Östenitik paslanmaz çelik flanşların imalat ve montajından kaynaklanan arıza durumlarının analizi

Östenitik paslanmaz çelik flanşların imalat ve montajından kaynaklanan arıza durumlarının analizi

Kimya tesislerinde meydana gelen iki tipik vakadan bahsedilmiştir. paslanmaz çeli̇k flanşlar sırasıyla imalat ve montaj faktörlerinden kaynaklanmaktadır. Arızalı parçalar analiz edilip incelendikten sonra, parçalardaki yüzey kusurlarının dövme i̇şlemi̇kaynak malzemelerinin veya işlemlerinin yanlış seçilmesinin yanı sıra, paslanmaz çelik flanşların daha sonra arızalanmasına yol açan önemli faktörlerdir.

1. Araştırma arka planı

Östenitik paslanmaz çelik flanşlar, üstün mekanik özellikleri ve korozyon direnci nedeniyle kimyasal enerji alanında yaygın olarak kullanılmaktadır. Kimyasal üretim gerçeğinde, flanş arayüzü genellikle sızıntıya en yatkın arayüzdür. boru hattı bağlantısıBoru hattı taşıma ortamının zehirli ve zararlı veya yanıcı ve patlayıcı ortam olması durumunda, bunların arızalanması flanşlar hesaplanamaz kayıplara yol açabilir. Bu başarısızlıkların önemli bir kısmı, kurumda bırakılan gizli sorunlardan kaynaklanmaktadır. flanş i̇malati veya montaj, bu nedenle imalatta östenitik paslanmaz çelik flanş çalışması, östenitik paslanmaz çelik flanş imalat ve montajının başarısızlığından kaynaklanan yanlış montaj işlemi, uzun vadeli istikrarlı çalışma büyük önem taşımaktadır.

2. Flanş dövme işlemi ve arıza faktör analizi

Sıradan ile karşılaştırıldığında karbon çeliği, östenitik paslanmaz çelik östenitik paslanmaz çeliğin düşük ısı iletkenliği, yüksek dövme sıcaklığı gereksinimleri, güçlü aşırı ısınma hassasiyeti, yüksek yüksek sıcaklık deformasyon direnci vb. nedeniyle dövme performansı ve süreci için daha yüksek gereksinimlere sahiptir. paslanmaz çeli̇k dövme. Ürün kalitesini sağlamak için paslanmaz çeli̇k flanş dövme i̇şlemi̇ sıkı bir şekilde kontrol edilmelidir [1].
Taneler arası korozyon, korozyonun önemli bir nedenidir. metal malzeme Östenitik paslanmaz çeliğin başarısızlığı, aşırı doymuş katı çözeltiden karbonun çökelmesi ve taneler arası agregasyonda önemli korozyona dayanıklı element krom ile bileşik krom karbür oluşumundan kaynaklanmaktadır ve karbon içeriğindeki artış, taneler arası korozyona duyarlılığı artıracaktır.
Zayıf termal iletkenliğin ilk ısıtma aşamasında östenitik paslanmaz çelik, dövme sıcaklığının başlangıcı çok yüksekse, çok hızlı ısıtma yüksek sıcaklıkta ferrit, tane büyümesi kolaydır, şu anda östenitik paslanmaz çelik korozyon direnci, darbe tokluğu, sürünme özellikleri düşüşle üretilecektir. Dövme sıcaklığı 1150°C - 1180°C olmalıdır. Son dövme sıcaklığı çok düşük olamaz, son dövme sıcaklığının çok düşük olması malzeme plastisitesinde düşüşe neden olur, dövmeye devam etmek çatlamaya neden olabilir, bu nedenle son dövme sıcaklığı 850 ° C - 900 ° C'dir. Çapı 120 mm'den büyük malzemeler için, malzemenin eşit şekilde ısıtılmasını sağlamak için tamamen ön ısıtma yapılmalı ve ardından ilk dövme sıcaklığına kadar ısıtılmalıdır.
Yüksek boyunlu flanş için, boyun konikliği ani şekil değişikliğine yol açar, dövme çatlakları, gevşeme ve diğer kusurların bu parçada meydana gelmesi kolaydır. Enine kesitteki ani değişim nedeniyle flanş boynu konik dış yüzeyi dövme işleminde katlanma kusurları ortaya çıkabilir. Üretim sürecinin özelliklerine ve ASTM A961 [2] standart gereksinim analizine göre, dövme işleminde östenitik paslanmaz çelik dövme flanş boşlukları, yüzeyinde oksit veya diğer kalıntıların oluşumu olabilir, boşlukların yüzeyi oksit ve diğer safsızlıklar zamanında temizlenmezse, safsızlıklar ve oksit gibi safsızlıklara bağlı boşluklarının yüzeyi, içindeki metal matrisin içine mozaiklenme eğilimindedir ve katlanma kusurları oluşturmak kolaydır [3]. Dövme işlemi nispeten yüksek bir metal oksit erime noktası ürettiğinden ve metal matris kolayca bir araya getirilemediğinden, bu kalıntılar ve oksitler östenitik paslanmaz çelik dövme malzemesinin sürekliliğini yok edecek, genellikle malzeme etrafındaki bu kusur ekstrüde edildiğinde belirli bir plastik deformasyon görünecektir. Hava atmosferindeki yüksek sıcaklıklarda geniş alanların doğrudan maruz kalması ve daha fazla oksidasyon korozyonu nedeniyle organizasyonun yakınındaki katlanmış kusurlar, bu tür malzeme süreksizliği de paslanmaz çelik flanşların arızalanmasının önemli bir nedenidir [4].

