لوله سرد کشیده شده است اندازه لوله مکانیکی بدون درز با کشیدن از طریق قالب و روی سنبه برای دستیابی به تلرانس های دقیق و استحکام تسلیم بالا. در حالی که اساساً توسط ASTM A519 اداره می شود ، کاربرد آن در محیط های خدمات ترش به شدت توسط NACE MR0175 / ISO 15156 محدود شده است . این در همه جا در سیلندرهای هیدرولیک و ابزارهای پایین چاله وجود دارد، اما در صورتی که کار سرد سطحی از 22 HRC بیشتر شود، به طور فاجعه آمیزی از طریق ترک استرس سولفیدی (SSC) از کار می افتد.
سوالات میدانی متداول در مورد لوله سرد کشیده شده
چرا لوله ASTM A519 من علیرغم گذراندن MTRهای آسیاب در تست های SSC شکست می خورد؟
MTRهای آسیاب استاندارد سختی گرفته شده در دیواره میانی (شعاع متوسط) را به ازای ASTM A370 گزارش می کنند. این 'پوست' (عمق 0.1–0.5 میلیمتر) که در اثر کار سخت شده است، در ID/OD ناشی از قالب طراحی را از دست میدهد. این پوست اغلب از حد NACE 22 HRC فراتر می رود و حتی اگر هسته سازگار باشد، باعث ایجاد ترک می شود.
آیا شرایط 'Stress Relieved' (SR) برای انطباق با NACE کافی است؟
به طور کلی، نه. دماهای استاندارد کاهش تنش اغلب برای تبلور مجدد کامل دانه های سطحی بسیار کرنش شده ایجاد شده توسط کشش سرد بسیار پایین است. برای اطمینان از مشخصات سختی یکنواخت زیر 22 HRC (250 HV) در سراسر دیوار، لوله معمولاً به نرمال کردن یا خاموش کردن و تمپر کردن (Q&T) نیاز دارد.
آیا می توانیم سختی سطح را با استفاده از تسترهای قابل حمل Leeb یا UCI بررسی کنیم؟
خیر. تسترهای ریباند قابل حمل (Leeb) یا امپدانس تماس اولتراسونیک (UCI) فاقد وضوح عمق برای اندازه گیری دقیق پوست نازک 200 میکرونی هستند. آنها مطالب عمده زیرین را می خوانند. فقط تست میکروسختی آزمایشگاهی (Vickers/Knoop) روی سطح مقطع صیقلی داده های معتبری را برای انطباق سطح ارائه می دهد.
قطع فنی: ASTM A370 در مقابل NACE MR0175
خطر مهندسی اولیه با لوله سرد کشیده شده در سرویس ترش، 'شکاف انطباق' بین استانداردهای تولید و فیزیک کاربرد است. ASTM A519 یک مشخصات لوله مکانیکی است، نه یک مخزن تحت فشار یا استاندارد لوله خط. این ذاتاً مکانیسم های ترک خوردگی محیطی را در نظر نمی گیرد.
فرآیند کشش سرد - کشیدن فولاد از طریق قالب برای کاهش OD و روی سنبه برای تنظیم ID - باعث ایجاد تغییر شکل پلاستیک شدید در سطح می شود. این منجر به 'اثر پوست' می شود که در آن 500 میکرون بیرونی و داخلی می تواند جهش های سختی 35 تا 40 HRC را نشان دهد، در حالی که دیواره میانی مطابق با 19 HRC باقی می ماند.
چرا یک لایه سطحی نازک باعث شکست کامل فاجعه آمیز می شود؟
در محیط های ترش، ترک H2S یک مکانیسم آغاز شده از سطح است. هنگامی که یک میکرو ترک در پوست شکننده و غیر سازگار (بیش از 250 HV) ایجاد می شود، به عنوان یک بریدگی تیز عمل می کند. این بریدگی ضریب شدت تنش را بهطور چشمگیری افزایش میدهد و به ترک اجازه میدهد تا به صورت دینامیکی در مواد نرمتر و سازگارتر دیوار میانی منتشر شود.
جدول اختلاف انطباق
مهندسان اغلب هنگام رد مقدار حرارت بر اساس خوانش های سطح، با فشار آسیاب ها مواجه می شوند. درک منطق مخالف برای داوری بسیار مهم است.
حزب
استدلال
واقعیت فنی
آسیاب (تامین کننده)
'بر اساس ASTM A370 در شعاع متوسط تست شده است. نتیجه: 19 HRC. مواد سازگار است.'
ASTM A370 ویژگی های حجیم را اندازه گیری می کند. از نظر قانونی مشخصات خرید را برآورده می کند اما فیزیک شروع SSC را نادیده می گیرد.
کاربر (مهندس)
'آزمایشگاه 280 HV (27 HRC) روی سطح ID پیدا کرد. گرما را رد کنید.'
NACE MR0175 §7.3.3 دستور می دهد که سطح خیس شده باید کمتر از 22 HRC باشد. اگر مایع با پوست برخورد کرد، پوست باید نرم باشد.
مقدمه مهندسی: هرگز بیانیه عمومی 'NACE Compliant' را در یک MTR برای لولههای سرد کشیده بدون بررسی پروتکلهای مکان آزمایش خاص مورد استفاده توسط آسیاب نپذیرید.
