API5L X52N X56Q PSL2 OD24″ Pipeline sans soudure

notre usine a Φ720 laminage peut produire directement des tuyaux sans soudure de grande taille. tels que API5L X65QS PSL2 OD610 * 12.7 mm par laminage à chaud produisant la longueur 12 m

Composition chimique API5L X65QS PSL2 :

Propriétés mécaniques API5L X65QS PSL2

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Matériau en acier au carbone pour les applications de corrosion au sulfure d'hydrogène

Le sulfure d'hydrogène H₂S est un composé inorganique qui est incolore, inflammable, soluble dans l'eau gaz acide, la corrosion du sulfure d'hydrogène fait référence à l'oléoduc et au gazoduc contenant une certaine concentration de sulfure d'hydrogène (H2S) et la corrosion de l'eau. Le H₂S se dissout dans l'eau et devient acide, entraînant une corrosion électrochimique ainsi que des piqûres et perforations locales des canalisations. Les atomes d'hydrogène générés lors du processus de corrosion sont absorbés par l'acier et enrichis dans les défauts métallurgiques de la conduite, ce qui peut conduire à la fragilisation de l'acier et à l'amorçage de fissures, conduisant à la fissuration. Le pipeline et l'équipement des champs de pétrole et de gaz acides contenant du H₂S sont souvent apparus comme des déchirures soudaines ou des fractures fragiles, des fissures dans la zone de soudage et d'autres accidents, principalement causés par la fissuration induite par l'hydrogène (HIC) et la fissuration sous contrainte de sulfure (SSC).

Les facteurs affectant la corrosion du H₂S comprennent la concentration en sulfure d'hydrogène, la valeur du pH, la température, le débit, la concentration en dioxyde de carbone et en ions chlorure (C1-), etc. Un environnement humide de corrosion sous contrainte de sulfure d'hydrogène est constitué si les conditions suivantes sont remplies :

  • La température moyenne n'est pas supérieure à 60+2P , P est la pression manométrique moyenne (MPa);
  • B la pression partielle de sulfure d'hydrogène n'est pas inférieure à 0.35 mpa ;
  • Le milieu contient de l'eau ou la température du milieu est inférieure à la température du point de rosée de l'eau ;
  • Milieu avec PH inférieur à 9 ou cyanure.

Les résultats montrent que pour l'acier allié lorsque la résistance ou la dureté de l'acier est la même, la microstructure de distribution uniforme de petits carbures sphériques peut être obtenue par revenu à haute température après trempe, et la résistance à la corrosion H2S est meilleure qu'après trempe. La forme des inclusions est également importante, en particulier la forme du MnS, car le MnS est sujet à une déformation plastique à haute température et la feuille de MnS formée par laminage à chaud ne peut pas être modifiée lors du traitement thermique ultérieur.

Les éléments Mn, Cr et Ni sont ajoutés au l'acier au carbone pour améliorer la trempabilité, en particulier Ni. On pense généralement que l'élément Ni est bénéfique pour la ténacité de l'acier allié, mais la surtension de réaction de dégagement d'hydrogène de l'acier Ni est faible, l'ion hydrogène est facile à décharger et à réduire pour accélérer la précipitation de l'hydrogène, de sorte que la résistance de l'acier Ni à la corrosion sous contrainte de sulfure est mauvaise. En général, l'acier au carbone et l'acier allié doivent contenir moins de 1 % ou pas de nickel. Des éléments tels que Mo, V, Nb, etc. qui forment des carbures stables dans l'acier.

ISO 15156-2, ISO15156-3 ou NACE MR0175-2003 ont limité les conditions environnementales pour éviter l'apparition de corrosion sous contrainte. Si ces conditions ne sont pas remplies, les tests HIC et SSC doivent être effectués et les autres normes pertinentes doivent être respectées. L'American Corrosion Institute (NACE) MR-01-95 indique que pour empêcher la fissuration par corrosion sous contrainte (SSCC), l'acier ordinaire (teneur en nickel inférieure à 1 %) avec une dureté inférieure à Rockwell HRC22 ou l'acier au chrome-molybdène trempé avec une teneur en nickel inférieure que HRC 26 doit être utilisé.

De plus, il existe d'autres restrictions :

  • Impuretés dans l'acier : soufre ≤ 0.002 %, P≤ 0.008 %, O≤ 0.002 %.
  • La dureté n'est pas supérieure à 22HRC, la limite d'élasticité est inférieure à 355MP, la résistance à la traction est inférieure à 630MPa
  • La teneur en carbone de l'acier doit être réduite autant que possible à condition de satisfaire les propriétés mécaniques de la tôle d'acier. Pour l'acier bas carbone et l'acier carbone-manganèse : CE 0.43, CE=C+Mn/6 ; Pour acier faiblement allié : CE≤045 CE=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15

Plaque d'acier:SA387 Gr11(HlC), SA387 Gr12(HlC), SA387 Gr22(HlC), SA516 Gr65(HlC), SA516 Gr70(HlC);

Tube en acier : API 5CT H40, J55, L55, C75(1,2,3), L80(type 1), N80(type Q/T), C95(type Q/T), P105, P110 Q/T) ; API 5L catégorie A, catégorie B, X42, X46, X52 ; ASTM A53, A106 (A, B, C)

