¿Qué es la fisuración cáustica en la tubería de vapor?

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El agrietamiento cáustico, también conocido como fragilización cáustica, es el agrietamiento de metales en soluciones alcalinas debido a la acción combinada de la tensión de tracción y los medios corrosivos, es un tipo de SCC. La causa agrietamiento de la caldera de presión se produce principalmente en las partes donde el vapor se evapora y condensa repetidamente o en contacto con sosa cáustica, que puede ser de acero al carbono, acero de baja aleación, acero de ferrita y equipos de acero inoxidable austenítico. Los accidentes de explosión por agrietamiento suelen producirse en el sistema de calderas, y también pueden producirse por concentración de Na+ en autoclaves, sistemas de recuperación de calor residual y evaporadores de Al2O3 de empresas de aluminio electrolítico en plantas químicas de cloro-álcali, fábricas de papel e industrias de energía nuclear.

Cuando la concentración de hidróxido de sodio es superior a 5%, las tuberías de vapor de acero al carbono y acero de baja aleación son casi propensas a producir grietas cáusticas, la corrosión bajo tensión alcalina se produce generalmente a más de 50~80℃, especialmente cerca del punto de ebullición de la zona de alta temperatura, la concentración alcalina de 40% ~ 50%. Según la teoría, cuando la fracción de masa de NaOH local es superior a 10%, la película de óxido protectora del metal se disolverá, y el metal matriz reaccionará con el álcali más para formar óxidos corrosivos magnéticos sueltos y porosos, y la solución acuosa es alcalina. Mientras 10~20mg-L-1 NaOH esté contenido en el agua de la caldera o intercambiador de calor, la evaporación local repetida puede llevar a la concentración de álcali bajo el sedimento o en las grietas, causando corrosión alcalina local.

Los factores que afectan a la sensibilidad del craqueo cáustico

El agrietamiento cáustico es fácil que se produzca en las partes concentradas de líquido que contiene álcali con alta tensión residual, como las partes de juntas de soldadura, este tipo de SCC suele desarrollar intergranular y las fracturas están llenas de óxidos.

Las grietas de fragilidad alcalina en el acero al carbono tubería de vapor aparecen como finas grietas intergranulares con óxidos. Hay varios factores principales que determinan la fragilidad del álcali: la concentración de álcali, la temperatura del metal y la tensión de tracción. Los experimentos demuestran que algunas grietas por álcali se producen en pocos días, mientras que la mayoría se producen cuando se expone a más de 1 año. Aumentar la concentración de álcali y la temperatura puede mejorar la tasa de agrietamiento.

Medio 

El craqueo cáustico es la corrosión que se produce a altas temperaturas en la lejía concentrada. Cuando la fracción másica de NaOH es inferior a 5%, no se producirá craqueo cáustico. Esta lejía concentrada puede ser el medio de trabajo o puede recogerse durante. Cuanto mayor sea la concentración de sosa cáustica, mayor será la sensibilidad del craqueo cáustico, que no sólo está relacionado con la concentración del álcali, sino que también depende de la temperatura de la solución.

La temperatura

El tiempo de fractura por agrietamiento de los aceros para tuberías de vapor con bajo contenido en carbono aumenta con la disminución de la tensión. Se constata que el metal de la zona afectada por el calor con mayor deformación plástica residual, es decir, el metal calentado a 500~850℃ en el proceso de soldadura, tiene la mayor tendencia a la SCC. En el mantenimiento de equipos alcalinos se comprobó que los metales calentados a temperaturas superiores a 550℃ y ligeramente inferiores a la zona de recristalización durante la soldadura tenían la mayor tendencia al agrietamiento en solución alcalina, donde la tensión residual de soldadura y la tensión de microestructura son las mayores.

Elementos metálicos

Dado que el agrietamiento cáustico y la fragilidad por nitratos del acero de bajo contenido en carbono se fracturan a lo largo del grano, se teoriza que la sensibilidad de dicha fragilidad está causada por la segregación de C, N y otros elementos en el límite del grano. Los elementos químicos que causan el agrietamiento cáustico del acero bajo en carbono para tuberías de vapor son los siguientes:

▪ La segregación de C y N en los límites de grano aumenta la sensibilidad a la fisuración cáustica;

El efecto de los oligoelementos, debido a la segregación de S, P, As y otras impurezas en los límites de grano, aumenta la sensibilidad a la fragilización por álcali. Sin embargo, una pequeña cantidad de La, Al, Ti y V puede deberse a la reducción de la segregación de impurezas nocivas en el límite de grano reduciendo la sensibilidad a la fragilización alcalina.

▪ El craqueo cáustico aumenta a medida que aumenta el tamaño del grano,;

▪ Tratamiento térmico. La sensibilidad a la fisuración cáustica del acero tras la esferoidización es mayor que la del estado normalizado, lo que puede deberse al aumento de la segregación de los límites de grano durante la esferoidización de los carburos.

Posible 

El potencial sensible de agrietamiento cáustico del acero para tuberías de vapor de bajo contenido en carbono en solución de NaOH 35%~40% en ebullición es de -1150~800mV (SCE), y el potencial de agrietamiento cáustico se produce en el intervalo de -700mV (SCE) en el punto de ebullición (120℃). En el potencial crítico, la contracción de sección de la muestra disminuye en gran medida. El análisis de la estructura de rayos X muestra que en la superficie de la muestra se forma la película protectora Fe3O4.

¿Para qué se utiliza el tubo de acero revestido de alquitrán de hulla epoxídico?