هنگامی که لوله سرد کشیده شده انتخاب اشتباهی است
به عنوان ترسیم یا کاهش استرس در سرویس ترش منطقه 3: بدون عملیات حرارتی کامل (Normalization/Q&T)، خطر افزایش سختی سطح برای فشارهای جزئی H2S بسیار زیاد است.
سطوح ماشینی نشده در کاربردهای خستگی: عیوب ریز و نشانه های قالب ذاتی فرآیند کشش به عنوان افزایش دهنده استرس عمل می کنند. اگر لوله سنگ زنی یا ماشین کاری نشده باشد، عمر خستگی به خطر می افتد.
سرویس هیدروژن فشار بالا بدون NDE حجمی: ASTM A519 آزمایش اولتراسونیک (UT) را به طور پیش فرض الزامی نمی کند. لایههای لایهای یا آخالهایی که با کشیدن کشیده میشوند میتوانند در هیدروژن با فشار بالا تاول بزنند.
دستورات تدارکات: نادیده گرفتن ASTM A519
برای استفاده ایمن از لوله سرد کشیده شده در محیط های ترش، زبان تدارکات باید صریحاً شکاف انطباق را ببندد. تکیه بر شماره قطعات استاندارد کافی نیست.
مشخصات سفارش کلید
عملیات حرارتی: «Normalized» یا «Quench & Tempered» را به جای «Stress Relieved» (SRA) مشخص کنید. این تضمین می کند که ریزساختار دوباره تنظیم شود و پوست سخت شده را از بین ببرد.
تأیید سختی: یک شرط تکمیلی اضافه کنید: 'آزمایش سختی باید شامل اندازهگیری سطح OD و ID (HV5 یا HV10) علاوه بر تستهای استاندارد شعاع متوسط باشد. حداکثر 250 HV10 در همه سطوح خیسشده.'
وضعیت سطح: را مشخص کنید «بدون علائم قالب، دور زدن و اکسید سنگین» زیرا نقص توپولوژی سطح جذب هیدروژن را تشدید می کند.
تاثیر هزینه درخواست عرضی سختی سطح چیست؟
افزودن عرضهای سطح میکروسختی خاص معمولاً کمتر از 5٪ به هزینه های آزمایش اضافه می کند اما از 100٪ از خرابی 'Skin Effect' جلوگیری می کند. هزینه یک شکست میدان منفرد بر هزینه آزمایش بر اساس سفارشات بزرگی بیشتر است.
سوالات متداول تخصصی: انطباق با لوله سرد کشیده شده
وقتی نتایج آزمایشگاه صحرایی با MTRهای آسیاب مغایرت دارد، چگونه اختلافات سختی را حل کنیم؟
اختلافات تقریباً همیشه از محل آزمایش ناشی می شود. اگر آسیاب دیوار میانی (A370) را آزمایش کرد و آزمایشگاه صحرایی سطح را آزمایش کرد (نیت NACE)، آزمایشگاه صحرایی در مورد تناسب اندام برای سرویس درست است. برای حل این مشکل، یک آزمایش مشترک شاهد شخص ثالث با تمرکز بر تراورس میکرو سختی درخواست کنید (هر 0.1 میلی متر از سطح به هسته آزمایش می شود). اگر مشخصات سختی 'U شکل' وجود داشته باشد، فرآیند کاهش تنش آسیاب کافی نبود.
حداقل حذف مواد مورد نیاز برای از بین بردن پوست سرد کار شده چقدر است؟
در حالی که بر اساس نسبت کاهش متغیر است، یک قانون مهندسی محافظه کارانه این است که پوسته با سختی بالا 0.010 'تا 0.020' (0.25 میلی متر تا 0.5 میلی متر) به داخل دیوار گسترش می یابد. اگر لوله بهعنوان «ماشینکاری استوک» (مثلاً برای آسترها) خریداری شود، ماشینکاری با فاصله 1.0 میلیمتری از ID/OD بهطور مؤثر لایههای ناسازگار را حذف میکند و ویژگیهای مواد حجیم را دوباره مرتبط میکند.
آیا پردازش 'پوست و پولیش' انطباق NACE را برای لوله سرد کشیده تضمین می کند؟
نه ذاتا. لایه برداری عیوب OD و برخی از لایه های سخت شده را از بین می برد، اما به ID (قطر داخلی) نمی پردازد. در کاربردهای لولهای که سیال فرآیند داخلی است (به عنوان مثال، خطوط جریان، پرههای تزریق)، یک OD پوستهشده به مکانیسم خوردگی که روی ID رخ میدهد بیربط است. ID باید هون شده یا تحت درمان شیمیایی قرار گیرد، یا لوله باید از نظر حرارتی نرمال شود.
چرا ASTM A519 با وجود استحکام بالا اغلب در کاربردهای سازه ای فراساحلی ممنوع است؟
ASTM A519 فاقد استاندارد الزامات چقرمگی ضربه Charpy V-Notch (CVN) در مشخصات لوله های ساختاری مانند API 5L یا EN 10225 است. کشش سرد استحکام تسلیم را افزایش می دهد اما شکل پذیری و چقرمگی را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد. در محیطهای دریایی با دمای پایین، مستقل از مسائل مربوط به انطباق خدمات، خطر شکستگی شکننده را ایجاد میکند.