Le tube et la plaque en acier au carbone disponibles pour l'application H₂S

Soudage de matériel de chaudière ultra-supercritique

L'acier résistant à la chaleur fait référence à l'acier qui travaille à haute température et possède une excellente résistance thermique et stabilité thermique. La résistance thermique fait référence à la capacité de résister au fluage et à la rupture à haute température, et la stabilité thermique fait référence à la capacité de résister à l'oxydation et à la corrosion des milieux gazeux à haute température. Les gens se réfèrent généralement à l'acier résistant à la chaleur avec une résistance thermique en tant qu'acier résistant à la chaleur et à l'acier résistant à la chaleur avec une stabilité thermique en tant qu'acier stable à la chaleur. Les aciers résistants à la chaleur sont principalement utilisés dans l'ingénierie électrique et énergétique, comme dans la fabrication d'équipements de raffinage du pétrole, de chaudières, de navires nucléaires, de turbines à vapeur, de navires chimiques synthétiques, d'équipements aérospatiaux et d'autres équipements de traitement à haute température. Il convient de noter que de nombreux aciers inoxydables (309, 310H) ont également une résistance à la chaleur et sont parfois appelés « acier inoxydable résistant à la chaleur ».

Les joints soudés de acier résistant à la chaleur doit avoir sensiblement la même résistance à l'oxydation à haute température que le métal de base. La composition de l'alliage et la teneur en métal fondu doivent être fondamentalement cohérentes avec le métal de base, tel que Cr, Mo, W et d'autres éléments majeurs, tandis que les impuretés telles que P et S doivent être contrôlées à un niveau bas autant que possible pour réduire la tendance à la fissure à chaud. Afin d'améliorer la soudabilité, la teneur en C du matériau de soudage peut être légèrement inférieure à celle du métal de base pour garantir des performances à haute température. La résistance du métal fondu doit être similaire à celle du métal de base à souder. Les joints soudés en acier résistant à la chaleur doivent non seulement avoir une résistance à court terme à température ambiante et à haute température essentiellement égale à celle du métal de base, mais aussi, plus important encore, avoir des propriétés de fluage à haute température similaires à celles du métal de base. Les exigences de performance des nouveaux joints en acier résistant à la chaleur pour les chaudières ultra-supercritiques sont indiquées dans le tableau suivant.

gradesTS b MPaY.Sσs MPaAllongement δ%AkvJContrainte admissible à la température de fonctionnement, MPaDureté, HB
P12263053017 % 3164 (620)225 ~ 270
P9263053017 % 3170 (620 ° C)-
HR3C655-30-69 (650 ° C)-
Super304H590-35-91(620℃)78(650℃)225 ~ 270

Bien que la plupart des structures de soudage en acier résistant à la chaleur fonctionnent à haute température, mais l'inspection finale des récipients sous pression et des exigences de tuyauterie, généralement à température ambiante jusqu'à 1.5 fois l'essai de pression hydraulique ou pneumatique, le fonctionnement des équipements sous pression ou la maintenance ont pour subir le processus de démarrage à froid, de sorte que le joint de soudage en acier résistant à la chaleur doit également avoir une certaine résistance à la rupture fragile. Pour les aciers résistants à la chaleur à la martensite et à l'austénite, la teneur en ferrite dans le métal déposé doit être strictement contrôlée pour garantir la propriété de fluage des joints soudés pendant une longue période de fonctionnement à haute température.

Soudage acier martensitique P92/T92, P122/T122

Les aciers P92 et P122 sont tous deux des aciers martensitiques, qui ont une tendance à la fissuration à froid et une tendance à la fissuration à chaud pendant le soudage. Afin d'éviter les fissures à froid lors du soudage, il est nécessaire de préchauffer avant le soudage. La température de préchauffage n'est pas inférieure à 150 pour le soudage TIG et à 200 pour le soudage à l'arc avec électrode et le soudage à l'arc submergé. Afin d'éviter les fissures à chaud et les gros grains, l'énergie de la ligne de soudage doit être strictement contrôlée pendant le processus de soudage, la température intercouche doit être inférieure à 300 et le soudage à l'arc à l'argon et à l'électrode de tungstène avec un faible apport de chaleur de soudage est préféré. Le soudage multicouche et multipasse doit être pris en compte lors du soudage à l'arc avec électrode. L'épaisseur de la passe de soudage ne doit pas être supérieure au diamètre de l'électrode. La largeur de la passe de soudage ne doit pas dépasser 3 fois le diamètre de l'électrode et il est recommandé que le diamètre de l'électrode ne dépasse pas 4 mm. le soudage à l'arc doit être utilisé et le diamètre du fil de soudage doit être inférieur à 3 mm. Lors du soudage de tubes de petit diamètre T122 et T92, la face arrière doit être remplie d'argon pendant tout le processus de soudage. Pour les tuyaux à paroi épaisse de grand diamètre, une protection contre le gaz argon est requise au dos des trois premières couches de soudures à la racine. Après le soudage par soudage, utilisez une isolation à l'amiante et un refroidissement lent et restez entre 100 ~ 150 pendant au moins 1 ~ 2 heures, jusqu'à ce que la métallographie soit complètement transformée en martensite, puis effectuez un traitement thermique post-soudage. Pour que l'épaisseur de paroi de la pièce soit supérieure à 40 mm, après le soudage avec un isolant en amiante refroidissement lent, 100 ~ 150 au moins restent 1 ~ 2 heures, sinon un traitement thermique immédiat, doit être chauffé à 200 ~ 300 d'isolation 2 heures et puis refroidissement lent à température ambiante.

