الأنابيب غير الملحومة Hastelloy C22: مواصفات ASTM B622 ونطاق الحجم وتقييمات الضغط

Hastelloy C22 الأنابيب غير الملحومة(UNS N06022) تم تصنيعه وفقًا لمعيار ASTM B622، ويغطي أنابيب سبائك التنغستن - الكروم - الموليبدينوم - بأحجام اسمية تتراوح من 1/8 بوصة إلى 12 بوصة (قطر خارجي يصل إلى 273 مم / 10.75 بوصة تقريبًا) عبر الجداول الزمنية من 5S إلى XXS. يتطلب حل التلدين عند 1120-1175 درجة مئوية مع التبريد السريع ويجب أن يلبي الحد الأدنى من قوة الشد البالغة 690 ميجا باسكال (100 كيلو باسكال) والإنتاجية 283 ميجا باسكال (40 كيلو باسكال).

تصنيف الضغط ليس فئة شفة ثابتة ولكن يتم حسابه وفقًا لمعيار ASME B31.3 من سمك الجدار والضغط المسموح به؛ يحمل أنبوب NPS 2 SCH 80 التمثيلي حوالي 39 ميجا باسكال (5660 رطل لكل بوصة مربعة) في درجة حرارة الغرفة، وينخفض ​​مع درجة الحرارة.

ما هي الأنابيب غير الملحومة Hastelloy C22 وكيف تختلف عن C276؟

Hastelloy C22 (UNS N06022) عبارة عن سبيكة مقاومة للتآكل من النيكل-الكروم-الموليبدينوم-التنغستن-مع نسبة كروم أعلى (20-22.5 بالمائة) من C276 (14.5-16.5 بالمائة)، مما يمنحها مقاومة فائقة للبيئات المؤكسدة والأحماض المختلطة، بينما يحتفظ C276 بـ ميزة طفيفة في الأحماض المختزلة القوية بسبب ارتفاع الموليبدينوم.

يعتبر كل من C22 وC276 عضوين في عائلة Hastelloy C من سبائك النيكل-الموليبدينوم-الكروم، ولكن تم تحسينهما لأنظمة تآكل مختلفة. تم تطوير C22 لسد الفجوة بين C276 (الأفضل في تقليل الأحماض) وC4 (الأفضل في الوسائط المؤكسدة). يشكل محتواه العالي من الكروم (حوالي 21 بالمائة مقابل 15.5 بالمائة) طبقة سلبية أكثر ثباتًا في البيئات المؤكسدة مثل حمض النيتريك، والكلور الرطب، وكلوريد الحديديك، وخاصة في تيارات الاختزال المؤكسدة - المختلطة. الموليبدينوم (12.5-14.5 في المائة) أقل قليلاً من C276 (15-17 في المائة)، لذلك في الأحماض المختزلة بشدة (مثل حمض الهيدروكلوريك المركز الساخن) يكون C276 أفضل قليلاً، لكن الفرق صغير.

بالنسبة لمعظم تطبيقات إزالة الكبريت من الكبريت والمواد الكيميائية واللب-والورق، فإن C22 هو الخيار المفضل لأن بيئات الخدمة عادةً ما تكون مؤكسدة أو مختلطة بدلاً من الاختزال البحت. كلا السبيكتين عبارة عن أوستنيتي بالكامل، ويتم تلدينهما بالمحلول-ولحامهما بإجراءات مماثلة. بالنسبة للأنابيب غير الملحومة على وجه التحديد، غالبًا ما يتم اختيار C22 عندما يحتوي تيار العملية على مؤكسدات مكلورة أو أحماض مختلطة.

الجدول 1. الاختلافات الرئيسية بين C22 وC276 لخدمة الأنابيب

المصدر: ASTM B574/B622؛ أوراق بيانات Haynes International C22 (H-2014) وC276 (H-2002)؛ سجل UNS N06022 / N10276.

ما الذي يغطيه ASTM B622 للأنابيب غير الملحومة C22؟

ASTM B622 هي المواصفات القياسية لأنابيب وأنابيب سبائك الكوبالت والنيكل والنيكل غير الملحومة-، والتي تغطي الأنابيب غير الملحومة C22 في المحلول -المُلدن مع متطلبات الكيمياء، والخواص الميكانيكية، والاختبار الهيدروستاتيكي أو غير المدمر، والأبعاد، وإصدار الشهادات.

