ຄໍານິຍາມດ່ວນ: ທໍ່ໄຮໂດຣເຈນທີ່ກຽມພ້ອມ: ການປຽບທຽບປະສິດທິພາບຂອງທໍ່
ເຊື່ອມໃນການປະສົມໄຮໂດຣເຈນສູງ ທໍ່ທີ່ກຽມພ້ອມດ້ວຍໄຮໂດຣເຈນໃຊ້ເກຣດ API 5L ສະເພາະ (ໂດຍທົ່ວໄປແລ້ວ X52 ຫຼືຕ່ຳກວ່າ) ທີ່ຖືກອອກແບບເພື່ອຕ້ານການປະສົມຂອງອາຍແກັສ hydrogen ເກີນ 2%. ລະບົບເຫຼົ່ານີ້ຖືກຄຸ້ມຄອງໂດຍ ASME B31.12 Option B ແລະຄວາມຕ້ອງການກົນໄກການກະດູກຫັກທີ່ເຄັ່ງຄັດ (K1H). ພວກມັນມີຄວາມສຳຄັນຕໍ່ການສ້າງເຄືອຂ່າຍກ໊າຊທຳມະຊາດຄືນໃໝ່ສຳລັບພະລັງງານສີຂຽວ ແຕ່ຈະລົ້ມເຫລວຢ່າງຮ້າຍແຮງ ຖ້າເຂດທີ່ໄດ້ຮັບຜົນກະທົບຈາກຄວາມຮ້ອນ (HAZ) ການເຊື່ອມໂລຫະມີໂຄງສ້າງ martensitic ຫຼືຄວາມແຂງເກີນ (> 250 HV10).
ການອອກແບບ ຫຼື retrofitting ທໍ່ສໍາລັບການບໍລິການ hydrogen ຮຽກຮ້ອງໃຫ້ມີການປ່ຽນແປງພື້ນຖານໃນເຫດຜົນດ້ານວິສະວະກໍາວັດສະດຸ. ບໍ່ເຫມືອນກັບອາຍແກັສທໍາມະຊາດ, ບ່ອນທີ່ມີຄວາມເຂັ້ມແຂງຜົນຜະລິດທີ່ສູງຂຶ້ນເທົ່າກັບປະສິດທິພາບ, ການບໍລິການໄຮໂດເຈນປ່ຽນຄວາມເຂັ້ມແຂງວັດສະດຸເປັນຄວາມຮັບຜິດຊອບ. ປະຕິສໍາພັນລະຫວ່າງ hydrogen ປະລໍາມະນູແລະຈຸນລະພາກຂອງເຫຼັກກ້າກໍານົດວ່າ 'hydrogen-ready' ບໍ່ແມ່ນປ້າຍການຢັ້ງຢືນ - ມັນເປັນການຄິດໄລ່ຢ່າງເຂັ້ມງວດຂອງໂຄງສ້າງຈຸນລະພາກ, ຄວາມແຂງ, ແລະຄວາມທົນທານຂອງກະດູກຫັກ.
Paradox ຄວາມເຂັ້ມແຂງ: ເປັນຫຍັງເຫຼັກຊັ້ນສູງປະຕິບັດຮ້າຍແຮງກວ່າເກົ່າໃນ H2
ລັກສະນະຕ້ານການ intuitive ທີ່ສຸດຂອງວິສະວະກໍາທໍ່ໄຮໂດເຈນແມ່ນການເຊື່ອມໂຊມຂອງເຫຼັກໂລຫະປະສົມຕ່ໍາທີ່ມີຄວາມເຂັ້ມແຂງສູງ (HSLA). ໃນຂະນະທີ່ທໍ່ Grade X70 ຫຼື X80 API 5L ແມ່ນມາດຕະຖານສໍາລັບການສົ່ງ hydrocarbon ທີ່ທັນສະໄຫມເພື່ອຫຼຸດຜ່ອນຄວາມຫນາຂອງກໍາແພງ, ພວກມັນມັກຈະບໍ່ເຫມາະສົມກັບ hydrogen ທີ່ມີຄວາມກົດດັນສູງ.
