS N08810 basınçlı kap boruları için kritik kaynak gereksinimleri nelerdir?

1. S: ASTM B407 UNS N08810 nedir ve neden basınçlı kap uygulamaları için belirtilmiştir?

A:ASTM B407, dikişsiz nikel-demir-krom alaşımlı borular için standart spesifikasyondur ve UNS N08810 (Incoloy 800H), yüksek-sıcaklıktaki basınçlı kap servisi için optimize edilmiş özel kalitedir. Bu kombinasyonu anlamak, petrokimya ve enerji üretimi endüstrilerinde doğru malzeme seçimi için çok önemlidir.

ASTM B407'ye genel bakış:Bu spesifikasyon, ekstrüzyon veya delme ve ardından soğuk çekme veya soğuk haddeleme yoluyla üretilen nikel-demir-krom alaşımlarından üretilen dikişsiz boruları kapsar. Kusursuz üretim süreci, her türlü uzunlamasına kaynak dikişini ortadan kaldırarak, tekdüze duvar kalınlığı, tutarlı mekanik özellikler ve kaynaklı boruya kıyasla üstün basınç-içerme kapasitesi sağlar. Basınçlı kap uygulamalarında kaynak dikişinin bulunmaması, potansiyel arıza başlangıç ​​alanını ortadan kaldırır ve basınç tasarımı hesaplamalarında 1,00 kaynak bağlantı kalite faktörünün (kaynaklı boru için 0,85'e karşılık) kullanılmasına olanak tanır.

UNS N08810 (Incoloy 800H):Bu kalite, yüksek-sıcaklıkta sürünme hizmeti için özel olarak tasarlanmıştır. Temel özellikleri şunları içerir:

Kontrollü karbon içeriği:%0,05–0,10 (yalnızca maksimumu olan standart 800'den farklı olarak minimum belirtilmiştir)

Çözelti tavlama sıcaklığı:Minimum 2100°F (1149°C), standart 800'den önemli ölçüde daha yüksek

Tahıl büyüklüğü:ASTM Hayır. 5 veya daha ince (yüksek-sıcaklıkta tavlamadan elde edilen ince taneli yapı)

Alüminyum ve titanyum:Her biri %0,15–0,60, servis sırasında çökelme güçlendirmesi sağlar

Basınçlı kaplar için neden N08810:Yüksek sıcaklıklarda (tipik olarak 1100–1600°F / 593–871°C) çalışan basınçlı kaplar, iç basınçtan dolayı sürekli çember gerilimine maruz kalır. Bu koşullar altında, zamana-bağlı deformasyon (sürünme) tasarımı-sınırlayıcı faktör haline gelir. Standart östenitik paslanmaz çelikler (304H, 316H, 310H) bu sıcaklıklarda hızla yumuşar ve yetersiz sürünme mukavemetine sahiptir. UNS N08810 şunları sunar:

Sürünme-kırılma gücü:1500°F'de (816°C) 310H'den yaklaşık 2-3 kat daha yüksek

Oksidasyon direnci:%19–23 krom nedeniyle 982°C'ye (1800°F) kadar mükemmel

Karbürizasyon direnci:%30–35 nikel içeriği nedeniyle paslanmaz çeliklere göre üstündür

Termal stabilite:Yüksek-kromlu paslanmaz çeliklerin aksine sigma fazında gevrekleşme olmaz

Kod tanıma:ASME Kazan ve Basınçlı Kap Kodu Bölüm II, Kısım D, uzun- süreli hizmet için 1650°F'ye (899°C) kadar sıcaklıklarda UNS N08810 için izin verilen gerilim değerlerini sağlar. Bu kodun tanınması, yasal olarak uygulanabilir tasarım değerleri sağladığından basınçlı kap yapımı için çok önemlidir.

Uygulama örnekleri:Hidrojen dönüştürücü çıkış manifoldları (1500°F / 816°C, 300–500 psi), etilen parçalama transfer hattı eşanjörleri (1600°F / 871°C, 400–600 psi), amonyak tesisi atık ısı kazanı boruları ve petrokimya tesislerinde yüksek-sıcaklık proses boruları.

2. S: UNS N08810 basınçlı kap boruları için ASTM B407'nin özel gereksinimleri nelerdir?

A:ASTM B407, özellikle basınçlı kap servisi için kritik olan kimya, mekanik özellikler, ısıl işlem ve testlere yönelik kapsamlı gereklilikler getirmektedir. Bu gereklilikleri anlamak, tedarik edilen borunun kod ve tasarım spesifikasyonlarını karşılamasını sağlar.

