API5L X52N X56Q PSL2 OD24 ″ Pipeline contínuo

nossa fábrica tem laminação Φ720 pode produzir tubos sem costura de tamanho grande diretamente. como API5L X65QS PSL2 OD610 * 12.7 mm por laminados a quente, produzindo Comprimento 12 m

Composição química API5L X65QS PSL2:

Propriedades mecânicas API5L X65QS PSL2

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Material de aço carbono para aplicações de corrosão de sulfeto de hidrogênio

O sulfeto de hidrogênio H₂S é um composto inorgânico incolor, inflamável, solúvel em gás ácido de água. A corrosão do sulfeto de hidrogênio se refere ao oleoduto e gasoduto contendo uma certa concentração de sulfeto de hidrogênio (H2S) e corrosão da água. O H₂S se dissolve na água e se torna ácido, levando à corrosão eletroquímica e corrosão local e perfuração dos dutos. Os átomos de hidrogênio gerados no processo de corrosão são absorvidos pelo aço e enriquecidos nos defeitos metalúrgicos da tubulação, o que pode levar à fragilização do aço e ao surgimento de trincas, levando à trinca. O oleoduto e o equipamento de campos de petróleo e gás ácido contendo H₂S surgiram muitas vezes com rompimento súbito ou fratura frágil, rachaduras na zona de soldagem e outros acidentes, que são causados ​​principalmente por rachaduras induzidas por hidrogênio (HIC) e rachaduras por tensão de sulfeto (SSC).

Os fatores que afetam a corrosão de H₂S incluem concentração de sulfeto de hidrogênio, valor de PH, temperatura, taxa de fluxo, concentração de dióxido de carbono e íon cloreto (C1-), etc. Um ambiente de corrosão sob tensão de sulfeto de hidrogênio úmido é constituído se as seguintes condições forem atendidas:

  • A temperatura média não é superior a 60 + 2P ℃, P é a pressão manométrica média (MPa);
  • A pressão parcial de B do sulfeto de hidrogênio não é inferior a 0.35 mpa;
  • O meio contém água ou a temperatura do meio é inferior à temperatura do ponto de orvalho da água;
  • Médio com PH inferior a 9 ou cianeto.

Os resultados mostram que para o aço de liga quando a resistência ou dureza do aço é a mesma, a microestrutura de distribuição uniforme de pequenos carbonetos esféricos pode ser obtida por revenido a alta temperatura após têmpera, e a resistência à corrosão de H2S é melhor do que após têmpera. A forma das inclusões também é importante, especialmente a forma do MnS, porque o MnS está sujeito à deformação plástica em altas temperaturas, e a folha MnS formada pela laminação a quente não pode ser alterada durante o tratamento térmico subsequente.

Os elementos Mn, Cr e Ni são adicionados ao aço carbono para melhorar a temperabilidade, especialmente Ni. Acredita-se geralmente que o elemento Ni é benéfico para a tenacidade da liga de aço, mas o superpotencial da reação de evolução de hidrogênio do aço Ni é baixo, o íon hidrogênio é fácil de descarregar e reduzir para acelerar a precipitação do hidrogênio, portanto, a resistência do aço Ni é a corrosão por estresse de sulfeto é pobre. Em geral, o aço carbono e o aço-liga devem conter menos de 1% ou nenhum níquel. Elementos como Mo, V, Nb, etc. que formam carbonetos estáveis ​​no aço.

ISO 15156-2, ISO15156-3 ou NACE MR0175-2003 limitaram as condições ambientais para evitar a ocorrência de corrosão sob tensão. Se essas condições não forem atendidas, os testes de HIC e SSC devem ser realizados e outras normas relevantes devem ser atendidas. O American Corrosion Institute (NACE) MR-01-95 afirma que, para evitar rachaduras por corrosão por estresse de sulfeto (SSCC), aço comum (teor de níquel inferior a 1%) com dureza inferior a Rockwell HRC22 ou aço cromo-molibdênio temperado com teor de níquel menor do que HRC 26 deve ser usado.

Além disso, existem outras restrições:

  • Impurezas no aço: enxofre ≤ 0.002%, P≤0.008%, O≤ 0.002%.
  • A dureza não é superior a 22HRC, a resistência ao escoamento é inferior a 355MP, a resistência à tração é inferior a 630MPa
  • O teor de carbono do aço deve ser reduzido tanto quanto possível sob a condição de satisfazer as propriedades mecânicas da chapa de aço. Para aço de baixo carbono e aço carbono-manganês: CE≤0.43, CE = C + Mn / 6; Para aço de baixa liga: CE≤045 CE = C + Mn / 6 + (Cr + Mo + V) / 5 + (Ni + Cu) / 15

Placa de aço: SA387 Gr11 (HlC), SA387 Gr12 (HlC), SA387 Gr22 (HlC), SA516 Gr65 (HlC), SA516 Gr70 (HlC);

Tubo de aço: 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 grau A, grau B, X42, X46, X52; ASTM A53, A106 (A, B, C)

O tubo e placa de aço carbono disponível para aplicação H₂S

Soldagem de material de caldeira ultrassupercrítico

Aço resistente ao calor refere-se ao aço que trabalha em alta temperatura e tem excelente resistência térmica e estabilidade térmica. A resistência térmica se refere à capacidade de resistir à fluência e à fratura em alta temperatura, e a estabilidade térmica se refere à capacidade de resistir à oxidação e corrosão de meios gasosos em alta temperatura. As pessoas geralmente se referem ao aço resistente ao calor com resistência térmica como aço resistente ao calor e ao aço resistente ao calor com estabilidade térmica como aço estável ao calor. Os aços resistentes ao calor são usados ​​principalmente em energia e engenharia de energia, como na fabricação de equipamentos de refino de petróleo, caldeiras, vasos nucleares, turbinas a vapor, vasos de produtos químicos sintéticos, equipamentos aeroespaciais e outros equipamentos de processamento de alta temperatura. Deve-se notar que muitos aços inoxidáveis ​​(309, 310H) também têm resistência ao calor e às vezes são referidos como "aço inoxidável resistente ao calor".

