Materials i estàndards de canonades d'acer sense soldadura: selecció de grau

Cinc elements que defineixen un ordre de canonades sense fissures

Una canonada no s'especifica amb la paraula sense fissures. El producte es fixa per la norma reguladora i la seva edició, el grau dins d'aquesta norma, el procés de fabricació, la condició de lliurament o tractament tèrmic i el nivell de prova i examen no destructiu. Cadascun dels cinc s'indica per separat a la comanda i cadascun es pot verificar en el certificat del molí, de manera que una especificació que omet una d'elles deixa al proveïdor lliure d'escollir-la. La majoria de les disputes sobre material que arriba amb les propietats incorrectes es remunten a un sufix de grau que falta, una condició de lliurament no especificada o una clàusula de prova que mai s'ha escrit.

La selecció de materials comença des del servei, no de la llista de preus. El fluid determina si l'acer al carboni és acceptable o es requereix un aliatge resistent a la corrosió; la pressió de disseny i el diàmetre estableixen la paret; la temperatura de disseny decideix si la tensió permesa s'ha de treure de les taules de temperatures elevades i si l'acer necessita resistència a la fluència; Aleshores, el codi de disseny decideix quina família estàndard es pot utilitzar i quin examen és obligatori.

Les famílies estàndard utilitzades per a tubs sense soldadura

Cinc famílies cobreixen gairebé tots els tubs sense soldadura en servei industrial, i barrejar-los és l'error d'especificació més comú.

Els equivalents nacionals i regionals no són intercanviables per defecte, fins i tot quan semblen semblants. GB/T 9711 segueix l'estructura API 5L amb el seu propi sistema PSL; EN 10216-2 cobreix tubs de pressió sense aliatge i aliatges amb la família P265GH; JIS G3458 cobreix l'acer aliat per a altes temperatures i JIS G3461 cobreix la caldera i el tub de l'intercanviador de calor. L'ordre ha de nomenar una edició d'un estàndard, i qualsevol referència creuada a un estàndard equivalent s'ha d'acordar per escrit, perquè els límits químics i les freqüències de prova difereixen entre ells.

Química: el que realment controla cada família de grau

L'equivalent de carboni i els microaliatges regeixen la soldabilitat i la tenacitat a la canonada de línia, el crom i el molibdè regeixen la resistència a la temperatura elevada en l'acer aliat, i el crom, el níquel i el molibdè regeixen la resistència a la corrosió en inoxidable. Els límits següents són els rangs que apareixen en els respectius estàndards de producte i són els que un comprador hauria d'esperar veure en una anàlisi de calor.

Un punt pràctic a la canonada de línia: API 5L PSL 2 afegeix un límit d'equivalent de carboni i el límit s'endureix a mesura que augmenta el grau, motiu pel qual s'ha de produir una calor PSL 2 X70 amb pràctica d'acer neta i microaliatge controlat en lloc d'afegir carboni. PSL 1 no té aquest requisit, de manera que el mateix grau nominal a PSL 1 i PSL 2 no és la mateixa compra per a una línia de transmissió soldada.

Propietats mecàniques i condicions de lliurament

El rendiment mínim i la resistència a la tracció defineixen el grau, però la condició de lliurament defineix com s'aconsegueixen aquestes propietats i com d'estables són després de la soldadura en camp. La normalització ofereix una estructura uniforme de ferrita-perlita per a carboni i graus d'aliatge baix; trempat i tremp ofereix una resistència més alta amb una duresa adequada per als graus de canonada de línia més alts i per a la carcassa; El recuit en solució és obligatori per a l'acer inoxidable austenític perquè els carburs es dissolguin i es recuperi la resistència a la corrosió; i els graus dúplex requereixen un tractament de solució controlat més una comprovació de l'equilibri ferrita-austenita.