ASTM B622 هو معيار المنتج الأساسي للأنابيب والأنابيب المصنوعة من سبائك النيكل-غير الملحومة، ويتم إدراج C22 (UNS N06022) ضمن سبائكه المغطاة. تتناول المواصفات ما يلي: (1) حدود التركيب الكيميائي (التحليل الحراري وتحليل المنتج)؛ (2) الخواص الميكانيكية (الشد والحد الأدنى من الإنتاجية، والاستطالة)؛ (3) المعالجة الحرارية (محلول التلدين)؛ (4) تفاوتات الأبعاد للقطر الخارجي، وسمك الجدار، والطول؛ (5) خيارات الاختبار غير المدمر بما في ذلك الاختبار الهيدروستاتيكي، أو التيار الدوامي، أو اختبار التسرب بالموجات فوق الصوتية، أو اختبار التسرب الهوائي؛ (6) وضع العلامات وشهادة النوع EN 10204-. بالنسبة للأنابيب المخصصة لخدمة الضغط، يتم استخدام B622 مع رمز الأنابيب المطبق (ASME B31.3 للعملية، ASME B31.1 للطاقة) الذي يحكم التصميم والضغط المسموح به واللحام. لاحظ أن الأنابيب غير الملحومة تندرج تحت B622، بينما الأنابيب الملحومة من نفس السبيكة مغطاة بـ ASTM B619 (الأنابيب الملحومة) و B626 (الأنبوب الملحوم). لذلك عادةً ما يتم لحام الأنابيب C22 ذات القطر الكبير (B619) نظرًا لأن الحجم السلس محدود.

الجدول 2. عناصر نطاق ASTM B622 لأنابيب C22

المصدر: ASTM B622-21 (المواصفات القياسية لأنابيب وأنابيب سبائك النيكل والنيكل والكوبالت غير الملحومة)؛ أسم B31.3.

ما هي حدود التركيب الكيميائي لأنابيب C22 (UNS N06022)؟

يحد ASTM B622 كيمياء C22 إلى نطاق يتم التحكم فيه بإحكام - ولا سيما الكروم 20.0-22.5 بالمائة، والموليبدينوم 12.5-14.5 بالمائة، والتنغستن 2.5-3.5 بالمائة، والكربون المنخفض للغاية 0.015 بالمائة كحد أقصى - وهو ما يمنح السبيكة مقاومة الأكسدة وتقليل التآكل مجتمعة.

حدود الكيمياء هي أساس أداء التآكل لـ C22. يعد الكروم بنسبة 20-22.5 بالمائة هو الأعلى بين سبائك عائلة C- وهو المسؤول عن مقاومة الأحماض المؤكسدة. يوفر الموليبدينوم بنسبة 12.5-14.5 بالمائة مقاومة لتأليب الكلوريد وتقليل الأحماض. التنغستن (2.5-3.5 في المائة) يكمل الموليبدينوم في مقاومة الحفر.

يمنع الكربون المنخفض للغاية- (0.015 بالمائة كحد أقصى) والسيليكون المنخفض للغاية - (0.08 بالمائة كحد أقصى) ترسب حبيبات الكربيد الحدودي ومبيد السيليكات - أثناء اللحام، لذا فإن C22 محصن بشكل أساسي ضد حساسية منطقة اللحام-بدون معالجة حرارية ما بعد اللحام. تقتصر نسبة الكوبالت على 2.5 بالمائة كحد أقصى (أحد متطلبات إرث الصناعة النووية-)، والحديد بحد أقصى 3-6 بالمائة للحفاظ على سيطرة مصفوفة النيكل. ويقتصر الحديد عمدًا على نطاق ضيق يتراوح بين 2 و6 بالمائة - وهو مرتفع بدرجة كافية بالنسبة للتكلفة ولكنه منخفض بدرجة كافية للحفاظ على مقاومة التآكل. يتم التحقق من هذه الحدود عن طريق التحليل الحراري، وعند تحديد ذلك، تحليل المنتج (الفحص) على الأنبوب النهائي.