As juntas soldadas de aço resistente ao calor deve ter substancialmente a mesma resistência à oxidação a alta temperatura que o metal de base. A composição da liga e o teor do metal de solda devem ser basicamente consistentes com o metal de base, como Cr, Mo, W e outros elementos principais, enquanto as impurezas como P e S devem ser controladas em um nível baixo, tanto quanto possível para reduzir o tendência de crack quente. Para melhorar a soldabilidade, o teor de C do material de soldagem pode ser ligeiramente inferior ao do metal de base para garantir o desempenho em alta temperatura. A resistência do metal de solda deve ser semelhante à do metal de base a ser soldado. As juntas soldadas de aço resistente ao calor não devem apenas ter resistência de curto prazo à temperatura ambiente e alta temperatura basicamente igual à do metal de base, mas também, mais importante, ter propriedades de fluência em alta temperatura semelhantes às do metal de base. Os requisitos de desempenho de novas juntas de aço resistentes ao calor para caldeiras ultra-supercríticas são mostrados na tabela a seguir.

NotasTS σb MPaY.Sσs MPaAlongamento δ %AkvJTensão admissível na temperatura operacional, MPaDureza, HB
P12263053017%3164 (620 ℃)225 270 ~
P9263053017%3170 (620 ℃)-
HR3C655-30-69 (650 ℃)-
Super304H590-35-91 (620 ℃) ​​78 (650 ℃)225 270 ~

Embora a maior parte da estrutura de soldagem de aço resistente ao calor esteja trabalhando sob alta temperatura, mas a inspeção final para vasos de pressão e requisitos de tubulação, geralmente em temperatura ambiente até 1.5 vezes a pressão de trabalho do experimento de teste de pressão hidráulica ou pneumática, a operação do equipamento de pressão ou manutenção tem para passar pelo processo de partida a frio, de modo que a junta de soldagem de aço resistente ao calor também deve ter certa resistência à fratura frágil. Para aços resistentes ao calor de martensita e austenita, o conteúdo de δ Ferrita no metal depositado deve ser estritamente controlado para garantir a propriedade de fluência das juntas soldadas durante o longo tempo de operação em alta temperatura.

Soldagem de aço martensítico P92 / T92, P122 / T122

Tanto o P92 quanto o P122 são aços martensíticos, que apresentam tendência a trincas a frio e a quente durante a soldagem. Para evitar trincas frias na soldagem, é necessário pré-aquecer antes da soldagem. A temperatura de pré-aquecimento não é inferior a 150 ℃ para soldagem TIG e não inferior a 200 ℃ para soldagem a arco com eletrodo e soldagem a arco submerso. A fim de evitar trincas a quente e grãos grossos, a energia da linha de soldagem deve ser estritamente controlada durante o processo de soldagem, a temperatura da camada intermediária deve ser inferior a 300 ℃ e a soldagem a arco de argônio com eletrodo de tungstênio com pequena entrada de calor de soldagem é preferida. Deve-se prestar atenção à soldagem multicamada e multipassagem ao soldar a soldagem a arco com eletrodo. A espessura do passe de soldagem não deve ser maior que o diâmetro do eletrodo. A largura do passe de soldagem não deve ser superior a 3 vezes o diâmetro do eletrodo e é recomendado que o diâmetro do eletrodo não seja superior a 4 mm. Para a peça de trabalho com grande espessura de parede, a soldagem por arco submerso pode ser usada para soldagem, mas fio fino submerso Deve-se usar solda a arco e o diâmetro do fio de solda deve ser inferior a 3 mm. Ao soldar tubos de pequeno diâmetro T122 e T92, o lado posterior deve ser preenchido com argônio durante todo o processo de soldagem. Para tubos de paredes espessas de grande diâmetro, a proteção do gás argônio é necessária na parte de trás das três primeiras camadas de soldas na raiz. Após a soldagem, use isolamento de amianto e resfriamento lento e permaneça entre 100 ~ 150 ℃ por pelo menos 1 ~ 2 horas, até que a metalografia seja completamente transformada em martensita, então pode realizar o tratamento térmico pós-soldagem. Para a espessura da parede da peça de trabalho ser superior a 40 mm, após a soldagem com isolamento de amianto resfriamento lento, 100 ~ 150 ℃ pelo menos ficar 1 ~ 2 horas, se não for imediatamente o tratamento térmico, deve ser aquecido para isolamento de 200 ~ 300 ℃ 2 horas e em seguida, resfriamento lento até a temperatura ambiente.