SUPER 304H, SA-213 TP310HCBN Soudure d'acier austénitique

L'acier austénitique a une bonne soudabilité et aucune tendance à la fissuration à froid, il n'a donc pas besoin de préchauffage. Cependant, l'acier austénitique a une tendance à la fissuration à chaud pendant le soudage, il faut donc prêter attention au contrôle de l'apport de chaleur de soudage et de la température intercouche. Dans le processus de soudage, la méthode de soudage de l'énergie de la ligne de soudage est plus petite, telle que le soudage TIG manuel, le soudage TIG à fil froid automatique ou le soudage TIG à fil chaud. Généralement, la température intercalaire ne doit pas être contrôlée à plus de 150 ℃. Pour le soudage TIG fil froid automatique ou le soudage TIG fil chaud, le procédé de soudage en continu nécessite un refroidissement à l'eau intercalaire de la soudure soudée. Afin d'éviter la corrosion intergranulaire, la teneur en ions chlorure de l'eau de refroidissement doit être contrôlée. Afin d'éviter l'oxydation des éléments d'alliage dans la zone à haute température, la surface arrière doit être remplie d'argon pendant tout le processus de soudage. Afin d'assurer une bonne fusion des deux côtés de la rainure, l'angle de la rainure de l'acier austénitique doit être plus grand que celui de l'acier ferrite général. Pour le soudage d'aciers différents avec des matériaux ferrites, le fil ou l'électrode de soudage ernicR-3 ou EnICRFE-2 est recommandé. Lorsqu'un acier dissemblable est soudé (avec de l'acier ferrite) et utilisé à des températures élevées, le coefficient de dilatation des deux matériaux doit être pris en compte.

 

A quoi sert l'acier résistant au fluage ?

Le molybdène a été un élément d'alliage clé dans les aciers ferritiques résistants au fluage fonctionnant à des températures allant jusqu'à 530°C. Les principales applications de l'acier résistant au fluage sont dans les centrales électriques et les usines pétrochimiques, où les turbines à vapeur nécessitent de grandes pièces forgées et coulées, et les récipients sous pression, les chaudières et les systèmes de tuyauterie nécessitent des tubes, des plaques et des accessoires de toutes sortes. En plus de la résistance au fluage à haute température, d'autres propriétés du matériau telles que la trempabilité, la résistance à la corrosion et la soudabilité sont également importantes. L'importance relative de ces propriétés dépend de l'application spécifique du matériau. Par exemple, les grands rotors de turbine ont besoin d'acier avec une bonne trempabilité, et les systèmes de tuyauterie des centrales électriques doivent être soudables. Néanmoins, les alliages utilisés dans ces différentes applications utilisent tous les mêmes principes pour améliorer la résistance au fluage.

Le molybdène en solution solide peut réduire très efficacement la vitesse de fluage de l'acier. Lorsqu'il est utilisé à haute température, le molybdène ralentit l'agglomération et le grossissement des carbures (maturation d'ostwald). La trempe et le revenu produisent une microstructure composée de bainite supérieure, ce qui permet d'obtenir les meilleurs résultats en termes de résistance à haute température. Pour les centrales au charbon, le rendement des groupes électrogènes sous-critiques est inférieur à 40 %. Les futures centrales ultra-supercritiques (USC) devraient être efficaces à plus de 50 %, réduisant de près de moitié les émissions de dioxyde de carbone par kilowattheure d'électricité produite. L'acier ferrite résistant au fluage est encore couramment utilisé dans les centrales électriques, les raffineries de pétrole et les usines pétrochimiques du monde entier. Les composants comprennent des tubes sans soudure pour chaudières à eau chaude et surchauffeurs, un tambour de chaudière, un collecteur, des pompes et des récipients sous pression à haute température, et des épines de turbine à vapeur de plus de 2 mètres de diamètre et de plus de 100 tonnes de poids. Cet acier peut être classé en acier C-Mn, acier Mo, acier C-RMO faiblement allié et acier 9-12% Cr.

Type d'installation sous-critique (plus de 300000 XNUMX kW)
Mur d'eau :A192, SA-106B, SA-106C,
Surchauffe : T11/P12,P22/T22,T23, T91, T92
Réchauffeur : P11, T23,T91, T92
Économiseur : A192
Collecteur et tuyau de vapeur : A192, T12, P12
Supercritique (SC) (plus de 600000 XNUMX kW)
Surchauffe: T22, T23, T91, T92, TP347H, TP347HFG, SUPER304H, HR3C
Reheater material: P12,T23,T91,T92,TP347H,TP347HFG,SUPER304H,HR3C
Matériaux de l'économiseur : A192, SA210C
Collecteur et tuyau de vapeur : P11, P91, P92
Ultra-supercritique (USC) (plus de 660000 kW)
Matériel de surchauffe : T22,T23,T91,T92,TP347H,TP347HFG, SUPER304H, HR3C
Reheater: P12, T23, T91, T92, TP347H, TP347HFG, SUPER304H, HR3C
Matériaux de l'économiseur : A192, SA210C
Collecteur et tuyau de vapeur : P11,P91,P92

Comment le tube d'échange thermique est-il connecté à la plaque tubulaire ?

La forme de connexion du tube d'échange thermique et de la plaque tubulaire comprend principalement l'expansion, le soudage, le soudage par expansion, etc. Le joint de dilatation de résistance fait référence à l'expansion des performances d'étanchéité et à la résistance à la traction de la connexion entre le tube d'échange thermique et la plaque tubulaire. Il repose sur la déformation plastique de l'extrémité du tube pour résister à la force de traction. La contrainte résiduelle après l'expansion du tube s'affaiblira progressivement lorsque la température augmentera de sorte que les performances d'étanchéité et la résistance de la connexion entre le tube et la plaque tubulaire diminueront. Par conséquent, l'expansion de la résistance est adaptée à la pression de conception est inférieure ou égale à 4MPa, la température de conception est inférieure ou égale à 300℃. L'expansion de résistance ne doit pas être utilisée en cas de fortes vibrations, de grandes différences de température ou de corrosion sous contrainte évidente pendant le fonctionnement.

