Khuỷu tay ống thép không gỉ | 180º, 90º, hoặc 45° và 22,5°

Khuỷu tay ống thép không gỉ, được sản xuất theo cấu hình chính xác của nó $180^{\circ}$, $90^{\circ}$ (Cả hai $\text{SR}$ và $\text{LR}$), $45^{\circ}$, và tinh tế $22.5^{\circ}$ Góc, rõ ràng là thành phần phức tạp về mặt kỹ thuật và căng thẳng nhất trong bất kỳ hệ thống đường ống áp lực hiện đại nào, đóng vai trò là mối liên hệ nơi động lực học chất lỏng đáp ứng tải trọng cơ học và khoa học vật liệu được kiểm tra ở giới hạn tuyệt đối. Nó ở đây, tại điểm thay đổi hướng, rằng dòng chất lỏng chuyển từ chuyển động tầng hoặc hỗn loạn ổn định sang dòng thứ cấp phức tạp, gây ra biến động áp lực cục bộ dữ dội, kiểu mài mòn và ăn mòn mạnh mẽ, và nồng độ ứng suất đáng kể quyết định cơ bản tính toàn vẹn trong hoạt động và tuổi thọ của toàn bộ ống dẫn. Sự lựa chọn chiến lược của Thép không gỉ—một nhóm hợp kim được xác định bởi hàm lượng crom tối thiểu là $10.5\%$, đảm bảo hình thành một thế lực bền vững, Lớp thụ động crom oxit tự phục hồi—không chỉ đơn thuần là ưu tiên mà còn là một yêu cầu kỹ thuật, cần thiết để chống lại các mối đe dọa đa dạng của quá trình oxy hóa ở nhiệt độ cao, vết nứt ăn mòn ứng suất do clorua gây ra (CSCC), và ăn mòn kẽ hở nói chung sẽ nhanh chóng tiêu hủy các vật liệu kém bền hơn trong môi trường phổ biến trong xử lý hóa học, Năng Lượng Hạt Nhân, và các cơ sở dầu khí ngoài khơi, giải thích sự phức tạp về mặt kỹ thuật và chi phí vốn có của sản phẩm.

Quyết định kỹ thuật cơ bản nhất được gói gọn trong các phụ kiện này là sự khác biệt giữa Bán kính dài (MẮN) KHUỶU TAY, trong đó bán kính cong ($\text{R}$) được thành lập như $1.5$ lần đường kính ống danh nghĩa ($\text{R} = 1.5\text{D}$), và bán kính ngắn (SR) KHUỶU TAY, bị hạn chế $\text{R} = 1\text{D}$, sự phân kỳ hình học tác động sâu sắc đến cả động lực học chất lỏng và biểu đồ ứng suất cơ học của hệ thống đường ống. những $\text{LR}$ KHUỶU TAY, bằng cách cung cấp một cách nhẹ nhàng hơn Uốn cong, giảm thiểu lực ly tâm tác dụng lên chất lỏng đang chảy, do đó làm giảm sự sụt giảm áp suất cục bộ và tổn thất cột áp, dẫn đến hiệu quả thủy lực vượt trội và giảm tiêu thụ năng lượng của máy bơm trong thời gian dài, đồng thời phân phối ứng suất cơ học và mômen uốn trên một chiều dài cung lớn hơn, dẫn đến Hệ số tăng cường căng thẳng thấp hơn đáng kể ($\text{SIF}$). Ngược lại, những $\text{SR}$ KHUỶU TAY, được chọn hoàn toàn vì hạn chế về không gian nơi đường bao cài đặt bị hạn chế, gây ra sự thay đổi đột ngột về động lượng của chất lỏng, dẫn đến gradient vận tốc cao hơn, tăng xói mòn/ăn mòn bên trong (E/C) tỷ giá, tổn thất áp suất lớn hơn nhiều, và tăng lên đáng kể $\text{SIF}$, bắt buộc phải xem xét cẩn thận trong quá trình phân tích ứng suất đường ống ($\text{ASME B31.1 / B31.3}$) để đảm bảo các đường ống thẳng liền kề có sự linh hoạt và hỗ trợ cần thiết để quản lý các ứng suất cục bộ cao do đường cong chặt chẽ hơn gây ra, minh họa rằng việc lựa chọn bán kính là sự cân bằng quan trọng giữa diện tích lắp đặt và hiệu suất hoạt động lâu dài.