الجدول 3. C22 (UNS N06022) حدود التركيب الكيميائي (ASTM B622)

المصدر: ASTM B622-21 الجدول 1 (UNS N06022)؛ ورقة بيانات هاينز C22 H-2014.

ما هي متطلبات الخاصية الميكانيكية للأنابيب غير الملحومة C22؟

يتطلب ASTM B622 أن تلبي الأنابيب غير الملحومة C22 حدًا أدنى لقوة الشد يبلغ 690 ميجا باسكال (100 كيلو بوصة مربعة)، والحد الأدنى لقوة الخضوع 283 ميجا باسكال (40 كيلو بوصة مربعة)، والحد الأدنى للاستطالة بنسبة 45 بالمائة، مما يجعلها بين أقوى السبائك المقاومة للتآكل -ومناسبة لخدمة ضغط الجدار الرقيق-.

يضمن الحد الأدنى الميكانيكي قدرة الأنبوب على تحمل الضغط ومقاومة التشوه. إن قوة الشد 690 ميجا باسكال وإنتاجية 283 ميجا باسكال متطابقة من حيث الحجم مع C276، لأن كلاهما عبارة عن سبائك أوستنيتي صلبة معززة بمحلول - - مع تقوية مصفوفة مماثلة. تؤكد متطلبات الاستطالة البالغة 45 بالمائة ليونة ممتازة، وهو أمر بالغ الأهمية لتشكيل الضغط والانحناء وامتصاصه دون التشقق. لم يتم تحديد الصلابة بشكل منفصل في B622 ولكنها تقع عادةً في نطاق 85-95 HRB في حالة التلدين بالمحلول.

تنطبق هذه الخصائص على المقطع العرضي الكامل-للأنبوب غير الملحوم ويتم التحقق منها عن طريق اختبار الشد الطولي. بالنسبة للتصميم، فإن قيمة التحكم هي الإجهاد المسموح به من ASME (انظر القسم 6)، المشتق من خصائص الشد هذه مع عوامل أمان الكود. نظرًا لأن C22 ليس قابلاً للتصلب بالترسيب، فلا يمكن زيادة قوته عن طريق المعالجة الحرارية؛ يجب أن تأتي أي تقوية من العمل البارد (الذي يتم تجنبه بشكل عام لخدمة التآكل لأنه يمكن أن يعزز الحساسية) أو من سمك الجدار.

الجدول 4. الخواص الميكانيكية لـ C22 (المحلول الملدن، ASTM B622)

المصدر: ASTM B622-21؛ ASME BPVC القسم الثاني الجزء د (2023)؛ هاينز ح-2014.

ما هو نطاق حجم الأنابيب غير الملحومة C22 لكل ASTM B622؟

عادةً ما يتم توفير الأنابيب غير الملحومة C22 وفقًا لمعيار ASTM B622 بأحجام الأنابيب الاسمية من 1/8 بوصة إلى 12 بوصة (القطر الخارجي يصل إلى حوالي 273 مم / 10.75 بوصة)، مع سمك جدار من الجدول 5S حتى XXS؛ يتم عادةً توفير الأقطار الأكبر من حوالي 12 بوصة كأنبوب ملحوم وفقًا لمعيار ASTM B619.

يتم إنتاج الأنابيب غير الملحومة عن طريق ثقب واستطالة قطعة صلبة، الأمر الذي يصبح غير عملي وغير اقتصادي خارج أقطار معينة. وبالتالي فإن ASTM B622 يغطي نطاق الحجم السلس الذي يمكن للمطاحن تصنيعه بشكل موثوق، يصل عمومًا إلى NPS 12 (273 مم OD). أحجام المخزون العادي هي NPS 1/2، 3/4، 1، 1.5، 2، 3، 4، 6، 8، 10، و12.

يتبع سمك الجدار نظام الجدول الزمني ANSI B36.19M (غير القابل للصدأ): 5S، 10S، 40S، 80S، 120، 160، وXXS. بالنسبة لخدمة التآكل، غالبًا ما يتم استخدام جدران أرق (5S، 10S) لأن السبائك باهظة الثمن ويتم تضمين بدل التآكل في التصميم؛ للقوة الميكانيكية، 40S/80S نموذجية.

