ЖЫЛДАМ АНЫҚТАУ: СУТЕКТІГІНЕ ДАЙЫН ҚҰБЫРЛАРЫ: ЖОҒАРЫ СУТЕК ҚОСПАЛАРЫНДАҒЫ ПӘНКЕНІЛГЕН ТҮБІРДІҢ ӨНІМДІЛІГІН
САЛЫСТЫРУ. Бұл жүйелер ASME B31.12 В нұсқасымен және сыну механикасының қатаң талаптарымен (K1H) реттеледі. Олар табиғи газ желілерін жасыл энергия үшін қайта пайдалану үшін өте маңызды, бірақ дәнекерленген жіктің жылу әсер ету аймағында (HAZ) мартенситтік құрылымдар немесе шамадан тыс қаттылық (>250 HV10) болса, апатты жағдайда істен шығады.
Сутегіге қызмет көрсету үшін құбырларды жобалау немесе қайта жаңарту материалдардың инженерлік логикасын түбегейлі өзгертуді талап етеді. Табиғи газдан айырмашылығы, жоғары шығымдылық тиімділікке теңестіріледі, сутегі қызметі материалдың беріктігін міндеттемеге айналдырады. Атом сутегі мен болат микроқұрылымы арасындағы өзара әрекеттесу 'сутегіге дайын' сертификаттау белгісі емес екенін көрсетеді — бұл микроқұрылымның, қаттылықтың және сыну беріктігінің қатаң есебі.
Күш парадоксы: Неліктен жоғары сортты болаттар H2-де нашар жұмыс істейді
Сутегі құбырының инженериясының ең қарама-қарсы интуитивтік аспектісі жоғары беріктігі төмен легирленген болаттардың (HSLA) деградациясы болып табылады. X70 немесе X80 API 5L сортты құбырлар қабырға қалыңдығын азайту үшін заманауи көмірсутекті тасымалдау үшін стандартты болғанымен, олар көбінесе жоғары қысымды сутегі үшін жарамсыз.
Неліктен созылу беріктігінің жоғарылауы сутегінің морттану қаупін арттырады?
Сутегінің сынғыштығы (HE) атомдық сутегінің болат торға диффузиясы арқылы жүзеге асады, онда ол дислокациялар, дән шекаралары және қосындылар сияқты 'тұзақ орындарында' жиналады. Жоғары берік болаттар өздерінің қасиеттеріне дислокацияның жоғарылау тығыздығы мен күрделі микроқұрылымдар арқылы қол жеткізеді. Сутекті ортада бұл ерекшеліктер сутегінің резервуары ретінде әрекет етеді, жарықшақтардың басталу шегін айтарлықтай төмендетеді.
Сонымен қатар, зерттеулер көрсеткендей, шаршау сызатының өсу қарқыны (FCGR) H2 орталарындағы сыныптар бойынша ұқсас болғанымен, сыну беріктігі (K1H) X52-ге қарағанда X70-де әлдеқайда күрт төмендейді. Бұл Critical Crack Size - апатты найзағай сынуын тудыратын ақау өлшемін - беріктігі жоғары құбырлардағы қауіпті шағын деңгейлерге дейін азайтады.
Кірістірілген техникалық тазартқыш:
Q: ASME B31.12 X70 болатына тыйым салады ма?
A: Жоқ, бірақ ол оны жазалайды. Код шығымдылыққа негізделген материал өнімділігі коэффициентін ($M_f$) қолданады. Жоғары сорттар үшін (X70 сияқты) $M_f$ төмен, бұл инженерлерді қабырға қалыңдығын ұлғайтуға мәжбүр етеді, бұл көбінесе бірінші кезекте жоғары берік болатты пайдаланудың өзіндік құнын жоққа шығарады.
Дәнекерлеу тігісінің тұтастығы: сутегі қызметіндегі ERW және LSAW
Бойлық дәнекерлеу тігісі сутегі құбырларындағы осалдықтың негізгі нүктесі болып табылады. Құбырды өндіру процесі осы тігістің микроқұрылымын және оның сутегі индукцияланған крекингке (HIC) бейімділігін анықтайды.
ERW құбыры 100% сутегін тасымалдау үшін қауіпсіз бе?