Sự phức tạp còn được khuếch đại hơn nữa bởi hàng loạt các loại thép không gỉ tiềm năng được sử dụng, trải rộng trên các nhóm luyện kim cơ bản—Austenitic ($\text{304L}, \text{316L}, \text{904L}$), Ferit, Duplex ($\text{S31803}, \text{S32750}$), và Martensitic—mỗi loại được lựa chọn tỉ mỉ để chống lại các cơ chế hư hỏng cụ thể vốn có trong môi trường dịch vụ dự định. Các lớp ngựa lao động, như $\text{316L}$ (austenit carbon thấp với molypden), được chọn vì khả năng chống rỗ và ăn mòn kẽ hở vượt trội trong môi trường chứa clorua, nhờ có molypden ($\text{Mo}$) nội dung giúp tăng cường tính ổn định của phim thụ động, một cải tiến quan trọng so với cơ sở $\text{304L}$. Đối với môi trường cực kỳ hung hãn, chẳng hạn như dịch vụ nước biển có hàm lượng clorua cao hoặc môi trường có tính axit cao, Các lớp Super Duplex như $\text{S32750}$ được ủy quyền, kết hợp độ bền cao của pha ferit với khả năng chống ăn mòn của pha austenit, được chứng minh bằng số tương đương **Khả năng chống rỗ cao ** ($\text{PREN}$) ** thường vượt quá $40$, do đó cung cấp khả năng chống ăn mòn tuyệt vời cho cả sự ăn mòn nói chung và vết nứt do ăn mòn ứng suất clorua, một chế độ hỏng hóc đặc biệt nguy hiểm khi trời nóng, môi trường có độ mặn cao. . Quy trình sản xuất, cho dù tạo hình Mandrel cho khuỷu tay liền mạch hay tạo hình Ball/Hot cho $180^{\circ}$ Khúc cua trở lại, phải được kiểm soát một cách chuyên nghiệp để duy trì sự cân bằng pha tinh tế và các ranh giới hạt không có kết tủa theo yêu cầu của các hợp kim tiên tiến này, đặc biệt là loại Duplex và Super Duplex, trong đó lịch sử nhiệt không đúng có thể dẫn đến sự hình thành các pha giòn như $\sigma$ ($\text{sigma}$), làm giảm đáng kể độ dẻo dai và khả năng chống ăn mòn.

Bản thân kỹ thuật sản xuất, chủ yếu là Mandrel hình thành cho $45^{\circ}$ và $90^{\circ}$ khuỷu tay trên tất cả các kích cỡ—từ nhỏ $\text{DN15}$ liền mạch đến lớn $\text{DN1200}$ hàn—là một quá trình kỹ thuật cao liên quan đến việc gia công nóng phôi ống thẳng trên một trục gá định hình. Quá trình này quyết định các tính chất vật liệu cuối cùng, vì nó liên quan đến biến dạng dẻo đáng kể, làm mỏng thành ống ở bán kính bên ngoài và làm dày nó ở bán kính bên trong. những $\text{ASTM B16.9}$ và $\text{B16.28}$ tiêu chuẩn về kích thước cung cấp Dung sai độ dày của tường quan trọng nêu rõ rằng độ dày phải lớn hơn hoặc bằng $0.875$ lần độ dày thành danh nghĩa ($\ge 0.875 \times \text{WT}$) ở khắp mọi nơi, một nhiệm vụ nhằm đảm bảo rằng việc giảm thiểu vật chất đối với các hành vi ngoại lệ quan trọng (Ở ngoài Uốn cong) không làm ảnh hưởng đến mức áp lực của khuỷu tay. Biến dạng dẻo cực độ vốn có trong việc hình thành $180^{\circ}$ khuỷu tay thường đòi hỏi quá trình tạo hình bóng/tạo hình nóng thay thế cho các kích thước nhỏ, hoặc phân đoạn và hàn cho kích thước lớn hơn, các kỹ thuật được chọn để quản lý biến dạng vật liệu cục bộ to lớn và ngăn chặn sự đứt gãy nghiêm trọng hoặc nếp nhăn quá mức trong quá trình đảo chiều mạnh mẽ, đảm bảo thành phần cuối cùng duy trì tính toàn vẹn áp suất được yêu cầu trong toàn bộ phạm vi lịch trình từ $\text{SCH5S}$ Đến $\text{SCH160}$.