Şekil.1 Flanş dövme kusurları arıza fiziksel diyagramı
Şekil 1a'da bir kimyasal tesis flanşının arızası gösterilmektedir; bu flanşın yüzeyinde çatlaklar olduğu tespit edilmiştir. PT denetimi. Flanş 304 östenitik paslanmaz çelikten yapılmıştır. Çatlağın nedenini belirlemek için Şekil 1b'de gösterildiği gibi yarım kesim yönünün ekseni boyunca flanş olacaktır. Diseksiyondan sonra Şekil 1c'de gösterildiği gibi flanş kaynaklarının yakınında bir dizi gevşek delik bulunmuştur. Bu gevşek delikler, katılaşma sürecindeki paslanmaz çelik döküm organizasyonundadır, büzülmedeki sıvı paslanmaz çelik hacmi etkili bir şekilde yenilenmez ve dağınık deliklerin oluşumu. Kimyasal analiz ve mekanik özellikler testi için ASTM A961'e göre, flanşın mekanik özellikleri, kimyasal bileşimi ASTM A182 standardının gerekliliklerine uygundur. Flanş kalite sertifikasını kontrol edin, flanş üretim kalite kontrol sürecinin ASTM A961 standardının gerekliliklerine uygun olmasına rağmen, flanş fabrikası yüzey penetrasyon kusur tespit oranını gösterir: PT muayenesi aynı fırın parti flanşı 10% rastgele örnekleme ile uyumludur, flanş yüzey çatlak tipi kusurları eksik muayene riski vardır.
Özetle, östenitik paslanmaz çelik flanş boynu konik enine çatlakları dövme kusurlarına aittir, flanş fabrikasının yüzey kalitesinin imalatçısı, montajdan önce boru bağlantı parçalarının muayene ve kabulünün ihmal edilmesinden önce yerinde değildir, bu da seyrek içeren kusurların nedeni denetlenmemiş ve şantiyeye konulmamıştır [3,4].

3. Flanş kaynak işlemi ve arıza faktör analizi

Flanş ve boru bağlantısının güvenilirliğini artırmak için, bağlantı kaynak yönteminin genel kullanımı. Yüksek sıcaklıktaki ısı kaynağının etkisi altında füzyon kaynağı, belirli bir organizasyon aralığının her iki tarafındaki kaynak ve ısıdan etkilenen bölge olarak adlandırılan bölgedeki performans değişiklikleri. Östenitik paslanmaz çelik dövmeler için, kaynak işleminden sonra, yüksek sıcaklık işleminden sonra yavaş bir soğutmaya eşdeğerdir, krom karbür östenitten çökelir ve taneler arası agregalar oluşturur. Bu süreç aynı zamanda malzemenin taneler arası korozyona karşı duyarlılığını da artırır.

