Трубопроводы высокого-давления и-температуры

О чем не говорит спецификация

Используется в:Паровые системы, котлы, теплообменники, нефть и газ, теплоноситель

Несколько лет назад я был на электростанции. У них был паропровод - из углеродистой стали, 6 дюймов, рассчитанный на давление 200 фунтов на квадратный дюйм при температуре 400 градусов по Фаренгейту. Стандартное оборудование. Линия прошла гидроиспытания. Выглядело нормально.

Три года спустя обнаружили выпуклость возле сварного шва. Утечки пока нет, но стенка трубы начала двигаться. Первоначальный дизайн был правильным на бумаге. Но реальная работа - с частыми запусками и скачками давления - была сложнее, чем предположения об устойчивом-состоянии.

Инженер завода сказал мне то, что я никогда не забуду: «В кодексе указано, что углеродистая сталь подходит. Но мой завод не управляется этим кодексом».

Некоторые вещи, которые я узнал

Углеродистая сталь- Прекрасно работает в своих пределах. Но «пределы» могут быть непростыми. Я видел паропроводы из углеродистой стали, которые работали без проблем 20 лет. Я также видел, как они начали ползать в 5 лет. Разница? Обычно езда на велосипеде. Частые запуски и остановки кажутся более тяжелыми для материала, чем непрерывная эксплуатация. Не уверен, что у кого-то есть хорошая формула для этого.

304 нержавеющая сталь- Лучшее сопротивление ползучести. Сохраняет форму при более высоких температурах. Но есть одна загвоздка. Если он слишком долго находится в диапазоне 800–1500 градусов по Фаренгейту, он может сенсибилизироваться. Именно тогда на границах зерен образуются карбиды хрома. В дальнейшем он становится склонным к межкристаллитной коррозии. Не проблема для сухого пара. Но если система когда-нибудь намокнет или обнаружит определенные химикаты, это может стать проблемой.

316L- Те же температурные ограничения, что и у 304. Но низкое содержание углерода помогает решить проблему сенсибилизации. Вот почему во многих спецификациях требуется сварка из стали 316L, предназначенная для работы при высоких-температурах. Молибден также помогает бороться с коррозией, хотя при сухом тепле это менее актуально.

321 или 347- Это стабилизированные оценки. В них добавляют титан или ниобий, чтобы предотвратить сенсибилизацию. Я не часто их храню. Большинство людей о них не знает. Но для приложений, которые постоянно находятся в этом диапазоне сенсибилизации, на них стоит обратить внимание.

О сварных и бесшовных

Люди постоянно спрашивают меня об этом. Честно говоря, для большинства случаев сварная труба подойдет. Сварной шов на современной трубе от приличного завода — не такое уж слабое место, как думают люди.

Но. Для очень высокого давления - выше 3000 фунтов на квадратный дюйм или около того - или для работы с водородом, а также для применений, где любой шов является потенциальной точкой отказа, бесшовный вариант является более безопасным выбором. Я видел спецификации, которые требуют бесшовной конструкции для пара при давлении выше 600 фунтов на квадратный дюйм независимо от диаметра. Не мое правило. Но я следую этому, когда так сказано в спецификации.

На мой взгляд, важнее, чем сварные или бесшовные изделия, — это качество материала и испытания. Я предпочитаю иметь хорошую сварную трубу с полной документацией, чем бесшовную трубу из неизвестного источника, без возможности отслеживания.

Сравнение

Два нефтеперерабатывающих завода. Аналогичные условия пара - около 450 фунтов на квадратный дюйм, 750 градусов по Фаренгейту. В одном использовалась углеродистая сталь. Один использовал нержавеющую сталь 304.

Линия из углеродистой стали была дешевле. Линия из нержавеющей стали стоит дороже -, возможно, на 40 % дороже.

Восемь лет спустя линия по производству углеродистой стали пошла на спад. Никаких сбоев, но труба начала приобретать овальную форму. Осмотр рекомендовал замену в течение 5 лет. Линия из нержавеющей стали выглядела так же, как и в первый день.

