1. ASTM B730 là tiêu chuẩn cho ống và ống hợp kim niken và niken hàn. Vì những ứng dụng cụ thể và lý do kinh tế nào mà nhà thiết kế sẽ chỉ định ống Niken 201 được hàn trên ống liền mạch (ASTM B161/163)?
Sự lựa chọn giữa ống Niken 201 hàn và liền mạch được quyết định bởi đường kính, độ dày thành, thời gian thực hiện và tính kinh tế của dự án, không nhất thiết phải bởi hệ thống phân cấp chất lượng cho tất cả các dịch vụ.
Các ứng dụng ưa chuộng ống hàn (ASTM B730):
Đường ống có đường kính lớn: Đối với dây chuyền xử lý, hệ thống ống dẫn và bể chứa vượt quá 10" NPS (Kích thước ống danh nghĩa), việc sản xuất liền mạch trở nên bất khả thi về mặt hình học hoặc tốn kém về mặt thiên văn. Ống hàn từ tấm cán là lựa chọn khả thi duy nhất.
Ứng dụng có đường kính-tường mỏng,{1}}lớn: Dành cho mũ thông gió, ống xả hoặc đường truyền-áp suất thấp trong các nhà máy hóa chất nơi độ dày của tường không phải là hạn chế áp suất chính.
Kích thước tùy chỉnh hoặc không{0}}tiêu chuẩn: Hàn mang lại sự linh hoạt cao hơn cho việc sản xuất ống có đường kính và chiều dài chính xác, không{1}}tiêu chuẩn mà có thể không có sẵn trong các nhà máy liền mạch.
Hệ thống xử lý xút-quy mô lớn: Trong các nhà máy tinh chế alumina hoặc bột giấy & giấy, mạng lưới rộng lớn các đường ống-ăn da có đường kính lớn được xây dựng lý tưởng từ ống Niken 201 được hàn.
Ưu điểm về kinh tế và thời gian thực hiện:
Chi phí: Đối với các kích thước có cả hai kích thước (ví dụ: 4" đến 10" NPS), ống hàn thường rẻ hơn 15-30% so với ống liền mạch. Đối với kích thước lớn hơn, sự khác biệt về chi phí thậm chí còn rõ rệt hơn.
Tính sẵn có: Vật liệu tấm (ASTM B162) để hàn thường sẵn có hơn các vật liệu rỗng liền mạch có đường kính-lớn, dẫn đến thời gian thực hiện dự án ngắn hơn.
Chất lượng ngang bằng: Khi được sản xuất theo tiêu chuẩn ASTM B730 với các biện pháp kiểm soát thích hợp (hàn tự sinh, ủ -hàn, 100% NDE), ống Niken 201 hàn có thể đạt được khả năng chống ăn mòn và các đặc tính cơ học trong vùng hàn có chức năng tương đương với kim loại cơ bản, khiến ống này phù hợp với tất cả các dịch vụ áp suất cao,-khắc nghiệt nhất.
Phán quyết: Chỉ định Ống hàn ASTM B730 cho các hệ thống có đường kính{1}}lớn, áp suất thấp-đến-trung bình trong đó chi phí và hậu cần của hệ thống liền mạch rất cao. Chỉ định ống liền mạch cho đường kính nhỏ, ứng dụng áp suất-cao hoặc khi đặc tả dự án yêu cầu rõ ràng phải liền mạch do mã cũ hoặc dịch vụ cao cấp.
2. Tính toàn vẹn của ống Niken 201 hàn phụ thuộc vào mối hàn dọc của nó. ASTM B730 yêu cầu quy trình hàn cụ thể nào,-xử lý nhiệt sau mối hàn và kiểm tra không phá hủy{4}}để đảm bảo mối hàn này không có điểm hỏng hóc?
ASTM B730 yêu cầu quy trình sản xuất được kiểm soát để đảm bảo đường hàn là tài sản chứ không phải trách nhiệm pháp lý.
Quy trình hàn (ASTM B730, Mục 7.1):
Tiêu chuẩn yêu cầu hàn tự sinh (không có kim loại phụ) hoặc hàn bằng kim loại phụ cùng loại.