Els productes tubulars del país petrolier mereixen una atenció diferent perquè el grau per si sol no descriu el producte. La carcassa i el tub API 5CT s'ordenen per grau més designació de pes més tipus d'acoblament, i la forma de rosca segueix l'API 5B quan s'especifica una connexió estàndard. Per tant, la mateixa química J55 es pot lliurar com un tub de paret lleuger o una carcassa de paret pesada, i la classificació de pressió difereix en conseqüència.

Mides, base de paret i toleràncies

Les dimensions de la canonada de carboni i aliatge sense soldadura segueixen ASME B36.10M, i la canonada inoxidable segueix ASME B36.19M, ambdues expressades com a diàmetre exterior amb el número de programació. Els números de programació es van derivar originalment de sèries de gruix de paret i no són proporcionals al diàmetre, de manera que una paret Schedule 40 a 2 polzades és de 3,91 mm mentre que la mateixa programació a 12 polzades és de 17,48 mm. Quan es requereix una paret específica per al càlcul del disseny, la paret s'ha d'indicar en mil·límetres a més de la programació, perquè la taula de calendari és una comoditat i no una autoritat de disseny.

La tolerància és una dotació de dues cares i el comprador ha de triar la base. La comanda de paret nominal accepta el lliurament a qualsevol lloc dins de la banda de tolerància estàndard, que pot deixar el tub a prop del límit negatiu i reduir la capacitat de pressió i la tolerancia de corrosió. La comanda mínima de la paret afegeix la tolerància del molí a la paret de disseny de manera que cap punt de lliurament no caigui per sota del requisit, i és la base normal per a les línies de servei àcids i d'alta pressió. La tolerància del diàmetre exterior és independent i és important per a les juntes de camp, per a l'enganxament de l'acoblament a la carcassa i per a l'ajust de soldadura als accessoris.

Tractament tèrmic i la seva documentació

El tractament tèrmic és on el grau es fa real i ha de ser traçable al lot individual. La normalització s'especifica per al tub de la caldera de carboni i baix aliatge de manera que la mida del gra i la resistència a l'impacte siguin reproduïbles; El tremp i el tremp s'especifica per a canonades de línia d'alta resistència i per a graus de carcassa des de N80 cap amunt, amb una temperatura de temperat escollida per colpejar tant la força com la finestra de duresa; El recuit de la solució és obligatori per a l'acer inoxidable austenític i dúplex, i la velocitat de refredament després del tractament de la solució ha de ser prou ràpida per evitar la fase sigma i la precipitació del carbur.

El certificat ha de fer constar el tipus de tractament, el rang de temperatura, el temps de manteniment i, per als forns continus, la velocitat de la línia o la identificació del lot que uneix el tub al registre del forn. Un certificat que consti només els resultats mecànics sense l'historial de tractament no pot demostrar que les propietats sobreviuran a una operació de conformació o soldadura posterior.

Certificats i Inspecció Receptiva

El certificat de prova del molí enllaça el tub lliurat amb l'especificació. Registra el nombre de calor, l'anàlisi del producte, els resultats de les proves mecàniques, les dades de les proves hidrostàtiques, els resultats de l'examen no destructiu, les dimensions i el tractament tèrmic. El departament d'inspecció independent del fabricant emet un certificat EN 10204 3.1; un certificat 3.2 està visat per un inspector designat pel comprador o per un organisme autoritzat, i aquesta distinció val la pena aclarir abans de la comanda, ja que modifica tant el preu com el termini de lliurament.

Confirmeu que l'estàndard, l'edició, la qualificació, el PSL o el sufix, el procés i les condicions de lliurament del certificat coincideixen amb la comanda línia per línia.

Comproveu que el número de calor de la plantilla del tub coincideix amb el certificat i que la quantitat sota aquesta calor és plausible per a una calor d'acer.

Verifiqueu que totes les proves necessàries estiguin presents, inclosos els valors d'impacte Charpy en lloc d'una declaració que s'han realitzat proves d'impacte.