Lors de l'expansion du tube, la dureté du tube doit être inférieure à celle de la plaque tubulaire. L'écart entre le tuyau et le tuyau et la douceur du tuyau affectent la qualité du tuyau en expansion. La surface rugueuse du trou du tuyau peut produire une force de friction importante et n'est pas facile à retirer, mais il est facile de produire des fuites. La surface du trou du tuyau est strictement interdite d'avoir un longitudinal à travers la rainure. La surface lisse du trou du tube n'est pas facile à fuir, mais facile à retirer. Généralement, la rugosité de surface doit être inférieure ou égale à 12.5 µm. Il existe deux types de trous de tuyaux : les trous et les rainures annulaires, le premier comme illustré sur la figure (a) ci-dessous, et le dernier comme illustré sur les figures (b) et (c) ci-dessous.

Après rainurage, le tubes en acier sont pressés dans les rainures lors de l'expansion, ce qui peut améliorer la résistance à l'arrachement et améliorer les performances d'étanchéité. Le nombre de fentes annulaires dans le trou du tube dépend de l'épaisseur de la plaque tubulaire. D'une manière générale, une fente est ouverte lorsque l'épaisseur est inférieure à 25 mm, et deux fentes sont ouvertes lorsque l'épaisseur est supérieure à 25 mm. Lorsque la plaque tubulaire est épaisse ou pour éviter la corrosion par interstice, la structure illustrée dans la figure (d) suivante peut être utilisée, la plaque tubulaire composite et le tube d'échange thermique peuvent également être élargis, lorsque le revêtement est supérieur ou égal à 8 mm, doit être dans la rainure sur le trou du tube, la structure est illustrée dans la figure suivante (e).

Le soudage de force fait référence à la garantie des performances d'étanchéité et de la résistance à la traction du tube d'échange thermique et de la connexion de la plaque tubulaire, est le type de connexion de plaque tubulaire le plus largement utilisé. La fabrication par soudage de force est simple, la capacité de traction est forte, telle que la défaillance d'une pièce de soudage, peut être un soudage de réparation secondaire, un tube d'échange de chaleur plus pratique. L'utilisation du soudage par résistance n'est pas limitée par la pression et la température, mais elle ne convient pas à l'occasion de fortes vibrations ou de la corrosion par écartement. La forme générale du soudage par résistance est illustrée à la figure (a) ci-dessous. Afin d'éviter l'accumulation de liquide autour de l'extrémité du tuyau, la structure illustrée à la figure (b) ci-dessous est souvent utilisée. La structure illustrée à la figure (c) ci-dessous est généralement utilisée dans le cas où la plaque tubulaire est en acier inoxydable.

Les performances d'étanchéité du joint entre le tube et la plaque tubulaire doivent être élevées, ou il y a une corrosion par jeu, résister à de fortes vibrations et à d'autres occasions, une seule expansion ou un soudage ne peut pas répondre aux exigences, la combinaison des deux peut fournir suffisamment de résistance et bonne performance d'étanchéité. La combinaison d'expansion et de soudage peut être divisée en deux types selon la séquence d'expansion et de soudage : expansion et soudage après expansion. La méthode d'expansion générale aura inévitablement des taches d'huile dans l'espace du joint, qui seront soudées après l'expansion. Ces taches d'huile et l'air dans l'espace réduiront la qualité de la soudure.

Souder avant expansion, endommagera la soudure. À l'heure actuelle, il n'existe pas de disposition uniforme pour le choix des deux ordres. Dans l'ingénierie réelle, telle que l'expansion après le soudage, avant le soudage devrait être de l'huile propre; Si le premier soudage après expansion, devrait être une limite à la position d'expansion de l'extrémité du tube, généralement à contrôler à partir de la surface de la plaque tubulaire à 15 mm au-dessus de la portée de l'expansion. La première expansion puis le soudage adoptent généralement la forme d'une expansion de force et d'un soudage par joint. L'expansion de la résistance assure les performances d'étanchéité du tube et de la plaque tubulaire, fournissant une résistance à la traction suffisante, et le soudage par joint assure en outre les performances d'étanchéité du tube et de la plaque tubulaire. La structure est représentée sur la figure (a). Le soudage de force assure les performances d'étanchéité du tube et de la plaque tubulaire, fournissant une résistance à la traction suffisante, et l'expansion de collage élimine l'espace entre le tube et le trou du tube pour assurer les performances d'étanchéité. La structure est montrée dans la figure (b).

Essentiellement, l'expansion explosive est également une sorte d'expansion de force, cette dernière adopte généralement une expansion à rouleaux, la première utilise l'explosif dans un laps de temps très court pour produire une onde de choc gazeuse à haute pression pour rendre le tuyau fermement attaché au trou du tube . Dilatation explosive élevée et efficacité de connexion, pas besoin d'huile lubrifiante, facile à souder après expansion, grande résistance à la traction, petit allongement axial et déformation.

L'expansion explosive convient aux tubes à paroi mince, aux tubes de petit diamètre et à l'expansion des plaques tubulaires de grande épaisseur, aux fuites d'extrémité du tube d'échange thermique, l'expansion mécanique est difficile à réparer à l'occasion.

Comment les éléments d'alliage affectent-ils les performances des aciers cryogéniques ?

