المعالجة الحرارية لأنابيب الصلب: كيف تحدد درجة التصنيع والطريق والخدمة العملية الصحيحة

إجابة سريعة

يتم تحديد المعالجة الحرارية الصحيحة لأنابيب الصلب من خلال المعيار الحاكم والدرجة ، ومسار صنع الأنابيب ، وسمك الجدار ، وعمليات التشكيل أو اللحام النهائية ، والخدمة المقصودة-وليس بالكلمات المعالجة بالحرارة وحدها. يجب أن يحدد الطلب الكامل تقنيًا حالة التسليم ونطاق العلاج ، ثم تحقق من الصلابة الميكانيكية النهائية ، تم اختبار المتطلبات المتعلقة بالتأثير والتآكل بعد آخر دورة حرارية ذات صلة.

1. لماذا تعتبر المعالجة الحرارية حالة تسليم ، وليست إضافة اختيارية

تعمل المعالجة الحرارية على تغيير البنية المجهرية وبالتالي تغير التوازن بين القوة والصلابة والليونة والمتانة والإجهاد المتبقي واستقرار الأبعاد وسلوك التآكل. يمكن أن تنتج كيمياء الأنابيب نفسها أداء مختلفًا جوهريًا بعد التطبيع ، والتبريد ، والتلطيف ، وتلدين المحلول أو دورة إعادة التسخين غير المنضبط. وهذا هو السبب في أن معايير المنتج تربط درجة المواد ، ومسار التصنيع ، والمعالجة الحرارية والاختبار النهائي بدلاً من التعامل معها كخيارات عرض أسعار مستقلة.

على سبيل المثال ، يغطي ASTM A333/A333M أنابيب ملحومة وغير ملحومة لخدمة درجات الحرارة المنخفضة ويتطلب معالجة الأنبوب للتحكم في بنيته المجهرية ؛ تحدد ASTM A312/A312M الظروف المعالجة بالحرارة للأنبوب المقاوم للصدأ الأوستنيتي ؛ ومواصفات API تغطي كل من أنبوب الخط الملحوم وغير الملحوم مع التصنيع والتفتيش ، متطلبات الاختبار ووضع العلامات والتتبع.[1][3][5]

غالبًا ما يتم الخلط بين خمسة نطاقات مختلفة

2. طرق المعالجة الحرارية الرئيسية المستخدمة في إنتاج أنابيب الصلب

الشكل 1. تستخدم عائلات المعالجة الحرارية الرئيسية درجات حرارة ذروة مختلفة ومراحل احتجاز ومعدلات تبريد لتحقيق أرصدة عقارية مختلفة.

ما يتغير عادة بعد العلاج

· القوة والصلابة: يمكن أن تزيد طرق التهدئة والمزاج من القوة ، في حين أن التلدين أو الإفراط في التهدئة يمكن أن يخفضه.

· المتانة والليونة: يمكن للهيكل المكرر والتحكم فيه تحسين مقاومة الكسر الهش ، ولكن فقط عندما تتوافق الكيمياء وسمك الجدار والتبريد.

· الإجهاد المتبقي والشكل: تخفيف التوتر قد يحسن الاستقرار الأبعاد ؛ التبريد العدواني يمكن أن يزيد من التشويه أو البيضة أو خطر الاستقامة.

· سلوك اللحام وآز: قد تقلل معالجة التماس المحلي من منطقة التماس الصلبة أو غير الموحدة ، ولكنها لا تحل محل فحص سلامة اللحام.

· حالة التآكل: يعد التلدين والتبريد أساسيين للعديد من درجات الفولاذ المقاوم للصدأ ؛ لا يصلب الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي عن طريق التبريد بنفس طريقة الفولاذ الكربوني.

3. سلس مقابل الأنابيب الملحومة: حيث يتغير منطق المعالجة الحرارية

الشكل 2. غالبًا ما يتحكم الإنتاج السلس في حالة الأنبوب بالكامل ، بينما قد يتطلب الإنتاج الملحوم أيضًا طريقًا محليًا متميزًا للتحكم في اللحام/حاز.