SUPER 304H, SA-213 TP310HCBN Soldagem de aço austenítico

O aço austenítico tem boa soldabilidade e nenhuma tendência à trinca a frio, portanto, não precisa de pré-aquecimento. No entanto, o aço austenítico tem tendência a trincas a quente durante a soldagem, portanto, deve-se atentar para o controle da entrada de calor de soldagem e da temperatura entre as camadas. No processo de soldagem, o método de soldagem da energia da linha de soldagem é menor, como TIG manual, soldagem TIG automática com fio frio ou soldagem TIG com fio quente. Geralmente, a temperatura da camada intermediária não deve ser controlada por mais de 150 ℃. Para soldagem TIG automática com fio frio ou soldagem TIG com fio quente, o processo de soldagem contínua requer resfriamento de água entre camadas da solda soldada. Para evitar a corrosão intergranular, o teor de íons cloreto na água de resfriamento deve ser controlado. Para evitar a oxidação dos elementos de liga na zona de alta temperatura, a superfície posterior deve ser preenchida com argônio durante todo o processo de soldagem. A fim de garantir uma boa fusão em ambos os lados da ranhura, o ângulo da ranhura do aço austenítico deve ser maior do que o do aço ferrita em geral. Para soldagem de aço diferente com materiais de ferrite, recomenda-se fio de solda ou eletrodo ernicR-3 ou EnICRFE-2. Quando aço dissimilar é soldado (com aço ferrite) e usado em altas temperaturas, o coeficiente de expansão de ambos os materiais deve ser levado em consideração.

 

Para que é usado o aço resistente à fluência?

O molibdênio tem sido um elemento-chave de liga em aços ferrite resistentes à fluência, operando em temperaturas de até 530 ° C. As principais aplicações do aço resistente à fluência são em usinas elétricas e petroquímicas, onde turbinas a vapor requerem grandes forjados e fundidos, e vasos de pressão, caldeiras e sistemas de tubulação requerem tubos, placas e acessórios de todos os tipos. Além da resistência à fluência em alta temperatura, outras propriedades do material, como temperabilidade, resistência à corrosão e soldabilidade, também são importantes. A importância relativa dessas propriedades depende da aplicação específica do material. Por exemplo, grandes rotores de turbina precisam de aço com boa temperabilidade e os sistemas de tubulação da usina de energia devem ser soldáveis. Mesmo assim, as ligas usadas nessas diferentes aplicações usam os mesmos princípios para melhorar a resistência à fluência.

O molibdênio em solução sólida pode reduzir a taxa de fluência do aço de maneira muito eficaz. Quando usado em altas temperaturas, o molibdênio retarda a aglomeração e o engrossamento dos carbonetos (amadurecimento de Ostwald). A têmpera e revenido produzem uma microestrutura composta de bainita superior, resultando nos melhores resultados em resistência a altas temperaturas. Para usinas movidas a carvão, a eficiência dos grupos geradores subcríticos é inferior a 40 por cento. Espera-se que as futuras usinas ultrassupercríticas (USC) sejam mais de 50% eficientes, reduzindo quase pela metade as emissões de dióxido de carbono por quilowatt-hora de eletricidade produzida. O aço ferrite resistente à fluência ainda é comumente usado em usinas de energia, refinarias de petróleo e plantas petroquímicas em todo o mundo. Os componentes incluem tubos sem costura para caldeiras de água quente e superaquecedores, tambor da caldeira, coletor, bombas e vasos de pressão para fins de alta temperatura e colunas de turbina a vapor com mais de 2 metros de diâmetro e mais de 100 toneladas de peso. Este aço pode ser classificado como aço C-Mn, aço Mo, aço C-RMO de baixa liga e aço 9-12% Cr.

Tipo de planta subcrítica (acima de 300000 kw)
Parede de água: A192, SA-106B, SA-106C,
Superaquecimento: T11 / P12, P22 /T22, T23, T91T92
Reaquecedor: P11, T23,T91T92
Economizador: A192
Cabeçalho e tubo de vapor: A192, T12, P12
Supercrítico (SC) (acima de 600000 kw)
Superaquecimento: T22, T23, T91, T92, TP347H, TP347HFG, SUPER304H, HR3C
Reheater material: P12,T23,T91,T92,TP347H,TP347HFG,SUPER304H,HR3C
Materiais do economizador: A192, SA210C
Cabeçalho e tubo de vapor: P11, P91, P92
Ultra-supercrítico (USC) (Mais de 660000 kw)
Superaquecimento do material: T22,T23,T91,T92,TP347H,TP347HFG, SUPER304H, HR3C
Reheater: P12, T23, T91, T92, TP347H, TP347HFG, SUPER304H, HR3C
Materiais do economizador: A192, SA210C
Cabeçalho e tubo de vapor: P11, P91, P92

Como o tubo de troca de calor é conectado à placa do tubo?

A forma de conexão do tubo de troca de calor e da placa de tubo inclui principalmente expansão, soldagem, soldagem de expansão, etc. A junta de expansão de força refere-se à expansão do desempenho de vedação e resistência à tração da conexão entre o tubo de troca de calor e o tubo. Ele depende da deformação plástica da extremidade do tubo para suportar a força de tração. A tensão residual após a expansão do tubo enfraquecerá gradualmente quando a temperatura aumentar, de modo que o desempenho de vedação e a resistência da conexão entre o tubo e a chapa do tubo diminuirão. Portanto, a expansão da força é adequada para que a pressão do projeto seja menor ou igual a 4MPa, a temperatura do projeto seja menor ou igual a 300 ℃. A expansão da força não deve ser usada no caso de vibração severa, grande diferença de temperatura ou corrosão por tensão óbvia durante a operação.