ເປັນຫຍັງຄວາມແຮງ tensile ເພີ່ມຂຶ້ນເຮັດໃຫ້ຄວາມສ່ຽງຂອງການ embrittlement hydrogen?
Hydrogen embrittlement (HE) ແມ່ນຂັບເຄື່ອນໂດຍການແຜ່ກະຈາຍຂອງ hydrogen ປະລໍາມະນູເຂົ້າໄປໃນເສັ້ນໄຍເຫຼັກ, ບ່ອນທີ່ມັນສະສົມຢູ່ທີ່ 'ສະຖານທີ່ກັບດັກ' ເຊັ່ນ dislocations, ຂອບເຂດເມັດພືດ, ແລະການລວມ. ເຫຼັກທີ່ມີຄວາມເຂັ້ມແຂງສູງບັນລຸຄຸນສົມບັດຂອງເຂົາເຈົ້າໂດຍຜ່ານຄວາມຫນາແຫນ້ນ dislocation ເພີ່ມຂຶ້ນແລະຈຸນລະພາກສະລັບສັບຊ້ອນ. ໃນສະພາບແວດລ້ອມໄຮໂດເຈນ, ລັກສະນະເຫຼົ່ານີ້ເຮັດຫນ້າທີ່ເປັນອ່າງເກັບນ້ໍາສໍາລັບ hydrogen, ຫຼຸດລົງຢ່າງຫຼວງຫຼາຍຂອບເຂດສໍາລັບການລິເລີ່ມ crack.
ນອກຈາກນັ້ນ, ການຄົ້ນຄວ້າຊີ້ໃຫ້ເຫັນວ່າໃນຂະນະທີ່ອັດຕາການເຕີບໂຕຂອງ Fatigue Crack (FCGR) ແມ່ນຄ້າຍຄືກັນໃນທົ່ວຊັ້ນຮຽນໃນສະພາບແວດລ້ອມ H2, ຄວາມທົນທານຂອງກະດູກຫັກ (K1H) ຫຼຸດລົງຢ່າງຫຼວງຫຼາຍໃນ X70 ຫຼາຍກ່ວາໃນ X52. ອັນນີ້ຊ່ວຍຫຼຸດຂະໜາດຮອຍແຕກທີ່ສຳຄັນ—ຂະໜາດຂໍ້ບົກພ່ອງທີ່ເຮັດໃຫ້ເກີດການແຕກຫັກຂອງ zipper ທີ່ຮ້າຍກາດ—ໄປສູ່ລະດັບນ້ອຍໆທີ່ເປັນອັນຕະລາຍໃນທໍ່ທີ່ມີຄວາມເຂັ້ມແຂງສູງ.
Inline Technical Clarifier:
ຖາມ: ASME B31.12 ຫ້າມເຫຼັກ X70 ບໍ?
A: ບໍ່, ແຕ່ມັນລົງໂທດມັນ. ລະຫັດໃຊ້ປັດໄຈປະສິດທິພາບວັດສະດຸ ($M_f$) ໂດຍອີງໃສ່ຄວາມເຂັ້ມແຂງຂອງຜົນຜະລິດ. ສໍາລັບຊັ້ນຮຽນທີ່ສູງກວ່າ (ເຊັ່ນ X70), $M_f$ ແມ່ນຕ່ໍາ, ບັງຄັບໃຫ້ວິສະວະກອນເພີ່ມຄວາມຫນາຂອງກໍາແພງ, ເຊິ່ງມັກຈະປະຕິເສດຜົນປະໂຫຍດຂອງການໃຊ້ເຫຼັກກ້າທີ່ມີຄວາມເຂັ້ມແຂງສູງໃນຄັ້ງທໍາອິດ.
Weld Seam Integrity: ERW ທຽບກັບ LSAW ໃນການບໍລິການ Hydrogen
seam ການເຊື່ອມໂລຫະຕາມລວງຍາວແມ່ນຈຸດຕົ້ນຕໍຂອງຄວາມອ່ອນແອໃນທໍ່ໄຮໂດເຈນ. ຂະບວນການຜະລິດຂອງທໍ່ກໍານົດໂຄງສ້າງຈຸນລະພາກຂອງ seam ນີ້ແລະຄວາມອ່ອນໄຫວຕໍ່ກັບການແຕກຫັກຂອງ Hydrogen Induced (HIC).