لا توجد قاعدة بطانية صالحة بأن الأنبوب غير الملحوم يحتاج دائمًا إلى معالجة واحدة وأنابيب ملحومة أخرى. الفرق هو أن الأنبوب الملحوم يحتوي على لوحة بدء أو حالة ملف ، وتاريخ تشكيل وحالة لحام/حاز يجب التوفيق بينها جميعًا مع متطلبات المنتج النهائي. لا يحتوي الأنبوب غير الملحوم على لحام طولي ، ولكن يمكن للثقب والدرفلة والقذف والسحب البارد والتحجيم النهائي أن يخلق بنية غير موحدة أو ضغطًا متبقيا يجب أن تتحكم فيه حالة التسليم المحددة.

بالنسبة لأنبوب ERW/HFW و LSAW ، عادة ما يتم تشغيل خط التماس لصنع الأنابيب طولياً-بالتوازي مع محور الأنبوب. أنبوب SSAW لديه التماس حلزوني. ينضم لحام الطوق المستعرض إلى أطوال أنابيب منفصلة أثناء التصنيع أو التثبيت الميداني ؛ ليس التماس التصنيع الطولي الموضح في الشكل 3 ويجب عدم استخدامه لتوضيح المعالجة الحرارية لالتماس ERW/HFW.

علاج التماس ERW/HFW هو حالة خاصة

يمكن استخدام الأنابيب الملحومة عالية التردد المعالجة الحرارية المحلية عبر الإنترنت لتعديل خط اللحام والحاز المجاور بعد اللحام. مسألة الشراء ليست فقط ما إذا كان سخان موجود على الخط. يجب على المشترين مراجعة نافذة درجة الحرارة المؤهلة ، وعلاقة الطاقة/السرعة ، والعرض المعالج ، ومعالجة الإنذار والانقطاع ، وصلابة التماس أو الأدلة الكلية ، وإمكانية التتبع إلى كمية الإنتاج. للاطلاع على سير العمل التفصيلي الخاص بخط التماس ، انظرالمعالجة الحرارية لالتماس لحام ERW: HAZ ، الصلابة ومراجعة السجلات.

LSAW و SSAW لا يتطلبان تلقائيًا جسم كامل PWHT

يتم إنتاج الأنبوب الملحوم بالقوس المغمور عادة من اللوحة أو الملف الذي تدعم حالة التسليم الخاصة به الخصائص النهائية المطلوبة. قد تكون معالجة الفرن لكامل الجسم أو تخفيف التوتر المحلي مطلوبة من قبل فئة معينة من ASTM أو مسار السبائك أو سمك الجدار أو حالة الخدمة أو مواصفات المشروع ، ولكن لا ينبغي افتراضه لكل أنبوب خط API أو طلب هيكلي. يجب أن يحدد معيار المنتج الحاكم ورمز التصميم وإجراءات التصنيع المعتمدة (MPS) المسار الفعلي.

4. عائلة المواد تغير العلاج الصحيح

5. حدد المسار من شروط الخدمة

6. مخاطر المعالجة الحرارية التي يجب أن يمسك بها الفحص

· انخفاض الحرارة أو نقع قصير: تحويل غير كامل ، تأثيرات معالجة محتفظ بها أو خصائص غير متناسقة بين مواقع التحميل.

· ارتفاع درجة الحرارة أو الإفراط في النقع: خشونة الحبوب ، إزالة الكربون ، المقياس ، الأكسدة ، التشويه أو الترسيب غير المرغوب فيه.

· معدل التبريد غير الصحيح: عدم توازن القوة/المتانة ، الصلابة غير الموحدة ، الإجهاد المتبقي ، البيضاوية أو مخاطر التشقق.