Ao expandir o tubo, a dureza do tubo deve ser inferior à da folha do tubo. A lacuna entre o tubo e o tubo e a suavidade do tubo afetam a qualidade do tubo em expansão. A superfície áspera do furo do tubo pode produzir uma grande força de fricção e não é fácil de puxar, mas é fácil de produzir vazamentos. A superfície do orifício do tubo é estritamente proibida de ter uma secção longitudinal através da ranhura. A superfície lisa do orifício do tubo não é fácil de vazar, mas é fácil de puxar. Geralmente, a rugosidade da superfície deve ser menor ou igual a 12.5 μm. Existem dois tipos de orifícios para tubos: orifícios e ranhuras anulares, o primeiro conforme mostrado na figura (a) abaixo, e o último conforme mostrado nas Figuras (b) e (c) abaixo.

Depois de ranhurar, o tubos de aço são espremidos nas ranhuras durante a expansão, o que pode melhorar a resistência ao pull-off e melhorar o desempenho da vedação. O número de fendas anulares no orifício do tubo depende da espessura da placa do tubo. De um modo geral, uma fenda é aberta quando a espessura é menor que 25 mm e duas fendas são abertas quando a espessura é maior que 25 mm. Quando a placa do tubo é espessa ou para evitar a corrosão do espaço, a estrutura mostrada na figura (d) a seguir pode ser usada, a placa do tubo composto e o tubo de troca de calor também podem ser expandidos, quando o revestimento é maior ou igual a 8 mm, deve estar na ranhura no orifício do tubo, a estrutura é mostrada na figura a seguir (e).

A soldagem de força refere-se a garantir o desempenho de vedação e a resistência à tração do tubo de troca de calor e da conexão da folha de tubos, são os tipos de conexão de folhas de tubos mais amplamente usados. Fabricação de soldagem de força é simples, a capacidade de tração é forte, como falha de peça de soldagem, pode ser soldagem de reparo secundário, tubo de troca de calor mais conveniente. O uso de soldagem de força não é limitado por pressão e temperatura, mas não é adequado para a ocasião de grande vibração ou corrosão de lacuna. A forma geral de soldagem de força é mostrada na figura (a) abaixo. Para evitar o acúmulo de líquido ao redor da extremidade do tubo, a estrutura mostrada na figura (b) abaixo é freqüentemente usada. A estrutura mostrada na figura (c) abaixo é geralmente usada na situação em que a folha do tubo é de aço inoxidável.

O desempenho de vedação da junta entre o tubo e a placa do tubo deve ser alto, ou haja corrosão, suportar vibração severa e outras ocasiões, expansão única ou soldagem não pode atender aos requisitos, a combinação dos dois pode fornecer força suficiente e bom desempenho de vedação. A combinação de expansão e soldagem pode ser dividida em dois tipos de acordo com a expansão e a sequência de soldagem: expansão e soldagem após expansão. O método de expansão geral inevitavelmente terá manchas de óleo na lacuna da junta, que será soldada após a expansão. Essas manchas de óleo e o ar na lacuna reduzirão a qualidade da solda.

Soldar antes da expansão causará danos à solda. Atualmente, não existe uma disposição uniforme para a escolha das duas ordens. Na engenharia real, como a expansão após a soldagem, antes da soldagem deve ser óleo limpo; Se a primeira soldagem após a expansão, deve ser um limite para a posição de expansão da extremidade do tubo, geralmente para controlar a partir da superfície da placa do tubo 15 mm acima do escopo de expansão. A primeira expansão e depois a soldagem geralmente adotam a forma de expansão de força e soldagem de vedação. A expansão da força garante o desempenho de vedação do tubo e da chapa tubular, fornecendo resistência à tração suficiente, e a soldagem de vedação garante ainda mais o desempenho de vedação do tubo e da chapa tubular. A estrutura é mostrada na figura (a). A soldagem de força garante o desempenho de vedação do tubo e da chapa de tubos, fornecendo resistência à tração suficiente e a expansão por aderência elimina a lacuna entre o tubo e o orifício do tubo para garantir o desempenho de vedação. A estrutura é mostrada na figura (b).

Em essência, a expansão explosiva também é um tipo de expansão de força, a última geralmente adota a expansão de rolo, a primeira usa o explosivo em um período de tempo muito curto para produzir uma onda de choque de gás de alta pressão para fazer o tubo firmemente preso ao orifício do tubo . Grande expansão explosiva e eficiência de conexão, sem necessidade de óleo lubrificante, fácil de soldar após a expansão, grande resistência à tração, pequeno alongamento axial e deformação.

A expansão explosiva é adequada para tubos de parede fina, tubos de pequeno diâmetro e expansão de folha de tubo de grande espessura, vazamento na extremidade do tubo de troca de calor, expansão mecânica é difícil de reparar a ocasião.

Como os elementos de liga afetam o desempenho dos aços criogênicos?

