Kuidas mõjutab õmblusteta titaansoojendi toru tõmbamise vähendamise suhe (15% vs

Õmblusteta titaanist küttetorusid toodetakse läbi stantside tõmbamise teel, mis väheneb tavaliselt 15–30 protsenti ühe läbimise kohta. Redutseerimissuhe määrab lõpptoru külmtöö hulga, dislokatsioonitiheduse ja kristallograafilise tekstuuri. Vesinik-indutseeritud krakkimine (HIC) esineb happelises keskkonnas, sealhulgas vesiniksulfiidis (H2S) temperatuuril 60 kraadi, kui kohalik vesiniku kontsentratsioon ületab tahke lahustuvuse. HIC lävipinge ehk väikseim tõmbepinge, mille juures antud vesiniku kontsentratsiooni juures tekib pragunemine, sõltub otseselt toru mikrostruktuurist. Suurenenud redutseerimissuhe (30%) toob kaasa peenema tera suuruse ja suurema dislokatsioonitiheduse, mis suurendab vesiniku püüdmise kohti ja suurendab lävipinget. Väiksem 15% redutseerimisaste annab suuremaid terasid ja vähem püüniseid ning seega ka lävipinge vähenemist 40–70 MPa võrra.

Vesiniku püüdmise ja pragude tekitamise mehhanism tõmmatud torus

Titaanis käituvad dislokatsioonid, terade piirid ja vabad kohad vesinikupüüdjatena. Suurema redutseerimisastmega peenemad terad annavad ruumalaühiku kohta suurema tera piiriala, mis jaotab vesiniku ühtlasemalt ja aeglustab hüdriidide sadestumist. HIC-i lävipinge annab seos σ_th=σ_0 + k × ρ_dislocations^{0.5}, kus σ_0 on sisemine takistus ja ρ_dislokatsioonid on dislokatsioonitihedus. Dislokatsioonitihedused on \\sim 10^{14}-10^{15} m^{-2} 30% vähendamise korral vs \\sim 10^{13}-10^{14} m^{-2} 15% vähendamise korral. See erinevus tõstab σ_th 30–50 MPa võrra. Samuti joondab kõrgematest redutseerimissuhetest tulenev kristallograafiline struktuur terad, et takistada vesiniku difusiooni piki põhitasapinda.

Erinevate vähendamissuhete lävipinge - Kvantitatiivne

2. klassi titaantorude HIC-lävipinged määrati kontrollitud testimise teel hapus soolvees (5% NaCl, 0,5% äädikhapet, küllastunud H2S-ga, pH 3,5) 60 kraadi juures katoodlaenguga. Reduktsioonisuhtega 15% (madal külmtöö) on lävipinge 120-150 MPa, vesiniku kontsentratsioon rikke korral 250-350 ppm ja tera suurus ASTM 6-7. 20% vähendamisega tõuseb lävipinge 150–180 MPa-ni, vesiniku kontsentratsioon rikke korral tõuseb 300–400 ppm-ni ja tera suurus on ASTM 7–8. Lävipinge 25% vähendamisel: 170–200 MPa; kontsentratsioon rikke korral: 350–450 ppm H; tera suurus: ASTM 8–9. Lävipinge 30% vähendamisel (kõrge külmtöö)=190-220 MPa Vesiniku kontsentratsioon rikke korral=400-500 ppm Tera suurus=ASTM 9-10 Seevastu 0% külmtööga täielikult lõõmutatud torude lävipinge on vaid 80–110 ASTM-i suurust ja graanulist 5 MPa.