تكون الأطوال عادةً 3-6 أمتار (10-20 قدمًا) للسلاسة، على الرغم من توفر أطوال مزدوجة عشوائية تصل إلى 12 مترًا في بعض المطاحن.

بالنسبة للمشاريع التي تتطلب أنابيب NPS 14 أو 16 أو 20 أو 24 بوصة C22، فإن المسار الملحوم (ASTM B619) مع التصوير الشعاعي الكامل هو الحل القياسي.

الجدول 5. توفر حجم الأنابيب غير الملحومة النموذجي C22

المصدر: أبعاد ASTM B622 / B36.19M؛ قائمة أسهم JN Alloy 2026؛ بيانات كتالوج مطحنة.

ما هي تقييمات الضغط للأنابيب غير الملحومة C22؟

الأنابيب غير الملحومة C22 لا تحتوي على "فئة ضغط" ثابتة مثل الحافة؛ يتم حساب الحد الأقصى لضغط العمل المسموح به (MAWP) لكل ASME B31.3 من سمك الجدار والضغط المسموح به للكود، والذي يبلغ بالنسبة لـ C22 حوالي 190 ميجا باسكال عند درجة حرارة الغرفة وينخفض ​​إلى حوالي 165 ميجا باسكال عند 300 درجة مئوية و150 ميجا باسكال عند 400 درجة مئوية.

على عكس الفلنجات (التي تحتوي على تصنيفات درجة الحرارة المجدولة للضغط ASME B16.5-حسب الفئة)، يتم حساب قدرة ضغط الأنابيب. معادلة ASME B31.3 الحاكمة لسمك تصميم الضغط الداخلي هي: t=(P * D) / (2 * (S * E + P * Y)) حيث P هو ضغط التصميم، D هو القطر الخارجي، S هو الإجهاد المسموح به، E هو عامل الجودة (1.0 للسلاسة)، و Y هو المعامل (0.4 أقل من 480 درجة مئوية). إعادة الترتيب لإيجاد أقصى ضغط يمكن أن يحمله جدار معين: P=(2 * S * E * t) / (D - 2 * Y * t).

يعرض الجدول أدناه قيم MAWP التمثيلية للأحجام والجداول غير المتصلة الشائعة، محسوبة بـ E=1.0 وY=0.4 باستخدام قيم S الإرشادية. هذه الأرقام هي للرجوع إليها في التصميم؛ يجب أن يتم أخذ الضغط الفعلي المسموح به من الإصدار الحالي ASME BPVC القسم II الجزء D ودرجة حرارة تصميم المشروع. لاحظ أنه مع ارتفاع درجة الحرارة، تنخفض S، وبالتالي ينخفض ​​MAWP - أنبوب NPS 2 SCH 80 يحمل حوالي 39 ميجا باسكال عند 20 درجة مئوية يحمل حوالي 30 ميجا باسكال عند 400 درجة مئوية.

جدول 6. C22 الإجهاد المسموح به (ASME BPVC II-D، إرشادي)

جدول 7. MAWP التمثيلي للأنابيب غير الملحومة C22 (محسوب وفقًا لمعايير ASME B31.3، E=1.0، Y=0.4)

مثال عملي: بالنسبة إلى NPS 2 SCH 80 (OD 60.3 مم، الجدار 3.91 مم) عند 20 درجة مئوية مع S=190 MPa: P=(2 x 190 x 1.0 x 3.91) / (60.3 - 2 x 0.4 x 3.91)=1485.8 / 57.17=26.0 MPa. لاحظ أن المراجع المختلفة تستخدم حرف S وتقريبًا مختلفًا قليلًا؛ القيم المذكورة أعلاه إرشادية ويجب التحقق منها مقابل إصدار كود التحكم.

كيف يمكن مقارنة C22 وC276 بخدمة الأنابيب غير الملحومة؟

بالنسبة للأنابيب غير الملحومة، اختر C22 عندما تكون الخدمة عبارة عن حمض- مؤكسد أو مكلور أو مختلط (بيئات إزالة الكبريت من غاز الكبريت، والمبيض، والكلور الرطب، وحمض النيتريك-)، واختر C276 عندما يكون الخطر السائد هو حمض الاختزال القوي (حمض الهيدروكلوريك المركز الساخن، وتيارات كبريتية معينة) - بالنسبة لمعظم الأنابيب الكيميائية وأنابيب إزالة الكبريت من غاز الكبريت، فإن C22 هو الخيار الأكثر قوة والفعالية من حيث التكلفة-.