Nous appelons généralement l'acier utilisé la plage de température -10 à -273 ℃ comme acier basse température ou acier cryogénique Selon la teneur et la structure des éléments d'alliage, les aciers cryogéniques peuvent être divisés en : Aciers 06Mn06Vre, 09MnNb, aciers basse température corps ferrique faiblement allié 2Ni, 06Ni, 0.5Ni, 2.5Ni, etc., aciers martensiformes basse température tels que 3Ni, acier 3.5Ni, aciers austénitiques basse température fortement alliés tels que 9Cr5Ni1Ti et 18Mn9Al et ainsi de suite.

L'effet des éléments d'alliage dans les aciers à basse température se réfère principalement à son effet sur la ténacité à basse température des aciers :

C

Avec l'augmentation de la teneur en carbone, la température de transition fragile de l'acier augmente rapidement et la propriété de soudage diminue, de sorte que la teneur en carbone de l'acier à basse température est limitée à moins de 0.2%.

Mn

Le manganèse peut améliorer évidemment la ténacité à basse température de l'acier. Le manganèse existe principalement sous forme de solution solide dans l'acier et joue le rôle de renforcement de la solution solide. De plus, le manganèse est un élément qui agrandit la région austénite et réduit la température de transformation (A1 et A3). Il est facile d'obtenir des grains de ferrite et de perlite fins et ductiles, ce qui peut augmenter l'énergie d'impact maximale et réduire considérablement la température de transition fragile. En général, le rapport Mn/C doit être égal à 3, ce qui peut non seulement réduire la température de transition fragile de l'acier, mais aussi compenser la diminution des propriétés mécaniques causée par la diminution de la teneur en carbone due à l'augmentation de la teneur en Mn.

Ni

Le nickel peut atténuer la tendance à la transition fragile et réduire considérablement la température de transition fragile. L'effet du nickel sur l'amélioration de la ténacité à basse température de l'acier est 5 fois supérieur à celui du manganèse, c'est-à-dire que la température de transition fragile diminue de 10 by avec l'augmentation de la teneur en nickel de 1%. Ceci est principalement dû au nickel avec le carbone, absorbé par la solution solide et le renforcement, le nickel se déplace également vers le point gauche du point eutectoïde de l'acier eutectoïde pour réduire la teneur en carbone, réduire la température de transition de phase (A1 et A2), en comparaison à teneur en carbone identique de l'acier au carbone, diminution du nombre de ferrite et d'affinage, populations de perlite (la teneur en carbone de la perlite est également inférieure à celle de l'acier au carbone). Les résultats expérimentaux montrent que la principale raison pour laquelle le nickel augmente la ténacité à basse température est que l'acier contenant du nickel a plus de dislocations mobiles à basse température et est plus facile à traverser. Par exemple, l'acier martensiforme à basse température en alliage moyen à faible teneur en carbone Acier 9Ni, a une ténacité élevée à basse température, peut être utilisé pour -196℃. L'acier 5Ni développé sur la base de l'acier 9Ni a une bonne ténacité à basse température à -162~-196℃.

P, S, Sn, Pb Sb

Phosphore, soufre, arsenic, étain, plomb, antimoine : ces éléments ne sont pas propices à la ténacité à basse température de l'acier.

Ils se séparent dans le joint de grain, ce qui réduit l'énergie de surface et la résistance du joint de grain, et fait que la fissure cassante provient du joint de grain et s'étend le long du joint de grain jusqu'à ce que la fracture soit complète.

Le phosphore peut améliorer la résistance de l'acier, mais il augmentera la fragilité de l'acier, en particulier à basse température. La température de transition fragile est évidemment augmentée, sa teneur doit donc être strictement limitée.

O, H, N

Ces éléments augmenteront la température de transition fragile de l'acier. Les aciers calmés au silicium désoxydé et à l'aluminium peuvent améliorer la ténacité à basse température, mais comme le silicium augmente la température de transition fragile des aciers, les aciers calmés à l'aluminium ont une température de transition plus faible que les aciers calmés au silicium.

La soudabilité du carter d'huile J55

Le carter d'huile est composé d'un collier et d'un corps de tuyau. Un corps de tuyau unique est connecté au filetage du collier et transporté sur le site du champ pétrolifère avec une connexion de bout en bout pour faciliter le transport et l'utilisation après avoir atteint la longueur requise. Afin de renforcer la résistance et le contrôle anti-desserrage de la connexion filetée, il est nécessaire de souder le couplage avec le corps du tuyau après la connexion filetée, il est donc très important d'analyser les performances de soudage et de formuler un processus de soudage raisonnable. API 5A J55 est l'un des matériaux de boîtier les plus couramment utilisés, et nous avons analysé sa soudabilité en termes d'équivalent carbone.

Composition chimique API 5CT J55

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

Selon la formule d'équivalent carbone de l'International Institute of Welding:

CE = C + Mn / 6 + (Cr + Mo + V) / 5 + (Ni + Cu) / 15

CE = 0.69 > 0.4

Son équivalent carbone est supérieur à 0.4 et sa soudabilité est médiocre. Afin d'obtenir une qualité de soudage qualifiée, une température de préchauffage élevée et des mesures technologiques strictes sont nécessaires.