Geralmente chamamos o aço usado na faixa de temperatura de -10 a -273 ℃ como aço de baixa temperatura ou aço criogênico. De acordo com o conteúdo e estrutura do elemento de liga, os aços criogênicos podem ser divididos em: Aço C-Mn morto de alumínio, como 06MnVTi, 06MnVal, 09Mn2Vre, aço 06MnNb, aço de baixa temperatura de corpo férrico de baixa liga 0.5Ni, 2.5Ni, 3Ni, 3.5Ni, etc., aços martensiformes de baixa temperatura, como 9Ni, aço 5Ni, aços austeníticos de alta liga de baixa temperatura, como 1Cr18Ni9Ti e 20Mn23Al e assim por diante.

O efeito dos elementos de liga em aços de baixa temperatura refere-se principalmente ao seu efeito na tenacidade a baixa temperatura dos aços:

C

Com o aumento do teor de carbono, a temperatura de transição frágil do aço aumenta rapidamente e a propriedade de soldagem diminui, de modo que o teor de carbono do aço de baixa temperatura é limitado a menos de 0.2%.

Mn

O manganês pode melhorar obviamente a tenacidade do aço em baixas temperaturas. O manganês existe principalmente na forma de solução sólida em aço e desempenha o papel de fortalecimento da solução sólida. Além disso, o manganês é um elemento que amplia a região da austenita e reduz a temperatura de transformação (A1 e A3). É fácil obter ferrita fina e dúctil e grãos de perlita, que podem aumentar a energia máxima de impacto e reduzir significativamente a temperatura de transição frágil. Em geral, a relação Mn / C deve ser igual a 3, o que pode não só reduzir a frágil temperatura de transição do aço, mas também compensar a diminuição das propriedades mecânicas causadas pela diminuição do teor de carbono devido ao aumento do teor de Mn.

Ni

O níquel pode aliviar a tendência de transição frágil e reduzir significativamente a temperatura de transição frágil. O efeito do níquel na melhoria da tenacidade do aço em baixa temperatura é 5 vezes maior do que o do manganês, ou seja, a temperatura de transição frágil diminui em 10 ℃ com o aumento do teor de níquel em 1%. Isso ocorre principalmente por causa do níquel com carbono, absorvido pela solução sólida e pelo reforço, o níquel também faz um movimento para o ponto esquerdo do ponto eutetóide do aço eutetóide para reduzir o teor de carbono, reduzir a temperatura de transição de fase (A1 e A2), em comparação com o mesmo teor de carbono do aço carbono, diminuição do número de ferrita e refino, populações de perlita (o teor de carbono da perlita também é inferior ao do aço carbono). Os resultados experimentais mostram que a principal razão pela qual o níquel aumenta a tenacidade em baixa temperatura é que o aço contendo níquel tem mais deslocamentos móveis em baixa temperatura e é mais fácil de deslizar. Por exemplo, aço de baixa temperatura martensiforme de liga média Aço 9Ni, tem alta resistência a baixas temperaturas, pode ser usado para -196 ℃. O aço 5Ni desenvolvido com base no aço 9Ni tem boa tenacidade a baixas temperaturas de -162 ~ -196 ℃.

P, S, Sn, Pb Sb

Fósforo, enxofre, arsênio, estanho, chumbo, antimônio: esses elementos não contribuem para a tenacidade do aço a baixas temperaturas.

Eles segregam no contorno do grão, o que reduz a energia da superfície e a resistência do contorno do grão e faz com que a rachadura frágil se origine do contorno do grão e se estenda ao longo do contorno do grão até que a fratura seja completa.

O fósforo pode melhorar a resistência do aço, mas aumentará a fragilidade do aço, especialmente em baixas temperaturas. A temperatura de transição frágil é obviamente aumentada, então seu conteúdo deve ser estritamente limitado.

O, H, N

Esses elementos aumentarão a temperatura de transição frágil do aço. Silício desoxidado e aços mortos de alumínio podem melhorar a tenacidade em baixas temperaturas, mas como o silício aumenta a temperatura de transição frágil dos aços, os aços mortos com alumínio têm uma temperatura de transição frágil mais baixa do que os aços mortos com silício.

A soldabilidade do revestimento de óleo J55

O invólucro de óleo é composto por um colar e um corpo de tubo. Um único corpo de tubo é conectado com a rosca do colar e transportado para o local do campo de petróleo com conexão ponta a ponta para facilitar o transporte e uso após atingir o comprimento necessário. A fim de fortalecer a resistência e o controle anti-afrouxamento da conexão roscada, é necessário soldar o acoplamento com o corpo do tubo após a conexão roscada, por isso é muito importante analisar o desempenho da soldagem e formular um processo de soldagem razoável. API 5A J55 é um dos materiais de revestimento mais comumente usados ​​e analisamos sua soldabilidade em termos de carbono equivalente.

Composição Química API 5CT J55

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

De acordo com a fórmula de carbono equivalente do International Institute of Welding:

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

CE = 0.69 > 0.4

Seu equivalente de carbono é superior a 0.4 e sua soldabilidade é pobre. Para obter qualidade de soldagem qualificada, alta temperatura de pré-aquecimento e medidas tecnológicas rigorosas são necessárias.