يتبع التحديد المحدد للأنبوب- بين C22 وC276 نفس المنطق المتبع في مقارنة السبائك في القسم 1 ولكن يتم شحذه بحقيقة أن معظم أنابيب C22 تستخدم في البيئات المؤكسدة أو المختلطة. في أنظمة إزالة الكبريت من غاز المداخن (FGD)، حيث تحتوي بيئة جهاز الغسيل على الكلوريدات والكبريتات والمواد المؤكسدة (مثل هيبوكلوريت الناتج عن التبييض)، فإن ارتفاع الكروم في C22 يمنحه ميزة متانة واضحة وأصبح المعيار الفعلي لامتصاص FGD والأنابيب المرنة.

وفي مصانع تبييض اللب والورق (ثاني أكسيد الكلور وهيبوكلوريت)، يتفوق C22 بالمثل على C276. يحتفظ C276 بميزة فقط عندما يهيمن حمض الهيدروكلوريك المركز الساخن أو حمض الكبريتيك المختزل العدواني للغاية. من وجهة نظر التصنيع، يتم لحام كليهما بشكل متطابق (ERNiCrMo-10 أو حشو ERNiCrMo-22)، وبالتالي فإن القرار يعتمد على التآكل تمامًا. السعر هو نفسه بشكل أساسي (C22 ضمن 0-10 بالمائة من C276). قاعدة عملية: إذا لم يكن مهندس العمليات متأكدًا مما إذا كان التيار مؤكسدًا أم مختلطًا، فحدد C22 للأنبوب لأنه يغطي الغلاف الأوسع.

الجدول 8. اختيار الأنابيب C22 مقابل C276 حسب الخدمة

المصدر: ملاحظات تطبيق Haynes C22 وC276؛ أدلة إزالة الكبريت من الكبريت (FGD) واللب-المواد الورقية.

ما هي المعالجة الحرارية والحالة المطلوبة لأنابيب C22؟

يتطلب ASTM B622 توفير الأنابيب غير الملحومة C22 في المحلول -المُلدن عند درجة حرارة 1120-1175 درجة مئوية (2050-2150 درجة فهرنهايت) متبوعة بالتبريد السريع للمياه؛ لا يُسمح بتخفيف الضغط أو المعالجة الحرارية بعد اللحام في نطاق 600-1150 درجة مئوية لأنه قد يسبب هطولًا ضارًا بين المعادن.

يؤدي التلدين بالمحلول إلى إذابة أي كربيدات أو مبيدات سيليكا أو أطوار بين المعادن تكونت أثناء العمل على الساخن ويثبت السبيكة في حالتها الأوستنيتية المفردة -الطور المقاومة للتآكل-. يعد التبريد السريع للمياه أمرًا ضروريًا: التبريد ببطء خلال نطاق 600-1150 درجة مئوية من شأنه أن يسمح للطور مو-والطور P-(الموليبدينوم-المعادن الغنية) بالترسيب، مما يؤدي إلى تقصف الأنبوب واستنفاد مصفوفة العناصر المقاومة للتآكل-. لذلك، على عكس الفولاذ الكربوني، يجب ألا يتم تخفيف الضغط على الأنابيب C22 أبدًا أو بعد-اللحام في هذا النطاق الخطير.

بالنسبة إلى اللحامات الميدانية، فإن المعالجة الحرارية الوحيدة المقبولة هي التلدين بمحلول -كامل؛ من الناحية العملية، يتم وضع معظم أنابيب C22 في الخدمة بعد اللحام بدون PWHT، اعتمادًا على مناعة السبائك المتأصلة لحساسية اللحام (منخفضة للغاية - C وSi). يجب أن تتطلب مواصفات المشتريات صراحةً "تصلب المحلول وإخماده بالماء" ومنع أي PWHT في نطاق 600-1150 درجة مئوية. يجب طلب سجلات المعالجة الحرارية للمطحنة كجزء من MTC.