Trong thực tế,-các nhà máy sản xuất ống chất lượng cao sử dụng phương pháp hàn khí trơ vonfram tự sinh (TIG) hoặc hàn laze. Các quy trình này cung cấp khả năng kiểm soát chính xác, lượng nhiệt đầu vào tối thiểu và khả năng tái tạo tuyệt vời. Sự vắng mặt của kim loại phụ giúp loại bỏ nguy cơ tạo ra sự không phù hợp trong luyện kim.
Bài đăng bắt buộc-Xử lý nhiệt mối hàn (PWHT - ASTM B730, Phần 9):
Đây là điều không thể-thương lượng được. Tất cả các ống hàn phải được xử lý nhiệt sau khi hàn.
Việc xử lý cần thiết là ủ toàn bộ dung dịch, đối với Niken 201 bao gồm việc nung nóng đến khoảng nhiệt độ 1600 độ F - 1750 độ F (870 độ - 955 độ) sau đó làm mát nhanh (làm nguội bằng nước hoặc không khí nhanh).
Mục đích: Quá trình ủ này phục vụ ba chức năng quan trọng:
Hòa tan cacbua: Nó hòa tan mọi cacbua crom có thể kết tủa trong Vùng ảnh hưởng nhiệt-(HAZ), khôi phục khả năng chống ăn mòn.
Giảm ứng suất: Nó giúp loại bỏ ứng suất hàn dư.
Đồng nhất cấu trúc vi mô: Nó kết tinh lại mối hàn và HAZ, tạo ra cấu trúc hạt đồng nhất phù hợp với kim loại cơ bản.
Kiểm tra không{0}}phá hủy (NDE - ASTM B730, Mục 14):
Cần phải kiểm tra 100% đường hàn.
Tiêu chuẩn này cho phép Kiểm tra bằng chụp ảnh phóng xạ (RT) hoặc Kiểm tra dòng điện xoáy (ET).
Kiểm tra chụp ảnh phóng xạ (RT) là tiêu chuẩn vàng cho ống hàn, có khả năng phát hiện các khuyết tật thể tích như độ xốp, thiếu nhiệt hạch và vết nứt.
Kiểm tra dòng điện xoáy (ET) là phương pháp tuyệt vời để phát hiện các khuyết tật bề mặt và gần{0}}bề mặt nhưng ít nhạy cảm hơn với một số sai sót bên trong.
Đối với dịch vụ quan trọng, thông số kỹ thuật của dự án thường nâng cấp yêu cầu này lên 100% RT, trích dẫn ASTM E94/E1032, với tiêu chí chấp nhận được xác định (ví dụ: ASME BPVC Phần VIII).
3. Trong dịch vụ có nhiệt độ-cao (ví dụ: ống bay hơi ăn da ở 800 độ F/425 độ ), tại sao ống hàn Niken 201 là lựa chọn hợp lệ và đặc tính cụ thể nào của mối hàn phải được chứng nhận để đảm bảo hiệu suất lâu dài-?
Niken 201 được thiết kế đặc biệt cho dịch vụ ở nhiệt độ-cao do hàm lượng carbon thấp (Tối đa nhỏ hơn hoặc bằng 0,02%), giúp ngăn ngừa hiện tượng nhạy cảm. Ống hàn chỉ có hiệu lực nếu vùng hàn được chứng minh là có cùng độ ổn định cấu trúc vi mô.
Thuộc tính quan trọng: Khả năng miễn nhiễm với sự nhạy cảm trong mối hàn & HAZ.
Mối nguy hiểm trong hàn là HAZ có thể tiếp xúc với phạm vi nhiệt độ kết tủa cacbua (~ 800-1400 độ F / 425-760 độ) trong chính chu trình hàn.
Dung dịch ủ sau{0}}màn hàn thích hợp (theo B730) được thiết kế để hòa tan mọi cacbua như vậy. Tuy nhiên, điều này phải được xác minh.
Chứng nhận và thử nghiệm để đảm bảo hiệu suất:
Báo cáo thử nghiệm nhà máy (MTR) cho ống ASTM B730 phải nêu rõ quá trình xử lý nhiệt đã thực hiện. Đối với dịch vụ-tạm thời cao, việc xác minh bổ sung là cần thiết:
Độ cứng di chuyển: Khảo sát độ cứng trên mối hàn, HAZ và kim loại cơ bản sẽ không cho thấy độ cao đáng kể nào trong HAZ, điều này cho thấy lượng mưa không được kiểm soát.