Sa soudabilité a été analysée en fonction de l'influence de la teneur en éléments d'alliage J55 sur la microstructure et les propriétés:

  • Tube de boîtier J55 a une teneur élevée en carbone, soit 0.34% ~ 0.39%, ce qui fait que la courbe de transition de l'austénite surfondue de l'acier se déplace vers la droite et augmente; L'ajout de Cr, Mn, Ni, Cu et d'autres éléments d'alliage fait déplacer la courbe de transition de l'austénite surfondue vers la droite, ce qui améliore la stabilité de l'austénite surfondue et augmente le point MS (le point de départ de la formation de martensite). Tous ces effets augmentent la tendance à la trempe du J55 et des fissures de soudage sont apparues.
  • J55 a une forte tendance à la fissuration à froid, principalement à la fissuration par trempe et à la fragilisation. En raison de sa résistance élevée, de sa valeur de dureté maximale élevée de la zone affectée par la chaleur de soudage et de son refroidissement rapide, la martensite est facilement générée. Lors du soudage, essayez de choisir une grande énergie de ligne et un courant de soudage, ne devrait pas réduire excessivement la vitesse de soudage. Afin de réduire la vitesse de refroidissement, prolongez le temps de refroidissement du joint soudé de 800 ℃ à 500 ℃, améliorez la microstructure du métal soudé et de la zone affectée thermiquement, et réduisez la dureté maximale de la zone affectée thermiquement, préchauffage avant le soudage et le revenu après le soudage est nécessaire.
  • La tendance à la fissuration à chaud de J55 n'est pas élevée car sa conductivité thermique n'est pas facile à générer un eutectique de fusion faible; La tendance aux fissures de réchauffage n'est pas importante, car elle ne contient pas de carbure fort. Le fil de soudage ER55-G adapté à sa résistance est sélectionné. Le fil de soudage présente d'excellentes performances de processus de soudage, une teneur élevée en Ni, une forte résistance à la fissuration à froid et d'excellentes propriétés mécaniques complètes du métal déposé.
  • En raison de l'apport de chaleur important requis pour le soudage J55, la valeur de résistance du matériau de base et du matériau de soudage est importante et la contrainte interne pendant le soudage est extrêmement importante. Pendant le soudage, il est nécessaire de marteler la soudure pendant le soudage. Après le soudage, un traitement thermique est effectué pour éliminer les contraintes internes et éviter les fissures après soudage causées par des contraintes excessives. Le traitement thermique après soudage peut également améliorer les propriétés de microstructure de soudage.

Processus de soudage de J55

Méthode de soudage 1: Soudage sous protection gazeuse 80% Ar + 20% CO2. Matériel de soudage: fil de soudage ER55-G, diamètre Φ3.2mm. Paramètres de soudage: courant 250 ~ 320A, tension 26 ~ 30V; Vitesse de soudage 35 ~ 50 cm / min;

La température de préchauffage est de 100 ℃ et la température de la couche intermédiaire n'est pas inférieure à la température de préchauffage, mais elle ne doit pas être supérieure à la température de préchauffage de 30 ℃.

Traitement post-soudage: refroidissement par air sans aucun traitement thermique.

Résultats: L'essai de traction a été qualifié. Les valeurs d'impact des trois échantillons dans la zone affectée par la chaleur sont de 26,47,23, sans réserve. Les échantillons de flexion à quatre côtés ont respectivement une fissure de 3.75 mm, une fissure de 4 mm, une fissure de 1.38 mm et une fissure de 0.89 mm, qui ne sont pas qualifiées. Ce schéma technologique n'est pas raisonnable.

Méthode de soudage 2: Soudage au gaz 80% Ar + 20% CO2. Matériel de soudage: fil de soudage ER55-G, diamètre Φ3.2mm. Paramètres de soudage: courant 250 ~ 320A, tension 26 ~ 30V; Vitesse de soudage 35 ~ 50 cm / min; La température de préchauffage est de 100 ℃ et la température de la couche intermédiaire n'est pas inférieure à la température de préchauffage, mais elle ne doit pas être supérieure à la température de préchauffage de 30 ℃.

Traitement post-soudage: traitement de revenu, température 600 ± 20 ℃, temps de maintien pendant 4h; Vitesse de chauffage 50 ℃ / h, vitesse de refroidissement 50 ℃ / h.

Résultats: L'essai de traction a été qualifié. Les valeurs d'impact des trois échantillons dans la zone affectée thermiquement sont respectivement de 51, 40 et 40, qui sont qualifiées.

Essai de flexion latérale, qualifié; L'expérience prouve que ce schéma technologique est raisonnable. Le traitement thermique post-soudage peut améliorer la microstructure et les propriétés du soudage, ce qui est l'un des facteurs importants pour le soudage J55 pour obtenir les joints soudés qui répondent aux exigences techniques.

L'environnement difficile du boîtier API 5A J55 nécessite la qualité du tuyau lui-même, ainsi que la qualité du soudage. Grâce à l'analyse et au test de soudage ci-dessus, le processus de soudage qui peut répondre aux exigences est obtenu, ce qui fournit une base théorique et expérimentale pour le soudage correct des enveloppes d'huile.

Avantages de l'échangeur de chaleur à tube en U

L'échangeur de chaleur à tube en U se caractérise par sa structure simple, sa bonne étanchéité, son entretien et son nettoyage pratiques, son faible coût, ses bonnes performances de compensation thermique et sa forte capacité de charge. L'échangeur de chaleur à tube en U possède la plus grande surface d'échange thermique sous le même diamètre. La structure principale de l'échangeur de chaleur à tube en forme de U comprend une boîte à tubes, un cylindre, une tête, un tube d'échange de chaleur, des buses, un déflecteur, une plaque anti-choc et un tube de guidage, une structure anti-court-circuit, un support et d'autres accessoires du côté coque et tube , est le plus couramment utilisé dans les échangeurs de chaleur à calandre et tube.