Sau khi hoàn tất quá trình hình thành, tính toàn vẹn bề mặt là điều tối quan trọng, dẫn đến việc áp dụng các kỹ thuật hoàn thiện khác nhau như Aid Pickling, đánh bóng, Bắn nổ, hoặc cát lăn. Hỗ trợ ngâm chua (Xử lý axit) là rất quan trọng đối với thép không gỉ, vì nó loại bỏ sự bền bỉ về mặt hóa học, nhưng thường bị ô nhiễm, cặn bề mặt và sắt dư còn sót lại từ quá trình tạo hình nóng hoặc quá trình hàn, từ đó tái tạo về mặt hóa học lớp thụ động crom oxit bên dưới, đó là biện pháp bảo vệ chính của hợp kim chống ăn mòn. Dành cho các ứng dụng vệ sinh hoặc siêu tinh khiết, Đánh bóng được sử dụng để đạt được độ nhám bề mặt cực thấp ($\text{Ra}$ Giá trị), giảm thiểu các kẽ hở nơi vi khuẩn hoặc tác nhân ăn mòn có thể tích tụ, trong khi Bắn Nổ hoặc $\text{Rolling Sand}$ phương pháp xử lý mang lại lớp sơn mờ đồng nhất phù hợp cho các ứng dụng công nghiệp không quan trọng. Việc kiểm soát cẩn thận tình trạng bề mặt cuối cùng này không chỉ mang tính thẩm mỹ.; nó là một khía cạnh cơ bản của dược lý ăn mòn của thành phần, ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng chống chịu lâu dài của nó trước sự tấn công cục bộ trong môi trường thù địch.

Tầm quan trọng của các phụ kiện này trong hệ thống áp suất cao càng được nhấn mạnh bởi độ chính xác cực cao cần thiết cho việc lắp đặt chúng., được điều chỉnh bởi các điều khiển kích thước chính xác được liệt kê trong các tiêu chuẩn như ASTM B16.9 và B16.28. Dung sai đối với các số liệu như Center to End (cho $45^{\circ}/90^{\circ}$ Khuỷu tay) và Trung tâm đến trung tâm (cho $180^{\circ}$ Khúc cua trở lại) cực kỳ chặt chẽ, thường được chỉ định trong phạm vi vài mm ($\pm 1.52 \text{ mm}$ để $\pm 9.65 \text{ mm}$) tùy thuộc vào đường kính danh nghĩa ($\text{DN15}$ để $\text{DN1200}$), đảm bảo rằng khu phức hợp, Các cuộn ống áp suất cao có thể được lắp ráp chính xác với độ lệch bên trong tối thiểu, một yếu tố quan trọng để ngăn ngừa xói mòn/ăn mòn do nhiễu loạn gây ra và đảm bảo sự liên kết cấu trúc cần thiết để chịu được các trường hợp tải trọng phức tạp (ví dụ, Mở rộng nhiệt, sự kiện địa chấn, hoặc dòng chảy sên). Sự kiểm soát chính xác này đối với hình học cuối cùng, áp dụng như nhau cho cả hai liền mạch ($\text{DN15-DN600}$) và hàn ($\text{DN15-DN1200}$) Xây dựng, xác nhận rằng khuỷu tay không chỉ đơn giản là một ống uốn cong, nhưng một thành phần ranh giới áp suất được thiết kế chính xác được sản xuất theo chế độ nghiêm ngặt của nhiều tiêu chuẩn quốc tế—bao gồm GB/T 12459, $\text{SH 3408}$, và $\text{HG/T 21635}$—để đảm bảo sự tuân thủ kỹ thuật hoàn chỉnh trên nhiều yêu cầu đa dạng của dự án toàn cầu.