Sua soldabilidade foi analisada de acordo com a influência do conteúdo do elemento da liga J55 na microestrutura e propriedades:

  • Tubo de revestimento J55 tem um alto teor de carbono, que é 0.34% ~ 0.39%, o que faz com que a curva de transição de austenita super-resfriada do aço se mova para a direita e aumente; A adição de Cr, Mn, Ni, Cu e outros elementos de liga faz com que a curva de transição da austenita super-resfriada se desloque para a direita, o que aumenta a estabilidade da austenita super-resfriada e aumenta o ponto MS (o ponto inicial da formação de martensita). Todos esses efeitos aumentam a tendência de têmpera do J55 e aparecem trincas de soldagem.
  • J55 tem uma grande tendência a trincas a frio, principalmente por têmpera e trincas por fragilização. Devido à sua alta resistência, alto valor máximo de dureza da zona afetada pelo calor de soldagem e resfriamento rápido, a martensita é facilmente gerada. Ao soldar, tente escolher grande energia de linha e corrente de soldagem, não deve reduzir excessivamente a velocidade de soldagem. A fim de reduzir a taxa de resfriamento, estenda o tempo de resfriamento da junta soldada de 800 ℃ para 500 ℃, melhore a microestrutura do metal de solda e a zona afetada pelo calor e reduza a dureza máxima da zona afetada pelo calor, pré-aquecimento antes da soldagem e revenido após a soldagem.
  • A tendência de trincas a quente do J55 não é alta porque sua condutividade térmica não é fácil de gerar eutética de baixa fusão; A tendência à fissura por reaquecimento não é grande, porque não contém carboneto forte. O arame de soldagem ER55-G combinado com sua resistência é selecionado. O fio de solda tem excelente desempenho no processo de soldagem, alto teor de Ni, forte resistência a trincas a frio e excelentes propriedades mecânicas abrangentes do metal depositado.
  • Devido ao grande aporte de calor necessário para a soldagem J55, o valor de resistência do material de base e do material de soldagem é grande e a tensão interna durante a soldagem é extremamente grande. Durante a soldagem, é necessário martelar a solda durante a soldagem. Após a soldagem, é realizado tratamento térmico para eliminar as tensões internas e evitar as fissuras pós-soldagem causadas por tensões excessivas. O tratamento térmico pós-soldagem também pode melhorar as propriedades da microestrutura da soldagem.

Processo de soldagem do J55

Método de soldagem 1: 80% Ar + 20% CO2 com proteção de soldagem com gás. Material de soldagem: fio de solda ER55-G, diâmetro Φ3.2 mm. Parâmetros de soldagem: corrente 250 ~ 320A, tensão 26 ~ 30V; Velocidade de soldagem 35 ~ 50cm / min;

A temperatura de pré-aquecimento é de 100 ℃ e a temperatura intercamada não é inferior à temperatura de pré-aquecimento, mas não pode ser superior à temperatura de pré-aquecimento de 30 ℃.

Tratamento pós-soldagem: resfriamento a ar sem nenhum tratamento térmico.

Resultados: O teste de tração foi qualificado. Os valores de impacto das três amostras na zona afetada pelo calor são 26,47,23, não qualificados. As quatro amostras de flexão lateral têm trinca de 3.75 mm, trinca de 4 mm, trinca de 1.38 mm e trinca de 0.89 mm, respectivamente, que não são qualificadas. Este esquema tecnológico não é razoável.

Método de soldagem 2: 80% Ar + 20% soldagem com gás CO2. Material de soldagem: fio de solda ER55-G, diâmetro Φ3.2 mm. Parâmetros de soldagem: corrente 250 ~ 320A, tensão 26 ~ 30V; Velocidade de soldagem 35 ~ 50cm / min; A temperatura de pré-aquecimento é de 100 ℃ e a temperatura intercamada não é inferior à temperatura de pré-aquecimento, mas não pode ser superior à temperatura de pré-aquecimento de 30 ℃.

Tratamento pós-soldagem: tratamento de têmpera, temperatura 600 ± 20 ℃, tempo de espera por 4h; Taxa de aquecimento de 50 ℃ / h, taxa de resfriamento de 50 ℃ / h.

Resultados: O teste de tração foi qualificado. Os valores de impacto das três amostras na zona afetada pelo calor são 51, 40 e 40, respectivamente, que são qualificados.

Teste de flexão lateral, qualificado; O experimento prova que este esquema tecnológico é razoável. O tratamento térmico pós-soldagem pode melhorar a microestrutura e as propriedades da soldagem, o que é um dos fatores importantes para a soldagem J55 na obtenção de juntas soldadas que atendam aos requisitos técnicos.

O ambiente severo do revestimento API 5A J55 exige a qualidade do próprio tubo, e também a qualidade da soldagem. Através da análise e teste de soldagem acima, é obtido o processo de soldagem que pode atender aos requisitos, o que fornece uma base teórica e experimental para a soldagem correta da caixa de óleo.

Vantagens do trocador de calor de tubo U

O trocador de calor em tubo U é caracterizado por sua estrutura simples, boa estanqueidade, manutenção e limpeza convenientes, baixo custo, bom desempenho de compensação térmica e forte capacidade de carga de pressão. O trocador de calor de tubo em U tem a maior área de troca de calor com o mesmo diâmetro. A estrutura principal do trocador de calor de tubo em forma de U inclui caixa de tubo, cilindro, cabeça, tubo de troca de calor, bicos, defletor, placa anti-choque e tubo guia, estrutura anti-curto-circuito, suporte e outros acessórios do lado do invólucro e do tubo , é o mais comumente usado em trocadores de calor de casco e tubo.