الجدول 9. قواعد المعالجة الحرارية C22

المصدر: ASTM B622؛ هاينز H-2014 المعالجة الحرارية؛ AWS D1.6 / ASME القسم التاسع.

ما هي المعايير والأكواد المكملة لمعيار ASTM B622 لأنابيب C22؟

يتم استخدام الأنابيب غير الملحومة C22 ضمن مجموعة من المعايير: ASTM B622 (الأنابيب غير الملحومة)، B619 (الأنابيب الملحومة)، B626 (الأنابيب الملحومة)، B574 (البار)، B564 (المطروقات)، B366 (التجهيزات)، بالإضافة إلى ASME B31.3 / B31.1 لتصميم الأنابيب، ASME BPVC القسم الثامن للسفن، NACE MR0175 للخدمة الحامضة، و ASTM G28 للتحقق من التآكل بين الحبيبات.

أنبوب واحد وحده لا يصنع نظامًا؛ تحدد المعايير المحيطة كيفية تصميمها وضمها واختبارها وقبولها. بالنسبة لنظام الأنابيب C22 الكامل: يوفر ASTM B622 الأنابيب غير الملحومة، بينما تكمل تركيبات اللحام التناكبي ASTM B366 -الخط (المرفقين والمحملات ومخفضات السرعة) والفلنجات المطروقة ASTM B564 الخط. يتبع تخطيط الأنابيب وتصميم الضغط ASME B31.3 (العملية) أو B31.1 (الطاقة).

إذا دخل الأنبوب إلى وعاء ضغط، فإن ASME BPVC القسم الثامن القسم 1 يوفر قواعد الوعاء ويشير إلى نفس الضغوط المسموح بها. بالنسبة لخدمة النفط والغاز الحمضية، يسرد NACE MR0175 / ISO 15156 الجزء 3 C22 (UNS N06022) باعتباره سبيكة مقاومة للتآكل - مقبولة في المحلول - في حالة صلبة بصلابة أقل من 35 HRC. للتحقق من خلو الأنبوب المزود من أي حساسية، تم تحديد ASTM G28 الطريقة A (اختبار كبريتات الحديديك -}حمض الكبريتيك) بشكل شائع. توثق شهادة EN 10204 3.1 أو 3.2 الكيمياء والخواص الميكانيكية والمعالجة الحرارية.

الجدول 10. المعايير المرجعية لأنظمة الأنابيب C22

المصدر: ASTM الدولية 2024؛ أسم 2023؛ NACE MR0175/ISO 15156-3 (2020).

كيف يتم لحام الأنابيب Hastelloy C22؟

يتم لحام الأنابيب غير الملحومة C22 باستخدام لحام القوس الغازي -التنغستن- (GTAW) مع حشو ERNiCrMo-22 (UNS N06022) أو ERNiCrMo-10 (UNS N06059) المطابق، مع تحكم صارم في إدخال الحرارة بمقدار 0.5-1.5 كيلو جول/مم وممر فاصل أقل من 93 درجة مئوية، ولا توجد معالجة حرارية بعد اللحام.

يعد اللحام C22 أمرًا مباشرًا نظرًا لانخفاض نسبة الكربون والسيليكون-فيهما، مما يمنع حساسية منطقة اللحام-. مادة الحشو الموصى بها هي ERNiCrMo-22 (AWS A5.14, UNS N06022) لأقرب تطابق في التركيب، أو ERNiCrMo-10 (UNS N06059) والذي يُستخدم أيضًا على نطاق واسع لسبائك الفئة C ويوفر قدرة تحمل جيدة للتخفيف. يُفضل GTAW (TIG) لتمريرات الجذر لضمان الاندماج بدون أكسدة، يليها GMAW أو SMAW لتمريرات التعبئة حيثما كان ذلك مناسبًا.