Dữ liệu đặc điểm kỹ thuật có cấu trúc: Khuỷu tay ống thép không gỉ

Tính toàn vẹn động học về cấu trúc và chất lỏng của Khuỷu ống thép không gỉ, được chế tạo tỉ mỉ thông qua các quy trình chuyên biệt như Mandrel Forming và có khả năng chịu đựng chính xác $\text{ASTM B16.9}$ chuẩn, luôn bị đe dọa bởi một loạt các cơ chế ăn mòn và suy thoái cơ học xác định ranh giới cuối cùng của tuổi thọ hoạt động của nó. Bản chất cục bộ của biên dạng vận tốc chất lỏng trong khuỷu tay - đặc biệt nghiêm trọng ở Bán kính ngắn ($\text{R}=1\text{D}$) thiết kế—tạo ra các vùng có dòng chảy hỗn loạn cao dẫn đến tăng ứng suất cắt tường cục bộ, làm cho khuỷu tay dễ bị ăn mòn-ăn mòn ($\text{E/C}$), nơi lớp thụ động crom oxit bảo vệ được làm sạch bằng máy móc, để lại kim loại bên dưới tiếp xúc với sự tấn công điện hóa nhanh chóng. Lỗ hổng cố hữu này đòi hỏi phải lựa chọn vật liệu có thể nhanh chóng tự thụ động và chống mài mòn cơ học., thường dẫn đến đặc điểm kỹ thuật của các loại có độ cứng cao hơn hoặc thành dày $\text{SCH160}$ các phụ kiện để cung cấp lượng vật liệu cần thiết chống lại sự hao mòn có thể dự đoán được, việc xem xét thiết kế hoàn toàn được điều khiển bởi vectơ động lượng của chất lỏng thay đổi nhanh chóng trong hình dạng cong.

tuy nhiên, mối đe dọa nguy hiểm hơn đối với Khuỷu tay bằng thép không gỉ không phải là sự xói mòn mà là sự tấn công điện hóa cục bộ, cụ thể là ăn mòn rỗ và kẽ hở, các hư hỏng bắt đầu và lan truyền bất chấp khả năng chống ăn mòn chung của vật liệu. Pitting, thường gây ra bởi sự phá vỡ màng thụ động khi có mặt các ion halogenua mạnh (chủ yếu là clorua), thường bắt đầu ở những khuyết tật hoặc tạp chất bề mặt cực nhỏ, một quá trình trở nên trầm trọng hơn đáng kể trong hình học khuỷu tay. đường nứt ăn mòn, đó là một mối quan tâm nghiêm trọng trong các phụ kiện hàn ($\text{DN15-DN1200}$ Phạm vi kích thước) nơi tồn tại những khoảng trống cố hữu ở đường may, hoặc dưới miếng đệm và cặn lắng, đặc biệt nguy hiểm vì khả năng tiếp cận oxy trong kẽ hở bị hạn chế dẫn đến các tế bào sục khí khác nhau, điều khiển nội bộ $\text{pH}$ xuống mức độ axit cao ($\text{pH} \le 1$), áp đảo khả năng thậm chí của hiệu suất cao $\text{316L}$ và $\text{317L}$ hợp kim và bắt buộc sử dụng hợp kim có độ bền cao hơn, chẳng hạn như những loại có cao hơn **Số tương đương khả năng chống rỗ ($\text{PREN}$) ** giá trị, thường đạt được nhờ hàm lượng molypden và nitơ tăng cường có trong **Super Austenitics ($\text{904L}, \text{S31254}$) ** và gia đình Duplex ($\text{S32750}$).

Tầm quan trọng đặc biệt của khả năng hàn và quá trình xử lý nhiệt sau hàn liên quan (PWHT) hoặc sự thụ động hóa học không thể được phóng đại, đặc biệt đối với nhiều loại phụ kiện hàn được sản xuất lên đến $\text{DN1200}$ Kích thước. Khi các lớp austenit tiêu chuẩn như $\text{304}$ được làm nóng trong phạm vi nhiệt độ tới hạn của $450^{\circ}\text{C}$ để $850^{\circ}\text{C}$ (một quá trình không thể tránh khỏi trong quá trình $\text{SAW}$ chế tạo các phụ kiện lớn hoặc tạo hình nóng ở nhiệt độ cao), cacbua crom có ​​thể kết tủa dọc theo ranh giới hạt, một hiện tượng được gọi là sự nhạy cảm. Điều này làm suy giảm hiệu quả các vùng ranh giới hạt xung quanh của crom., phá hủy lớp thụ động cục bộ và làm cho vật liệu dễ bị ăn mòn giữa các hạt ($\text{IGC}$). Giải pháp kỹ thuật có hai mặt: Ngày thứ nhất, xác định carbon thấp **$\text{L}$ Lớp ($\text{304L}, \text{316L}$) ** hoặc lớp ổn định ($\text{321}, \text{347H}$) chất hóa học vốn có khả năng chống lại sự kết tủa cacbua này; và thứ hai, bước cuối cùng bắt buộc của Aid Pickling, loại bỏ về mặt hóa học bất kỳ chất gây ô nhiễm bề mặt còn sót lại và, quan trọng, tái tạo toàn bộ độ dày của lớp thụ động crom oxit, một bước không thể thương lượng nhằm khôi phục khả năng chống tấn công nội tại của hợp kim, đảm bảo kim loại mối hàn và **Vùng ảnh hưởng nhiệt ($\text{HAZ}$) ** có khả năng chống ăn mòn như vật liệu gốc.

