درجات أنابيب سبائك الصلب وسياق التصنيع
يتم تخصيص سبائك الفولاذ المصنوعة من الكروم والموليبدينوم-لدرجات الحرارة المرتفعة-والخدمة المسببة للتآكل في توليد الطاقة وتكرير النفط ومصانع البتروكيماويات. تشمل الدرجات الشائعة ASTM A335 P5 وP9 (5 و9 بالمائة كروم)، وP11 وP22 (1.25 و2.25 بالمائة كروم مع الموليبدينوم)، وP91 (9 بالمائة كروم مع الموليبدينوم والفاناديوم لمقاومة الزحف). يتبع التصنيع الملحوم لهذه الدرجات نفس الأساسيات مثل الفولاذ الكربوني ولكن مع تحكم حراري أكثر صرامة، لأن قابلية صلابة السبائك تجعل المنطقة المتأثرة بالحرارة-عرضة للتشقق الناجم عن الهيدروجين-والهياكل الدقيقة الصلبة والهشة.
اختيار عملية اللحام
يُستخدم اللحام بقوس التنغستن الغازي (GTAW أو TIG) لتمرير جذر التجاويف الصغيرة- والخطوط الحرجة لأنه يوفر تحكمًا كاملاً في الاختراق وجذرًا نظيفًا خاليًا من الأكسيد-. يتم إكمال ممرات الحشو والغطاء باستخدام اللحام القوسي المعدني المحمي (SMAW)، أو اللحام القوسي المعدني بالغاز (GMAW)، أو اللحام القوسي المتدفق (FCAW) اعتمادًا على الموضع والإنتاجية. يُستخدم اللحام بالقوس المغمور (SAW) في اللحامات الطولية للأنابيب الملحومة بالصهر الكهربائي ذات القطر الكبير-، حيث يتطلب الأمر اختراقًا عميقًا ومعدل ترسيب عاليًا. يجب أن تتطابق المواد الاستهلاكية مع مستوى قوة المعدن الأساسي، على سبيل المثال-أقطاب الهيدروجين المنخفضة من AWS A5.5 مثل E7018-A1 للكربون والموليبدينوم وE8018-B2 أو E9018-B3 لدرجات الكروم بنسبة 1.25 و2.25 بالمائة.
التسخين المسبق والتحكم في درجة الحرارة البينية
يؤدي التسخين المسبق إلى إبطاء معدل التبريد بعد اللحام، ويسمح للهيدروجين بالانتشار خارج المفصل، ويمنع تكون مناطق المارتنسيت الصلبة. نطاقات التسخين المسبق النموذجية هي 150 إلى 250 درجة مئوية لـ P11 وP22، ومن 200 إلى 300 درجة مئوية لـ P5 وP9، ومن 200 إلى 300 درجة مئوية لـ P91. يجب أن تظل درجة حرارة الممرات البينية ضمن النطاق المؤهل، ولا تتجاوز عادة 350 درجة مئوية لـ P91، لأن حرارة الممرات البينية المفرطة تؤدي إلى تدهور قوة زحف اللحام. يتم قياس التسخين المسبق على المعدن الأساسي على مسافة محددة من المفصل ويتم الحفاظ عليه بشكل مستمر حتى اكتمال اللحام.
ما بعد-المعالجة الحرارية للحام
تعمل المعالجة الحرارية بعد اللحام (PWHT) على تخفيف الضغوط المتبقية، وتلطيف المنطقة المتأثرة بالحرارة المتصلبة-، واستعادة الليونة والمتانة. عادةً ما يتم تنفيذ تخفيف الضغط عند درجة حرارة تتراوح من 600 إلى 760 درجة مئوية اعتمادًا على الدرجة، مع فترة احتجاز تبلغ حوالي ساعة واحدة لكل 25 مم من سمك الجدار. يعد PWHT إلزاميًا بالنسبة لمعظم درجات موليبدينوم الكروم- قبل دخول الأنبوب إلى الخدمة، كما أنه يقلل من خطر التشقق الناتج عن الإجهاد-في البيئات المسببة للتآكل. يلزم تسجيل درجة الحرارة والتحكم في معدلات التسخين والتبريد لتجنب{10}إعادة التصلب أو التشويه.