Tubo de troca de calor

Os tubos de troca de calor usados ​​para transferência de calor geralmente usam tubos de troca de calor primários trefilados e tubos de troca de calor comuns trefilados. O primeiro é adequado para ocasiões de transferência de calor e vibração sem mudança de fase, e o último é adequado para reinicialização, transferência de calor de condensação e ocasiões gerais sem vibração. O tubo do trocador de calor deve ser capaz de suportar certas diferenças de temperatura, estresse e resistência à corrosão. O comprimento do tubo de troca de calor é geralmente 1.0m, 1.5m, 2.0m, 2.5m, 3.0m, 4.5m, 6.0m, 7.5m, 9.0m, 12.0m. O material do tubo pode ser aço carbono, aço inoxidável, alumínio, cobre, latão e liga de cobre-níquel, níquel, grafite, vidro e outros materiais especiais, também freqüentemente usado tubo composto. A fim de expandir a área do tubo de transferência de calor eficaz, ao mesmo tempo maximizar o coeficiente de transferência de calor do lado do tubo, processamento do tubo de troca de calor ou no tubo inserido nas superfícies interna e externa dos componentes de fluxo perturbados, produzindo turbulência de fluido no interior e no exterior ao mesmo tempo, comumente usados, como tubos de superfície rugosa, tubo com aletas, tubo de suporte, dentro do tipo plug-in, etc.

Folha de tubo

A folha de tubo é uma das partes mais importantes do trocador de calor de tubo de casca. A placa tubular é a barreira entre o lado da concha e o lado do tubo. Quando o meio de troca de calor não apresenta corrosão ou corrosão leve, geralmente é feito de aço de baixo carbono, aço de baixa liga ou aço inoxidável. A forma de conexão da folha tubular e do invólucro é dividida em tipos não destacáveis ​​e destacáveis. O primeiro é a conexão entre a folha do tubo e a casca no trocador de calor da folha do tubo fixo. Os últimos, como o tipo de tubo em forma de U, tipo de cabeça flutuante e tipo de caixa de gaxetas e placa de tubo deslizante tipo placa de tubo de trocador de calor e conexão de carcaça. Para conexões removíveis, a placa do tubo em si geralmente não está em contato direto com a carcaça, mas o flange é conectado à carcaça indiretamente ou é preso por dois flanges na carcaça e na caixa do tubo.

Caixa de tubo

A maioria dos trocadores de calor de tubo de casca com diâmetros de casca maiores adotam estruturas de tubo e caixa. A caixa de tubos está localizada em ambas as extremidades do trocador de calor, que distribui uniformemente o fluido do tubo para os tubos do trocador de calor e reúne o fluido nos tubos para enviar o trocador de calor. Em um casco de múltiplos tubos, o revestimento também pode alterar a direção do fluxo. A estrutura da caixa de tubos é determinada principalmente se o trocador de calor precisa ser limpo ou se o feixe de tubos precisa ser dividido.

O trocador de calor de tubo em U e concha se tornou o tipo de estrutura de trocador de calor mais comumente usado no campo da indústria petroquímica devido a muitas vantagens, mas também tem algumas desvantagens, como a limpeza de tubos é mais difícil, a taxa de utilização da placa de tubos é baixo devido à limitação do raio de curvatura do tubo curvo; A distância entre os tubos mais internos do feixe de tubos é grande, o processo de revestimento é fácil de causar um curto-circuito e a taxa de refugo é alta. É adequado para grandes diferenças de temperatura entre o tubo e a parede do casco ou lado do casco onde o meio é fácil de escalar e precisa de limpeza, e não é adequado para usar ocasiões do tipo placa de tubo flutuante e fixo, especialmente adequado para limpeza e não é fácil de escalar sob alto temperatura, alta pressão, meio corrosivo.

Como as juntas de insolação são soldadas?

As juntas de isolamento são usadas principalmente na proteção de vedação de óleo e gasodutos e para prevenir a corrosão eletroquímica. Eles são compostos principalmente de juntas curtas, flanges de aço, anéis de fixação, vedações, placas de isolamento, mangas de isolamento e materiais de isolamento de enchimento. O tipo de vedação pode ser a vedação O-ring, a vedação U-ring e a vedação composta “O + U”, embora a estrutura de vedação seja diferente, elas têm o mesmo princípio de vedação. Seu princípio de vedação é o anel de vedação sob a ação da pré-carga externa para produzir deformação elástica e a força de vedação necessária para garantir que o meio na tubulação não tenha vazamento. A seguir está um exemplo da junta isolada X80 DN1200 / PN120 para ilustrar seu processo de soldagem.

O material da junta isolante neste experimento é API 5L X80, e o tamanho é 1219 mm × 27.5 mm. O material de aço forjado por pressão do corpo principal (flange, anel fixo) é F65, classe Ⅳ; A parte de vedação é um anel de vedação em forma de U de borracha de flúor, que tem as características de vedação confiável, baixa absorção de água, alta resistência à compressão, boa elasticidade e isolamento elétrico. O material da placa de isolamento tem um forte desempenho de isolamento elétrico, resistência à penetração de fluidos e baixa absorção de água. Flange forjada de acordo com ASTM A694 para F65, o conteúdo de C, Mn, P, S e equivalente de carbono, índice de resistência a trincas, dureza e requisitos de energia de impacto. Após o teste, a estrutura metalográfica é perlita + ferrita, estrutura uniforme, sem segregação, o tamanho médio do grão é de 8 graus. O tamanho de grão mais fino garante a alta resistência e tenacidade dos forjados.

