KIIRE MÄÄRATLUS: API 5L LISA H: KESKREINA SEGREGATSIOONI JA HIC-TESTIMISE RIKE RASKESEINAGA TORU API 5L Lisa H on kohustuslik lisand torudele, mida kasutatakse haputeeninduses (H2S-keskkonnas), mis reguleerib materjali puhtust ja HIC/SSC vastupidavust. See on kriitiline ülesvoolu nafta- ja gaasikogumisliinides. Tõrkeid esineb tavaliselt raske seinaga LSAW puhul
toru, kui keskjoone eraldamine loob kõvad mikrostruktuurilised ribad, mida standardsed NACE TM0284 kupongid ei suuda proovivõtu sobimatu asukoha tõttu tabada.
Torujuhtmete vaneminseneride ja materjalispetsialistide jaoks räägib andmeleht sageli eksitava loo. Veski testimise aruanne (MTR) võib näidata vesiniku põhjustatud pragunemise (HIC) ja sulfiidist tingitud pragunemise (SSC) 'läbilaskmist', kuid toru võib siiski põllul katastroofiliselt rikkeid teha. See lahknevus tuleneb tavaliselt lõhest NACE TM0284 testimise idealiseeritud tingimuste ja raskeseinaliste torude valmistamise metallurgilise tegelikkuse vahel.
See tehniline ülevaade käsitleb API 5L lisa H nõuetele mittevastavaid tõrkerežiime, keskendudes konkreetselt keskjoone eraldamisele, testimispiirangutele ja jääkpingevektoritele pikisuunalise veealuse kaarkeevitusega (LSAW) torus.
Ebaõnnestumise metallurgia: keskjoone eraldamine
Raskete seintega torude tootmisel, eriti pidevvalatud plaatidest valmistatud LSAW puhul, suunab tahkestamisprotsess loomulikult lisandid (süsinik, mangaan, väävel, fosfor) plaadi termilise keskpunkti suunas. Selle tulemuseks on nähtus, mida nimetatakse keskjoone segregatsiooniks.
Miks keskjoone eraldamine standardkontrollist mööda läheb?
Standardne keemiline analüüs tugineb hulgikeskmistele. Kulbi analüüs või pinnalt võetud tootekontroll näitab nominaalset mangaanisisaldust (nt 1,2%). Eraldusribas, mis võib plaadi täpselt keskmise paksuse juures olla vaid mikronit paks, võib kohalik keemia märkimisväärselt tõusta (nt Mn > 2,0%, P > 0,030%). See keemiline rikastamine alandab lokaalselt Ar3 transformatsiooni temperatuuri, luues ferriidi/perliidi maatriksis kõva bainiidi või martensiidi ribasid.
Inline tehniline selgitaja: kas kaltsiumiravi on piisav? Ei. Kuigi töötlemine kaltsiumiga muudab sulfiidi kuju (muutes need pigem sfääriliseks kui piklikuks), et vähendada pragude teket, ei takista see kõvade bainiitsete segregatsiooniribade teket. Kõvad ribad püüavad vesinikku, sõltumata inklusiooni kujust.
Negatiivsed piirangud: mida NACE TM0284 EI SAA teile öelda
Vastavuse pimeala
Ärge lootke kasutusea tagamiseks ainult standardsele NACE TM0284 katsearuandele. Sellel testil on kolm kriitilist 'negatiivset piirangut' (piirangud):
See EI OLE stressitest: HIC-testi tehakse pingevaba kupongidega. See ei suuda ennustada astmelist lõhenemist (SWC), mida juhivad UOE/JCOE paisumisprotsessi jääkpinged.
See on asukohapime: kui testkupongi töödeldakse geomeetrilisest keskpunktist kasvõi 2 mm kaugusele, jääb see keskjoone eraldamise tsoonist täielikult välja ja tagastab 'Valepääs'.
See eirab lahuse puhverdamist: puhverdamata lahuses A võib raua lahustumine tõsta pH väärtuselt 2,7 kuni 4,0+, vähendades kunstlikult katse raskust võrreldes torujuhtmega, mida pidevalt täiendatakse värske hapugaasiga.
Kuidas näitab mikrokõvaduse kaardistamine, mis makrokõvadusest jääb puudu?
API 5L lisa H piirab tavaliselt kõvadust kuni 250 HV10. 10 kg Vickersi koormus tekitab aga suure süvendi, mis arvutab pehme maatriksi ja kõva eraldusriba kõvaduse keskmise. Tõeliste rikkepunktide leidmiseks peavad insenerid kasutama üle eraldusjoone mikrokõvaduse traverse (HV0,5 või HV1). Tavaliselt leitakse üle 350 HV (SSC-le vastuvõtlikud) mikrokomponendid, mis on maetud terase sisse, mis näiliselt ületas 250 HV10 piiri.
Levinud küsimused API 5L lisa H kohta: keskjoone eraldamine ja HIC testimise tõrked raskeseinalises torus
Miks me näeme kõrgeid pragude tundlikkuse suhteid (CSR) vaatamata madalale pragude pikkuse suhtele (CLR)?
See spetsiifiline suhte tasakaalustamatus viitab pigem 'virnastamise' defektile kui pikisuunalise leviku probleemile. Kõrge CSR madala CLR-iga viitab sellele, et kuigi üksikud praod on lühikesed (näitab mõistlikku kaasamise puhtust), on need paksusega tihedalt virnastatud. See on keskjoone segregatsiooni tunnus, kus praod tekivad kõval ribal ja ühenduvad vertikaalselt (astmeliselt), mitte ei levi horisontaalselt.