ທໍ່ ERW ປອດໄພສໍາລັບການຂົນສົ່ງໄຮໂດເຈນ 100% ບໍ?
ທໍ່ໄຟຟ້າ Resistance Welded (ERW) ໂດຍທົ່ວໄປແມ່ນເບິ່ງດ້ວຍຄວາມລະມັດລະວັງສໍາລັບການບໍລິການ hydrogen ບໍລິສຸດ, ໂດຍສະເພາະໃນຄວາມກົດດັນທີ່ສູງຂຶ້ນ. ຄວາມເຢັນຢ່າງໄວວາທີ່ເກີດຂຶ້ນໃນຂະບວນການ ERW ສາມາດສ້າງສາຍພັນທະບັດທີ່ມີຄຸນສົມບັດຄວາມທົນທານຂອງ anisotropic. ເຖິງແມ່ນວ່າມີການປິ່ນປົວຄວາມຮ້ອນຫຼັງການເຊື່ອມໂລຫະ (PWHT), ເສັ້ນພັນທະບັດມັກຈະມີ oxides ແລະການລວມເຂົ້າທີ່ເຮັດຫນ້າທີ່ເປັນສະຖານທີ່ເລີ່ມຕົ້ນສໍາລັບ HIC ຫຼື 'grooving corrosion.' ສໍາລັບສະຖານທີ່ທີ່ສໍາຄັນ Class 3 ຫຼື Class 4, ຫຼືຜະສົມ > 20%, seamless ຫຼື LSAW ແມ່ນຄວາມຕ້ອງການດ້ານວິສະວະກໍາເນື່ອງຈາກການຂາດການຄວບຄຸມໂລຫະ filler ໃນ ERW.
LSAW ສະຫນອງຄວາມຕ້ານທານທີ່ເຫນືອກວ່າຕໍ່ການແຕກໄຮໂດເຈນບໍ?
Longitudinal Submerged Arc Welded (LSAW) ທໍ່ອະນຸຍາດໃຫ້ສໍາລັບການນໍາໂລຫະ filler ສະເພາະທີ່ອອກແບບມາເພື່ອຄວບຄຸມ microstructure ຂອງໂລຫະເຊື່ອມ. ໂດຍການນໍາໃຊ້ສາຍທີ່ສົ່ງເສີມການສ້າງຕັ້ງຂອງ ferrite acicular ແລະສະກັດກັ້ນ bainite ຫຼື martensite, ວິສະວະກອນສາມາດຈັບຄູ່ຄວາມທົນທານຂອງການເຊື່ອມໂລຫະກັບໂລຫະພື້ນຖານໄດ້ປະສິດທິພາບຫຼາຍກ່ວາໃນຂະບວນການ ERW autogenous. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ການເລືອກ flux ແມ່ນສໍາຄັນ; flux ອົກຊີເຈນສູງສາມາດອອກຈາກການລວມເອົາອອກຊິເຈນ, ຊຶ່ງເປັນຕົວດັກ hydrogen ທີ່ສໍາຄັນ.
Inline Technical Clarifier:
ຖາມ: ຂອບເຂດຈໍາກັດ 'Hard Spot' ສໍາລັບການເຊື່ອມ H2 ແມ່ນຫຍັງ?
A: ໃນຂະນະທີ່ NACE MR0175 ອະນຸຍາດໃຫ້ເຖິງ 22 HRC (ປະມານ 248 HV10) ສໍາລັບການບໍລິການສົ້ມ, ສາຍໄຮໂດເຈນທີ່ຄວບຄຸມຢ່າງເຂັ້ມງວດມັກຈະມຸ່ງເປົ້າຫມາຍສູງສຸດ 237 BHN (ປະມານ 237 HV10) ເພື່ອປ້ອງກັນການສ້າງເຂດ brittle ທ້ອງຖິ່ນ (LBZs) ປະກອບດ້ວຍ MA.