Thử nghiệm ăn mòn trên phiếu hàn (Dành cho dịch vụ quan trọng): Bằng chứng chắc chắn nhất là yêu cầu Phương pháp A (Thử nghiệm Streicher) của ASTM G28 hoặc thử nghiệm ăn mòn giữa các hạt tương tự trên một mẫu bao gồm mối hàn dọc theo chiều ngang. Tốc độ ăn mòn của vùng bị ảnh hưởng bởi mối hàn-phải nằm trong giới hạn xác định (ví dụ: Nhỏ hơn hoặc bằng 1,0 mpy lớn hơn kim loại cơ bản).
Kiểm tra kim loại: Máy chụp ảnh vi mô của mặt cắt ngang mối hàn-phải được cung cấp theo yêu cầu, cho thấy mối hàn bền, được xuyên thấu hoàn toàn với HAZ kết tinh lại và không có mạng ranh giới hạt liên tục.
Thông số kỹ thuật mua sắm chính: *"Đối với dịch vụ có nhiệt độ-cao, ống phải được cung cấp giấy chứng nhận rằng phiếu hàn sản xuất đã vượt qua thử nghiệm Phương pháp A của ASTM G28 với kết quả cho vùng hàn được báo cáo."*
4. Khi chế tạo một hệ thống từ ống Niken 201 hàn, các quy trình cụ thể để thực hiện các mối hàn chu vi hiện trường (chu vi) là gì và chúng khác với hàn ống cacbon hoặc ống thép không gỉ như thế nào?
Trả lời: Hàn hiện trường Niken 201 đòi hỏi một kỹ thuật kỷ luật, sạch sẽ và nghiêm ngặt hơn so với hàn thép.
Kim loại phụ: Phải sử dụng-chất độn niken cacbon thấp{1}}ERNi-1 (AWS A5.14) là lựa chọn tiêu chuẩn để phù hợp với thành phần kim loại cơ bản và ngăn chặn cacbon vào mối hàn.
Sạch sẽ (Sự khác biệt quan trọng nhất):
Ô nhiễm là nguyên nhân số 1 gây ra hỏng hóc mối hàn. Niken dễ bị nứt nóng nếu bị nhiễm lưu huỳnh (S), phốt pho (P), chì (Pb), kẽm (Zn) hoặc các nguyên tố có điểm nóng chảy-thấp-khác.
Quy trình: Các vùng hàn phải được chải bằng bàn chải inox chuyên dụng và lau bằng axeton ngay trước khi hàn. Không có đĩa mài, dụng cụ hoặc bút đánh dấu nào được sử dụng trên thép carbon có thể tiếp xúc với khu vực hàn.
Thiết kế chung & Kỹ thuật hàn:
Sử dụng khí đệm (100% argon) trên đường dẫn gốc để ngăn chặn quá trình oxy hóa ("đường") trên đường kính bên trong.
Sử dụng các hạt xâu chuỗi (không dệt) với lượng nhiệt đầu vào thấp và duy trì nhiệt độ giữa các lớp thấp (<250°F / 120°C). This minimizes time in the sensitization range and reduces distortion.
Mài: Sử dụng đĩa mài alumina hoặc zirconia sạch, chuyên dụng-không bao giờ sử dụng đĩa trước đây được sử dụng trên thép.
Hậu-Xử lý nhiệt mối hàn (PWHT) của mối hàn hiện trường:
Đối với dịch vụ trên ~600 độ F (315 độ ), chúng tôi đặc biệt khuyên bạn nên sử dụng giải pháp hàn sau{2}}cục bộ cho mối hàn chu vi, mặc dù thường khó thực hiện tại hiện trường.
Điều này thường được thực hiện bằng các cuộn dây gia nhiệt điện trở được điều khiển bằng cặp nhiệt điện, làm nóng mối hàn và HAZ đến phạm vi ủ dung dịch, sau đó làm mát nhanh chóng (sử dụng phương pháp làm nguội bằng khí hoặc phun nước cưỡng bức).