Kimyasal bileşim (zorunlu):

Basınçlı kaplar için kritik not:Karbon içeriği aralığı (%0,05–0,10), N08810 (800H) ile N08800 (800) arasındaki temel ayrımdır. 1100°F'nin üzerindeki basınçlı kaplar için minimum karbon spesifikasyonu yeterli sürünme mukavemetini sağlar. MTR'ler karbon içeriğini belgelemelidir; "Maksimum %0,10" tek başına yeterli değildir-gerçek değer ≥%0,05 olmalıdır.

Mekanik özellik gereksinimleri:

Bu değerler minimum değerlerdir. Gerçek değerler genellikle daha yüksektir (örn. akma mukavemeti genellikle 35-45 ksi). Basınçlı kap tasarımında, gerçek test değerleri daha yüksek olmadığı ve mevzuat bunların kullanımına izin vermediği sürece, izin verilen gerilim hesaplamalarında belirtilen minimum akma dayanımı (30 ksi) kullanılır.

Isıl işlem gereksinimleri (N08810 için kritik):

Çözelti tavlama sıcaklığı:Minimum 2100°F (1149°C)

Tutma süresi:Boru duvarı boyunca eşit sıcaklık elde etmek için yeterli

Soğutma yöntemi:Hızlı soğutma (suyla söndürme veya hızlı havayla soğutma)

Ortaya çıkan tane boyutu:ASTM Hayır. 5 veya daha ince

Çözelti tavlama sıcaklığı MTR'de belgelenmelidir. Minimum sıcaklığın 2100°F olduğu belgelenmeden malzeme, kimyası ne olursa olsun N08810 olarak sertifikalandırılamaz.

Basınçlı kaplar için test gereksinimleri:

Basınçlı kap kurallarına uygunluk için:Ek testler sıklıkla belirtilir:

Radyografik muayene (RT):Kritik uygulamalar için boru uzunluğunun %100'ü gerekli olabilir

Ultrasonik muayene (UT):ASME Bölüm V'e göre kalın-duvarlı borular için

Etki testi:Düşük-sıcaklıkta çalıştırmaya veya termal şoka maruz kalan kaplar için Charpy V-çentik darbe testi belirtilebilir

Boyutsal toleranslar (ASTM B407'ye göre):

Basınçlı kap uygulamaları için genellikle daha sıkı toleranslar belirtilir (örneğin, flanşlar veya bağlantı parçalarıyla bağlantı için dış çap üzerinde ±0,010 inç).

3. S: ASME basınçlı kap yapımında UNS N08810 boru nasıl kullanılır?

ASME Kodu tanıma:UNS N08810 (Incoloy 800H), dünya çapında çoğu yargı bölgesinde basınçlı kap yapımına yönelik yasal standart olan ASME Kazan ve Basınçlı Kap Kodunda tamamen tanınmaktadır. İlgili bölümler şunlardır:

ASME Bölüm II, Kısım D– 899°C'ye (1650°F) kadar sıcaklıklarda N08810 için izin verilen gerilim değerlerini (S) sağlar

ASME Bölüm VIII, Bölüm 1– Tasarım formülleri, imalat, muayene ve testler dahil olmak üzere basınçlı kapların yapım kuralları

ASME Bölüm I– Elektrikli kazan uygulamaları için (kızdırıcı borular, kollektörler)

ASME B31.3– Proses boruları için (her ne kadar kaplar Bölüm VIII kapsamına girse de)

İzin verilen gerilim değerleri (basitleştirilmiş):

Bu değerler sürünme-kopma mukavemetine dayalıdır ve 1200°F'ın üzerindeki standart 800 veya 310H paslanmaz çelikten önemli ölçüde daha yüksektir.

N08810 basınçlı kaplar için tasarım hususları:

Tasarımın temeli olarak sürünme:Yaklaşık 593°C'nin (1100°F) üzerinde izin verilen gerilim, akma mukavemetinden ziyade sürünme- kopma mukavemeti (sıcaklıkta 100.000 saatte kopmaya neden olacak ortalama gerilim) tarafından yönetilir. Tasarımcılar aşağıdakilerden düşük olanı kullanmalıdır:

100.000 saatte yırtılmaya neden olacak ortalama gerilimin 2/3'ü veya

Ortalama gerilimin %90'ı, 100.000 saatte %1 sürünme gerilimine neden olur

1500°F sıcaklıktaki N08810 için, S=2.4 ksi değerini veren sürünme-kopma kriteri geçerlidir.