ຄໍາຖາມພາກສະຫນາມທົ່ວໄປກ່ຽວກັບທໍ່ Hydrogen-Ready: ການປຽບທຽບປະສິດທິພາບຂອງທໍ່ເຊື່ອມໃນການປະສົມໄຮໂດຣເຈນສູງ
ພວກເຮົາຈະກວດສອບທໍ່ທີ່ມີຢູ່ແລ້ວສໍາລັບການຜະສົມໄຮໂດເຈນແນວໃດ?
ການກວດສອບຕ້ອງການ 'ການວິເຄາະຊ່ອງຫວ່າງ' ຂອງບົດລາຍງານການທົດສອບໂຮງງານຕົ້ນສະບັບ (MTRs) ຕໍ່ກັບຄວາມຕ້ອງການ ASME B31.12. ຈຸດຂໍ້ມູນທີ່ຂາດຫາຍໄປທີ່ສໍາຄັນທີ່ສຸດແມ່ນປົກກະຕິແລ້ວ Carbon Equivalent (CE) ແລະຄວາມທົນທານຂອງການເຊື່ອມ HAZ. ຖ້າ MTRs ບໍ່ສາມາດໃຊ້ໄດ້, ການທົດສອບທີ່ບໍ່ມີການທໍາລາຍພາກສະຫນາມ (NDT) ສໍາລັບຄວາມແຂງແລະການວິເຄາະທາງເຄມີແມ່ນບັງຄັບ. ຖ້າທຽບເທົ່າຄາບອນເກີນ 0.43, ການເຊື່ອມໂລຫະແລະຄວາມອ່ອນໄຫວຕໍ່ກັບ HE ກາຍເປັນຄວາມກັງວົນທີ່ສໍາຄັນ.
ຜົນກະທົບຂອງໄຮໂດເຈນຕໍ່ຊີວິດຄວາມເຫນື່ອຍລ້າໃນທໍ່ເຊື່ອມ?
ໄຮໂດຣເຈນເລັ່ງການເຕີບໂຕຂອງຮອຍແຕກ fatigue ໂດຍຄໍາສັ່ງຂອງຂະຫນາດເມື່ອທຽບກັບອາກາດ. ໃນທໍ່ການເຊື່ອມໂລຫະ, ນີ້ຈະຮ້າຍແຮງຂຶ້ນໂດຍຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຂອງຄວາມກົດດັນຢູ່ປາຍຕີນແລະຮາກ. ເສັ້ນໂຄ້ງການອອກແບບຄວາມເມື່ອຍລ້າມາດຕະຖານ (ເສັ້ນໂຄ້ງ SN) ບໍ່ຖືກຕ້ອງໃນການບໍລິການ H2. ຜູ້ປະຕິບັດງານຕ້ອງສ້າງແບບຈໍາລອງທໍ່ໂດຍໃຊ້ກົນໄກການກະດູກຫັກໂດຍອີງໃສ່ຂໍ້ມູນ FCGR ສະເພາະ H2, ໂດຍສົມມຸດວ່າຂໍ້ບົກພ່ອງມີຢູ່ໃນການເຊື່ອມໂລຫະ.
ເປັນຫຍັງການເຊື່ອມຕໍ່ fillet ດຽວແມ່ນເປັນອັນຕະລາຍໃນ retrofit hydrogen?
ການເຊື່ອມໂລຫະແບບດຽວຈະເຢັນຢ່າງໄວວາ, ສ້າງໂຄງສ້າງຈຸນລະພາກ martensitic ແຂງ, ບໍ່ມີອຸນຫະພູມຢູ່ໃນເຂດທີ່ໄດ້ຮັບຜົນກະທົບຈາກຄວາມຮ້ອນ (HAZ). ໃນການບໍລິການໄຮໂດເຈນ, HAZ ຍາກນີ້ແມ່ນລູກລະເບີດເວລາ ticking. ປະລໍາມະນູຂອງໄຮໂດຣເຈນເຄື່ອນຍ້າຍໄປສູ່ພາກພື້ນນີ້, ເຮັດໃຫ້ເກີດການຮອຍແຕກຊັກຊ້າ (ຮອຍແຕກເຢັນ). ເຕັກນິກການເຊື່ອມໂລຫະແບບຫຼາຍເສັ້ນ ຫຼື ເທມເປີ-ເບດ ແມ່ນຕ້ອງການເພື່ອຫຼຸດຜ່ອນຄວາມແຂງ ແລະປັບປຸງໂຄງສ້າງຂອງເມັດພືດ.