Электр кедергісі дәнекерленген құбыр (ERW) әдетте таза сутегі қызметі үшін, әсіресе жоғары қысымда сақтықпен қарастырылады. ERW процесіне тән жылдам салқындату анизотропты қаттылық қасиеттері бар байланыс сызығын жасай алады. Тіпті дәнекерлеуден кейінгі термиялық өңдеу кезінде (PWHT) байланыстыру сызығында көбінесе HIC немесе 'каналық коррозия' үшін бастау алаңы ретінде қызмет ететін оксидтер мен қосындылар болады. 3 немесе 4 класс сыныбының маңызды орындары немесе қоспалар үшін >20%, жіксіз немесе LSAW ERW-де толтырғыш металды бақылаудың жоқтығынан инженерлік таңдау болып табылады.
LSAW сутегі крекингіне жоғары төзімділік береді ме?
Бойлық су астындағы дәнекерленген (LSAW) құбыры дәнекерленген металдың микроқұрылымын басқаруға арналған арнайы толтырғыш металдарды енгізуге мүмкіндік береді. Ацикулярлы ферриттің түзілуіне ықпал ететін және бейнит немесе мартенситті басатын сымдарды пайдалану арқылы инженерлер дәнекерлеудің қаттылығын негізгі металға аутогендік ERW процесіне қарағанда тиімдірек сәйкестендіре алады. Дегенмен, ағынды таңдау өте маңызды; жоғары оттегі ағыны негізгі сутегі тұзақтары болып табылатын оксид қосындыларын қалдыруы мүмкін.
Кірістірілген техникалық тазартқыш:
Q: H2 дәнекерлеуге арналған 'Қатты нүкте' шегі қандай?
A: NACE MR0175 қышқыл қызмет үшін 22 HRC (шамамен 248 HV10) мүмкіндігін бергенімен, қатаң бақыланатын сутегі желілері көбінесе құрамында MA құрамдастары бар локализацияланған сынғыш аймақтардың (LBZs) пайда болуын болдырмау үшін максимум 237 BHN (шамамен 237 HV10) бағытталған.
Сутегіге дайын құбырлар туралы кең таралған дала сұрақтары: жоғары сутегі қоспаларындағы дәнекерленген құбырлардың өнімділігін салыстыру
Сутегі қоспалары үшін бар құбырларды қалай тексереміз?
Валидация ASME B31.12 талаптарына сәйкес диірменнің бастапқы сынақ есептерінің (MTR) 'бос талдауды' талап етеді. Ең маңызды жетіспейтін деректер нүктесі әдетте көміртегі эквиваленті (CE) және дәнекерленген тігістің қаттылығы болып табылады. Егер MTR қолжетімсіз болса, қаттылық пен химиялық талдау үшін далалық бұзылмайтын сынақ (NDT) міндетті болып табылады. Көміртек эквиваленті 0,43-тен асса, дәнекерлеу және HE-ге бейімділік маңызды мәселелерге айналады.
Дәнекерленген құбырлардағы шаршау мерзіміне сутегінің әсері қандай?
Сутегі шаршау сызатының өсуін ауамен салыстырғанда шама ретімен жылдамдатады. Дәнекерленген құбырларда бұл дәнекерлеу ұшындағы және түбірдегі кернеу концентрацияларымен күшейеді. Стандартты шаршау дизайны қисықтары (SN қисықтары) H2 қызметінде жарамсыз. Операторлар дәнекерленген жіктерде ақаулар бар деп есептей отырып, H2-спецификалық FCGR деректеріне негізделген сыну механикасын пайдаланып құбырды модельдеу керек.
Неліктен бір өтпелі дәнекерленген дәнекерлеулер сутегімен қайта жабдықтауда қауіпті?
Бір өтпелі дәнекерленген қосылыстар жылдам салқындатылып, жылу әсер ететін аймақта (HAZ) қатты, қатал емес мартенситті микроқұрылымды жасайды. Сутегі қызметінде бұл қатты HAZ - сағаттық бомба. Сутегі атомдары осы аймаққа көшіп, кешіктірілген крекингті тудырады (суық крекинг). Қаттылықты азайту және дәннің құрылымын нақтылау үшін көп өтпелі дәнекерлеу немесе шыңдалған бисер әдістері қажет.