لحام المعادن المتباينة
يتطلب لحام السبائك المتباينة، مثل مكون P22 لخط الفولاذ المقاوم للصدأ، اختيارًا دقيقًا للحشو لاستيعاب الاختلافات في التمدد الحراري والقوة وإمكانية التآكل. تستخدم الحشوات المعتمدة على النيكل- بشكل شائع لربط الفولاذ الكربوني بمفاصل الفولاذ المقاوم للصدأ لأنها تتحمل معامل عدم تطابق التمدد الحراري وتتجنب مشاكل انتقال الكربون عند درجة حرارة الخدمة. يجب اختيار إعداد المفاصل، والتسخين المسبق، وPWHT للجمع بدلاً من المعدن الأصلي وحده، وتتم مراجعة مخاطر التآكل الجلفاني أثناء اختيار المواد.
منع العيوب والاختبارات غير المدمرة
تشمل عيوب اللحام الشائعة في أنابيب الصلب السبائكي تكسير الهيدروجين، والمسامية، واحتواء الخبث، ونقص الانصهار. تبدأ الوقاية من خلال إعداد مفصل نظيف، والتحكم في إدخال الحرارة، وتخزين المواد الاستهلاكية منخفضة الهيدروجين- والتعامل معها بشكل صحيح، والالتزام الصارم بمواصفات إجراء اللحام المؤهل. يتبع الاختبار غير المدمر- متطلبات الكود: اختبار الموجات فوق الصوتية (UT) والتصوير الشعاعي (RT) للسلامة الداخلية، واختبار اختراق الصبغة (PT) أو الجسيمات المغناطيسية (MT) لعيوب السطح، واستطلاعات الصلابة عبر اللحام. يعد تأهيل إجراءات اللحام وفقًا لمعيار ISO 15614-1 أو ASME القسم التاسع، وتأهيل اللحام، من المتطلبات الأساسية لإنتاج اللحام.
الأسئلة المتداولة
لماذا يعد التسخين المسبق ضروريًا لأنابيب الفولاذ السبائكي؟يعمل التسخين المسبق على تقليل معدل تبريد منطقة اللحام -المتأثرة بالحرارة، ويمنع التشقق الناجم عن الهيدروجين-، ويتجنب تكوين مارتنزيت صلب وهش في فولاذ الموليبدنيوم -الكروم.
في أي درجة حرارة يتم تنفيذ PWHT؟تتراوح درجات الحرارة النموذجية لتخفيف الضغط- من 600 إلى 760 درجة مئوية اعتمادًا على الدرجة والكود، ويعتمد وقت التثبيت على سمك الجدار، وعادة ما يكون ساعة واحدة لكل 25 ملم.
هل يمكن استخدام لحام TIG للحام الكامل على الأنابيب المصنوعة من السبائك؟نعم، بالنسبة إلى التجاويف الصغيرة والخدمة الحرجة، يمكن إكمال اللحام بالكامل باستخدام GTAW، على الرغم من أن عمليات التعبئة والغطاء غالبًا ما يتم إكمالها باستخدام SMAW أو FCAW لتحقيق الإنتاجية.
ما هو معدن الحشو المستخدم في أنابيب P22؟تعتبر مواد الحشو المطابقة مثل E9018-B3 (2.25Cr-1Mo) قياسية؛ بالنسبة للمفاصل غير المشابهة للفولاذ المقاوم للصدأ أو الكربون، يفضل استخدام الحشوات القائمة على النيكل.
ما هي طرق NDT المطبقة على لحام الأنابيب المصنوعة من السبائك؟التصوير الشعاعي أو الموجات فوق الصوتية لاختبار السلامة الداخلية، بالإضافة إلى اختبار اختراق الجسيمات المغناطيسية أو الصبغة لعيوب السطح، واختبار الصلابة على المنطقة{0}المتأثرة بالحرارة.