· تحميل الفرن غير المتكافئ: تظليل درجة الحرارة ، الحرارة الزائدة المحلية ، حالة نهاية الأنبوب غير المتناسقة أو وضع مزدوج حراري غير تمثيلي.

· علاج التماس عبر الإنترنت المتقطع: قد يظل طول غير معالج أو معالج جزئيًا ما لم يحدد الخط قواعد التنبيه ووضع العلامات والاقتصاص والتخلص.

· إعادة التسخين بعد الاختبارات النهائية: الحرارة الساخنة التحجيم ، والانحناء ، والإصلاح ، وعلاج الطلاء أو التصنيع يمكن أن تبطل الشرط النهائي المفترض إذا لم تتم مراجعته.

· أضرار خاصة غير قابلة للصدأ: يمكن أن يؤدي التحسس ، والمعالجة غير المكتملة للحل ، والتبريد البطئ ، والأكسدة أو المراحل البينية الضارة إلى تقليل أداء التآكل.

سبع عبارات غامضة تحتاج إلى توضيح

7. يجب على المشترين طلب سلسلة التحقق

الشكل 3. يجب أن يربط دليل القبول الدرجة المطلوبة بالعملية الفعلية والاختبارات النهائية وإمكانية التتبع على مستوى الأنبوب.

قبل الإنتاج: تجميد الطريق

· معيار المنتج الحاكم ، الإصدار ، الصف ، PSL/class وأي متطلبات تكميلية.

· مسار التصنيع: سلس ، ERW/HFW ، LSAW ، saw ، مسحوب على البارد ، ساخن موسع أو ملحوم مقاوم للصدأ.

· حالة التسليم المطلوبة ونطاق العلاج: كامل الجسم ، التماس المحلي ، مواد البدء ، أو PWHT بعد التصنيع.

· وافق MPS و ITP ، بما في ذلك تحديد الفرن/الخط ، تعريف التحميل/اللوت والمراجعة ، شاهد أو نقاط الانتظار.

· الاختبارات النهائية المطلوبة بعد الدورة الحرارية الأخيرة ذات الصلة ، مع مواقع أخذ العينات وقواعد إعادة الاختبار/إعادة التسخين.

أثناء العلاج: الحفاظ على بيانات عملية موضوعية

· رسم خرائط حمل الأنابيب والحرارة والمعالجة الحرارية ؛ تاريخ المعالجة ؛ تحديد الفرن أو الخط ؛ المشغل والوصفة/المراجعة.

· سجل وقت الحرارة مع قنوات معايرة ، سرعة المخطط/قاعدة الوقت ، نقطة الضبط ، الملف الشخصي الفعلي وأي مواقع الحرارية المطلوبة.

· للعلاج المستمر أو المحلي: سرعة الخط ، الطاقة أو التردد ، العرض/الموقع المعالج ، سجل الإنذار والتخلص من الانقطاع.

· سجلات عدم المطابقة وإعادة التسخين والمحاصيل والإصلاح والامتياز وإعادة الاختبار المرتبطة بمعرفات المواد المتأثرة.

بعد العلاج: إثبات حالة التسليم

· نتائج الشد والصلابة والتأثير النهائية كما هو مطلوب ، مع توجيه العينة والموقع ودرجة حرارة الاختبار والكثير الممثل.

· ماكرو التماس ، اجتياز الصلابة ، تسطيح/ثني وأدلة NDE حيث يتطلب الطريق أو المشروع الملحوم لهم.

· إعادة فحص الأبعاد لـ OD ، الجدار ، البيضاوية ، الاستقامة والأنابيب تنتهي بعد دورة يمكن أن تؤثر على الشكل.

· بيان MTC لطريقة التصنيع وحالة التسليم ، يتوافق مع رقم الحرارة وعلامات الأنابيب ومؤشر المستندات.