يجب أن يقتصر الدخل الحراري على 0.5-1.5 كيلوجول/مم لتجنب النمو الزائد للحبيبات، ويجب أن تظل درجة حرارة الممر البيني أقل من 93 درجة مئوية. يتكون غاز التدريع من 99.99 بالمائة من الأرجون مع تطهير كامل من الأرجون الداعم (الأكسجين أقل من 50 جزء في المليون) لممر الجذر لمنع أكسدة جذر اللحام. نظرًا لأن C22 محصن ضد التحسس، فإن المعالجة الحرارية بعد اللحام غير مطلوبة؛ يظل اللحام مقاومًا للتآكل مثل المعدن الأساسي. يعد التأهيل وفقًا للقسم التاسع من ASME أمرًا إلزاميًا، ويجب فحص اللحام وفقًا للرمز الحاكم (RT/UT/PT كما هو محدد).

الجدول 11. معلمات لحام الأنابيب C22

المصدر: دليل اللحام Haynes C22؛ أوس D1.6؛ ASME القسم التاسع؛ أوس A5.14.

دراسة حالة: تحويل خط إعادة تدوير جهاز غسل الغاز FGD إلى أنبوب C22

استبدلت محطة تعمل بحرق الفحم بقدرة 600 ميجاوات- أنابيب إعادة التدوير الفاشلة 904L بأنبوب C22 (UNS N06022) غير ملحوم وملحوم في ممتص إزالة الكبريت من غاز المداخن، مما أدى إلى القضاء على أعطال الحفر المتكررة الناتجة عن الكلوريد - وإطالة عمر خدمة الخط من أقل من 3 سنوات إلى ما يزيد عن 20 عامًا متوقعًا.

يستخدم خط إعادة تدوير FGD الأصلي الفولاذ المقاوم للصدأ 904L (UNS N08904) بناءً على تقدير مبكر للكلوريد. في غضون 2.5 عام، ظهرت حفر متعددة عبر الجدران-في المناطق المتأثرة بحرارة اللحام-حيث يتركز الكلوريد المكثف أثناء عمليات إيقاف التشغيل. أظهر التحليل المعدني أن مستوى الكلوريد المحلي أثناء التركيز التبخيري تجاوز عتبة التنقر الحرجة لـ 904L (كان PREN الخاص به والذي يبلغ حوالي 35 غير كافٍ). تم تحديد ترقية التآكل C22 (UNS N06022) مع PREN بحوالي 65 - ضعف مقاومة 904L تقريبًا - لإعادة التدوير وأنابيب المخرج.

نظرًا لنطاق الأقطار (NPS 3 إلى NPS 14)، استخدمت المواصفات الأنابيب غير الملحومة ASTM B622 للفروع NPS 3-12 والأنابيب الملحومة ASTM B619 مع التصوير الشعاعي بنسبة 100 بالمائة لأنابيب NPS 14 الرئيسية. بعد 6 سنوات من التشغيل (2020-2026)، يُظهر الفحص عدم وجود حفر، وعدم فقدان الجدار بما يتجاوز عدم اليقين في القياس، وعدم وجود فترات توقف غير مجدولة منسوبة إلى خط C22. تم استرداد تكلفة المواد الأعلى (حوالي 3x904L) في غضون 4 سنوات من خلال تجنب انقطاعين قسريين كانت تكلفة كل منهما في السابق حوالي 400,000 دولار أمريكي.

المصدر: دليل مواد مجموعة التركيز لمعهد EPRI؛ حالة عميل JN Alloy (مجهولة المصدر)؛ سجلات التفتيش على المصانع 2020-2026.

الأسئلة المتداولة: الأنابيب غير الملحومة C22

س: ما هي مواصفات ASTM للأنابيب غير الملحومة Hastelloy C22؟

ج: الأنابيب غير الملحومة Hastelloy C22 مغطاة بـ ASTM B622، وهي المواصفات القياسية لأنابيب وأنابيب سبائك الكوبالت والنيكل والنيكل غير الملحومة-. وهو يحدد الكيمياء (UNS N06022)، والخواص الميكانيكية (الحد الأدنى للشد 690 ميجا باسكال، والإنتاج 283 ميجا باسكال، والاستطالة 45 بالمائة)، والمعالجة الحرارية (المحلول الصلب)، والأبعاد، والاختبار، وإصدار الشهادات. تتم تغطية الأنابيب الملحومة C22 ذات القطر الأكبر بشكل منفصل بواسطة ASTM B619، والتجهيزات بواسطة ASTM B366.