Şekil.2 Flanş kaynak hataları arıza fiziksel diyagramı
Şekil 2 bir kıyı kimya tesisi arıza flanşı fiziksel diyagramıdır, personel incelemesi flanşta sızıntı olduğunu tespit etmiştir. Flanş kesilecek çıplak gözle görülebilen kaynak ısıdan etkilenen bölgede dövme parçaların yan tarafında çatlaklar oluşmuştur. Flanş eksen boyunca kesildikten sonra, çatlağın bölümün tüm kalınlığı boyunca ilerlediği tespit edildi. Dövmenin çatlağındaki malzemeyi test ettikten sonra, flanşın ısıdan etkilenen bölgesinin kafes kenarında belirgin karbür çökelme belirtileri olduğu, büyütme altında gözlemlendiği, çatlağın tane sınırı boyunca uzandığı, kaynak çevresinde dendritik çatlaklar olduğu ve kırılma üzerinde klorür iyonları bulunduğu tespit edilmiştir. Östenitik paslanmaz çelik flanşta gerilme korozyonu çatlağı olduğu sonucuna varılmıştır. Gerilmeli korozyon çatlamasını etkileyen üç önemli faktör vardır: gerilme ortamı, korozif ortam ve hassas malzemeler.
Stres açısından bakıldığında, flanş esas olarak strese maruz kalır: flanş dövme ve kaynak tarafından üretilen artık stres, radyal gerilme stresi tarafından üretilen boru hattı orta çalışma basıncı, boru yalıtım koşulları ve sıcaklık farkı stresi tarafından üretilen ortam faktörleri. Boru hattındaki gazın çalışma basıncı küçüktür, sadece 5,5 kg'dır ve boru hattının eksenel yönünde ihmal edilebilir çekme gerilimi üretir. Boru hattının çalışma sıcaklığı yaklaşık 37 santigrat derecede sabittir ve çeşitli parçalar arasında büyük bir sıcaklık farkı yoktur, bu nedenle sıcaklık stresinin etkisi de göz ardı edilebilir. Buna göre, flanş esas olarak stres korozyon çatlamasına neden olan önemli bir durum olan kaynaktan kaynaklanan artık gerilmeden etkilenir.
Flanş çatlaması dışarıdan gelir, bu nedenle esas olarak dış korozif ortamdan flanş çatlamasına etki eder. Tesis deniz kenarında yer almaktadır, yağış ve hava konveksiyon faktörleri nedeniyle flanş klorür iyonlarının etkisine karşı daha savunmasızdır. Buharlaşma toplanması nedeniyle, flanş yüzeyindeki klorür iyonlarının konsantrasyonu artacak ve bir stres korozyon ortamı oluşturacaktır [5]. Çok sayıda deney, kritik klorür iyonu konsantrasyonunun malzeme ve ortam sıcaklığının etkisiyle daha önemli ölçüde değiştiğini göstermiştir [6]. 0,2-10 ppm aralığındaki klorür iyonu konsantrasyonlarının gerilme korozyonu çatlamasına neden olabileceği sonucuna varan Birchon ve ark. Klorür iyonları herhangi bir nedenle zenginleşme veya konsantrasyon fenomeni ürettiğinde, ortamdaki klorür iyonu konsantrasyonu çok düşük olsa bile, gerilme korozyonu kırılma kazası olasılığı da vardır [7].
Basınçlı boru hattı ve östenitik paslanmaz çelik dövme flanş kaynak işlemi, ısıdan etkilenen bölgenin belirli alanları kaçınılmaz olarak östenitik paslanmaz çelik hassaslaştırma sıcaklık aralığında daha uzun bir süre kalırken, ısı difüzyon koşullarının dövme tarafına yakın kaynak nispeten zayıftır, bu da hassaslaştırmanın boru tarafına göre malzeme hassaslaştırma derecesini daha ciddi hale getirir. Paslanmaz çelik, klorür iyonlarına karşı belirli bir korozyon direncine sahip olsa da, katı çözelti ile muamele edilmezse veya kaynakla hassaslaştırılmazsa, tane sınırlarında karbür çökeltecek, bu da tane sınırında zayıf krom, taneler arası korozyona duyarlı ve kaynakta artık gerilme ve klorür iyonu korozyonunun etkisi altında kristal boyunca gerilme korozyonu çatlamasına eğilimli olacaktır. [8]