8. صيغة RFQ و ITP جاهزة للنسخ

9-الأسئلة الشائعة

هل يحتاج كل أنبوب فولاذية إلى معالجة حرارية ؟

لا. تعتمد حالة التسليم المطلوبة على معيار المنتج ، الدرجة ، مسار التصنيع ، الأبعاد ومتطلبات الخدمة. قد يتم تزويد بعض الأنابيب المصنوعة من الكربون الصلب في حالة مسموح بها على الساخن أو كما تدحرجت ، في حين أن درجات الحرارة المنخفضة أو السبائك أو الفولاذ المقاوم للصدأ أو درجات عالية القوة قد تتطلب عملية تطبيع محددة أو إخماد أو تخفيف أو مسار محلول صلب. لذلك يجب أن يحدد الطلب الحالة المطلوبة بدلاً من إضافة متطلبات عامة للمعالجة الحرارية. إذا كان المعيار يسمح بأكثر من مسار واحد ، فيجب على المورد الإعلان عن المسار المقترح وإظهار أن الاختبار يمثل حالة التسليم النهائية.

ما الفرق بين المعالجة الحرارية للأنابيب الملحومة وغير الملحومة ؟

لا يحتوي الأنبوب غير الملحوم على خط تصنيع طولي ، لذلك يعالج العلاج عادة جسم الأنبوب بعد الثقب أو التدحرج أو البثق أو السحب على البارد أو التحجيم. الأنابيب الملحومة لديها أيضا لوحة البداية أو حالة لفائف ، وتشكيل التاريخ وحالة اللحام/حاز. لذلك قد يتطلب علاج التماس المحلي ، أو علاج لكامل الجسم ، أو عدم وجود علاج إضافي عندما يسمح بذلك المسار المؤهل والمعيار الحاكم. مقارنة المتاحأنابيب فولاذية غير ملحومةوأنابيب فولاذية ملحومةالطرق مقابل مواصفات المشروع بدلاً من الاختيار حسب نوع الأنبوب وحده.

هل المعالجة الحرارية بخط اللحام الحراري هي نفس المعالجة الحرارية لكامل الجسم ؟

المعالجة الحرارية لالتماس No. ERW/HFW هي عملية محلية تطبق على طول اللحام الطولي والمجاور HAZ ؛ لا يحدد الحالة الحرارية لجسم الأنبوب بأكمله. يجب على المشترين التحقق من العرض المعالج ، وسرعة الخط وضوابط الطاقة ، ومعالجة الانقطاع ، وصلابة التماس أو أدلة الماكرو ، وإمكانية التتبع إلى مجموعة الإنتاج. علاج كامل للجسم يسخن الأنبوب الكامل تحت دورة محددة. لمسار قبول التماس المحدد ، انظرالمعالجة الحرارية لالتماس لحام ERW: HAZ ، الصلابة ومراجعة السجلاتو الأنابيب الصلب ERWنطاق المنتج.

هل تعني اللوحة أو الملف المعالج بالحرارة أن الأنبوب الملحوم النهائي معالج بالحرارة ؟

ليس بالضرورة. تصف لوحة أو لفائف طبيعية أو TMCP أو مخففة أو ملفوفة حالة المواد الأولية. تشكيل ولحام ثم إدخال سلالة إضافية ودورة لحام/حاز المحلية الحرارية. قد يحتفظ الأنبوب النهائي بحالة جسم مقبولة مشتقة من الصفائح ، ولكن هذا ليس هو نفسه إثبات أن الأنبوب الكامل تلقى معالجة حرارية لكامل الجسم. يجب أن يميز كل من MPS و MTC حالة المواد الأولية ، وعملية صنع الأنابيب ، وعلاج التماس المحلي وأي دورة نهائية للجسم بالكامل. يجب أن تمثل اختبارات الأنابيب النهائية وفحص اللحام مسار التصنيع المعتمد الفعلي.