Việc sử dụng **Song công ($\text{S31803}, \text{S32750}$) ** và loại Super Duplex được dành riêng cho các ứng dụng trong đó nhu cầu kết hợp của ứng suất cơ học cao và độ ăn mòn cực cao khiến thép không gỉ tiêu chuẩn không đủ đáp ứng, đặc biệt khi có nhiệt độ cao và clorua, điều kiện gây ra vết nứt ăn mòn ứng suất clorua ($\text{CSCC}$), một chế độ thất bại thảm khốc được đặc trưng bởi giòn, vết nứt giữa các hạt xảy ra dưới sự kết hợp của ứng suất kéo và môi trường ăn mòn. Cấu trúc vi mô song công, với hỗn hợp hai pha cân bằng của nó $\text{ferrite}$ và $\text{austenite}$, cung cấp khả năng chống chịu vượt trội đối với dạng nứt cụ thể này, với các biến thể Super Duplex có sức mạnh đáng kinh ngạc ($\text{SMYS}$ thường $2 \times \text{316L}$) kết hợp với $\text{PREN}$ các giá trị chịu được nước biển khắc nghiệt nhất hoặc điều kiện xử lý có tính axit. Trong trường hợp ngay cả Super Duplex cũng đạt đến giới hạn của nó—chẳng hạn như trong axit nóng đậm đặc hoặc môi trường có hàm lượng niken/molypden cao—thông số kỹ thuật sẽ yêu cầu chuyển sang Hợp kim Niken như $\text{N06625}$ (inconel) hay $\text{N10276}$ (Vòng), các thành phần đánh đổi lợi thế về chi phí của thép không gỉ để có được khả năng miễn dịch gần như hoàn toàn đối với $\text{CSCC}$ và hiệu suất vượt trội chống lại sự ăn mòn nói chung trong môi trường khử, đại diện cho đỉnh cao tuyệt đối của hệ thống phân cấp khoa học vật liệu cho những $90^{\circ}$ và $180^{\circ}$ thành phần áp lực. .

Cuối cùng, tính toàn vẹn cơ học của toàn bộ mạch đường ống phụ thuộc trực tiếp vào sự phù hợp hình học chính xác của khuỷu tay với các tiêu chuẩn ASTM B16.9, đặc biệt là các dung sai chặt chẽ quản lý Center to End cho $90^{\circ}/45^{\circ}$ phụ kiện và Trung tâm đến Trung tâm/Trở lại Mặt cho $180^{\circ}$ Khúc cua trở lại. Những hạn chế về chiều có vẻ nhỏ này ($\pm 1.52 \text{ mm}$ để $\pm 9.65 \text{ mm}$ Cho kích thước lớn hơn) là cần thiết vì hai lý do chính trong đường ống hiệu suất cao. Ngày thứ nhất, chúng đảm bảo dự đoán chính xác về tính linh hoạt và phân bổ ứng suất của hệ thống đường ống, quan trọng đối với phân tích ứng suất ASME B31.3 phải tính đến áp suất bên trong, Mở rộng nhiệt, và tải trọng bên ngoài; bất kỳ lỗi kích thước nào ở vị trí khuỷu tay sẽ chuyển trực tiếp thành lỗi không thể đoán trước, ứng suất có khả năng gây tổn hại lên các mối hàn liền kề và đầu phun thiết bị. Thứ hai, Cho những Đường Kính Lớn phụ kiện hàn, sự căn chỉnh chính xác của góc xiên là cần thiết để làm mịn, sự chuyển tiếp có thể kiểm chứng được của chất lỏng và sự xuyên thấu hoàn toàn của mối hàn chu vi hiện trường, đảm bảo toàn bộ ranh giới áp suất hoạt động như một thể thống nhất, thực thể có cấu trúc liên tục, xác nhận rằng giá trị kỹ thuật của khuỷu tay phụ thuộc nhiều vào hình dạng vật lý của nó cũng như nhờ vào quá trình luyện kim thép không gỉ cao cấp của nó.