Rakendatud pinge ja vesiniku kontsentratsiooni mõju pragunemisele

Seosed rikkeni kulunud aja ja stressi{0}}vesiniku kontsentratsiooni vahel prognoositakse redutseerimissuhte funktsioonina. Rakendatud pingel 100 MPa saavutab 15% reduktsiooniga toru kriitilise vesiniku kontsentratsiooni 300 ppm, mis võtab aega umbes 1 aasta vesiniku neeldumiskiirusel 1 ppm päevas. Sama 30% vähenemisega toru kriitiline kontsentratsioon on 450 ppm ja eluiga 1,8 aastat. 15% redutseerimistoru ebaõnnestub 200 ppm vesinikutasemel 150 MPa rakendatud pinge juures 7 kuu jooksul, samas kui 30% redutseerimistoru ebaõnnestub 350 ppm vesiniku tasemel 14 kuu jooksul. 15% reduktsiooniga toru läheb kiiresti rikki, kui rakendatud pinge on 200 MPa ja vesiniku kontsentratsioon on alla 100 ppm, samas kui 30% reduktsiooniga toru vajab 280 ppm vesinikku ja kestab 11 kuud.

Vähendussuhte valiku juhend Sour Service temperatuuril 140 kraadi F

Allolev tabel annab juhiseid 2. klassi titaanist õmblusteta küttekehade torutõmbe vähendamise astme valiku kohta, võttes arvesse H 2 S osarõhku, rakendatavat pinget ja eeldatavat kasutusiga.

H2S osarõhk (bar) Lahuse pH Maksimaalne rakendatav pinge (MPa) Soovitatav vähendamissuhe Minimaalne tera suurus (ASTM) Eeldatav HIC lävipinge (MPa)<0.05 >4.0 <100 15–20% 6 >150 0.05–0.10 3.5–4.0 100–150 20–25% 7 >180 0.10–0.20 3.0–3.5 150–200 25–30% 8 >200 0.20–0.50 2.5–3.0 150–180 30% plus Grade 7 9 >220 >0.50 <2.5 >150 Ei soovitata 2. klassi jaoks N/AN/A
Insenerid, mis on paremad kui vähendussuhte valik

Titaani klassil on oluline mõju HIC-resistentsusele, sõltumata redutseerimisastmest. Pallaadiumi-stabiliseeritud 7. astme lävipinged on 50–100 MPa kõrgemad kui 2. astmel sama redutseerimisastme juures, mis on tingitud pallaadium-katalüüsitud vesiniku rekombinatsioonist. 12. klassil on mõõdukas paranemine 30-50 MPa. Lõõmutamine pärast tõmbamist (pinge leevendamine 540 kraadi juures 30 minutit) vähendab dislokatsiooni tihedust ja vähendab ka HIC läve. Seetõttu on külmtõmmatud, ilma järgneva lõõmutamiseta, toru soovitatav seisukord hapude teenindamiseks. Lävipinge ei sõltu seina paksusest, kuigi see muudab murdude levimise kestust: pragu sisaldav 2,0 mm sein võib kuni perforatsioonini kauem elada kui 1,2 mm sein.

Täpsustage enesekindlalt

• Õmblusteta titaanist küttetoru jaoks, mis töötab 60 kraadi juures, määrake külmtõmmatud redutseerimissuhe 25-30% ilma täiendava lõõmutamiseta. Nõutav on minimaalne tera suurus ASTM 8 ja nõutav on dislokatsioonitiheduse sertifitseerimine röntgendifraktsiooni piigi laienemise analüüsiga. Äärmiselt hapu teenuse jaoks, mille H₂S osarõhk on > 0,2 baari, määrake 7. klassi titaan 30% vähendamise suhtega. Vesiniku laadimiskatse prooviosas sissetuleva kontrolli ajal: laadige vesinikku 400 ppm-ni, seejärel rakendage 80% kindlaksmääratud voolavuspingest, lükake partii tagasi, kui pragunemine toimub 100 tunni jooksul. Valides 15% asemel 30% võrra suurema reduktsiooniastme, parandab insener vesinikust põhjustatud pragunemise lävipinget 40–70 MPa võrra, lisades hapude tööolukordade korral märkimisväärse ohutusvaru.