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El alquitrán de hulla epoxi es un tipo de recubrimiento anticorrosivo con una excelente resistencia al impacto y al agua, compuesto por resina epoxi modificada, resina de poliamida, alquitrán de hulla, cargas y aditivos, que ofrece una excelente resistencia al agua, resistencia a la corrosión microbiana, buena adherencia, dureza y resistencia a la humedad. Puede prevenir todo tipo de corrosión iónica, ha sido ampliamente utilizado en acero utilizado en oleoducto subterráneo, tubería de agua, anticorrosión de tuberías de alcantarilladoetc. La capa anticorrosiva de asfalto de carbón epoxi se divide en anticorrosiva general, anticorrosiva mejorada (una capa tres de aceite) y anticorrosiva especial mejorada (dos capas cuatro de aceite). La tubería de acero anticorrosiva de asfalto de alquitrán de hulla epoxi es una forma anticorrosiva de capa de tela de vidrio y revestimiento anticorrosivo. El alquitrán de hulla epoxi de alta calidad con recubrimiento anticorrosivo tiene una superficie lisa, una estrecha adhesión con la tela de vidrio, no es fácil de despegar, y no tendrá fuerte olor acre después del secado completo.

Aplicaciones

Debido a que el pigmento de hierro en forma de lámina contenida en el recubrimiento y la imprimación a juego, que puede formar un recubrimiento denso, sólido, impermeable, por lo que el recubrimiento anticorrosivo de brea de carbón epoxi también tiene baja permeabilidad al vapor de agua y una excelente resistencia al agua, se puede utilizar para el fondo del barco, tanque de lastre, pila de acero muelle, soporte de acero de la mina, tanque de ácido, tubería de agua y tubería de agua de refrigeración industrial y minera pared anti-corrosión, anti-corrosión y fugas de la estructura de acero bajo el agua y los componentes de cemento, tubería subterránea y tanque de almacenamiento de gas bajo la protección; Campos costeros y salados en zonas de alta temperatura; Anticorrosión de paredes internas y externas de tuberías químicas y otras. Al mismo tiempo, también es adecuado para largos años de ambiente húmedo como el tratamiento de aguas residuales o el medio ambiente de la construcción superficie del sustrato húmedo y los requisitos de recubrimiento tenacidad de las partes superiores.

Almacenamiento y transporte

1. Si no se puede utilizar a tiempo, debe almacenarse en el interior para evitar que el revestimiento se dañe con el sol; si está al aire libre, debe utilizarse una protección a prueba de rayos UV.

2. La construcción debe realizarse en buenas condiciones de ventilación. Queda terminantemente prohibido encender fuego en la obra;

3. Preste atención a los cambios de clima y temperatura. No es adecuado para la construcción en el entorno de la lluvia, la niebla, la nieve o la humedad relativa superior a 80%.

La temperatura de construcción debe ser superior a 10℃;

4. En el proceso de transporte se prohibirá la colisión violenta, la extrusión y el almacenamiento.

Tubos de acero con revestimiento epoxi de alquitrán de hulla

Diseño de pilotes de tubos de acero

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Pilote de tubo de acero La cimentación de tubos de acero tiene las características de construcción rápida, seguridad y operación altamente mecanizada, y a menudo se utiliza ampliamente en grandes puentes en alta mar, subestructuras de puertos y muelles, plataformas temporales y caballetes, etc. En comparación con la cimentación de hormigón armado, la cimentación de pilotes tubulares de acero tiene las siguientes ventajas:

  • Peso ligero, alta resistencia, carga y transporte cómodos;
  • Alta capacidad portante. El acero puede clavarse eficazmente en el suelo duro y el cuerpo del pilote no es fácil de dañar y puede obtener una gran capacidad portante del pilote único;
  • La longitud es fácil de ajustar, se puede ajustar conectando o cortando según la necesidad.
  • Una pequeña cantidad de tierra se descarga. El extremo inferior del pilote está abierto. Con el hincado del pilote, el volumen de exprimido del suelo del tubo del pilote se reduce en gran medida en comparación con el del pilote de hormigón de núcleo macizo, y la perturbación de la cimentación circundante es menor y el desplazamiento es menor.
  • Se puede soldar, es fácil de manejar y rápido de construir.

Los pilotes de tubo de acero se fabrican generalmente con acero al carbono liso, con una resistencia a la tracción de 402MPa y un límite elástico de 235,2MPa, o según los requisitos de diseño. Puede ser un Tubo SSAW y un tubo LSAW. Los tubos de acero SSAW tienen una gran rigidez y son los más utilizados. Para facilitar el transporte y estar limitados por la altura del bastidor del pilote, los pilotes de tubos de acero suelen estar compuestos por un pilote de sección superior, un pilote de sección inferior y varios pilotes de sección intermedia respectivamente. La longitud de cada sección suele ser de 13 m o 15 m, como se muestra en la figura:

A) Pila de la sección inferior;

(b) Pilote de sección media;

(c) Sección superior de la pila

El extremo inferior de la pila de tubos de acero se divide en apertura y cierre. Su estructura y tipo se muestran en la siguiente figura:

El diámetro de la pila de tubos de acero es de φ406,4-φ2032,0 mm, y el grosor de la pared es de 6-25 mm.

Debemos tener en cuenta la geología de ingeniería, la carga, el plano de cimentación, la carga superior y las condiciones de construcción. Las especificaciones comúnmente utilizadas son 406,4 mm, 609,6 mm y 914,4 mm, espesor de pared 10, 11, 12,7, 13 mm, etc. Generalmente, los pilotes de las secciones superior, media e inferior suelen adoptar el mismo grosor de pared. A veces, para que la parte superior del pilote soporte el enorme impacto del martillo y evite la inestabilidad radial, el grosor de la pared de la sección superior del pilote debe aumentarse adecuadamente, o debe añadirse un collar de refuerzo de acero plano de 200~300mm de ancho y 6~12mm de grosor al anillo exterior del pilote. tubo de pilote. Con el fin de reducir la resistencia a la fricción del hundimiento del tubo de pilote y evitar que el extremo se dañe debido a la deformación al penetrar en la capa de suelo duro, también se coloca un collar de refuerzo en el extremo inferior del pilote de tubo de acero. Para la tubería de acero Φ406.4 ~ Φ914.4mm, el tamaño del collar de refuerzo de la tubería es de 200~300mm*6~12mm.