Tube d'échange de chaleur

Les tubes d'échange de chaleur utilisés pour le transfert de chaleur utilisent généralement des tubes d'échange de chaleur étirés à froid primaires et des tubes d'échange de chaleur étirés à froid ordinaires. Le premier convient aux occasions de transfert de chaleur et de vibration sans changement de phase, et le second convient au rebouillage, au transfert de chaleur par condensation et aux occasions générales sans vibrations. Le tuyau de l'échangeur de chaleur doit pouvoir résister à certaines différences de température, aux contraintes et à la résistance à la corrosion. La longueur du tube d'échange thermique est généralement de 1.0 m, 1.5 m, 2.0 m, 2.5 m, 3.0 m, 4.5 m, 6.0 m, 7.5 m, 9.0 m, 12.0 m. Le matériau du tuyau peut être de l'acier au carbone, de l'acier inoxydable, de l'aluminium, du cuivre, du laiton et de l'alliage cuivre-nickel, du nickel, du graphite, du verre et d'autres matériaux spéciaux, également souvent utilisés des tuyaux composites. Afin d'élargir la zone du tube de transfert de chaleur efficace en même temps, maximiser le coefficient de transfert de chaleur côté tube, le traitement du tube d'échange de chaleur ou dans le tube inséré dans les surfaces internes et externes des composants à écoulement perturbé, produisant une turbulence de fluide à l'intérieur et à l'extérieur en même temps, couramment utilisés tels que les tubes à surface rugueuse, le tube à ailettes, le tuyau de support, à l'intérieur du type enfichable, etc.

Plaque tubulaire

La plaque tubulaire est l 'une des parties les plus importantes de l' échangeur de chaleur à tube coque. La plaque tubulaire est la barrière entre le côté coque et le côté tuyau. Lorsque le milieu d'échange thermique ne présente pas de corrosion ou de légère corrosion, il est généralement en acier à faible teneur en carbone, en acier faiblement allié ou en acier inoxydable. La forme de connexion de la plaque tubulaire et de la coque est divisée en types non détachables et détachables. Le premier est la connexion entre la plaque tubulaire et la coque dans l'échangeur de chaleur fixe tube-feuille. Ces derniers, tels que le type à tube en forme de U, le type à tête flottante et le type à presse-étoupe et le type à plaque de tube coulissant, plaque de tube d'échangeur de chaleur et connexion de coque. Pour les connexions amovibles, la plaque tubulaire elle-même n'est généralement pas en contact direct avec la coque, mais la bride est reliée à la coque indirectement ou est serrée par deux brides sur la coque et la boîte à tubes.

Boîte à tubes

La plupart des échangeurs de chaleur à tubes à coque avec des diamètres de coque plus grands adoptent des structures à tubes et boîtes. La boîte à tubes est située aux deux extrémités de l'échangeur de chaleur, qui distribue uniformément le fluide du tuyau aux tubes de l'échangeur de chaleur et rassemble le fluide dans les tubes pour envoyer l'échangeur de chaleur. Dans une coque multi-tubes, le boîtier peut également modifier le sens de l'écoulement. La structure de la boîte à tubes est principalement déterminée par le fait que l'échangeur de chaleur doit être nettoyé ou si le faisceau de tubes doit être divisé.

L'échangeur de chaleur à coque et tube en U est devenu le type d'échangeur de chaleur le plus couramment utilisé dans le domaine de l'industrie pétrochimique en raison de nombreux avantages, mais il présente également certains inconvénients tels que le nettoyage des tuyaux est plus difficile, le taux d'utilisation de la plaque tubulaire est faible en raison de la limitation du rayon de courbure du tuyau de courbure; La distance entre les tubes les plus internes du faisceau de tubes est grande, le processus de coque est facile à court-circuiter et le taux de rebut est élevé. Il convient à une grande différence de température entre le tuyau et la paroi de la coque ou le côté de la coque où le milieu est facile à mettre à l'échelle et doit être nettoyé, et ne convient pas à l'utilisation d'occasions de type plaque de tube flottant et fixe, particulièrement adapté pour le nettoyage et pas facile à l'échelle température, haute pression, milieu corrosif.

Comment les joints d'isolation sont-ils soudés?

Les joints d'isolation sont principalement utilisés dans la protection d'étanchéité de l'huile et gazoducs et pour empêcher la corrosion électrochimique. Ils sont principalement composés de joints courts, de brides en acier, d'anneaux de fixation, de joints, de plaques isolantes, de manchons isolants et de matériaux isolants de remplissage. Le type d'étanchéité peut être le joint torique, le joint en U et le joint composite «O + U», bien que la structure d'étanchéité soit différente, ils ont le même principe d'étanchéité. Son principe d'étanchéité est la bague d'étanchéité sous l'action de la précharge externe pour produire une déformation élastique et la force d'étanchéité nécessaire pour garantir que le milieu dans la canalisation ne fuit pas. Voici un exemple de joint isolé X80 DN1200 / PN120 pour illustrer son procédé de soudage.

Le matériau du joint isolant dans cette expérience est API 5L X80et la taille est de 1219 mm × 27.5 mm. Le matériau en acier forgé par pression du corps principal (bride, bague fixe) est F65, classe Ⅳ; La partie d'étanchéité est une bague d'étanchéité en forme de U en caoutchouc fluoré, qui présente les caractéristiques d'une étanchéité fiable, d'une faible absorption d'eau, d'une résistance à la compression élevée, d'une bonne élasticité et d'une isolation électrique. Le matériau de la plaque isolante a de fortes performances d'isolation électrique, une résistance à la pénétration de fluide et une faible absorption d'eau. Bride forgée conformément à la norme ASTM A694 pour F65, teneur en C, Mn, P, S et équivalent carbone, indice de résistance à la fissuration, dureté et besoins en énergie d'impact. Après les tests, la structure métallographique est perlite + ferrite, structure uniforme, pas de ségrégation, la taille moyenne des grains est de 8 grades. La granulométrie plus fine garantit la résistance et la ténacité élevées des pièces forgées.