Procedimento de soldagem

Para a soldagem deste produto, após os ensaios de remoção de tensões, tração, flexão, impacto, dureza, metalografia e análise espectral, os resultados atendem às especificações.

1. Ranhura de soldagem

  • De acordo com as propriedades do material e a espessura da parede dos acessórios para tubos e flanges, escolha a forma e o tamanho da ranhura adequados, ou seja, ranhura em “V” duplo
  • Ao projetar o tamanho e o tipo de ranhura de soldagem, a influência da entrada de calor de soldagem no desempenho dos elementos de vedação é considerada, e a entrada de calor mais baixa é adotada para a soldagem para garantir que o anel de vedação de borracha próximo à solda não seja queimado no processo de soldagem. A ranhura de abertura estreita é determinada de acordo com nossos anos de experiência na soldagem de válvulas de esfera totalmente soldadas.

2. Método de soldagem

O “suporte de soldagem de arco de argônio + enchimento de soldagem de arco submerso e cobertura” do método de soldagem. De acordo com o princípio de seleção de materiais de soldagem para aços de alta liga com diferentes graus de aço estipulados no código e padrão de soldagem de vasos de pressão, os materiais de soldagem correspondentes ao grau de aço F65 foram selecionados, o que poderia não apenas garantir os requisitos de resistência de F65 e Material X80, mas também tem boa tenacidade.

Soldagem flange-niple

Flanges e juntas de tubos são soldados por soldagem a arco de argônio e soldagem automática a arco submerso. Soldagem a arco de argônio para soldagem de apoio e, em seguida, soldagem automática por arco submerso para soldagem de enchimento e cobertura.

1. Equipamento de soldagem

Máquina de solda automática de arco submerso: velocidade 0.04 ~ 2r / min, faixa de fixação da peça Φ330 ~ 2 700 mm, comprimento máximo da peça soldável de 4500 mm, profundidade máxima da costura de soldagem 110 mm, pode suportar o peso de 30 t.

A soldagem por arco submerso tem as vantagens de qualidade de solda confiável, bela formação de cordão de solda, alta taxa de deposição e pode ser amplamente utilizada em juntas de isolamento de grande diâmetro, válvulas de esfera enterradas totalmente soldadas, etc.

2. Método de soldagem

Método de soldagem GTAW + SAW. Em primeiro lugar, usamos o suporte e enchimento de raiz de soldagem a arco de argônio a cada vez para garantir a fusão da raiz e, em seguida, usamos o método de soldagem multicamada automática de arco submerso para completar o enchimento e a cobertura.

Tratamento térmico pós-soldagem

A fim de reduzir a tensão residual da solda e evitar que ela rache ou deformação por tensão, é necessário desestressar e revenir após a soldagem. Aquecedor elétrico de corda tipo SCD (18.5 m de comprimento) e caixa de controle de temperatura tipo LWK-3 × 220-A são usados ​​para tratamento térmico. O termopar blindado tipo K é selecionado como equipamento de medição de temperatura. A temperatura do tratamento térmico foi de 550 ℃ e o tempo de preservação do calor foi de 2 horas.

Qual é o material do N80 na caixa de óleo do N80?

O revestimento de petróleo N80 e o tubo de aço sem costura N80 são equipamentos importantes para perfuração de petróleo, cujo equipamento principal também inclui tubos de perfuração, tubos de núcleo e revestimento, colares de perfuração e tubos de aço para perfuração de pequeno diâmetro.

Qual é o material do N80 no invólucro de óleo N80

O invólucro de petróleo N80 e o tubo de aço sem costura N80 têm três tipos de comprimentos especificados no padrão API: a saber, R-1 para 4.88 a 7.62 m, R-2 para 7.62 a 10.36 m e R-3 para 10.36 m a mais.

O revestimento de óleo N80 e o tubo de aço sem costura N80 são usados ​​para perfuração de poços de petróleo, principalmente para apoiar a parede do poço durante o processo de perfuração e após a conclusão para garantir o processo de perfuração e a operação normal de todo o poço após a conclusão

Os tipos e embalagens de revestimento de petróleo N80 e tubos de aço sem costura N80 são divididos em dois tipos de acordo com SY / T6194-96 “revestimento de petróleo”: revestimento roscado curto e seu acoplamento e revestimento roscado longo e seu acoplamento. De acordo com SY / T6194-96, o revestimento doméstico deve ser amarrado com fio de aço ou cinta de aço. Cada carcaça e parte exposta das roscas do acoplamento devem ser aparafusadas no anel de proteção para proteger as roscas.

O revestimento de petróleo N80 e o tubo de aço sem costura N80 devem estar de acordo com SY / T6194-96. O mesmo tipo de aço deve ser usado para a carcaça e seu acoplamento. Conteúdo de enxofre <0.045% e conteúdo de fósforo <0.045%.

Caixa de óleo N80 e tubo de aço sem costura N80 de acordo com as disposições do GB222-84 para coletar amostras de análise química. Análise química de acordo com as disposições da parte relevante do GB223.

Revestimento de petróleo N80 e tubo de aço sem costura N80 conforme especificado no American Petroleum Institute ARISPEC5CT1988, 1ª edição. A análise química é feita de acordo com a versão mais recente da ASTME59 e a análise química é realizada de acordo com a versão mais recente da ASTME350.