Duvar kalınlığı hesaplaması (basit ince-duvar formülü):

t=(P × R) / (S × E - 0.6P) + korozyon payı

Nerede:

t=gerekli duvar kalınlığı (inç)

P=tasarım basıncı (psi)

R=iç yarıçap (inç)

S=ASME II-D'den (ksi) izin verilen gerilim

E=kaynak bağlantısı kalite faktörü (dikişsiz ASTM B407 boru için 1,00)

Örnek:1500°F, 500 psi tasarım basıncında 10 inç dış çap boru için:

R ≈ 5 inç (10 inç dış çap, yaklaşık duvar)

S=2.4 ksi (1500°F'de)

E = 1.00

t=(500 × 5) / (2400 × 1.00 - 0.6 × 500) ≈ 1,04 inç + korozyon payı

Korozyon payı:Yüksek sıcaklıktaki hizmet için, kabın tasarım ömrü boyunca (genellikle 20-30 yıl) oksidasyon veya karbürizasyondan kaynaklanan metal kaybını hesaba katmak amacıyla, hesaplanan duvar kalınlığına bir korozyon/oksidasyon payı (genellikle 1/16 ila 1/8 inç / 1,6–3,2 mm) eklenir.

ASME kapları için imalat hususları:

Kaynak:N08810, ASME Bölüm IX'a göre nitelikli prosedürler gerektirir. Dolgu metali genellikle ERNiCr-3'tür. Kaynak sonrası ısıl işlem zorunlu değildir ancak en şiddetli sürünme hizmeti için gerekli olabilir (minimum 2100°F'de tam çözelti tavlaması - saha imalatı için nadiren pratiktir).

Şekillendirme:Soğuk şekillendirme kabul edilebilir ancak deformasyon %15-20'yi aşarsa (artık gerilimleri ve potansiyel sürünme hasarını önlemek için) bunu çözelti tavlaması takip etmelidir. Sıcak şekillendirme 2100–2200°F (1149–1204°C) sıcaklıkta gerçekleştirilir ve ardından hızlı soğutma yapılır.

Denetleme:ASME Bölüm VIII, çoğu hizmet koşulu için basınçlı kaplardaki tüm alın kaynaklarının %100 radyografik muayenesini gerektirir. Nozullar ve ataşmanlar için ilave NDE (boya penetrantı, ultrasonik) gerekebilir.

Damgalama:Tamamlanan kaplar, üreticinin adı, tasarım basıncı/sıcaklığı ve N08810 malzeme tanımıyla birlikte ASME U (veya S) sembolüyle damgalanmalıdır.

4. S: ASTM B407 UNS N08810 basınçlı kap boruları için kritik kaynak gereksinimleri nelerdir?

A:Basınçlı kap servisi için ASTM B407 UNS N08810 borularının kaynaklanması, alaşımın sürünme mukavemetini ve korozyon direncini koruyan nitelikli prosedürler gerektirir. Pek çok çökeltme-sertleştirme alaşımından farklı olarak, N08810, zorunlu kaynak sonrası ısıl işlem- olmadan başarılı bir şekilde kaynaklanabilir, ancak ısı girişi kontrolü kritik öneme sahiptir.

Dolgu metali seçimi (ASME Bölüm IX'a uygun):

Asla kullanmayınpaslanmaz çelik dolgular (308L, 309L, 310H, 316L)-daha düşük sürünme mukavemetine ve farklı termal genleşme özelliklerine sahip seyreltme bölgeleri oluşturarak termal yorulma arızasına yol açarlar.

Isı girişi kontrolü (N08810 için kritik):Incoloy 800H sürünme direncini 2100°F minimum çözelti tavlaması ile elde edilen ince taneli yapısından (ASTM No. 5 veya daha ince) alır. Kaynak sırasında aşırı ısı girişi, ısıdan- etkilenen bölgedeki (HAZ) tane yapısını kabalaştırarak sürünme mukavemetini yerel olarak azaltır ve potansiyel bir arıza başlangıç ​​alanı oluşturur.