(a) Formas estructurales de las uniones de pilotes de tubos de acero con diferentes espesores de pared;

(b) Collar de refuerzo en la parte superior de los pilotes;

(c) Collar de refuerzo en el extremo inferior del pilote

Los accesorios de los pilotes de tubo de acero incluyen principalmente una cubierta de pilote soldada en la parte superior del pilote para soportar la carga superior, un fleje de acero plano, un anillo protector en la parte inferior del pilote y una abrazadera de cobre soldada en la junta del pilote. Para reducir la fricción negativa de los cimientos de suelo blando sobre la capacidad portante de los pilotes, se recubre una capa de asfalto especial, polietileno y otros materiales compuestos sobre la superficie exterior del extremo superior del pilote de tubo de acero para formar una capa deslizante de 6~10mm, reduciendo la fricción negativa en 4/5-9/10.

Estructura de la capa deslizante de la pila de tubos de acero:

1 Pilote de tubo de acero;

2 Revestimiento de imprimación;

3 Capa deslizante;

4 Superficie

Especificaciones de la pila de tubos de acero

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En la región de la llanura aluvial en alta mar y en el interior, el espesor de 50 ~ 60 m capa de suelo blando de la carga superior es grande y no puede directamente como una capa de soporte, la capa de soporte de baja compresión es siempre profunda, donde por lo general utilizan la estructura general de pilotes de acero con un martillo de pilotes produciendo un gran impacto en él. Las fundaciones de refuerzo de pilotes de tuberías de acero son adecuadas que las convencionales de hormigón armado y pilotes de hormigón pretensado en este momento.

Los pilotes de tubo de acero se fabrican generalmente con tubo de acero soldado en espiral mediante chapa de acero al carbono lisa. En la actualidad, los pilotes de tubos de acero se utilizan principalmente en el entorno de las zonas en alta mar rodeadas de aguas profundas y la gran fuerza de impacto de las olas, las corrientes y los buques. El pilote de tubo de acero tiene una serie de ventajas como alta resistencia y gran resistencia a la flexión. Buena elasticidad, puede absorber grandes deformaciones, reducir la fuerza de impacto del barco al edificio del muelle; Construcción conveniente, puede acelerar el progreso de la construcción de las instalaciones del muelle. Aquí están las especificaciones de uso común de pilotes de tubos de acero.

¿Cómo mejorar la resistencia del acero?

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La resistencia del acero se refiere al comportamiento de deformación y fractura de los materiales metálicos bajo la acción de una fuerza externa, que generalmente incluye la resistencia a la tracción, la resistencia a la flexión y la resistencia a la compresión. Cuanto más resistente sea el acero a las fuerzas externas, más fuerte será. Entonces, ¿cómo podemos mejorar la resistencia del acero?

Solución Strengthening

La solución sólida de elementos de aleación en el metal matriz provoca cierta distorsión reticular y aumenta la resistencia de la aleación. La distorsión reticular aumenta la resistencia al movimiento de dislocación y dificulta el deslizamiento, aumentando así la resistencia y la dureza de la solución sólida de aleación. Este fenómeno de fortalecimiento de un metal por disolución en un elemento soluto para formar una solución sólida se denomina fortalecimiento por solución sólida.

La resistencia y la dureza del material aumentan con la concentración adecuada de átomos de soluto, pero la tenacidad y la plasticidad disminuyen. Cuanto mayor sea la fracción atómica del átomo de soluto, mayor será la diferencia de tamaño atómico entre el átomo de soluto y el metal de la matriz, y más fuerte será el refuerzo. 

Los átomos intersticiales del soluto tienen un mayor efecto de refuerzo de la solución que los átomos sustitutivos, y el efecto de refuerzo de los átomos intersticiales es mayor que el de los cristales cúbicos centrados en la cara porque la distorsión de la red de los átomos intersticiales en los cristales cúbicos centrados en el cuerpo es asimétrica. Sin embargo, la solubilidad sólida de los átomos intersticiales es muy limitada y el efecto de refuerzo real también es limitado. Cuanto mayor es la diferencia en el número de electrones de valencia entre el átomo de soluto y el metal del sustrato, más evidente es el refuerzo de la solución, es decir, el límite elástico de la solución sólida aumenta con el incremento de la concentración de electrones de valencia.

Endurecimiento del trabajo

Con el aumento de la deformación en frío, la resistencia y la dureza de los materiales metálicos aumentan, pero la plasticidad y la tenacidad disminuyen. El endurecimiento por deformación en frío es el fenómeno por el cual la resistencia y la dureza de los materiales metálicos aumentan mientras que la plasticidad y la tenacidad disminuyen durante la deformación plástica por debajo de la temperatura de recristalización. Debido a que el metal en la deformación plástica, deslizamiento de grano, dislocación causa alargamiento de grano, fragmentación y fibrosis, la tensión residual interna del metal. El endurecimiento por deformación se expresa generalmente por la relación entre la microdureza de la capa superficial después del mecanizado y antes del mecanizado y la profundidad de la capa de endurecimiento.

El endurecimiento por deformación puede mejorar el rendimiento de corte de los aceros con bajo contenido en carbono y facilitar la separación de la viruta, pero conlleva dificultades para el mecanizado posterior de las piezas metálicas. Por ejemplo, en el proceso de la placa de acero laminado en frío y alambre de acero estirado en frío, el consumo de energía de dibujo se incrementa e incluso se rompe, por lo que debe ser a través de recocido intermedio para eliminar el endurecimiento por trabajo. En el proceso de corte para hacer que la superficie de la pieza de trabajo quebradizo y duro, aumentar la fuerza de corte y acelerar el desgaste de la herramienta, etc.

Mejora la resistencia, la dureza y la resistencia al desgaste de los aceros, especialmente para aquellos metales puros y algunas aleaciones cuya resistencia no puede mejorarse mediante tratamiento térmico. Como el alambre de acero de alta resistencia estirado en frío y el resorte de bobina en frío, es el uso de la deformación de procesamiento en frío para mejorar la resistencia y el límite elástico. La vía del tanque, tractor, y el desvío de ferrocarril también utilizan endurecimiento por trabajo para mejorar su dureza y resistencia al desgaste.

Refuerzo de grano fino

El método de mejorar las propiedades mecánicas del metal mediante el refinado del grano se denomina refuerzo de grano fino. Sabemos que un metal es un policristal compuesto de muchos granos, y el tamaño de los granos puede expresarse por el número de granos por unidad de volumen. Cuanto mayor es el número, más finos son los granos. Los experimentos demuestran que el metal de grano fino tiene mayor resistencia, dureza, plasticidad y tenacidad que el metal de grano grueso a temperatura normal. Esto se debe a que los granos finos pueden dispersarse en más granos cuando se produce la deformación plástica bajo una fuerza externa, por lo que la deformación plástica es más uniforme y la concentración de tensiones es pequeña.

Además, cuanto más fino es el grano, mayor es el área del límite de grano, y cuanto más tortuoso es el límite de grano, más desventajosa es la propagación de la grieta. Por lo tanto, el método industrial para mejorar la resistencia del material refinando el grano se denomina refuerzo de grano fino. Cuantos más límites de grano haya, menor será la concentración de tensiones y mayor será el límite elástico del material. Los métodos para refinar el grano incluyen: aumentar el grado de superenfriamiento;

Tratamiento metamórfico;

Vibración y agitación;

Los metales deformados en frío pueden refinarse controlando el grado de deformación y la temperatura de recocido.

Segunda fase de refuerzo

Además de la fase matriz, en la aleación multifásica existe la segunda fase en comparación con la aleación monofásica. Cuando la segunda fase se distribuye uniformemente en la fase matriz como partículas finamente dispersas, el efecto de refuerzo será significativo. Este refuerzo se denomina refuerzo de segunda fase. Para el movimiento de dislocación, la segunda fase de la aleación tiene las dos condiciones siguientes: (1) Refuerzo por una partícula indeformable (un mecanismo de derivación). (2) El efecto de refuerzo de las partículas deformables (un mecanismo de corte).

Tanto el refuerzo por dispersión como el refuerzo por precipitación pertenecen a los casos especiales del refuerzo de la segunda fase. La razón principal del fortalecimiento de la segunda fase es la interacción entre ellas y la dislocación, que dificulta el movimiento de dislocación y aumenta la resistencia a la deformación de la aleación.

En general, lo más importante que afecta a la resistencia es la composición del propio metal, la estructura organizativa y el estado de la superficie, seguido del estado de tensión, como la velocidad de la fuerza posterior, el método de carga, el estiramiento simple o la tensión repetida, mostrarán una resistencia diferente; Además, la forma y el tamaño del metal y el medio de prueba también tienen un efecto, a veces incluso decisivo, como la resistencia a la tracción de los aceros de ultra alta resistencia puede reducirse exponencialmente en una atmósfera de hidrógeno.

Hay dos formas principales de mejorar la resistencia: una es mejorar la fuerza de enlace interatómico de la aleación para mejorar su resistencia teórica, y otra producir un cristal completo sin defectos como los bigotes. La resistencia de los bigotes de hierro conocidos se aproxima al valor teórico, lo que puede suponerse que se debe a la falta de dislocaciones en los bigotes o al hecho de que sólo contienen un pequeño número de dislocaciones que no pueden proliferar durante la deformación. Sin embargo, cuando el diámetro del bigote es grande, la resistencia disminuye bruscamente. En segundo lugar, se introduce en el cristal un gran número de defectos, como dislocaciones, defectos puntuales, átomos heterogéneos, límites de grano, partículas muy dispersas o falta de homogeneidad (como segregación), etc. Estos defectos dificultan el movimiento de las dislocaciones y mejoran notablemente la resistencia del metal. Se ha demostrado que ésta es la forma más eficaz de aumentar la resistencia del metal.

Pruebas SSC VS HIC

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El agrietamiento por tensión de sulfuro (SSC) es una forma de agrietamiento por fragilización por hidrógeno. El agrietamiento por tensión de sulfuro se produce en aleaciones de baja tubería de aceroAceros de alta resistencia, uniones soldadas y zonas afectadas por el calor (HAZ) de soldadura sometidas a esfuerzos de tracción en entornos ácidos y a temperaturas inferiores a 82°C (180°F), en función de la composición, la microestructura, la resistencia, la tensión residual y la tensión externa del acero.

Las muestras de chapa de acero se sumergieron en una solución acuosa ácida que contenía H2S, y los datos de rendimiento anti-SSCC se obtuvieron aplicando una carga incremental adecuada. De acuerdo con la norma NACE TM0177-2016, los requisitos específicos son los siguientes: tomar un grupo de muestras de chapa de acero forjado σb o Hb para ser el más alto, llevar a cabo la prueba de agrietamiento por tensión anti-sulfuro, y la tensión σTh ≥247MPa para ser calificada. Se tomó un grupo de muestras de muestras de juntas soldadas de clase A, B y D para realizar la prueba de agrietamiento por tensión de sulfuro, y la tensión σTh ≥247MPa se consideró cualificada.

El agrietamiento inducido por hidrógeno (HIC) es un tipo de grietas internas con características escalonadas formadas por la interconexión de grietas paralelas de capas de hidrógeno, que no tienen una interacción obvia con la tensión externa o la tensión residual. En la parte burbujeante, la fisuración por hidrógeno se ve agravada por la tensión generada por la acumulación de hidrógeno en el interior. El HIC está estrechamente relacionado con la limpieza del acero, así como con el método de fabricación del acero, la presencia de impurezas y su forma.

El HIC se produce en inclusiones finas y heterogéneas de sulfuro u óxido que se producen paralelamente a la dirección de laminación de la chapa de acero. Estas inclusiones forman sitios en los que se forman burbujas microscópicas de hidrógeno y, finalmente, crecen juntas a través de fracturas escalonadas. Dado que el HIC no depende de la tensión y no se produce con una microestructura endurecida, el tratamiento térmico posterior a la soldadura no tiene sentido. La resistencia al agrietamiento por hidrógeno sólo puede conseguirse limitando el azufre de los oligoelementos y controlando las variables de fabricación del acero.

Los ensayos SSC y HIC se basan en la norma de ensayo internacional NACE recomendada por la Sociedad Americana de Ingenieros de la Corrosión. Para la prueba SSC se utilizaron principalmente la prueba de corrosión bajo tensión de carga constante y la prueba de flexión en tres puntos, principalmente según la norma NACE TM0177, y para la prueba HIC se utilizó principalmente la norma NACE TM0284. Los materiales utilizados en el diseño y la fabricación de los criterios de diseño elástico pueden seleccionarse entre los ya calificados en las normas ISO 15156-2 e ISO15156-3 o NACE_MR0175, que han especificado las condiciones ambientales para evitar la corrosión bajo tensión. Los materiales deben seleccionarse únicamente si cumplen esta limitación.

Condiciones para la exención de los ensayos SSC y HIC para el acero al carbono, acero de baja aleación y hierro fundido

1. Los materiales se entregarán en las siguientes condiciones:

Laminado en caliente (sólo acero al carbono)/rectificado/normalizado/normalizado + templado/normalizado, Austenitizado, temple + revenido/Austenitizado, temple + revenido

2. La dureza del material no es superior a 22HRC, y el contenido de níquel es inferior a 1,0%;

S 0,003% o menos, P 0,010% o menos;

La dureza de la soldadura y de la zona afectada por el calor no excederá de 22HRC.

3. El límite elástico del material es inferior a 355Mpa y la resistencia a la tracción es inferior a 630Mpa.

4. Límite de carbono equivalente:

Acero bajo en carbono y acero al carbono manganeso: Ce ≤0,43 Ce =C+Mn/6

Acero de baja aleación: Ce ≤045 Ce =C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15

Condiciones para la exención de los ensayos SSC y HIC para el acero inoxidable

CCrNiPSMnSi
≤0.08≥16.00≥8.00≤0.045≤0.04≤2.0≤2.0
Limitación de la composición química
  1. El contenido de acero inoxidable 321 con mayor contenido de carbono que puede contener otros elementos es aceptable dentro de la gama técnica correspondiente.

2. Debe ser solución de recocido y temple, o recocido de calentamiento estabilizado condiciones de tratamiento térmico;

3. No está permitido mejorar las propiedades mecánicas mediante el trabajo en frío;

4. La dureza de las materias primas, las soldaduras y la zona afectada por el calor no excederá de 22HRC.

Aleación Nº UNSTemperatura, máx.Presión H₂S, kpa(psi)Concentración de iones cloruro (mg/l)PhResistente a los sulfatos
S3160093(200)10.2(1.5)5000≥5.0No
S31603149(300)10.2(1.5)1000≥4.0No
S2091066(150)100(15)//No

La soldadura de la tubería de revestimiento API J55

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API 5A J55 es un material de revestimiento de uso común. El cuerpo de la tubería se rosca al acoplamiento y debe soldarse para reforzar la resistencia de la conexión roscada. Un entorno de trabajo duro exige una alta calidad para el cuerpo del tubo y la calidad de la soldadura. Analizamos su soldabilidad calculando el carbono equivalente. La composición química de la tubería de revestimiento J55 se muestra en la siguiente tabla:

CSiMnPSCrNiCu
0.34～0.390.20～0.351.25～1.50≤0.025≤0.015≤0.15≤0.20≤0.20
J55 Composición química de la tubería de revestimiento

CE＝C＋Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15

CE＝0,69＞0,4

La soldabilidad del material es deficiente cuando el carbono equivalente supera 0,4, se necesitan una temperatura de precalentamiento elevada y un proceso estricto para obtener una calidad de soldadura cualificada. El contenido de carbono de 0,34%~0,39% hace que la curva de transición de la austenita sobreenfriada se desplace hacia la derecha, y aumenta la estabilidad de la austenita sobreenfriada. La adición de elementos de aleación, como Cr, Mn, Ni y Cu, hace que la curva de transición de la austenita sobreenfriada se desplace hacia la derecha, y aumenta su estabilidad y su punto MS (punto de inicio de la formación de Mmartensita). Todos estos efectos aumentan la tendencia al enfriamiento del J55, y es fácil que se agriete durante la soldadura.

La tendencia a la fisuración en frío de Carcasa J55 se debe principalmente a la gran grieta de fragilización por enfriamiento. El mayor valor de dureza de la zona afectada por el calor de soldadura es alta y el enfriamiento rápido es fácil de formar martensita debido a la alta resistencia. Para reducir la velocidad de enfriamiento, prolongar el tiempo de enfriamiento de la unión soldada de 800 ℃ a 500℃, mejorar la microestructura del metal de soldadura y reducir la dureza máxima de la zona afectada por el calor, es necesario precalentar antes de soldar y templar después de soldar. La carcasa J55 tiene una pequeña tendencia a la fisuración en caliente porque no contiene carburo fuerte y tiene una baja conductividad térmica, lo que dificulta la generación de un eutéctico de baja fusión. La resistencia a la tracción de J55 es mayor o igual a 517 MPa, y el límite elástico es 379-522MPa. debemos utilizar alambre de soldadura ER55-G que tiene una resistencia similar. El alambre de soldadura tiene un alto contenido de Ni de soldadura, fuerte resistencia al agrietamiento en frío, y excelentes propiedades mecánicas integrales del metal depositado. Nuestros ingenieros hacen los dos planes siguientes:

Método de soldadura 1: soldadura con gas 80%Ar+20%CO2. Alambre de soldadura ER55-G con un diámetro de 3,2 mm. Parámetros de soldadura: corriente 250~320A, voltaje 26 ~30V; Velocidad de soldadura 35~50cm/min; La temperatura de precalentamiento es de 100℃, y la temperatura entre capas no es inferior a la temperatura de precalentamiento, pero no se permite que sea superior a la temperatura de precalentamiento de 30℃. Tratamiento posterior a la soldadura: enfriamiento por aire sin ningún tratamiento térmico.

Método de soldadura 2: Los mismos materiales de soldadura y parámetros de soldadura que el método uno, sólo el cambio de tratamiento térmico posterior a la soldadura: tratamiento de revenido, temperatura 600±20℃, tiempo de mantenimiento durante 4h; Velocidad de calentamiento 50℃/h, velocidad de enfriamiento 50℃/h.

Los resultados de las dos pruebas de soldadura son los siguientes:

El ensayo de tracción del primer esquema es cualificado. Los valores de impacto de las tres muestras en la zona afectada por el calor son 26,47,23, no cualificados. Las cuatro muestras de flexión lateral tenían grietas de 3,75 mm, 4 mm, 1,38 mm y 0,89 mm, respectivamente, que no estaban cualificadas. La prueba demuestra que este esquema de soldadura no es razonable.

Los valores de impacto de las tres muestras en la zona afectada por el calor son 51,40,40, que están cualificados. El experimento demuestra que este esquema de soldadura es razonable. El tratamiento térmico posterior a la soldadura puede mejorar la microestructura y las propiedades de la soldadura, que es uno de los factores importantes para obtener las uniones soldadas que cumplen los requisitos técnicos de la soldadura de la carcasa J55.

¿Cuál es el material de acero de las tuberías de hidrógeno?

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El hidrógeno puede ser hidrógeno gaseoso, hidrógeno líquido e hidrógeno sólido según el estado en que se transporte, entre los cuales el hidrógeno gaseoso a alta presión es el modo de transporte más utilizado y respetuoso con el medio ambiente en la actualidad. El transporte por tuberías es el modo más eficiente para un gran rendimiento y distancia ocasiones puede ser una tubería de larga distancia, también ser una tubería de distribución de corta distancia. La tubería de transporte de larga distancia tiene alta presión y gran diámetro, y se utiliza principalmente para transportar hidrógeno a alta presión entre la unidad de producción de hidrógeno y la estación de hidrógeno. La segunda tubería, de baja presión y pequeño diámetro, se utiliza principalmente para la distribución de hidrógeno a media y baja presión entre la estación de hidrógeno y el usuario final. El coste actual de las tuberías de hidrógeno de larga distancia es de aproximadamente $630.000 / km, en comparación con $250.000 / km para las tuberías de gas natural, 2,5 veces el coste de las tuberías de gas natural, entonces viene con la pregunta, ¿cómo elegir el material adecuado para el transporte de la tubería de hidrógeno?

En comparación con el gas natural, los materiales metálicos que trabajan en un entorno de hidrógeno durante mucho tiempo provocarán el deterioro de las propiedades mecánicas, lo que se denomina fragilización por hidrógeno ambiental. La evaluación de las propiedades de fragilización por hidrógeno a alta presión de los metales se lleva a cabo principalmente mediante ensayos de hidrógeno ambiental in situ, en los que los materiales se colocan directamente en un entorno de hidrógeno. Los tipos de ensayos incluyen principalmente el ensayo de tracción con velocidad de deformación lenta, el ensayo de tenacidad a la fractura, el ensayo de velocidad de crecimiento de grietas, el ensayo de vida a la fatiga y el ensayo de presión de disco. La fragilización por hidrógeno puede determinarse con arreglo a la norma NASA8-30744 y la resistencia de los materiales a la fragilización por hidrógeno puede evaluarse con arreglo a la norma ASTM G142-98 de comparación de los resultados de las pruebas de sensibilidad.

En comparación con las tuberías de gas natural, las tuberías de hidrógeno son diferentes en elementos de aleación, grado de acero, forma de la tubería y presión de funcionamiento debido a la limitación de la fragilización por hidrógeno en el medio ambiente. Los materiales disponibles para tuberías de gas natural especificados en ASME B31.8-2018 incluyen todas las tuberías de acero en API SPEC 5L. Sin embargo, en la ingeniería práctica, para reducir el espesor de pared de las tuberías, generalmente se prefieren tuberías de acero de alta resistencia, y los tipos de tuberías comúnmente utilizados incluyen SAWL, SAWH, HFW y SMLS. Para la tubería de gas de hidrógeno, un entorno de hidrógeno inducida por la fragilización por hidrógeno se produjo, a su vez, puede conducir a la falla de la tubería, que depende del proceso de moldeo de tubos de acero, la calidad de la soldadura, los factores de defectos tales como el tamaño, la resistencia del acero, por lo que la ASME B31.12-2014 en API SPEC 5 l limitado varios hidrógenos se puede utilizar para el tipo de acero de tuberías, lo que indica a prohibir el uso de soldadura de tubos de horno, tuberías de acero especificado en la norma se puede utilizar en la tubería de hidrógeno y la presión máxima admisible como se muestra en la siguiente tabla.

API 5LX42X52X56X60X65X70X80
Límite elástico /Mpa289.6358.5386.1413.7488.2482.7551.6
Resistencia a la tracción /Mpa413.7455.1489.5517.1530.9565.4620.6
Presión admisibleMax 20.6820.6820.6820.6810.3410.3410.34

Los elementos de aleación como Mn, S, P y Cr pueden aumentar la sensibilidad a la fragilización por hidrógeno de los aceros de baja aleación. Al mismo tiempo, cuanto mayores sean la presión del hidrógeno y la resistencia del material, más evidentes serán la fragilización por hidrógeno y el agrietamiento inducido por hidrógeno. Por lo tanto, en la ingeniería práctica, se prefieren los tubos de acero de baja calidad para las tuberías de hidrógeno. ASME B31.12-2014 recomienda el uso de tubos de acero X42, X52, y estipula que deben tenerse en cuenta la fragilización por hidrógeno, la transición de rendimiento a baja temperatura, la transición de rendimiento a temperatura ultrabaja y otras cuestiones.

Las organizaciones internacionales de normalización incluyen el Comité Técnico Internacional del Hidrógeno (ISO/TC197), la Asociación Europea de Gas Industrial (EIGA) y la Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos (ASME) y otra organización especifica las normas para la producción, almacenamiento, transporte, pruebas y uso de la energía del hidrógeno, principalmente incluye ASMEB31.12-2014 "Tuberías de Hidrógeno", CGAG-5.6-2005 "Sistemas de Tuberías de Hidrógeno", que son adecuados para el diseño de tuberías de hidrógeno largas y tuberías de suministro de hidrógeno de corta distancia. Las tuberías de hidrógeno suelen estar hechas de tubos de acero sin soldadura. La presión del hidrógeno suele ser de 2~10MPa, el diámetro de las tuberías es de 0,3~1,5m, y los materiales de las tuberías son principalmente X42, X52, X56, X60, X65, X70, X80 y otros aceros de baja resistencia. La vida útil prevista es de 15~30 años.

Tubos para gasoductos, oleoductos y acueductos

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La tubería de conducción es un tipo de tubo de acero que se utiliza para transportar materiales a través de tuberías por todo el país. Puede utilizarse para transportar petróleo, gas natural, aceite y agua. Se trata de un tubo duradero que debe cumplir ciertas especificaciones y normativas. Esta tubería normalmente tiene una alta resistencia y durabilidad con el fin de soportar altas presiones. En Wldsteel, vendemos y distribuimos tubería de línea en una variedad completa de tamaños, longitudes, diámetros y grados.

Tubos para gasoductos, oleoductos y acueductos

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Qué son los tubos
Los tubos de conducción son un tipo de tubo fabricado con acero al carbono de alta resistencia. Suele fabricarse de acuerdo con las especificaciones metalúrgicas desarrolladas por el Instituto Americano del Petróleo (API). Los tubos de conducción se utilizan para construir tuberías que transportan una gran variedad de recursos, como gas natural, petróleo y agua. Esta tubería está disponible en una variedad de diámetros que van desde 2 pulgadas a 48 pulgadas. Las tuberías de conducción pueden ser de acero al carbono sin soldadura o soldadas, o de acero inoxidable. Debido a que la tubería de línea tiene que soportar altas presiones, hay pruebas importantes realizadas en la tubería de línea para asegurarse de que cumple con todos los requisitos de la química del acero, resistencia, tenacidad y características dimensionales. El uso de tuberías que cumplan los criterios establecidos garantizará un servicio seguro y fiable.

El tamaño y el diámetro de los tubos necesarios para una tubería pueden variar en función de la cantidad de gas o líquido que deba transportar y de la presión que deba soportar. Por ejemplo, en la mayoría de los casos, una línea principal, la tubería principal que suministra gas natural, requerirá tuberías de entre 16 y 48 pulgadas de diámetro. Las tuberías más pequeñas que suministran gas a la línea principal o lo toman de ella pueden construirse con un diámetro de entre 6 y 16 pulgadas. Se puede determinar el diámetro necesario de una tubería teniendo en cuenta el volumen de gas o líquido que transportará y la presión a la que lo hará.

Los requisitos de grosor de las tuberías de conducción vienen determinados por la presión máxima de funcionamiento requerida para una tubería. Esto se basa en normas publicadas y reglamentos federales. El cumplimiento de las normas de seguridad adecuadas al seleccionar e instalar tuberías garantizará el funcionamiento correcto de las mismas y evitará situaciones peligrosas.

Comprar tubos
At Wldsteel, we sell carbon steel line pipe and  stainless steel pipe in a variety of sizes, diameters, and thicknesses. This line pipe can be used for pipelines that carry oil, petroleum, natural gas, or water. Most sizes of our ERW, DSAW and Seamless Steel pipe are available with mill test reports and full traceability as required. We can supply many grades of line pipe, including API 5L-B, X-42, X-46, X-52, X-60, X-70 and higher.

Como distribuidor líder de tuberías, no sólo podemos suministrar tuberías nuevas directamente de stock o de fábrica, sino que también podemos cortarlas a la longitud que necesite y añadirles revestimientos especiales si es necesario. Podemos entregar tubería de línea y otras tuberías de acero inoxidable a casi cualquier lugar de trabajo o ubicación en los Estados Unidos. Para conocer nuestra selección actual de tuberías en venta o para obtener más información sobre nuestros servicios de distribución de tuberías de acero inoxidable, no dude en ponerse en contacto con nosotros en WLD Steel.

Tubos de acero para petróleo y gas

Tubos de acero para petróleo y gas

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Qué son los tubos de conducción:

Los tubos de conducción son un tipo de tubo fabricado con acero al carbono de alta resistencia. Suele fabricarse de acuerdo con las especificaciones metalúrgicas desarrolladas por el Instituto Americano del Petróleo (API). Los tubos de conducción se utilizan para construir tuberías que transportan una gran variedad de recursos, como gas natural, petróleo y agua. Esta tubería está disponible en una variedad de diámetros que van desde 2 pulgadas a 48 pulgadas. Las tuberías de conducción pueden ser de acero al carbono sin soldadura o soldadas, o de acero inoxidable. Debido a que la tubería de línea tiene que soportar altas presiones, hay pruebas importantes realizadas en la tubería de línea para asegurarse de que cumple con todos los requisitos de la química del acero, resistencia, tenacidad y características dimensionales. El tamaño y el diámetro de la tubería que se requiere para una tubería puede variar en función de la cantidad de gas o líquido que una tubería está destinada a transportar, así como las presiones que una tubería debe soportar. Por ejemplo, en la mayoría de los casos, una línea principal, la tubería principal que suministra gas natural, requerirá tuberías de entre 16 y 48 pulgadas de diámetro. Las tuberías más pequeñas que suministran gas a la línea principal o lo toman de ella pueden construirse con un diámetro de entre 6 y 16 pulgadas. Para determinar el diámetro necesario de una tubería, hay que tener en cuenta el volumen de gas o líquido que transportará y la presión a la que se transportará. Esto se basa en normas publicadas y reglamentos federales. El cumplimiento de las normas de seguridad a la hora de seleccionar e instalar las tuberías garantizará su correcto funcionamiento y evitará situaciones peligrosas.

Tubos de acero para petróleo y gas

TIPOS DE TUBERÍAS PARA PETRÓLEO Y GAS
Los tubos de acero pueden clasificarse en función de múltiples criterios, como:

Proceso de fabricación: tubos sin soldadura, erw, LSAW, DSAW, HSAW
Acabado: laminado en frío, laminado en caliente, acabado en frío
Materiales: metal, plástico, cemento, vidrio, fibra de vidrio, etc. y grados de material (acero al carbono, acero inoxidable, tubos de acero de aleación de níquel)
Normas de fabricación

Tamaños, grados y dimensiones de tuberías
Los tamaños y diámetros nominales de los tubos (NPS) difieren en función de la cantidad transportada de gas u otro líquido inflamable, así como de las presiones que debe soportar. El diámetro exterior (OD) de los tubos de línea oscila entre 1/8″ y 80″ de acuerdo con API 5L y otras normas internacionales (DIN, ASTM/ASME, NFA, EN) y grados (A / B / X-42 / X-46 / X-52 / X-56 / X-60 / X-65 / X-70 / X-80). Las normas industriales y los reglamentos federales también especifican el grosor de la pared que viene determinado por la presión máxima de funcionamiento (MAOP). Encontrará información más detallada en nuestra tabla de productos de tuberías.

standard of Steel line pipe for oil & gas

  • API 5L/ISO 3183 Gr. A, B, X42, X46, X52, X56, X60, X65, X70, X80
  • ASTM A134 y ASTM A135
  • CSA Z245.1 Gr. 241, 290, 359, 386, 414, 448, 483, 550

Tolerancias dimensionales para tuberías de acuerdo con la especificación API 5L / ISO 3183

Tamaño del tuboTolerancias de diámetro
Tubo oxeept el finalExtremo del tubo 1)
Mrtmir,ai Tamaño nominal exterior especificado de la tubería Djam〇tersoldado sin soldadurasoldado sin soldadura
Hasta 2″ Hasta 60,3 mm-0,8 mm / + 0,4 mm-0,4 mm / + 1,6 mm
, c. . . 60,3 mm hasta 2 t〇6.._nd. 168.3mmjncl.± 0.0075 D
6*a24*,incl. 168,3 mm hasta 610 mm. incl.+/- 0.0075 D±0,0075 D peromáximo de *3,2+/- 0,005 D. pero máximo de +/-1,6 mm
26′ hasta 56″, incl. 660 hasta 1422 mm incl.+/- 0.01 D± 0,005 D pero máximo de ±4,0+/- 2,0 mm+/-1,6 mm
Más de 56* Más de 1 422,0 mmsegún lo acordado

Pipeline System Supply suministra tubos de conducción para aplicaciones onshore y offshore en la industria del petróleo y el gas utilizados para transportar gas natural, petróleo y otros fluidos inflamables. Debido a condiciones extremas como bajas y altas temperaturas, alta presión y entornos corrosivos en el transporte de medios inflamables, los tubos de conducción se fabrican con acero al carbono, aleado o inoxidable de acuerdo con las normas API 5L, EN e ISO 9001. Las normas internacionales determinan las especificaciones metalúrgicas para garantizar tuberías seguras, fiables y duraderas. Por lo tanto, se realizan pruebas importantes en las tuberías de línea para garantizar que cumplen todos los requisitos determinados de química del acero, resistencia, tenacidad y características dimensionales. Los tubos de acero pueden fabricarse sin soldadura y en distintas variedades soldadas que van desde la soldadura por fusión (EFW), la soldadura por resistencia eléctrica (ERW), la inducción de alta frecuencia (HFI) hasta la soldadura por doble arco sumergido (DSAW).