Какой подход был разумнее? Зависит от. Если завод проработает еще 15 лет, возможно, углеродистая сталь подойдет. Если ему нужно проработать 30, лучшим выбором может быть нержавеющая сталь. Я не могу ответить на этот вопрос за вас.

Что я обычно поставляю

Бесшовный 304/304L- Для работы при высоких-температурах. Пар, перегретая вода, теплоносители. Расписание от 40 до 160, плюс двойной дополнительный вес, если вам это нужно.

Бесшовный 316/316L- Те же расписания. Лучше для сварных работ или в случае возникновения проблем с сенсибилизацией.

Сварная труба- Для систем низкого давления. Обычно ниже 600 фунтов на квадратный дюйм и только с одобрения инженера. Расписания с 10 по 80.

Все это сопровождается протоколами заводских испытаний. Для критически важных работ я могу организовать гидроиспытания, PMI, проверку-сторонней организацией. Я выполнял работы, где каждый сварной шов на трубе - сварной шов завода, а не мой - должен был быть рентгенографирован. Это дорого. Но некоторые характеристики этого требуют.

Несколько вещей, на которые стоит обратить внимание

Слизняк.Углеродистая сталь начинает ползти при температуре около 700-750 градусов по Фаренгейту. Нержавеющая сталь держится лучше. Для непрерывной эксплуатации при температуре выше 800 градусов по Фаренгейту я бы склонялся к нержавеющей стали, если только у кого-то нет веских причин не делать этого.

Сенсибилизация.Если вы свариваете сталь 304, которая работает при температуре 800-1500 градусов по Фаренгейту, используйте 304L или 316L. Или укажите 321, если позволяет бюджет. Я видел результаты сенсибилизации - не очень.

Тепловое расширение.Нержавеющая сталь расширяется больше, чем углеродистая сталь. Примерно на 50% больше при той же температуре. Я видел, как стропы прогибались, потому что опоры были рассчитаны на расширение углеродистой стали. Простая вещь, которую нельзя игнорировать, но она вызывает реальные проблемы.

Скачки давления.Расчетное давление – это одно. Фактическое рабочее давление может быть выше. Я видел кратковременные скачки напряжения на 50 % выше расчетного. Никто об этом не думает, пока что-то не выйдет из строя.

Пару работ, которые я помню

Химический завод, перегретый пар.600 фунтов на квадратный дюйм, 850 градусов по Фаренгейту. По техническим характеристикам указана бесшовная сталь 304H (H означает прочность при высоких-температурах). Мы поставляли график 80, 4-дюймовые и 6-дюймовые. Полный УТ, полный гидро. Это было 5 лет назад. О проблемах не сообщалось. Но я не слежу за каждой работой, поэтому не могу гарантировать, что она по-прежнему идеальна.

Пищевая установка, тепловая жидкость.550 градусов по Фаренгейту, 150 фунтов на квадратный дюйм. Они использовали 304 сварные. Давление меньше, поэтому сварка прошла нормально. Более серьезной проблемой было расширение -, нержавеющая сталь сильно расширялась, и им пришлось переделывать опоры. Сама труба работает нормально уже 4 года.

НПЗ, водородный сервис.2500 фунтов на квадратный дюйм. Спецификация требовала бесшовной стали 316L с полным неразрушающим испытанием и PMI. Это не та работа, в которой я мог бы конкурировать, - у них был список предпочтительных поставщиков. Но я многое узнал о том, чего на самом деле требуют характеристики высокого-давления. Документация весила больше, чем труба.

Что поможет мне дать вам полезный ответ

Отправьте меня:

• Давление- расчетное давление и любые скачки, если вы о них знаете
• Температура- устойчивое-состояние и любая езда на велосипеде
• Жидкость- пар, вода, масло, водород?
• Любая существующая спецификация-, если у вас есть предпочтительная оценка

Если у вас еще нет спецификации, ничего страшного. Просто скажи мне, что ты делаешь. Я могу поделиться тем, что я видел в подобных ситуациях. Я ничего не могу гарантировать - никто не может -, но я могу сказать вам, что сработало у других людей.