Maksimum geçişler arası sıcaklık:200°F (93°C)

Isı giriş aralığı:25–45 kJ/inç (10–18 kJ/cm)

Teknik:Yalnızca stringer boncuklar (dokuma yok)

İnce duvarlar için (<0.125"):GTAW'ı minimum ısı girdisiyle kullanın

Kaynak öncesi-hazırlık:

Kaynak bölgesini asetonla veya özel paslanmaz çelik fırçayla temizleyin

Nikel alaşımları için ayrılmış taşlama taşlarını kullanın-asla karbon çeliği üzerinde kullanılmayan taşlar kullanmayın

Tüm kükürt, fosfor ve düşük{0}}erime-noktalı kirleticileri temizleyin

For thick walls (>0,5"), termal değişimleri azaltmak için 200–300°F'ye (93–149°C) ön ısıtma yapın

Kaynak işlemleri:

GTAW (Gaz Tungsten Ark Kaynağı):Kök pasosu ve ince duvarlar için tercih edilir

SMAW (Korumalı Metal Ark Kaynağı):ENiCrFe-2 elektrotlu dolum geçişleri için kabul edilebilir

GMAW (Gaz Metal Ark Kaynağı):Kabul edilebilir ancak dikkatli ısı girişi kontrolü gerektirir

Kaynak sonrası ısıl işlem (PWHT) konusunda-dikkat edilmesi gereken noktalar:

Genellikle gerekli değildirbasınçlı kaplarda tipik duvar kalınlıkları için (2 inç / 50 mm'ye kadar)

Maksimum sürünme mukavemeti için:Minimum 2100°F (1149°C) sıcaklıkta tam çözelti tavlaması ve ardından hızlı soğutma-fabrik kaplar için nadiren pratiktir

Gerilim giderme (düşük sıcaklık):Tavsiye edilmez; tane yapısını onarmadan karbür çökelmesine neden olabilir

ASME Bölüm IX yeterlilik gereksinimleri:

Prosedür yeterlilik kaydı (PQR):Çekme, bükülme ve (sünme hizmeti için) yükseltilmiş-sıcaklık testlerini belgelendirmelidir

Kaynakçı performans yeterliliği (WPQ):N08810 veya eşdeğer malzeme üzerinde gerçekleştirildi

Sertlik testi:Genellikle N08810 için gerekli değildir ancak uygunsa, hatalı hizmet (NACE MR0175) için belirtilebilir

Yaygın kaynak hataları ve önlenmesi:

Sıcak çatlama:Düşük ısı girişi, temiz koşullar, ERNiCr-3 dolgu maddesi ile önleyin

HAZ'da mikro çatlama:Yüksek kısıtlamalı uyarlamalardan-kaçının

HAZ'da sürünme mukavemeti kaybı:Geçişler arası sıcaklığı kontrol edin; kritik uygulamalar için-kaynak sonrası çözüm tavlamayı düşünün

Kök oksidasyonu (şekerleme):Boru kimliğinde inert gaz tahliyesini kullanın

Basınçlı kap kaynakları için muayene gereklilikleri:

%100 radyografik muayene (RT):Çoğu basınçlı kap alın kaynağı için ASME Bölüm V'e göre

Boya penetrant testi (PT):Yüzey çatlakları, ekler ve onarımlar için

Ultrasonik test (UT):RT'nin pratik olmadığı kalın-duvarlı borular için

5. S: ASTM B407 UNS N08810 basınçlı kap boruları için temel tedarik spesifikasyonları ve kod uyumluluğu hususları nelerdir?

A:ASME basınçlı kap inşaatı için ASTM B407 UNS N08810 boruların tedarik edilmesi, malzeme sertifikasyonu, izlenebilirlik ve ek gerekliliklere dikkat edilmesini gerektirir. Eksik veya yanlış belgeler projenin kabulünü geciktirebilir ve maliyetli yeniden çalışma gerektirebilir.

ASME uyumluluğu için zorunlu satın alma gereksinimleri:

1. Malzeme özellikleri:"Dikişsiz boru ASTM B407 / ASME SB407, UNS N08810 (Incoloy 800H)'ye göre üretilecektir." "ASME SB407" tanımına dikkat edin-bu, malzemenin ASME Kodu yapısı için kabul edilebilir olduğunu gösterir (ASTM ile aynı ancak ASME önekiyle).