ຂໍ້ຈຳກັດທາງລົບ: ວິສະວະກຳ 'ຢ່າ'
ຢ່າ ຖືວ່າການປະຕິບັດຕາມ API 5L PSL 2 'ບໍລິການສົ້ມ' ເທົ່າກັບການປະຕິບັດຕາມ 'Hydrogen Service' ໂດຍອັດຕະໂນມັດ. Sour service addresses H2S (Sulfide Stress Cracking), ໃນຂະນະທີ່ບໍລິການ Hydrogen ກ່າວເຖິງ HE ບໍລິສຸດ. ກົນໄກການທັບຊ້ອນກັນແຕ່ບໍ່ຄືກັນ.
ຫ້າມ ໃຊ້ເກຣດ X80 ສຳລັບການສົ່ງຜ່ານໄຮໂດຣເຈນ ໂດຍບໍ່ມີການປະເມີນດ້ານວິສະວະກໍາສະເພາະ (ECA) ພິສູດພຶດຕິກໍາການຮົ່ວໄຫຼກ່ອນການແຕກ.
ຫ້າມບໍ່ ໃຫ້ໃຊ້ການປິ່ນປົວຄວາມຮ້ອນຫຼັງການເຊື່ອມໂລຫະ (PWHT) ໃນຄວາມຫນາຂອງຝາ > 19mm ໃນການບໍລິການໄຮໂດເຈນ, ເຖິງແມ່ນວ່າມາດຕະຖານ B31.3 ອະນຸຍາດໃຫ້ມັນ. ຄວາມສ່ຽງຂອງ martensite untempered ແມ່ນສູງເກີນໄປ.
ວິທີແກ້ໄຂດ້ານວິສະວະກຳສຳລັບທໍ່ໄຮໂດຣເຈນທີ່ກຽມພ້ອມ: ການປຽບທຽບປະສິດທິພາບຂອງທໍ່ເຊື່ອມໃນການປະສົມໄຮໂດຣເຈນສູງ
ການເລືອກວິທີການຜະລິດທໍ່ທີ່ຖືກຕ້ອງແມ່ນເສັ້ນທໍາອິດຂອງການປ້ອງກັນການຍ່ອຍສະຫຼາຍຂອງ hydrogen. ສໍາລັບການສົ່ງຜ່ານ hydrogen ທີ່ມີເສັ້ນຜ່າກາງຂະຫນາດໃຫຍ່, ທໍ່ LSAW ເຄມີຄວບຄຸມຫຼືຄວາມທົນທານສູງທໍ່ Seamless ສະຫນອງຄວາມສອດຄ່ອງຂອງໂຄງສ້າງຈຸນລະພາກທີ່ຈໍາເປັນ.
ຂໍ້ມູນຈໍາເພາະຜະລິດຕະພັນທີ່ແນະນໍາ:
FAQ: Hydrogen Pipeline Metallugy
ແມ່ນຫຍັງເຮັດໃຫ້ HAZ ເປັນການເຊື່ອມໂຍງທີ່ອ່ອນແອທີ່ສຸດໃນທໍ່ໄຮໂດເຈນ?
ເຂດໄດ້ຮັບຜົນກະທົບຈາກຄວາມຮ້ອນ (HAZ) ປະສົບກັບວົງຈອນຄວາມຮ້ອນທີ່ສາມາດສ້າງເປັນເກາະ Martensite-Austenite (MA). ຈຸດແຂງຂອງກ້ອງຈຸລະທັດເຫຼົ່ານີ້ມີຄວາມແຕກຫັກຫຼາຍ ແລະເຮັດໜ້າທີ່ເປັນຕົວດັກທີ່ມັກສຳລັບໄຮໂດຣເຈນ, ເຮັດໃຫ້ເກີດການແຕກຫັກລະຫວ່າງກັນໃນຄວາມກົດດັນທີ່ໂລຫະພື້ນຖານຍັງຄົງເປັນທໍ່.
ການເຄືອບພາຍໃນສາມາດປ້ອງກັນບໍ່ໃຫ້ hydrogen embrittlement?