4. Sonuç

Östenitik paslanmaz çelik flanşlar üzerindeki kaynak işlemleri alanında, östenitik paslanmaz çelik malzemelerin yerel olarak hassaslaşmasına, belirli miktarda tane sınırı bileşiğinin çökelmesine, tane sınırının zayıf kromla sonuçlanmasına, malzeme tane sınırı mukavemetinin ve korozyon direncinin azalmasına neden olabilir. Tane sınırında karbürün çökelmesi, kaynak artık gerilimi, boru sistemi gerilimi ve harici korozif ortamdaki tane sınırına yakın krom bakımından fakir alanı, gerilme korozyonu çatlamasının birleşik etkisi altında yapar. Ultra düşük karbonlu kaynak kullanılması tavsiye edilir. Kaynak için 304L kaynak çubuğumetaller arası bileşiklerin oluşumunu azaltmaktan kaçınabilir. Yeniden işleme ağzının oluşmasını önlemek için argon ark kaynağı almak için mümkün olduğunca kaynak yapın. Bu tür bir teknenin uzun vadeli istikrarlı ve güvenli çalışmasını sağlamak için kurulumdan önce iyi bir yüzey kalitesi kontrolü yapın.
Yazarlar: Dong Liang, Chen Yi, Liu Chongyang

Kaynak: Çin Paslanmaz Çelik Flanş Üreticisi - Yaang Pipe Industry Co, Limited (www.steeljrv.com)

Referans:

• [1] Pan Yong. Paslanmaz çelik flanş dövme işlemi [J]. Guangzhou Gemi İnşa Teknolojisi, 2004 (3): 45-46
• [2] ASTM A961 A 961 Ortak Gereksinimler için Şartname Çelik Flanşlar, Dövme Bağlantı Elemanları, Valflerve Borulama Uygulamaları için Parçalarications[S].2009.
• [3] ASTM A182/A 182M-04 Dövme veya Haddelenmiş Alaşımlı Çelik Boru Flanşları, Dövme Bağlantı Parçaları ve Vanalar için Standart Şartname ve Yüksek Sıcaklık Hizmeti için Parçalar[S].
• [4] Amerikan Metal Derneği. Metal El Kitabı Cilt 10, Arıza Analizi ve Önleme [M]. Pekin: Mekanik Endüstrisi Yayınları, 1986:98
• [5] Yu Cunye. Petrokimya ekipmanları için paslanmaz çeliğin gerilme korozyonu çatlamasının anlaşılması ve yansıması [J]. Kimyasal Ekipman ve Boru Hattı, 2012, 49 (2): 58-66
• [6] Lu Shiying. Paslanmaz çelik ve gerilme korozyonuna dayanıklı paslanmaz çeliğin gerilme korozyonu kaza analizi [M]. Pekin Atom Enerjisi Yayınları, 1985
• [Chen Ye, Fei Jingyin, Wan Binghua, vd. Gömülü X80 Petrol Boru Hattının Stres Korozyonu ve Korunması [J]. Isı İşleme Teknolojisi, 2011, 40 (22): 63-67
• [8] Troiano A R, Hehemann R F. Jeotermal enerji malzemelerinde hidrojen sülfür stres korozyon çatlaması[J]. Material Perform, 1979, 18(1):31-39.