Nếu PWHT không được thực hiện thì HAZ của mối hàn chu vi vẫn là mối liên kết yếu tiềm tàng dẫn đến ăn mòn trong môi trường-nhiệt độ cao.
5. Các yêu cầu chính về chứng nhận vật liệu và truy xuất nguồn gốc theo tiêu chuẩn ASTM B730 là gì và cần yêu cầu tài liệu bổ sung nào đối với ống hàn được sử dụng trong bình chịu áp lực ASME hoặc công trình hạt nhân?
B730 cung cấp đường cơ sở; các ứng dụng quan trọng yêu cầu bằng chứng bổ sung.
Chứng nhận tối thiểu ASTM B730 (MTR):
Phân tích nhiệt: Hóa học của vật liệu tấm, xác nhận UNS N02201 và C Nhỏ hơn hoặc bằng 0,02%.
Phân tích sản phẩm: Tùy chọn theo B730, nhưng phải được yêu cầu để xác minh thành phần hóa học của ống thành phẩm.
Thử nghiệm cơ học: Kết quả thử nghiệm độ bền kéo và độ phẳng.
Xử lý nhiệt: Tuyên bố rằng ống đã được ủ sau khi hàn.
Báo cáo NDE: Tuyên bố rằng mối hàn đã được RT hoặc ET kiểm tra 100% và thấy có thể chấp nhận được.
Tài liệu bổ sung cho dịch vụ quan trọng (ASME, Hạt nhân):
Ký hiệu ASME "SA": Vật liệu phải được đặt hàng theo SB-730 để được chấp nhận cho việc xây dựng Mã ASME. MTR phải là Giấy chứng nhận tuân thủ nêu rõ điều này.
Báo cáo NDE nâng cao: Đối với hạt nhân (ASME Phần III), yêu cầu báo cáo RT chi tiết kèm theo phim hoặc hình ảnh kỹ thuật số, cho thấy toàn bộ chiều dài mối hàn đã được kiểm tra theo quy trình cụ thể (ví dụ: SNT-TC-1A) và được chấp nhận theo tiêu chí nghiêm ngặt (ví dụ: không có chỉ báo tuyến tính).
Đặc tả quy trình hàn (WPS) & Chứng nhận: Yêu cầu PQR/WPQ của nhà máy đối với quy trình hàn dọc để đảm bảo đây là quy trình đủ tiêu chuẩn.
Truy xuất nguồn gốc: Mỗi chiều dài ống phải được đánh dấu vĩnh viễn bằng Số Nhiệt của tấm, Nhà sản xuất, Kích thước, Cấp (N02201) và tiêu chuẩn (SB-730). Điều này phải phù hợp với MTR.
-Thanh tra bên thứ ba: Đơn đặt hàng phải cấp quyền cho Thanh tra hạt nhân được ủy quyền (ANI) hoặc thanh tra viên được ủy quyền của ASME- chứng kiến các cuộc thử nghiệm và xem xét hồ sơ tại nhà máy.
Ví dụ về đặc điểm mua sắm cho dịch vụ quan trọng:
*"Ống hàn theo tiêu chuẩn ASTM B730/SB-730, UNS N02201. Tất cả các ống phải được kiểm tra bằng X quang 100% theo tiêu chuẩn ASTM E94. Nhà máy phải cung cấp MTR được chứng nhận, bản sao WPS đủ điều kiện cho mối hàn dọc và đánh dấu truy xuất nguồn gốc đầy đủ. Vật liệu dành cho xây dựng ASME Phần III, Loại 2; tất cả vật liệu, mối hàn và NDE phải được thực hiện theo Chương trình Hệ thống Chất lượng được Thanh tra viên chấp nhận."*
Tóm lại, Ống hàn ASTM B730 Niken 201 là một giải pháp-hiệu suất cao,-hiệu quả về chi phí để xây dựng các hệ thống-chống ăn mòn-quy mô lớn. Độ tin cậy của nó phụ thuộc vào việc tuân thủ nghiêm ngặt các quy trình hàn, xử lý nhiệt và kiểm tra được đưa vào tiêu chuẩn, cùng với các lớp xác minh bổ sung dành cho các dịch vụ có yêu cầu khắt khe nhất.