س: ما هو الحد الأقصى لحجم الأنابيب غير الملحومة C22؟

ج: يتوفر الأنبوب غير الملحوم C22 لكل ASTM B622 عادةً من NPS 1/8 حتى NPS 12 (القطر الخارجي حوالي 273 مم / 10.75 بوصة) في الجداول من 5S إلى XXS. يتم عادةً توفير الأقطار الأكبر من NPS 12 كأنبوب ملحوم وفقًا لمعيار ASTM B619 نظرًا لأن الثقب السلس غير عملي وغير اقتصادي فوق هذا الحجم. يجب أن تحدد المشاريع التي تحتاج إلى أنابيب NPS 14 أو 16 أو 20 أو 24 بوصة C22 البناء الملحوم مع التصوير الشعاعي الكامل.

س: ما هو تصنيف الضغط الذي تمتلكه الأنابيب غير الملحومة C22؟

ج: لا يحتوي أنبوب C22 على فئة ضغط ثابتة مثل الفلنجة؛ يتم حساب الحد الأقصى لضغط العمل المسموح به وفقًا لمعيار ASME B31.3 من سمك الجدار والضغط المسموح به في الكود. باستخدام قيم ASME II-D الإرشادية (S حوالي 190 ميجا باسكال عند 20 درجة مئوية، وتنخفض إلى حوالي 150 ميجا باسكال عند 400 درجة مئوية)، يحمل أنبوب NPS 2 SCH 80 C22 التمثيلي حوالي 39 ميجا باسكال (5660 رطل لكل بوصة مربعة) عند درجة حرارة الغرفة وحوالي 31 ميجا باسكال عند 400 درجة مئوية. تحقق دائمًا من إصدار الكود الحالي ودرجة حرارة تصميم المشروع.

س: هل C22 أفضل من C276 للأنابيب؟

ج: يعتمد ذلك على البيئة المسببة للتآكل. يحتوي C22 على نسبة أعلى من الكروم (20-22.5 بالمائة مقابل 14.5-16.5 بالمائة) وهو متفوق في خدمة الأكسدة والأحماض المختلطة مثل أجهزة تنقية الغاز من الكبريت، ومصانع التبييض، والكلور الرطب، الذي يغطي معظم الأنابيب الكيميائية. يحتفظ C276 بميزة طفيفة فقط في الأحماض المختزلة القوية جدًا مثل حمض الهيدروكلوريك المركز الساخن. بالنسبة للبيئات غير المعروفة أو المختلطة، فإن C22 هو الخيار الافتراضي الأوسع والفعال من حيث التكلفة للأنابيب.

س: هل يحتاج أنبوب C22 إلى معالجة حرارية ما بعد اللحام؟

ج: لا، C22 محصن ضد حساسية منطقة اللحام-لأنه يحتوي على نسبة منخفضة للغاية من الكربون (0.015 بالمائة بحد أقصى) والسيليكون (0.08 بالمائة كحد أقصى)، لذا فإن المعالجة الحرارية بعد-اللحام غير مطلوبة وهي في الواقع محظورة في نطاق 600-1150 درجة مئوية لأنها قد تسبب هطول الأمطار بين المعادن. عادةً ما يتم وضع اللحامات الميدانية في الخدمة باعتبارها-ملحومة. المعالجة الحرارية الوحيدة المقبولة هي إعادة التلدين الكامل إذا تم تسخين الأنبوب عن طريق الخطأ إلى النطاق الخطير.

س: هل يمكن استخدام أنبوب C22 في الخدمة الحامضة (H2S)؟

ج: نعم. تم إدراج C22 (UNS N06022) في NACE MR0175 / ISO 15156 الجزء 3 باعتبارها سبيكة مقاومة للتآكل - مقبولة للخدمة الحامضة في المحلول - المصلد بصلابة أقل من 35 HRC. وهو فعال بشكل خاص عندما تحتوي البيئة الحامضة أيضًا على مواد مؤكسدة أو كلوريدات. بالنسبة للخدمة الحامضية الأكثر شدة مع حمض الهيدروكلوريك المركز، قد يكون C276 هو المفضل، ولكن C22 يغطي غالبية تيارات معالجة كلوريد ثاني أكسيد الكربون (H2S-).