هل PWHT مطلوب دائمًا للأنابيب الفولاذية الملحومة ؟

يتم التحكم في No. PWHT بواسطة المادة ، وإجراء اللحام ، ومعيار المنتج ، ورمز التصميم ، وسمك الجدار ، والخدمة ، ومواصفات المشروع. العديد من طلبات أنابيب الأنابيب الملحومة أو الأنابيب الهيكلية لا تتطلب جسم كامل ببساطة لأن الأنبوب يحتوي على لحام صناعي. على العكس من ذلك ، قد تتطلب عمليات التصنيع المختارة من سبيكة Cr-Mo أو المفاصل السميكة شديدة التحمل دورة PWHT مؤهلة. يلاحظ التوي أيضًا أن الدورة غير المناسبة يمكن أن تتلف بعض المواد من خلال الشيخوخة أو هطول الأمطار أو التليين أو التقصف. لذلك يجب تحديد وتوثيق المعالجة الحرارية للطاحونة ومعالجة التماس من مخلفات الحرب وتصنيع PWHT كنطاقات منفصلة. [6][7]

كيف تختلف المعالجة الحرارية بين أنابيب الكربون والسبائك والفولاذ المقاوم للصدأ ؟

يستخدم الفولاذ الحديدي الكربوني ودرجات الحرارة المنخفضة عادةً طرق ساخنة أو عادية أو إخماد ومزاج للحصول على توازن القوة والمتانة المطلوب. قد تتطلب درجات سبيكة Cr-Mo ظروف ملدنة من الدرجة المحددة ، أو طبيعية ومخففة أو مخففة ، تليها ظروف تصنيع PWHT يتم التحكم فيها بشكل منفصل حيثما ينطبق ذلك. يستخدم الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي والمزدوج محلول التلدين والتبريد الذي يتم التحكم فيه لحماية أداء التآكل ، وتوازن الطور بالنسبة إلى الدوبلكس ؛ التبريد السريع لا يمثل تقسية مارتنسية من الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي. مراجعة ذات الصلةأنبوب فولاذية غير ملحوم بدرجة حرارة منخفضة،أنبوب من الفولاذ غير ملحوم من السبائكوأنبوب من الفولاذ المقاوم للصدأ غير ملحومشروط العرض ضد الإصدار القياسي الذي تم شراؤه. [3][4][5][9]

ما هي مستندات المعالجة الحرارية التي يجب على المشترين طلبها من المورد ؟

طلب اعتماد MPS وitp ، إجراء المعالجة الحرارية أو الوصفة ، تحديد الفرن أو الخط ، حالة المعايرة ، رسم خرائط الحمل والأنابيب ، سجل درجة الحرارة الزمنية ، طريقة التبريد ، أجهزة الإنذار أو الانقطاعات في العملية ، وأي ترتيب لإعادة التسخين أو عدم المطابقة. يجب أن تتضمن حزمة الاختبار النهائي النتائج الميكانيكية والصلابة والتأثير والتآكل والتصادم والأبعاد المطلوبة بموجب العقد بعد آخر دورة حرارية ذات صلة. يجب التوفيق بين MTC ورقم الحرارة وعلامات الأنابيب وتقارير الاختبار وقائمة التعبئة. لقطة شاشة فرن عامة أو شهادة تفيد فقط "المعالجة بالحرارة" ليست دليل قبول كامل.

10-قائمة المشتريات المرجعية النهائية

· ذكر المعايير الدقيقة ، والإصدار ، والدرجة ، والفئة/PSL ، مواصفات المشروع.

· تم الإعلان عن مسار التصنيع وحالة المواد الأولية.

· طريقة ونطاق المعالجة الحرارية لا لبس فيها.

· يحدث العلاج النهائي في مرحلة الإنتاج الصحيحة.

· سعة الفرن/الخط متوافقة مع OD والجدار والطول وترتيب الحمل.

· مطلوب سجلات درجة الحرارة وعملية معايرتها ويمكن تتبعها.