Mesureu el diàmetre exterior, la paret en quatre punts, la longitud, la rectitud i la geometria del bisell amb les toleràncies indicades.

Inspeccioneu la superfície exterior i interior per detectar costures, voltes, marques de rotllo i corrosió, i confirmeu la protecció final i la llegibilitat de les marques.

Errors comuns de selecció

El primer error és especificar un grau sense una condició de lliurament, que permet com a material laminat on s'assumeix la normalització o el tremp i el tremp. El segon és tractar ASTM A106 Grau B, ASTM A53 Grau B i API 5L Grau B com a intercanviables: comparteixen un nivell de resistència similar, però difereixen en el control químic, la freqüència de prova i la dotació per a la soldadura i la conformació. El tercer és aplicar un grau de canonada de línia a una aplicació d'escalfador o caldera encesa on la tensió admissible ha de provenir de les taules de temperatures elevades del codi i l'acer ha de tenir dades de fluència i oxidació a temperatura. El quart és demanar inoxidable només pel nom del grau, sense indicar el recuit de la solució i el requisit de la prova de corrosió, que és exactament on les petites diferències es converteixen en fallades de camp.

PMF

P: Quins són els cinc elements que defineixen completament una comanda de canonades sense fissures?
La norma reguladora i la seva edició, el grau dins d'aquesta norma, el procés de fabricació, l'estat de lliurament o tractament tèrmic i el nivell de prova i examen no destructiu. Cada element apareix al certificat del molí, de manera que una comanda que falti un d'ells no es pot verificar en rebre la inspecció.

P: Quina norma cobreix la canonada de línia i quina cobreix la carcassa i la canonada?
L'API 5L, amb ISO 3183 com a homòleg internacional, cobreix la canonada per a la transmissió de petroli i gas i es classifica des del grau B fins a X80 en PSL 1 o PSL 2. L'API 5CT cobreix carcassa i tubs per a pous, classificats H40, J55, K55, N80, L80 i P110, amb les dimensions i connexions estàndard API 5B, on es requereixen les connexions i les dimensions API5B.

P: ASTM A106 Grau B és el mateix que API 5L Grau B?
No. Tots dos especifiquen un rendiment mínim d'uns 240 MPa i una tracció mínima de 415 MPa, però l'A106 és una especificació de servei d'alta temperatura amb els seus propis límits químics i requisits de prova, mentre que l'API 5L Grau B és un grau de canonada amb la química depenent de PSL, l'equivalent de carboni i els requisits d'impacte. La substitució requereix l'aprovació de l'autoritat de disseny.

P: Quan és l'opció correcta un grau inoxidable dúplex?
Quan l'esquerdament o la picadura per corrosió per tensió de clorur són el mecanisme de dany que governa a temperatura moderada, per exemple en el refredament d'aigua de mar, la dessalinització o els corrents de procés àcid. Qualificacions com UNS S32205 i UNS S32750 proporcionen aproximadament el doble de la resistència a la fluència de l'austenític 316L amb una resistència al clorur molt més alta, però requereixen una soldadura controlada i un equilibri ferrita-austenita verificat.

P: Què demostra realment un certificat de prova de molí?
Prova que es van realitzar les proves especificades per a aquest lot i que els resultats van complir amb l'estàndard, i vincula el tub a un número de calor i un registre de tractament tèrmic. No prova que cada tub s'hagi provat individualment, tret que la norma ho requereixi, per això s'afegeix un examen no destructiu de llarga durada i un testimoni de tercers per al servei crític.

P: Per què importa la base de la paret si la tolerància està dins de l'estàndard?
Perquè la tolerància és un rang permès, no una garantia. Un tub lliurat al límit negatiu té menys capacitat de pressió i menys capacitat de corrosió que el càlcul de disseny suposat, de manera que les línies de servei àcids i d'alta pressió s'ordenen sobre una base de paret mínima amb la tolerància del molí afegida a la paret de disseny.