Теріс шектеулер: Инженерлік 'Қажет емес'
. API 5L PSL 2 'Қышқыл қызмет' сәйкестігі автоматты түрде 'Сутегі қызметі' сәйкестігіне АЛМАҢЫЗ Қышқыл қызметі H2S (сульфидті кернеулі крекинг), ал сутегі қызметі таза HE-ге жүгінеді. Механизмдер бір-біріне сәйкес келеді, бірақ бірдей емес.
. X80 сыныбын сутегінің беріліс үшін ағып кету алдындағы әрекетті дәлелдейтін арнайы инженерлік сыни бағалаусыз (ECA) ҚОЛДАНБАҢЫЗ
. B31.3 стандарты рұқсат етсе де, сутегі қызметінде қабырға қалыңдығы >19 мм болатын дәнекерлеуден кейінгі термиялық өңдеуден (PWHT) бас тартпаңыз Температурасыз мартенсит қаупі тым жоғары.
Сутегі дайын құбырлар үшін инженерлік шешімдер: жоғары сутегі қоспаларындағы дәнекерленген құбырлардың өнімділігін салыстыру
Құбырды өндірудің дұрыс әдісін таңдау сутегі морттануынан қорғаныстың бірінші жолы болып табылады. Үлкен диаметрлі сутегі беріліс үшін басқарылатын химиялық LSAW құбыры немесе жоғары беріктігі бар Жіксіз құбыр қажетті микроқұрылымдық біртектілікті қамтамасыз етеді.
Ұсынылатын өнім сипаттамалары:
Жиі қойылатын сұрақтар: Сутегі құбырының металлургиясы
ХАЗ сутегі құбырларындағы ең әлсіз буынға не береді?
Жылулық әсер ету аймағы (HAZ) мартенсит-аустенит (МА) аралдарын құра алатын термиялық циклдарды бастан кешіреді. Бұл микроскопиялық қатты дақтар өте сынғыш және сутегі үшін артықшылықты ұстағыш ретінде әрекет етеді, бұл негізгі металл икемді болып қалатын қысымда түйіршікаралық сынуға әкеледі.
Ішкі жабындар сутегінің сынғыштығын болдырмайды ма?
Жалпы, жоқ. Атом сутегі полимер негізіндегі жабындар мен төсемдердің көпшілігіне ену үшін жеткілікті кішкентай. Жабындар ағынның тиімділігін арттырып, атмосфералық коррозияны болдырмайтын болса да, олар сутегінің болат субстратқа жетуіне жол бермеу үшін негізгі тосқауыл ретінде пайдаланылмауы керек.
H2 валидациясы үшін Charpy V-Notch (CVN) сынағы неге жеткіліксіз?
Стандартты CVN сынақтары әсер ету энергиясын өлшейді, бұл сутегі ортасындағы сыну беріктігіне (K1H) толық сәйкес келмейді. Болат ауада жоғары CVN энергиясына ие болуы мүмкін, бірақ H2-де қаттылықтың айтарлықтай төмендеуіне ұшырайды. Қысымдағы H2 ортасында сыну механикасын сынау (CTOD сияқты) жалғыз дәл валидация әдісі болып табылады.
ASME B31.12 дәнекерлеуден кейінгі термиялық өңдеуді (PWHT) қажет ете ме?
B31.12 PWHT-ті қаттылық мәндерін 237 BHN-ден төмен түсіруге шақырады. Қаттылықты дәнекерлеу процедуралары арқылы бақылауға болатын болса, әрбір қалыңдық үшін міндетті болмаса да, бұл HAZ шынықтыруын және сутегі крекингіне төзімділігін қамтамасыз етудің ең сенімді әдісі.
'Материалдық өнімділік факторы' құбыр таңдауына қалай әсер етеді?
ASME B31.12-дегі Материалдық өнімділік коэффициенті ($M_f$) беріктігі жоғары болаттар үшін олардың H2-де төмендеген беріктігін есепке алу үшін рұқсат етілген жобалық қысымды жазалайды. Мысалы, X52 $M_f$ 1,0 (айыппұлсыз) болуы мүмкін, ал X70 төмендетілген болуы мүмкін, бұл қалыңырақ қабырғаларды пайдалануға мәжбүрлеп, жоғары дәрежедегі салмақты үнемдеуді тиімді түрде бейтараптандыруы мүмкін.