· تحدث الاختبارات النهائية بعد آخر دورة حرارية ذات صلة.

· يتم تضمين دليل لحام/حاز للطريق الملحوم المطبق.

· تتبع إعادة الفحص الأبعاد الدورات التي قد تشوه الأنبوب.

· يتم الاتفاق على قواعد إعادة التسخين وإعادة الاختبار والإصلاح والانقطاع قبل الإنتاج.

· MTC ، رقم الحرارة ، وسم الأنابيب ، تقارير الاختبار وقائمة التعبئة التوفيق.

· أي دورة بديلة أو بديلة تتطلب موافقة المشتري.

خاتمة

يجب اختيار المعالجة الحرارية لأنابيب الصلب كجزء من مسار المواد والتصنيع الكامل. مواصفات مفيدة تربط شروط الخدمة إلى الدرجة ، وعملية صنع الأنابيب ، ونطاق العلاج ، والاختبار النهائي والسجلات القابلة للتتبع. يمنع هذا فشل الشراء الشائع: الحصول على شهادة تقول بالمعالجة الحرارية ، دون إثبات ما تمت معالجته ، أو كيف تمت السيطرة عليه ، أو ما إذا كان الأنبوب الذي تم تسليمه لا يزال يستوفي الخصائص المطلوبة بعد تاريخه الحراري النهائي.

لاستعراض المشروع ، مقارنةأنابيب فولاذية غير ملحومةوأنابيب فولاذية ملحومةحسب المعيار ، الدرجة ، الأبعاد ، مسار العلاج ، خطة الفحص والوثائق المطلوبة. إرسال طلب RFQ الكامل أو المواد عندما تكون حالة التسليم خاصة بالمشروع.

قراءة ذات صلة

·المعالجة الحرارية لالتماس لحام ERW: HAZ ، الصلابة ومراجعة السجلات

·دليل شراء الأنابيب ASTM A106: كيفية تحديد الدرجة والأبعاد والاختبار والتوثيق

·ASTM A333 Grade 6 vs ASTM A106 Grade B: هل يمكن PMI تمييز أنبوب درجات الحرارة المنخفضة ؟

·أنبوب مخلل مقابل صلب مشرق مقابل أنبوب مصقول من الفولاذ المقاوم للصدأ: دليل اختيار الانتهاء

·حزمة وثائق أنبوب LSAW: ما نتحقق منه قبل الإصدار

المراجع والمصادر

تقتصر المصادر أدناه عمدًا على تسعة مصادر ومتنوعة عبر منظمات المعايير ، ومعهد لحام مستقل ، ومعهد تقني صناعي وبحوث تمت مراجعتها من قِبل النظراء. يجب التحقق من متطلبات العقد مقابل الإصدار الذي تم شراؤه ووثائق المشروع.

[1] معهد البترول الأمريكية-API يعلن عن الإصدار 47 من مواصفات API 5L

[2] ASTM-ASTM A106/، أنبوب صلب كربوني غير ملحوم لخدمة درجات الحرارة العالية

[3] أستم دولي-ASTM A333/، أنبوب فولاذية ملحوم وغير ملحوم لخدمة درجات الحرارة المنخفضة

[4] ASTM A335/، سبيكة حديدية غير ملحومة-أنبوب فولاذية لخدمة درجات الحرارة العالية

[5] أنبوب أستم A312/ASTM دولي ، غير ملحوم ، ملحوم وشديد البرودة من الفولاذ المقاوم للصدأ

[6] المعالجة الحرارية للمفاصل الملحومة ، الجزء الأول

[7] التوي-ما المقصود بالمعالجة الحرارية بعد اللحام/المعالجة الحرارية لتخفيف التوتر ؟

[8] بحث المواد-تأثير المعالجة الحرارية على الخصائص الميكانيكية والميكروبنائية لأنابيب الصلب غير الملحومة

[9] معهد النيكل-مبادئ توجيهية عملية لتصنيع الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج