Precauzioni per la costruzione di condotte metalliche in inverno

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Metal pipeline construction points for attention in winter, the biggest characteristic of winter construction I think is that the temperature is relatively low, in the welding operation must pay attention to the temperature, the need to determine the temperature of the welding position before welding, in the case of lower than the process requirements of the temperature, the base metal must be preheated before welding. Attention should be paid to the thermal insulation problem after welding in winter. Attention should be paid to keep the materials dry in rain and snow. Measures should be taken during the welding construction in winter. If the temperature is above -5 degrees Celsius,  do some conventional drying and insulation. If the temperature is too low or the board is too thick, we need to preheat and pay attention to the insulation between layers.

Winter construction main technical measures

1. Pipe welding should be preheated in strict accordance with the requirements, and the pipe should be put into the closed workshop for heating in advance.

2. when the ambient temperature is below 5℃, it is not suitable for hydraulic test; The water of the pipeline that has been tested by hydraulic pressure should be drained out of the pipe in time and the pipe mouth should be temporarily blocked.

3. should try to avoid the pipeline pressure test in winter, if it must be in winter pressure test, to minimize the water filled pipeline exposure to the natural environment time, in line with the requirements of the specification under the premise, the test time should be as short as possible, after the test, to drain the water in the pipeline in time and maximize the blow dry.

4.The amount of prefabrication should be increased as much as possible to reduce the welding workload on site.

5. The wind speed during welding shall not exceed the following provisions; otherwise, windproof measures shall be taken:

A manual arc welding is 8m/s;

B hydrogen arc welding, carbon dioxide gas welding 2m/s

6.The relative humidity of the environment within 1m welding arc shall not be greater than 90%.

7. the welding environment temperature should be able to ensure that the welding parts required sufficient temperature and welder skills will not be affected.

8. Welding process requirements:

A When the ambient temperature is below 0℃, welding joints without preheating requirements, except austenitic stainless steel, should be preheated to more than 15℃ within 100mm of the initial welding site.

5 metodi di controllo non distruttivi per l'acciaio

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I controlli non distruttivi dell'acciaio comprendono principalmente il controllo a raggi, il controllo a ultrasuoni, il controllo delle particelle magnetiche, il controllo della penetrazione e il controllo a correnti parassite.

 1. Rilevamento radiografico (RT)
Il controllo a raggi X si riferisce al metodo di controllo non distruttivo che utilizza i raggi X o i raggi gamma per penetrare nel campione e utilizza la pellicola come strumento per registrare le informazioni. Questo metodo è il più elementare e il più diffuso tra i metodi di controllo non distruttivi.

2. Rilevamento a ultrasuoni (UT)
L'analisi a ultrasuoni è adatta per il controllo non distruttivo di materiali metallici, non metallici e compositi. Può rilevare i difetti interni del campione in un ampio intervallo di spessore. Per i materiali metallici, è in grado di rilevare lo spessore di 1 ~ 2 mm di tubi e lamiere a parete sottile, nonché di rilevare forgiati in acciaio lunghi diversi metri; inoltre, la localizzazione dei difetti è più accurata e il tasso di rilevamento dei difetti areali è più elevato. Alta sensibilità, in grado di rilevare la dimensione interna del campione è piccoli difetti; e il costo di rilevamento è basso, la velocità è veloce, l'apparecchiatura è leggera, innocuo per il corpo umano e l'ambiente, l'uso del campo è più conveniente.

3. Rilevamento di particelle magnetiche (MT)
Principio di rilevamento delle particelle magnetiche è magnetizzato materiale ferromagnetico e pezzo da lavorare, ma a causa della discontinuità, le linee di campo magnetico sulla superficie della superficie del pezzo da lavorare e vicino distorsione locale e una perdita di campo magnetico è generato, adsorbimento sulla superficie della polvere magnetica e segni magnetici forma visibile nella luce giusta visivo, mostrando la posizione, la forma e le dimensioni della discontinuità.

4. Test di penetrazione (PT)
Il principio del rilevamento della penetrazione è che dopo che la superficie della parte è stata rivestita con un permeante contenente colorante fluorescente o colorante colorato, sotto l'azione del capillare, dopo un periodo di tempo, il liquido permeabile può penetrare nei difetti di apertura della superficie; Dopo aver rimosso l'eccesso di penetrante superficiale, dipinto sulla superficie delle parti agente di imaging di nuovo, anche, sotto l'azione del capillare, agente di imaging attirerà i difetti in penetranti, penetrando il flusso di fluido di nuovo in agente di imaging, in una certa luce (luce uv o luce bianca), le tracce penetranti difetto sono realtà, (giallo-verde fluorescenza o rosso vivo), Così, la morfologia e la distribuzione dei difetti vengono rilevati.

5. Test a correnti parassite (ET)
Il test a correnti parassite posiziona una bobina a corrente alternata su una piastra metallica o all'esterno di un tubo metallico in esame. In questo momento, all'interno e intorno alla bobina si genera un campo magnetico alternato che genera nel campione una corrente alternata indotta simile a un vortice, chiamata corrente parassita. La distribuzione e le dimensioni delle correnti parassite non dipendono solo dalla forma e dalle dimensioni della bobina e dalle dimensioni e dalla frequenza della corrente alternata, ma anche dalla conduttività, dalla permeabilità, dalla forma e dalle dimensioni del provino, dalla distanza dalla bobina e dalla presenza di eventuali crepe sulla superficie.

Condotte senza saldatura API5L X52N X56Q PSL2 OD24

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la nostra fabbrica ha laminazione Φ720 può produrre i tubi senza cuciture di grande dimensione direttamente. quale API5L X65QS PSL2 OD610*12.7mm dal laminato caldo che produce la lunghezza 12m

Composizione chimica API5L X65QS PSL2:

API5L X65QS PSL2 Proprietà meccaniche

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Materiale in acciaio al carbonio per applicazioni di corrosione da idrogeno solforato

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L'idrogeno solforato H₂S è un composto inorganico incolore, infiammabile, solubile in acqua e gas acido; la corrosione da idrogeno solforato si riferisce alle condutture di petrolio e gas contenenti una certa concentrazione di idrogeno solforato (H2S) e alla corrosione dell'acqua. L'H₂S si scioglie nell'acqua e diventa acido, provocando la corrosione elettrochimica, il pitting locale e la perforazione delle condutture. Gli atomi di idrogeno generati nel processo di corrosione vengono assorbiti dall'acciaio e si arricchiscono nei difetti metallurgici del tubo, il che può portare all'infragilimento dell'acciaio e all'innesco di cricche, con conseguente formazione di fessure. Nelle condutture e nelle attrezzature dei giacimenti di petrolio e gas acidi contenenti H₂S si sono verificati più volte strappi improvvisi o fratture fragili, cricche nelle zone di saldatura e altri incidenti, causati principalmente da cricche indotte da idrogeno (HIC) e cricche da sollecitazione da solfuro (SSC).

I fattori che influenzano la corrosione dell'H₂S comprendono la concentrazione di idrogeno solforato, il valore PH, la temperatura, la portata, la concentrazione di anidride carbonica e di ioni cloruro (C1-), ecc. Un ambiente umido di corrosione da stress da idrogeno solforato è costituito se sono soddisfatte le seguenti condizioni:

  • La temperatura del fluido non è superiore a 60+2P ℃, P è la pressione relativa al fluido (MPa);
  • B la pressione parziale dell'idrogeno solforato non è inferiore a 0,35mpa;
  • Il fluido contiene acqua o la temperatura del fluido è inferiore alla temperatura di rugiada dell'acqua;
  • Mezzo con PH inferiore a 9 o cianuro.

I risultati mostrano che, a parità di resistenza o durezza dell'acciaio legato, la microstruttura con distribuzione uniforme di piccoli carburi sferici può essere ottenuta mediante rinvenimento ad alta temperatura dopo la tempra, e la resistenza alla corrosione da H2S è migliore di quella dopo il rinvenimento. Anche la forma delle inclusioni è importante, soprattutto quella degli MnS, perché gli MnS sono soggetti a deformazione plastica ad alte temperature e le lamiere MnS formate dalla laminazione a caldo non possono essere modificate durante il successivo trattamento termico.

Gli elementi Mn, Cr e Ni vengono aggiunti al acciaio al carbonio per migliorare la temprabilità, in particolare il Ni. In genere si ritiene che l'elemento Ni sia vantaggioso per la tenacità degli acciai legati, ma il sovrapotenziale di reazione di evoluzione dell'idrogeno dell'acciaio al Ni è basso, lo ione idrogeno si scarica facilmente e si riduce per accelerare la precipitazione dell'idrogeno, per cui la resistenza dell'acciaio al Ni alla tensocorrosione da solfuro è scarsa. In generale, gli acciai al carbonio e gli acciai legati dovrebbero contenere meno di 1% o nessun nichel. Elementi come Mo, V, Nb, ecc. che formano carburi stabili nell'acciaio.

Le norme ISO 15156-2, ISO15156-3 o NACE MR0175-2003 hanno limitato le condizioni ambientali per evitare l'insorgere della tensocorrosione. Se queste condizioni non sono soddisfatte, devono essere eseguiti i test HIC e SSC e devono essere rispettati altri standard pertinenti. L'American Corrosion Institute (NACE) MR-01-95 stabilisce che per prevenire la criccatura da tensocorrosione da solfuro (SSCC) si deve utilizzare acciaio ordinario (contenuto di nichel inferiore a 1%) con una durezza inferiore a Rockwell HRC22 o acciaio al cromo-molibdeno temprato con contenuto di nichel inferiore a HRC 26.

Inoltre, esistono altre restrizioni:

  • Impurità nell'acciaio: zolfo ≤ 0,002%, P≤0,008%, O≤ 0,002%.
  • La durezza non è superiore a 22HRC, il carico di snervamento è inferiore a 355MP, la resistenza alla trazione è inferiore a 630MPa
  • Il contenuto di carbonio dell'acciaio deve essere ridotto il più possibile, a condizione di soddisfare le proprietà meccaniche della lamiera. Per gli acciai a basso tenore di carbonio e gli acciai al carbonio-manganese: CE≤0,43, CE=C+Mn/6; per gli acciai debolmente legati: CE≤045 CE=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15

Piastra in acciaio: SA387 Gr11(HlC), SA387 Gr12(HlC), SA387 Gr22(HlC), SA516 Gr65(HlC), SA516 Gr70(HlC);

Tubi in acciaio: API 5CT H40, J55, L55, C75 (1,2,3), L80 (tipo 1), N80 (tipo Q/T), C95 (tipo Q/T), P105, P110 Q/T); API 5L grado A, grado B, X42, X46, X52; ASTM A53, A106(A, B, C)

Tubi e lamiere in acciaio al carbonio disponibili per applicazioni H₂S

Saldatura di materiale per caldaie ultra-supercritiche

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Per acciaio resistente al calore si intende l'acciaio che lavora ad alta temperatura e che ha un'eccellente resistenza termica e stabilità termica. La resistenza termica si riferisce alla capacità di resistere allo scorrimento e alla frattura ad alta temperatura, mentre la stabilità termica si riferisce alla capacità di resistere all'ossidazione e alla corrosione dei mezzi gassosi ad alta temperatura. Gli acciai resistenti al calore con resistenza termica vengono solitamente definiti acciai resistenti al calore e gli acciai resistenti al calore con stabilità termica acciai stabili al calore. Gli acciai resistenti al calore sono utilizzati principalmente nell'ingegneria energetica e dell'energia, ad esempio nella produzione di apparecchiature per la raffinazione del petrolio, caldaie, recipienti nucleari, turbine a vapore, recipienti per prodotti chimici sintetici, apparecchiature aerospaziali e altre apparecchiature per la lavorazione ad alta temperatura. Va notato che molti acciai inossidabili (309, 310H) hanno anche una resistenza al calore e sono talvolta indicati come "acciai inossidabili resistenti al calore".

I giunti saldati di acciaio resistente al calore deve avere sostanzialmente la stessa resistenza all'ossidazione ad alta temperatura del metallo base. La composizione della lega e il contenuto del metallo saldato devono essere sostanzialmente coerenti con il metallo di base, come Cr, Mo, W e altri elementi principali, mentre le impurità come P e S devono essere controllate a un livello basso per quanto possibile per ridurre la tendenza alla cricca a caldo. Per migliorare la saldabilità, il contenuto di C del materiale di saldatura può essere leggermente inferiore a quello del metallo di base per garantire le prestazioni ad alta temperatura. La resistenza del metallo saldato deve essere simile a quella del metallo base da saldare. I giunti saldati in acciaio resistente al calore non solo devono avere una resistenza a breve termine a temperatura ambiente e ad alta temperatura sostanzialmente uguale a quella del metallo base, ma anche, cosa più importante, proprietà di scorrimento ad alta temperatura simili a quelle del metallo base. I requisiti prestazionali dei nuovi giunti in acciaio termoresistente per caldaie ultra-supercritiche sono riportati nella tabella seguente.

GradiT.S σb MPaY.Sσs MPaAllungamento δ％AkvJSollecitazione ammissibile alla temperatura di esercizio, MPaDurezza, HB
P12263053017%3164 (620℃)225～270
P9263053017%3170(620℃)-
HR3C655-30-69(650℃)-
Super304H590-35-91(620℃)78(650℃)225～270

Although most of heat resistant steel welding structure is working under high temperature, but the final inspection for pressure vessels and piping requirements, usually at room temperature to 1.5 times the working pressure experiment hydraulic or pneumatic pressure test, the operation of pressure equipment or maintenance have to undergo the cold start process, so the heat resistant steel welding joint is also should have certain resistance to brittle fracture. For martensite and austenite heat resistant steels, the content of δ Ferrite in the deposited metal should be strictly controlled to ensure the creep property of the welded joints during the long time running at high temperature.

Saldatura di acciaio martensitico P92/T92, P122/T122

Sia il P92 che il P122 sono acciai martensitici, con tendenza alla cricca a freddo e alla cricca a caldo durante la saldatura. Per evitare cricche da freddo durante la saldatura, è necessario un preriscaldamento prima della saldatura. La temperatura di preriscaldamento non è inferiore a 150℃ per la saldatura TIG e non è inferiore a 200℃ per la saldatura ad arco con elettrodo e la saldatura ad arco sommerso. Per evitare cricche calde e grana grossa, l'energia della linea di saldatura deve essere rigorosamente controllata durante il processo di saldatura, la temperatura dell'interstrato deve essere inferiore a 300℃ e si preferisce la saldatura ad arco con elettrodo di tungsteno e argon con un piccolo apporto di calore di saldatura. Nella saldatura ad elettrodo ad arco si deve prestare attenzione alla saldatura multistrato e a più passate. Lo spessore della passata di saldatura non deve essere superiore al diametro dell'elettrodo. La larghezza della passata di saldatura non deve essere superiore a 3 volte il diametro dell'elettrodo e si raccomanda che il diametro dell'elettrodo non sia superiore a 4 mm. Per i pezzi con pareti di grande spessore, è possibile utilizzare la saldatura ad arco sommerso, ma è necessario utilizzare la saldatura ad arco sommerso a filo sottile e il diametro del filo di saldatura deve essere inferiore a 3 mm. Quando si saldano tubi di piccolo diametro T122 e T92, il lato posteriore deve essere riempito di argon durante l'intero processo di saldatura. Per i tubi di grande diametro a parete spessa, è necessaria una protezione con gas argon sul retro dei primi tre strati di saldatura alla radice. Dopo la saldatura, utilizzare l'isolamento in amianto e il raffreddamento lento e rimanere tra 100 ~ 150℃ per almeno 1 ~ 2 ore, fino a quando la metallografia è completamente trasformata in martensite, quindi è possibile effettuare il trattamento termico post-saldatura. Per lo spessore della parete del pezzo è superiore a 40 mm, dopo la saldatura con isolamento di amianto raffreddamento lento, 100 ~ 150 ℃ almeno rimanere 1 ~ 2 ore, se non immediatamente il trattamento termico, dovrebbe essere riscaldato a 200 ~ 300 ℃ isolamento 2 ore e poi raffreddamento lento a temperatura ambiente.

Saldatura dell'acciaio austenitico SUPER 304H, SA-213 TP310HCBN

L'acciaio austenitico ha una buona saldabilità e non ha tendenza alla criccatura a freddo, quindi non necessita di preriscaldamento. Tuttavia, l'acciaio austenitico ha una tendenza alla criccatura a caldo durante la saldatura, per cui è necessario prestare attenzione al controllo dell'apporto termico di saldatura e della temperatura interstrato. Nel processo di saldatura, il metodo di saldatura dell'energia della linea di saldatura è minore, come il TIG manuale, la saldatura TIG automatica a filo freddo o la saldatura TIG a filo caldo. In generale, la temperatura dell'intercalare deve essere controllata non oltre i 150℃. Per la saldatura TIG automatica a filo freddo o a filo caldo, il processo di saldatura continua richiede il raffreddamento ad acqua dello strato intermedio della saldatura. Per prevenire la corrosione intergranulare, è necessario controllare il contenuto di ioni cloruro nell'acqua di raffreddamento. Per evitare l'ossidazione degli elementi di lega nella zona ad alta temperatura, la superficie posteriore deve essere riempita di argon durante l'intero processo di saldatura. Per garantire una buona fusione su entrambi i lati della scanalatura, l'angolo della scanalatura dell'acciaio austenitico deve essere maggiore di quello dell'acciaio ferritico generale. Per la saldatura di acciai dissimili con materiali di ferrite, si consiglia il filo o l'elettrodo di saldatura ernicR-3 o EnICRFE-2. Quando l'acciaio dissimile viene saldato (con acciaio di ferrite) e utilizzato ad alte temperature, è necessario tenere conto del coefficiente di espansione di entrambi i materiali.

 

Per cosa viene utilizzato l'acciaio resistente allo scorrimento?

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Il molibdeno è stato un elemento di lega chiave negli acciai ferritici resistenti al creep che operano a temperature fino a 530°C. Le principali applicazioni degli acciai resistenti al creep sono nelle centrali elettriche e negli impianti petrolchimici, dove le turbine a vapore richiedono grandi pezzi fucinati e fusi, mentre i recipienti a pressione, le caldaie e i sistemi di tubazioni richiedono tubi, piastre e accessori di ogni tipo. Oltre alla resistenza al creep ad alta temperatura, sono importanti anche altre proprietà del materiale, come la temprabilità, la resistenza alla corrosione e la saldabilità. L'importanza relativa di queste proprietà dipende dall'applicazione specifica del materiale. Ad esempio, i rotori delle turbine di grandi dimensioni necessitano di acciaio con una buona temprabilità, mentre i sistemi di tubazioni delle centrali elettriche devono essere saldabili. Tuttavia, le leghe utilizzate in queste diverse applicazioni utilizzano tutte gli stessi principi per migliorare la resistenza allo scorrimento.

Il molibdeno in soluzione solida può ridurre in modo molto efficace il tasso di scorrimento dell'acciaio. Se utilizzato ad alte temperature, il molibdeno rallenta l'agglomerazione e la coartazione dei carburi (maturazione di Ostwald). La tempra e il rinvenimento producono una microstruttura composta da bainite superiore, ottenendo i migliori risultati in termini di resistenza alle alte temperature. Per le centrali elettriche a carbone, l'efficienza dei gruppi elettrogeni subcritici è inferiore al 40%. I futuri impianti ultra-supercritici (USC) dovrebbero avere un'efficienza superiore al 50%, riducendo di quasi la metà le emissioni di anidride carbonica per chilowattora di elettricità prodotta. L'acciaio ferritico resistente allo scorrimento è ancora comunemente utilizzato nelle centrali elettriche, nelle raffinerie di petrolio e negli impianti petrolchimici di tutto il mondo. I componenti includono tubi senza saldatura per caldaie ad acqua calda e surriscaldatori, tamburi per caldaie, collettori, pompe e recipienti a pressione per alte temperature, nonché spine di turbine a vapore di oltre 2 metri di diametro e oltre 100 tonnellate di peso. Questo acciaio può essere classificato come acciaio C-Mn, acciaio Mo, acciaio C-RMO a bassa lega e acciaio 9-12% Cr.

Tipo di impianto Subcritico (oltre 300000 kw)
Parete d'acqua: A192, SA-106B, SA-106C,
Surriscaldamento: T11/P12, P22/T22,T23, T91,T92
Riscaldatore: P11,T23,T91,T92
Economizzatore: A192
Tubo di testa e di vapore: A192, T12, P12
Supercritico (SC) (oltre 600.000 kw)
Surriscaldamento: T22, T23, T91, T92, TP347H, TP347HFG, SUPER304H, HR3C
Materiale del riscaldatore: P12,T23,T91,T92,TP347H,TP347HFG,SUPER304H,HR3C
Materiali dell'economizzatore : A192, SA210C
Testata e tubo vapore: P11, P91, P92
Ultra-supercritico (USC) (oltre 660000 kw)
Materiale di surriscaldamento: T22T23, T91, T92, TP347H, TP347HFG, SUPER304H, HR3C
Riscaldatore: P12, T23, T91, T92, TP347H, TP347HFG, SUPER304H, HR3C
Materiali dell'economizzatore : A192, SA210C
Testata e tubo vapore: P11, P91, P92

Come è collegato il tubo di scambio termico con il foglio di tubi?

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La forma di connessione del tubo di scambio termico e della piastra tubiera comprende principalmente l'espansione, la saldatura, la saldatura ad espansione, ecc. Il giunto di espansione della forza si riferisce all'espansione delle prestazioni di tenuta e della resistenza alla trazione della connessione tra il tubo di scambio termico e la piastra tubiera. Si basa sulla deformazione plastica dell'estremità del tubo per resistere alla forza di trazione. Le tensioni residue dopo l'espansione del tubo si indeboliscono gradualmente con l'aumento della temperatura, per cui le prestazioni di tenuta e la resistenza del collegamento tra il tubo e il foglio tubiero diminuiscono. Pertanto, l'espansione della resistenza è adatta per una pressione di progetto inferiore o uguale a 4MPa e una temperatura di progetto inferiore o uguale a 300℃. L'espansione della resistenza non deve essere utilizzata in caso di forti vibrazioni, grande differenza di temperatura o evidente corrosione da stress durante il funzionamento.

Quando si espande il tubo, la durezza del tubo deve essere inferiore a quella della lamiera del tubo. Lo spazio tra il tubo e il tubo e la levigatezza del tubo influiscono sulla qualità del tubo in espansione. La superficie ruvida del foro del tubo può produrre una grande forza di attrito e non è facile da staccare, ma è facile che produca perdite. È severamente vietato che la superficie del foro del tubo presenti una scanalatura longitudinale passante. La superficie liscia del foro del tubo non è facile da perdere, ma è facile da staccare. In genere, la rugosità della superficie deve essere inferiore o uguale a 12,5μm. Esistono due tipi di fori per tubi: i fori e le scanalature anulari; i primi sono mostrati nella figura (a) qui sotto, mentre i secondi sono mostrati nelle figure (b) e (c) qui sotto.

Dopo la scanalatura, il tubi in acciaio vengono schiacciati nelle scanalature durante l'espansione, migliorando così la resistenza al distacco e le prestazioni di tenuta. Il numero di scanalature anulari nel foro del tubo dipende dallo spessore della piastra tubolare. In generale, si apre una scanalatura quando lo spessore è inferiore a 25 mm e due scanalature quando lo spessore è superiore a 25 mm. Quando la piastra tubiera è spessa o per evitare la corrosione della fessura, si può utilizzare la struttura mostrata nella figura seguente (d); la piastra tubiera composita e il tubo di scambio termico possono anche essere espansi, quando il rivestimento è maggiore o uguale a 8 mm, dovrebbe essere nella scanalatura sul foro del tubo, la struttura è mostrata nella figura seguente (e).

La saldatura di forza si riferisce a garantire le prestazioni di tenuta e la resistenza alla trazione del tubo di scambio termico e del collegamento con il foglio di tubi, è il tipo di collegamento con il foglio di tubi più utilizzato. La fabbricazione della saldatura di forza è semplice, la capacità di trazione è forte, come il guasto della parte saldata, può essere una saldatura secondaria di riparazione, più conveniente per il tubo di scambio termico. L'uso della saldatura di forza non è limitato dalla pressione e dalla temperatura, ma non è adatto per l'occasione di grandi vibrazioni o di corrosione della fessura. La forma generale della saldatura di resistenza è illustrata nella figura (a) seguente. Per evitare l'accumulo di liquidi intorno all'estremità del tubo, viene spesso utilizzata la struttura illustrata nella figura (b). La struttura mostrata nella figura (c) seguente è generalmente utilizzata nel caso in cui la lamiera dei tubi sia in acciaio inossidabile.

Le prestazioni di tenuta del giunto tra il tubo e la piastra tubiera devono essere elevate, oppure la corrosione del gioco, la resistenza a forti vibrazioni e altre occasioni; l'espansione o la saldatura singole non possono soddisfare i requisiti, mentre la combinazione delle due operazioni può fornire una resistenza sufficiente e buone prestazioni di tenuta. La combinazione di espansione e saldatura può essere suddivisa in due tipi in base alla sequenza di espansione e saldatura: espansione e saldatura dopo l'espansione. Il metodo di espansione generale comporta inevitabilmente la presenza di macchie d'olio nella fessura del giunto, che verrà saldato dopo l'espansione. Queste macchie d'olio e l'aria presente nella fessura ridurranno la qualità della saldatura.

Saldare prima dell'espansione, causerà danni alla saldatura. Attualmente non esistono disposizioni uniformi per la scelta dei due ordini. Nell'ingegneria reale, come l'espansione dopo la saldatura, prima della saldatura dovrebbe essere pulito l'olio; se la prima saldatura dopo l'espansione, dovrebbe essere un limite alla posizione di espansione dell'estremità del tubo, in genere per controllare dalla superficie della piastra del tubo 15 mm sopra la portata di espansione. La prima espansione e la successiva saldatura adottano generalmente la forma dell'espansione di forza e della saldatura di tenuta. L'espansione della resistenza assicura le prestazioni di tenuta del tubo e della piastra tubiera, fornendo una sufficiente resistenza alla trazione, mentre la saldatura di tenuta assicura ulteriormente le prestazioni di tenuta del tubo e della piastra tubiera. La struttura è illustrata nella figura (a). La saldatura di forza assicura le prestazioni di tenuta del tubo e del foglio tubiero, fornendo una sufficiente resistenza alla trazione, e l'espansione dell'incollaggio elimina lo spazio tra il tubo e il foro del tubo per garantire le prestazioni di tenuta. La struttura è illustrata nella figura (b).

In sostanza, l'espansione esplosiva è anche un tipo di espansione di forza, quest'ultima di solito adotta l'espansione a rulli, la prima utilizza l'esplosivo in un periodo di tempo molto breve per produrre un'onda d'urto di gas ad alta pressione per rendere il tubo saldamente attaccato al foro del tubo. Elevata espansione esplosiva ed efficienza di connessione, nessuna necessità di olio lubrificante, facilità di saldatura dopo l'espansione, grande resistenza alla trazione, piccolo allungamento assiale e deformazione.

L'espansione esplosiva è adatta ai tubi a parete sottile, ai tubi di piccolo diametro e all'espansione della lamiera del tubo di grande spessore, alla perdita dell'estremità del tubo di scambio termico, mentre l'espansione meccanica è difficile da riparare.

In che modo gli elementi di lega influenzano le prestazioni degli acciai criogenici?

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Gli acciai utilizzati nell'intervallo di temperatura compreso tra -10 e -273℃ sono solitamente chiamati acciai a bassa temperatura o acciai criogenici In base al contenuto di elementi di lega e alla struttura, gli acciai criogenici possono essere suddivisi in: Acciai C-Mn uccisi dall'alluminio come 06MnVTi, 06MnVal, 09Mn2Vre, 06MnNb, acciai a bassa lega a bassa temperatura a corpo ferrico 0,5Ni, 2,5Ni, 3Ni, 3,5Ni, ecc., acciai a bassa temperatura martensiformi come 9Ni, 5Ni, acciai a bassa temperatura austenitici ad alta lega come 1Cr18Ni9Ti e 20Mn23Al e così via.

L'effetto degli elementi di lega negli acciai a bassa temperatura si riferisce principalmente al loro effetto sulla tenacità a bassa temperatura degli acciai:

C

Con l'aumento del contenuto di carbonio, la temperatura di transizione fragile dell'acciaio aumenta rapidamente e la proprietà di saldatura diminuisce, quindi il contenuto di carbonio dell'acciaio a bassa temperatura è limitato a meno di 0,2%.

Mn

Il manganese può migliorare in modo evidente la tenacità a bassa temperatura dell'acciaio. Il manganese esiste principalmente sotto forma di soluzione solida nell'acciaio e svolge un ruolo di rafforzamento della soluzione solida. Inoltre, il manganese è un elemento che amplia la regione dell'austenite e riduce la temperatura di trasformazione (A1 e A3). È facile ottenere grani di ferrite e perlite fini e duttili, che possono aumentare l'energia massima di impatto e ridurre significativamente la temperatura di transizione fragile. In generale, il rapporto Mn/C dovrebbe essere pari a 3, in grado non solo di ridurre la temperatura di transizione fragile dell'acciaio, ma anche di compensare la diminuzione delle proprietà meccaniche causata dalla diminuzione del contenuto di carbonio dovuta all'aumento del contenuto di Mn.

Ni

Il nichel può attenuare la tendenza alla transizione fragile e ridurre significativamente la temperatura della transizione fragile. L'effetto del nichel sul miglioramento della tenacità a bassa temperatura dell'acciaio è 5 volte superiore a quello del manganese, cioè la temperatura di transizione fragile diminuisce di 10℃ con l'aumento del contenuto di nichel di 1%. Ciò è dovuto principalmente al fatto che il nichel con il carbonio, assorbito dalla soluzione solida e dal rinforzo, fa sì che il nichel si sposti verso il punto sinistro del punto eutettoide dell'acciaio per ridurre il contenuto di carbonio, ridurre la temperatura di transizione di fase (A1 e A2), rispetto allo stesso contenuto di carbonio dell'acciaio al carbonio, diminuire il numero di ferrite e raffinazione, popolazioni di perlite (il contenuto di carbonio della perlite è anche inferiore all'acciaio al carbonio). I risultati sperimentali dimostrano che il motivo principale per cui il nichel aumenta la tenacità a bassa temperatura è che l'acciaio contenente nichel ha più dislocazioni mobili a bassa temperatura ed è più facile da slittare. Ad esempio, l'acciaio martensiforme a bassa lega e basso tenore di carbonio per le basse temperature Acciaio 9Niha un'elevata tenacità alle basse temperature e può essere utilizzato per -196℃. L'acciaio 5Ni sviluppato sulla base dell'acciaio 9Ni ha una buona tenacità a bassa temperatura a -162~-196℃.

P, S, Sn, Pb Sb

Fosforo, zolfo, arsenico, stagno, piombo, antimonio: questi elementi non favoriscono la tenacità a bassa temperatura dell'acciaio.

Si segregano nel bordo del grano, riducendo l'energia superficiale e la resistenza del bordo del grano e facendo sì che la cricca fragile abbia origine dal bordo del grano e si estenda lungo il bordo del grano fino al completamento della frattura.

Il fosforo può migliorare la resistenza dell'acciaio, ma ne aumenta la fragilità, soprattutto a basse temperature. La temperatura di transizione fragile è ovviamente aumentata, quindi il suo contenuto deve essere strettamente limitato.

O, H, N

Questi elementi aumentano la temperatura di transizione fragile dell'acciaio. Gli acciai disossidati al silicio e quelli uccisi dall'alluminio possono migliorare la tenacità a basse temperature, ma poiché il silicio aumenta la temperatura di transizione fragile degli acciai, gli acciai uccisi dall'alluminio hanno una temperatura di transizione fragile inferiore a quella degli acciai uccisi dal silicio.

La saldabilità dell'involucro petrolifero J55

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The oil casing is composed of a collar and pipe body. A single pipe body is connected with the collar thread and transported to the oil field site with end to end connection to facilitate transportation and use after reaching the required length. In order to strengthen the strength and anti-loosening control of the threaded connection, it is necessary to weld the coupling with the pipe body after the threaded connection, so it is very important to analyze the welding performance and formulate a reasonable welding process. API 5A J55 is one of the most commonly used casing materials, and we analyzed its weldability in terms of its carbon equivalent.

Composizione chimica di API 5CT J55

GradoCSiMnPSCrNiCuMo
API 5CT J550.34-0.390.20-0.351.25-1.500.0200.0150.150.200.20/

According to the carbon equivalent formula of the International Institute of Welding:

CE＝C＋Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15

CE＝0,69＞0,4

Its carbon equivalent is more than 0.4 and its weldability is poor. In order to obtain qualified welding quality, high preheating temperature and strict technological measures are needed.

Its weldability was analyzed according to the influence of J55 alloy element content on microstructure and properties:

  • J55 casing tube has a high carbon content, that’s 0.34%~0.39%, which makes the supercooled austenite transition curve of steel move to the right and increase; The addition of Cr, Mn, Ni, Cu and other alloy elements makes the transition curve of supercooled austenite shift to the right, which enhances the stability of the supercooled austenite, and increases the MS point (the beginning point of martensite formation). All these effects increase the quenching tendency of J55, and welding cracks have appeared.
  • J55 has a large tendency to cold crack, mainly quenching and embrittlement crack. Due to its high strength, high maximum hardness value of welding heat affected zone and rapid cooling, martensite is easily generated. When welding, try to choose large line energy and welding current, should not excessively reduce the welding speed. In order to reduce the cooling rate, extend the cooling time of the welded joint from 800 ℃ to 500℃, improve the microstructure of the weld metal and the heat-affected zone, and reduce the maximum hardness of the heat-affected zone, preheating before welding and tempering after welding is required.
  • The hot crack tendency of J55 is not high because its thermal conductivity is not easy to generate low fusion eutectic; The reheat crack tendency is not large, because it does not contain strong carbide. The welding wire ER55-G matched with its strength is selected. The welding wire has excellent welding process performance, high Ni content, strong cold crack resistance, and excellent comprehensive mechanical properties of the deposited metal.
  • Due to the large heat input required for J55 welding, the strength value of base material and welding material is large, and the internal stress during welding is extremely large. During welding, it is necessary to hammer the weld while welding. After welding, heat treatment is carried out to eliminate the internal stress and avoid the post-welding cracking caused by excessive stress. Post-weld heat treatment can also improve the welding microstructure properties.

Welding process of J55

Welding method 1: 80% Ar+20%CO2 gas shielded welding. Welding material: welding wire ER55-G, diameter Φ3.2mm. Welding parameters: current 250~320A, voltage 26 ~30V; Welding speed 35~50cm/min;

The preheating temperature is 100℃, and the interlayer temperature is not lower than the preheating temperature, but it is not allowed to be higher than the preheating temperature of 30℃.

Post-welding treatment: air cooling without any heat treatment.

Results: The tensile test was qualified. The impact values of the three samples in the heat-affected zone are 26,47,23, unqualified. The four side bending samples have 3.75mm crack, 4mm crack, 1.38mm crack, 0.89mm crack, respectively, which are unqualified. This technological scheme is not reasonable.

Welding method 2: 80%Ar+20%CO2 gas welding. Welding material: welding wire ER55-G, diameter Φ3.2mm. Welding parameters: current 250~320A, voltage 26 ~30V; Welding speed 35~50cm/min; The preheating temperature is 100℃, and the interlayer temperature is not lower than the preheating temperature, but it is not allowed to be higher than the preheating temperature of 30℃.

Post-welding treatment: tempering treatment, temperature 600±20℃, holding time for 4h; Heating rate 50℃/h, cooling rate 50℃/h.

Results: The tensile test was qualified. The impact values of the three samples in the heat-affected zone are 51, 40 and 40, respectively, which are qualified.

Side bending test, qualified; The experiment proves that this technological scheme is reasonable. Post-welding heat treatment can improve the welding microstructure and properties, which is one of the important factors for J55 welding to obtain the welded joints that meet the technical requirements.

The harsh API 5A J55 casing environment requires the quality of the pipe itself, also the quality of the welding. Through the above welding analysis and test, the welding process that can meet the requirements is obtained, which provides a theoretical and experimental basis for the correct welding of oil casing.

Vantaggi dello scambiatore di calore a U

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Lo scambiatore di calore a tubi a U si caratterizza per la sua struttura semplice, la buona tenuta, la facilità di manutenzione e pulizia, il basso costo, le buone prestazioni di compensazione termica e la forte capacità di sopportare la pressione. Lo scambiatore di calore a tubi a U ha la più grande area di scambio termico a parità di diametro. La struttura principale dello scambiatore di calore a tubo a U comprende la scatola tubiera, il cilindro, la testa, il tubo di scambio termico, gli ugelli, il deflettore, la piastra anti-shock e il tubo di guida, la struttura anti-cortocircuito, il supporto e altri accessori del lato guscio e del lato tubo, è il più comunemente usato nello scambiatore di calore a guscio e tubo.

Tubo di scambio termico

I tubi di scambio termico utilizzati per il trasferimento di calore utilizzano solitamente tubi di scambio termico primari trafilati a freddo e tubi di scambio termico ordinari trafilati a freddo. I primi sono adatti al trasferimento di calore e alle occasioni di vibrazione senza cambiamento di fase, mentre i secondi sono adatti al trasferimento di calore per ribollire, condensare e alle occasioni generali senza vibrazioni. Il tubo di scambio termico deve essere in grado di resistere a determinate differenze di temperatura, alle sollecitazioni e alla resistenza alla corrosione. La lunghezza del tubo di scambio termico è generalmente di 1,0m, 1,5m, 2,0m, 2,5m, 3,0m, 4,5m, 6,0m, 7,5m, 9,0m, 12,0m. Il materiale del tubo può essere acciaio al carbonio, acciaio inox, alluminio, rame, ottone e lega rame-nichel, nichel, grafite, vetro e altri materiali speciali, spesso utilizzati anche tubi compositi. Al fine di espandere l'area del tubo di trasferimento di calore efficace, allo stesso tempo massimizzare il coefficiente di trasferimento di calore lato tubo, l'elaborazione del tubo di scambio di calore o in tubo inserito nelle superfici interne ed esterne dei componenti di flusso disturbato, producendo turbolenza del fluido all'interno e all'esterno allo stesso tempo, comunemente usato come tubi di superficie ruvida, tubo alettato, il tubo di supporto, all'interno del tipo plug-in, ecc.

Foglio di tubo

La piastra tubiera è una delle parti più importanti dello scambiatore di calore a fascio tubiero. La piastra tubiera è la barriera tra il lato del mantello e il lato del tubo. Quando il mezzo di scambio termico è esente da corrosione o leggermente corroso, è generalmente realizzata in acciaio a basso tenore di carbonio, acciaio a bassa lega o acciaio inossidabile. La forma di connessione tra tubo-foglio e mantello si divide in non staccabile e staccabile. La prima è la connessione tra tubo-foglio e mantello nello scambiatore di calore a tubi fissi. I secondi, come il tipo di tubo a U, il tipo a testa flottante e il tipo a cassone e la piastra tubiera scorrevole, collegano la piastra tubiera e il mantello dello scambiatore di calore. Nel caso di connessioni rimovibili, la piastra tubiera stessa non è solitamente in contatto diretto con il mantello, ma la flangia è collegata al mantello indirettamente o è bloccata da due flange sul mantello e sulla scatola tubiera.

Scatola per tubi

La maggior parte degli scambiatori di calore a fascio tubiero con diametro del mantello maggiore adotta strutture a tubi e cassette. La scatola di tubi si trova a entrambe le estremità dello scambiatore di calore, che distribuisce uniformemente il fluido dal tubo ai tubi dello scambiatore di calore e raccoglie il fluido nei tubi per inviarlo all'esterno dello scambiatore di calore. In un involucro a più tubi, l'involucro può anche cambiare la direzione del flusso. La struttura della scatola tubiera è determinata principalmente dalla necessità di pulire lo scambiatore di calore o di dividere il fascio tubiero.

Lo scambiatore di calore a guscio e a U è diventato il tipo di struttura di scambiatore di calore più comunemente utilizzato nel campo dell'industria petrolchimica a causa di molti vantaggi, ma presenta anche alcuni svantaggi, come la pulizia del tubo è più difficile, il tasso di utilizzo della piastra tubiera è basso a causa della limitazione del raggio di curvatura del tubo; la distanza tra i tubi più interni del fascio tubiero è grande, il processo a guscio è facile da cortocircuitare e il tasso di scarto è alto. È adatto per una grande differenza di temperatura tra il tubo e la parete del guscio o il lato del guscio dove il mezzo è facile da scalare e necessita di pulizia, e non è adatto per l'utilizzo di occasioni di tipo piastra tubiera galleggiante e fissa, particolarmente adatto per pulire e non facile da scalare sotto alta temperatura, alta pressione, mezzo corrosivo.