Kuidas mõjutab UOE vs. JCOE moodustamise protsess lisa H vastavust?
LSAW toru mehaaniline paisumine (ligikaudu 1%) tekitab jääkpingeid. UOE (U-ing, O-ing, Expansion) on kiirem, kuid võib jätta ebaühtlase pingejaotuse, kui O-press pole täiuslikult kalibreeritud. JCOE (progressiivne vormimine) võimaldab üldiselt paremat kuju kontrollimist, kuid loob 'pressimise' kohtades selged külma töö tsoonid. Raske seinaga torudes suurendavad need külmtöödeldud tsoonid dislokatsioonitihedust, mis toimib vesiniku püüdjana, suurendades vastuvõtlikkust SSC-le isegi siis, kui keemia on täiuslik.
Miks ebaõnnestus HAZ SSC testimisel, hoolimata Charpy V-notch'i vastupidavusest?
Sitkus mõõdab energia neeldumist; SSC-resistentsus mõõdab vesiniku rabedust. Need ei ole kuumusest mõjutatud tsoonis (HAZ) otseselt korrelatsioonis. Interkriitiliselt taaskuumutatud jämedateraline HAZ (ICCGHAZ) sisaldab sageli lokaalseid kõvasid tsoone (LHZ), mis moodustuvad mitmekäigulise keevitamise käigus. Need tsoonid on Charpy löögikatse mõjutamiseks liiga väikesed, kuid piisavalt suured, et tekitada sulfiidpinge pragu.
Tehnilised lahendused API 5L lisa H jaoks: Keskjoone eraldamise ja HIC testimise tõrked raskeseinalises torus
HIC- ja SSC-tõrgete riski vähendamiseks raskeseinalistes rakendustes peavad insenerid minema kaugemale põhinimetusest 'lisa H ühilduv' ja määrama ranged tootmiskontrollid.
Täpsustage tsentri laiuse proovivõtt: lubage, et HIC-kupongid võetaks põhiplaadi keskosa laiuselt (vastavalt plaadi keskele), kus eraldatus on kõige tõsisem, mitte plaadi servast.
Pingutage aktsepteerimiskriteeriume: minge standardsest CLR-ist kaugemale < 15%. Kriitilise hapu teenuse jaoks määrake CLR < 5% ja CTR < 1% . Madal CTR (pragude paksuse suhe) on astmelise rikke vältimiseks hädavajalik.
Valige õige toruarhitektuur:
Alla 24' läbimõõtude puhul eelistage õmblusteta liinitoru , et kõrvaldada pikisuunaline keevisõmblus HAZ, kuigi tooriku eraldamist tuleb siiski hallata. Vaadake õmblusteta torude tehnilisi andmeid.
Suure läbimõõduga (> 24') jaoks, mis nõuavad LSAW-d, kasutage kõrgekvaliteedilist keevitatud toru, millel on spetsiifiline tähis 'Sour Service' ja nõutud plaadi makrosöövitus. Vaadake keevitatud torude lahendusi.
Korduma kippuvad küsimused (KKK)
Mis on API 5L lisa H ja NACE MR0175 peamine erinevus?
NACE MR0175 (ISO 15156) on haputeenuse üldine materjalide valikustandard, mis määratleb keskkonnapiirangud ja materjalide kvalifikatsiooni. API 5L lisa H on tootmisspetsifikatsioon, mis rakendab need nõuded spetsiaalselt torujuhtmetele, määratledes täpsed testimisprotokollid, sageduse ja aktsepteerimiskriteeriumid HIC ja SSC jaoks.
Kas ultraheli testimine (UT) võib tõhusalt asendada hävitava HIC-testi?
Ei. Kuigi UT suudab tuvastada olemasolevaid lamineeritud kihte või suuri inklusiooniklastreid, ei suuda see tuvastada terase mikroskoopilist vastuvõtlikkust vesinikpragude suhtes. UT on juba olemasolevate defektide kvaliteedikontrolli tööriist; HIC-testimine on kvalifitseerimisvahend terase käitumise kohta keemilise rünnaku korral.
Kas kuumtöötlus (Quench and Temper) kõrvaldab keskjoone segregatsiooni?
Kuumtöötlemine mõjutab mikrostruktuuri (ferriidi/perliidi muutmine karastatud martensiidiks), kuid see ei saa eemaldada fosfori ja mangaani keemilist eraldumist. Keemiline riba jääb alles. Õige Q&T protsess võib aga vähendada kõvaduse erinevust riba ja maatriksi vahel, parandades seeläbi HIC-takistust võrreldes valtsitud või termomehaaniliselt kontrollitud töödeldud (TMCP) terasega.
Miks kasutatakse testimiseks lahust A (madal pH), kui välikeskkonna pH on 5,0?
Lahendus A (pH ~2,7) kujutab endast 'halvimat' stsenaariumi või kiirendatud elukatset. Kui materjal läbib lahenduse A, annab see kõrge ohutusvaru leebemate välitingimuste jaoks. Vähem kriitiliste rakenduste puhul lubab lisa H katsetada lahenduses B (pH ~5,0), kuid see piirab toru kvalifitseeritud tööakent.