Procédure de soudage

Pour le soudage de ce produit, après des essais de traitement d'élimination des contraintes, de traction, de flexion, de choc, de dureté, de métallographie et d'analyse spectrale, les résultats sont conformes aux spécifications.

1. Rainure de soudage

  • En fonction des propriétés du matériau et de l'épaisseur de la paroi des raccords de tuyauterie et des brides, choisissez la forme et la taille de rainure appropriées, à savoir la double rainure en «V»
  • Lors de la conception de la taille et du type de rainure de soudage, l'influence de l'apport de chaleur de soudage sur les performances des éléments d'étanchéité est prise en compte, et l'apport de chaleur inférieur est adopté pour le soudage afin de garantir que la bague d'étanchéité en caoutchouc à proximité de la soudure ne sera pas grillée. dans le processus de soudage. la rainure à fente étroite est déterminée en fonction de nos années d'expérience dans le soudage de vannes à bille entièrement soudées.

2. Méthode de soudage

Le «support de soudage à l'arc à l'argon + remplissage et revêtement de soudage à l'arc submergé» de la méthode de soudage. Selon le principe de sélection des matériaux de soudage pour les aciers fortement alliés avec différentes nuances d'acier stipulé dans le code et la norme de soudage des récipients sous pression, les matériaux de soudage correspondant à la nuance d'acier F65 ont été sélectionnés, ce qui pourrait non seulement garantir les exigences de résistance de F65 et Matériau X80 mais aussi une bonne ténacité.

Soudage bride-mamelon

Les brides et les joints de tuyaux sont soudés par soudage à l'argon et soudage automatique à l'arc submergé. Soudage à l'argon pour le soudage du support, puis soudage automatique à l'arc submergé pour le soudage de remplissage et de recouvrement.

1. Matériel de soudage

Machine de soudage automatique à arc submergé: vitesse 0.04 ~ 2r / min, plage de serrage de la pièce Φ330 ~ 2 mm, la longueur maximale de la pièce soudable 700 mm, la profondeur maximale du cordon de soudure 4500 mm, peut supporter le poids de 110 t.

Le soudage à l'arc submergé présente les avantages d'une qualité de soudure fiable, d'une belle formation de cordon de soudure, d'un taux de dépôt élevé et peut être largement utilisé dans les joints d'isolation de grand diamètre, les vannes à bille enterrées entièrement soudées, etc.

2. Méthode de soudage

Méthode de soudage GTAW + SAW. Tout d'abord, nous utilisons un support et un remplissage de racine de soudage à l'argon à chaque fois pour assurer la fusion de la racine, puis nous utilisons une méthode de soudage multicouche automatique à arc submergé pour compléter le remplissage et le recouvrement.

Traitement thermique post-soudure

Afin de réduire la contrainte résiduelle de la soudure et d'éviter que la soudure ne se fissure ou ne se déforme sous contrainte, il est nécessaire de la déstresser et de la revenu après le soudage. Le chauffage électrique à corde de type SCD (18.5 m de long) et le boîtier de contrôle de température de type LWK-3 × 220-A sont utilisés pour le traitement thermique. Le thermocouple blindé de type K est sélectionné comme équipement de mesure de température. La température du traitement thermique était de 550 ° C et le temps de conservation de la chaleur était de 2 heures.

Quel est le matériau du N80 dans le carter d'huile N80?

Le tubage pétrolier N80 et le tube en acier sans soudure N80 sont des équipements importants pour le forage pétrolier, dont l'équipement principal comprend également des tubes de forage, des tubes de carottage et des tubages, des colliers de forage et des tubes en acier pour le forage de petit diamètre.

Quel est le matériau du N80 dans le carter d'huile N80

Le boîtier pétrolier N80 et le tube en acier sans soudure N80 ont trois types de longueurs spécifiées dans la norme API: à savoir, R-1 pour 4.88 à 7.62 m, R-2 pour 7.62 à 10.36 m et R-3 pour 10.36 m ou plus.

Le tubage de pétrole N80 et le tuyau en acier sans soudure N80 sont utilisés pour le forage de puits de pétrole principalement pour soutenir la paroi du puits pendant le processus de forage et après l'achèvement pour assurer le processus de forage et le fonctionnement normal de l'ensemble du puits après l'achèvement

Selon SY / T80-80 «boîtier pétrolier», les types et emballages de tubes en acier sans soudure N6194 et de tubes en acier sans soudure N96 sont divisés en deux types: boîtier fileté court et son raccord et boîtier fileté long et son raccord. Selon SY / T6194-96, le boîtier domestique doit être attaché avec du fil d'acier ou une ceinture en acier. Chaque boîtier et la partie exposée des filets de l'accouplement doivent être vissés sur la bague de protection pour protéger les filets.

L'enveloppe pétrolière N80 et le tube en acier sans soudure N80 doivent être conformes à SY / T6194-96. La même nuance d'acier doit être utilisée pour le boîtier et son accouplement. Teneur en soufre <0.045% et teneur en phosphore <0.045%.

Carter d'huile N80 et tube en acier sans soudure N80 selon les dispositions de GB222-84 pour prélever des échantillons d'analyse chimique. Analyse chimique selon les dispositions de la partie correspondante du GB223.

Enveloppe pétrolière N80 et tube en acier sans soudure N80 comme spécifié dans l'American Petroleum Institute ARISPEC5CT1988, 1ère édition. L'analyse chimique est effectuée selon la dernière version d'ASTME59, et l'analyse chimique est effectuée selon la dernière version d'ASTME350.