Nerūsējošā tērauda metinātie kakla atloki augstspiediena dienestam: projektēšana, materiāli un pārbaude

Kāpēc metināšanas kakla atloks ir izvēlēts augsta spiediena gadījumā

Augstspiediena nerūsējošā tērauda cauruļvadu sistēmās atloka savienojums bieži ir visneaizsargātākais līnijas punkts. No visiem atloku veidiem metināšanas kakla atloks ir tas, kas visbiežāk tiek izvēlēts, ja spiediens ir augsts, temperatūra ir smaga vai apkalpošanai nepieciešama augsta konstrukcijas nepārtrauktības pakāpe. Tā atšķirīgā iezīme ir konusveida rumba, kas ir sadurmetināta pie caurules. Rumba pakāpeniski pārnes spriegumu no caurules uz atloka korpusu, kas samazina sprieguma koncentrāciju, kas rodas savienojuma vietā starp cauruli un plakanu atloku. Tas padara metināšanas kakla konstrukciju labi piemērotu cikliskai darbībai, termiskai izplešanai un augstam iekšējam spiedienam.

Sadurmetinājumam starp cauruli un rumbu var veikt pilnu radiogrāfiju, kas nozīmē, ka savienojumu var pārbaudīt pēc tāda paša standarta kā pašu cauruli. Neviens vītņots savienojums, klēpja savienojums vai slīdēšanas izkārtojums nenodrošina šo slodzes pārneses efektivitātes un pārbaudāmības kombināciju. Tāpēc nerūsējošā tērauda sistēmām ķīmiskajās rūpnīcās, rafinēšanas rūpnīcās, augstspiediena ūdens iesmidzināšanā un augstas tīrības pakāpes apstrādē metināšanas kakla atloks ir noklusējuma inženierijas izvēle, kad projektēšanas apstākļi ir prasīgi.

Kalto materiālu kategorijas un specifikācijas

Augstspiediena atloki tiek izgatavoti kaļot, nevis griežot no plāksnes, jo kalšana uzlabo graudu struktūru un piešķir materiālam labākas caurlaidības īpašības. Nerūsējošā tērauda atloki ir pārklāti ar ASTM A182, kas ietver parastās kategorijas F304, F304L, F316 un F316L, kā arī stabilizētās kategorijas F321 un F347 un augstākas sakausējuma kategorijas, piemēram, F310. Augstspiediena darbam bieži tiek dota priekšroka zema oglekļa satura 304L un 316L kategorijām, jo ​​tās ir izturīgas pret sensibilizāciju un starpkristālu koroziju metināšanas šuves karstuma ietekmētajā zonā, ja oglekļa saturs atbilst zema oglekļa satura robežvērtībai.

Pakalpojumiem, kas pārsniedz austenīta nerūsējošā tērauda temperatūras diapazonu vai ja hlorīdi rada sprieguma korozijas plaisāšanas risku, materiālu izvēle ir jāpārskata korozijas inženierim. Atloka materiālam, skrūvju materiālam un cauruļu materiālam arī jābūt metalurģiski saderīgam. Vispārpieņemts labas prakses noteikums ir norādīt atloka kalšanu līdz tādai pašai vai izturīgākai pret koroziju kā caurulei, lai atloks nekļūtu par savienojuma vājo vietu. Divkārši sertificēts materiāls, piemēram, 304/304L, ir plaši pieejams un vienkāršo iepirkumu, vienlaikus izpildot gan izturības, gan korozijas prasības.

Spiediena klases, apšuvumi un blīves

Nerūsējošā tērauda atloki augstspiediena apkalpošanai tiek ražoti atbilstoši izmēru standartiem, piemēram, ASME B16.5, kas nosaka spiediena un temperatūras vērtējumus 150., 300., 600., 900., 1500. un 2500. klasēm, un ASME B16.47 lieliem diametriem. Klase ir jāizvēlas tā, lai atloka nomināls projektētajā temperatūrā būtu vienāds ar projektēto spiedienu vai pārsniegtu to, un reitingu tabulās jau ir ietvertas kodā noteiktās drošības robežas. Augstspiediena sistēmās 600. un augstāka klase ir raksturīga procesa līnijām, savukārt 1500. un 2500. klase parādās tādos lietojumos kā augstspiediena ūdens iesmidzināšana, ūdeņraža apkalpošana un superkritiskie procesi.

Atloka apšuvums ir izvēlēts tā, lai tas atbilstu blīvei. Augstspiediena nerūsējošā tērauda apkopei visizplatītākie ir pacelti sejas atloki ar spirālveida vai gredzenveida savienojumu blīvēm. Gredzenveida savienojumu (RTJ) apšuvumi ar astoņstūra rievām tiek izmantoti visaugstākajā spiedienā un temperatūrā, jo to ražotais metāls-metāls blīvējums ir ļoti uzticams, ja savienojums ir pareizi pieskrūvēts. Neatkarīgi no izvēlētās virsmas blīves virsmai jābūt tīrai, nebojātai un bez instrumentu pēdām, jo ​​jebkura skrāpējums, kas šķērso blīvējuma virsmu, ir potenciāls noplūdes ceļš. Tāpēc apdares aizsardzība nav obligāta, bet gan kvalitātes prasība.

Metināšanas un skrūvēšanas prakse

Rumbas sadurmetināšanai ar cauruli ir nepieciešama kvalificēta procedūra un metinātāji, kas kvalificēti atbilstoši piemērojamajam kodam, piemēram, ASME IX sadaļai. Savienojuma sagatavošanai, pildvielai un priekšsildīšanai jāatbilst materiāla kategorijai, un austenīta nerūsējošajam tēraudam starpplūsmas temperatūra tiek kontrolēta, lai novērstu metinājuma degradāciju. Pēc metināšanas ir jāpārbauda saknes un vāciņa caurlaides, un kritiskai darbībai tiek veikta pilna metinājuma rentgenogrāfija. Ja cauruļvadu sistēma ir kodināta vai pasivēta, metināšanas zona ir jāattīra no karstuma nokrāsas, lai varētu atkārtoti veidoties aizsargājošā oksīda plēve un noņemts slānis, kurā nav hroma.

Skrūvēšana ir pelnījusi tikpat lielu uzmanību kā pats atloks. Tapskrūvēm un uzgriežņiem jābūt no pareizas materiāla kategorijas, un smērvielai jābūt saderīgai ar apkalpošanu. Augstspiediena režīmā skrūves tiek pievilktas ar griezes momenta atslēgu vai hidraulisko spriegotāju līdz aprēķinātai priekšslodzei tādā secībā, lai atloka virsma būtu paralēla. Nepietiekama pievilkšana izraisa noplūdi un satricinājumus; pārmērīga pievilkšana var izspiest skrūves vai sabojāt apdari. Pareizais mērķis ir priekšslodze, kas novieto blīvi un uztur savienojumu iekšējā spiediena un termiskās izplešanās kombinētās darbības rezultātā.

Pārbaude un kvalitātes nodrošināšana

Augstspiediena atloka kvalitāte tiek noteikta trīs posmos. Pirmkārt, kalumā: materiālam ir jābūt izsekojamam līdz tā karstumam, ar sertificētu ķīmisko analīzi un mehāniskajām īpašībām, un kritiskai lietošanai kalumi tiek pārbaudīti ar ultraskaņu, lai apstiprinātu iekšējo stabilitāti. Otrkārt, mašīnu darbnīcā: kritiskie izmēri, apdare, rumbas konuss un skrūvju aplis ir pārbaudīti atbilstoši standartam, un atloks ir marķēts ar materiālu, izmēru, klasi un siltuma numuru, lai izsekojamība saglabātos uz lauka. Treškārt, uz lauka: pirms uzstādīšanas tiek pārbaudītas atloku virsmas, pēc metināšanas tiek pārbaudīts metinājums, un pabeigtais savienojums tiek pārbaudīts ar spiedienu kā daļa no sistēmas pārbaudes.

Attiecībā uz nerūsējošā tērauda atlokiem pozitīvā materiāla identifikācija (PMI) ir plaši izmantots aizsardzības līdzeklis, jo 304 un 316 vizuālais izskats ir identisks un abu sajaukšana ir reāls risks lielos projektos. PMI testēšana ar pārnēsājamu rentgena fluorescences analizatoru pārbauda, ​​vai atloks, caurule un metinājuma pildviela atbilst visām prasībām. Tas ir zemu izmaksu tests, kas novērš dārgu atteici, un daudzas projekta specifikācijas nosaka, ka tas ir obligāts katram siltumam cauruļvadu sistēmā.

Bieži uzdotie jautājumi