ໂດຍທົ່ວໄປ, ບໍ່ມີ. ໄຮໂດຣເຈນປະລໍາມະນູມີຂະຫນາດນ້ອຍພຽງພໍທີ່ຈະຊຶມເຂົ້າສານເຄືອບໂພລີເມີແລະ liners ສ່ວນໃຫຍ່. ໃນຂະນະທີ່ການເຄືອບສາມາດປັບປຸງປະສິດທິພາບການໄຫຼແລະປ້ອງກັນການກັດກ່ອນຂອງບັນຍາກາດ, ພວກມັນບໍ່ຄວນອີງໃສ່ສິ່ງກີດຂວາງຕົ້ນຕໍເພື່ອປ້ອງກັນບໍ່ໃຫ້ hydrogen ເຂົ້າໄປໃນຊັ້ນໃຕ້ດິນຂອງເຫລໍກ.
ເປັນຫຍັງການທົດສອບ Charpy V-Notch (CVN) ບໍ່ພຽງພໍສໍາລັບການກວດສອບ H2?
ການທົດສອບ CVN ມາດຕະຖານວັດແທກພະລັງງານຜົນກະທົບ, ເຊິ່ງບໍ່ກ່ຽວຂ້ອງຢ່າງສົມບູນກັບຄວາມທົນທານຂອງກະດູກຫັກ (K1H) ໃນສະພາບແວດລ້ອມໄຮໂດເຈນ. ເຫຼັກກ້າສາມາດມີພະລັງງານ CVN ສູງໃນອາກາດແຕ່ທົນທຸກການຫຼຸດຜ່ອນຄວາມເຄັ່ງຄັດຢ່າງຫຼວງຫຼາຍໃນ H2. ການທົດສອບກົນໄກການກະດູກຫັກ (ເຊັ່ນ CTOD) ໃນສະພາບແວດລ້ອມ H2 ທີ່ມີຄວາມກົດດັນແມ່ນວິທີການກວດສອບທີ່ຖືກຕ້ອງເທົ່ານັ້ນ.
ASME B31.12 ຕ້ອງການການປິ່ນປົວຄວາມຮ້ອນຫຼັງການເຊື່ອມໂລຫະ (PWHT) ບໍ?
B31.12 ຊຸກຍູ້ PWHT ຢ່າງແຂງແຮງໃຫ້ຄ່າຄວາມແຂງຕໍ່າກວ່າ 237 BHN. ໃນຂະນະທີ່ບໍ່ຈໍາເປັນສໍາລັບທຸກໆຄວາມຫນາແຫນ້ນຫນຶ່ງຖ້າຄວາມແຂງສາມາດຄວບຄຸມໄດ້ໂດຍຜ່ານຂັ້ນຕອນການເຊື່ອມໂລຫະ, ມັນເປັນວິທີການທີ່ເຊື່ອຖືໄດ້ຫຼາຍທີ່ສຸດເພື່ອຮັບປະກັນ HAZ ແມ່ນ tempered ແລະທົນທານຕໍ່ການແຕກ hydrogen.
'Material Performance Factor' ມີຜົນກະທົບຕໍ່ການເລືອກທໍ່ແນວໃດ?
ປັດໄຈການປະຕິບັດວັດສະດຸ ($M_f$) ໃນ ASME B31.12 ລົງໂທດຄວາມກົດດັນໃນການອອກແບບທີ່ອະນຸຍາດໃຫ້ສໍາລັບເຫຼັກທີ່ມີຄວາມເຂັ້ມແຂງສູງກວ່າເພື່ອຄິດໄລ່ຄວາມທົນທານຂອງພວກມັນຫຼຸດລົງໃນ H2. ຕົວຢ່າງ, X52 ອາດຈະມີ $M_f$ ຂອງ 1.0 (ບໍ່ມີການລົງໂທດ), ໃນຂະນະທີ່ X70 ອາດຈະຖືກຫລອກລວງ, ບັງຄັບໃຫ້ໃຊ້ຝາທີ່ຫນາກວ່າ, ປະສິດທິຜົນ neutralizing ການປະຫຍັດນ້ໍາຫນັກຂອງຊັ້ນສູງ.