2. Isıl işlem doğrulaması:MTR şunları belgelemelidir:

Çözelti tavlama sıcaklığı: minimum 2100°F (1149°C)

sıcaklıkta tutma süresi

Soğutma yöntemi: Suyla söndürme veya hızlı havayla soğutma

Tane boyutu: ASTM Hayır. 5 veya daha ince (mikrograf veya tane boyutu ölçümü)

3. Kimya doğrulaması:MTR şunu göstermelidir:

Karbon: %0,05–0,10 (gerçek değer, yalnızca "maksimum %0,10" değil)

Alüminyum: %0,15–0,60

Titanyum: %0,15–0,60

UNS N08810 gerekliliklerine göre diğer tüm unsurlar

4. Mekanik testler:MTR şunları belgelemelidir:

Çekme mukavemeti (minimum 75 ksi)

Akma dayanımı, %0,2 ofset (minimum 30 ksi)

Uzama (minimum %30)

Düzleştirme testi sonuçları (≤ 2 inç boru için)

5. Tahribatsız muayene:Hidrostatik test basıncını ve süresini veya girdap akımı/ultrasonik test sonuçlarını belgeleyin.

Basınçlı kaplar için ek gereklilikler:

ASME Kodu belgelendirme gereksinimleri:

Bir basınçlı kabın ASME damgasını alması için boru üreticisi şunları sağlamalıdır:

Sertifikalı MTRASME SB407 tanımıyla (yalnızca ASTM B407 değil)

Isı izlenebilirliği– her boru uzunluğu ısı numarasıyla işaretlenmiştir

Uyumluluk beyanımalzemenin N08810 için ASME Bölüm II, Kısım D'nin tüm gerekliliklerini karşıladığını

Yabancı malzemelerin kabulü:ASME, ASME spesifikasyonlarına göre sertifikalandırılmış olması ve üreticinin uygun ASME sertifikalarına sahip olması koşuluyla ABD dışında üretilen malzemeleri kabul eder. MTR İngilizce olmalı veya onaylı bir tercümesi ile birlikte sunulmalıdır.

Yaygın satın alma tuzakları:

Tuzak 1:ASME SB407 yerine ASTM B407'nin (yalnızca ASTM) belirtilmesi.Düzeltme:ASME Kodu yapısı için "ASTM B407 / ASME SB407" veya kısaca "ASME SB407"yi belirtin.

Tuzak 2:"%0,10 maksimum karbon" ile MTR kabul ediliyor ancak minimum değer yok.Düzeltme:Gerçek karbon içeriğinin ≥%0,05 olmasını gerektirir.

Tuzak 3:Çözelti tavlama sıcaklığı belgelerinin belirtilmemesi.Düzeltme:Belgelenmiş sıcaklığın ≥2100°F olmasını gerektirir.

Tuzak 4:800H uygulamaları için standart 800'ün (UNS N08800) kabul edilebilir olduğunu varsayarsak.Düzeltme:N08810'u açıkça belirtin; N08800'ün minimum karbonu yoktur ve daha düşük sürünme mukavemetine sahiptir.

Tuzak 5:Düşük-sıcaklıkta başlatmaya tabi kaplar için darbe testi belirtilmemiştir.Düzeltme:Başlatma veya kapatma sırasında sıcaklıkların 38°C'nin (100°F) altında olabileceği kaplar için, ASME Bölüm VIII uyarınca Charpy V-çentik darbe testini belirtin.

Önerilen satın alma spesifikasyonu özeti:

MALZEME ÖZELLİKLERİ: Dikişsiz boru, ASME SB407, Sınıf UNS N08810 (Incoloy 800H)'ye uygun olarak döşenecektir. ISIL İŞLEM: Solüsyon minimum 2100°F (1149°C) sıcaklıkta tavlanır, su söndürülür. Tane büyüklüğü ASTM Hayır. 5 veya daha ince. KİMYA: UNS N08810'a göre %0,05–0,10 karbonlu gerçek. MEKANİK ÖZELLİKLER: Çekme ≥75 ksi, Akma ≥30 ksi, Uzama ≥30%. TEST: ASTM E213'e (ek) göre %SB407. 100 ultrasonik muayeneye göre hidrostatik test. SERTİFİKA: ASME SB407 tanımı, ısı izlenebilirliği ve belgelenmiş çözelti tavlama sıcaklığı ile sertifikalı MTR. BOYUTLAR: ASTM B407'ye göre, ≤4 inç boyutlar için OD toleransı ±0,010". İŞARETLEME: Her uzunluk, ASTM B407/ASME SB407, UNS N08810, ısı numarası, boyut ve duvar kalınlığı ile işaretlenmiştir.