Οι φλάντζες υψηλής-πίεσης, υψηλής- θερμοκρασίας (HPHT) είναι σχεδιασμένες για σέρβις άνω των 900 βαθμών F ή/και κλάσης 900 και άνω. Αυτές οι ακραίες συνθήκες απαιτούν υλικά από κράμα χάλυβα ειδικά σχεδιασμένα για να αντιστέκονται στον ερπυσμό, την οξείδωση, την προσβολή υδρογόνου και τη θερμική κόπωση. Η σωστή επιλογή φλάντζας HPHT αποτρέπει την καταστροφική αστοχία από ρήξη ερπυσμού και άλλους μηχανισμούς υποβάθμισης υψηλής{{6} θερμοκρασίας.
Τι είναι οι φλάντζες HPHT;
Οι φλάντζες HPHT είναι κατασκευασμένες για να αντέχουν στις πιο απαιτητικές συνθήκες λειτουργίας στην παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, την υδροεπεξεργασία διυλιστηρίων και την πετροχημική πυρόλυση. Απαιτούν υλικά που διατηρούν τη μηχανική αντοχή σε θερμοκρασίες όπου ο ανθρακούχος χάλυβας θα έχανε γρήγορα αντοχή και θα αστοχούσε. Ο σχεδιασμός πρέπει να λαμβάνει υπόψη την παραμόρφωση ερπυσμού, τη ρήξη τάσης, τη θερμική διαστολή και την προσβολή υδρογόνου σε υψηλή{2} θερμοκρασία. Οι τυπικές φλάντζες από ανθρακούχο χάλυβα δεν είναι κατάλληλες για σέρβις HPHT. μόνο τα υλικά από κράμα χάλυβα και νικελίου-μπορούν να παρέχουν την απαραίτητη αντοχή σε υψηλές-θερμοκρασίες και περιβαλλοντική αντίσταση.
Επιλογές υλικού για την υπηρεσία HPHT
Διάφορες ποιότητες χρωμίου-moly και προηγμένων κραμάτων είναι διαθέσιμες για εφαρμογές φλάντζας HPHT, καθεμία από τις οποίες προσφέρει διαφορετικά επίπεδα απόδοσης σε υψηλές{{1} θερμοκρασίες:
| Υλικό | Προσδιορισμός | Μέγιστη θερμοκρασία | Βασικά Χαρακτηριστικά | Κύρια Εφαρμογή |
|---|---|---|---|---|
| 1-1/4Cr-1/2Mo | ASTM A182 F11 | 1100 βαθμοί F | Μέτρια αντίσταση ερπυσμού, καλή συγκολλησιμότητα | Σωληνώσεις ατμού, σωλήνες θερμαντήρα |
| 2-1/4Cr-1Mo | ASTM A182 F22 | 1100 βαθμοί F | Ανθεκτικό στο υδρογόνο, καλή αντοχή ερπυσμού | Αντιδραστήρες υδροεπεξεργασίας |
| 9Cr-1Mo-V | ASTM A182 F91 | 1200 βαθμοί F | Υψηλή αντοχή ερπυσμού, εξαιρετική αντοχή στην οξείδωση | Προηγμένοι σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής |
| 9Cr-0,5Mo-1,8WV | ASTM A182 F92 | 1200 βαθμοί F | Βελτιωμένη αντοχή ερπυσμού σε σχέση με το F91 | Εξαιρετικά-υπερκρίσιμος ατμός |
| Inconel 625 | ASTM B564 UNS N06625 | 1800 βαθμοί F | Εξαιρετική θερμοκρασία και αντοχή στη διάβρωση | Εξαρτήματα κλιβάνου |
Επιλογή κατηγορίας πίεσης
Οι εφαρμογές HPHT χρησιμοποιούν συνήθως τις υψηλότερες κατηγορίες πίεσης. Η κλάση 900 είναι κοινή για σωληνώσεις βαρέων-τοίχων σε διυλιστήρια και εφαρμογές ηλεκτρικής ενέργειας. Η κλάση 1500 απαιτείται για τις γραμμές τροφοδοσίας αντιδραστήρων και εκροών υδροεπεξεργασίας όπου οι πιέσεις μπορεί να υπερβούν τα 2000 psi. Η κλάση 2500 καθορίζεται για εφαρμογές ακραίας πίεσης και συστήματα παχιών-τοίχων σε υδροεπεξεργασία υψηλής-πίεσης. Οι κατηγορίες υψηλότερης πίεσης απαιτούν εξειδικευμένες διαδικασίες συγκόλλησης και θερμική επεξεργασία μετά την{11}συγκόλληση. Οι επικαλύψεις αρμών τύπου δακτυλίου (RTJ) είναι στάνταρ για την υπηρεσία HPHT επειδή παρέχουν την πιο αξιόπιστη στεγανοποίηση από μέταλλο{-σε-μετάλλο σε ακραίες συνθήκες.
Θεωρήσεις σχεδιασμού για την υπηρεσία HPHT
Ανατριχιάζωείναι η χρονικά-εξαρτώμενη πλαστική παραμόρφωση των υλικών υπό παρατεταμένη καταπόνηση σε υψηλή θερμοκρασία. Για τους χάλυβες χρωμίου-moly, ο ερπυσμός γίνεται σημαντικός πάνω από 800 βαθμούς F και πρέπει να λαμβάνεται υπόψη στους υπολογισμούς της διάρκειας ζωής του σχεδιασμού της φλάντζας.Ρήξη στρεςείναι ο χρονικά-μηχανισμός αστοχίας που εμφανίζεται όταν η παραμόρφωση ερπυσμού φτάσει σε κρίσιμο επίπεδο.Θερμική διαστολήΟι διαφορές μεταξύ σωληνώσεων και εξοπλισμού πρέπει να αντιμετωπιστούν μέσω της κατάλληλης ανάλυσης ευελιξίας σωληνώσεων.Θερμική ανακύκλωσηκατά την εκκίνηση-και τον τερματισμό λειτουργίας δημιουργεί φόρτωση κόπωσης που μπορεί να οδηγήσει σε ρωγμές.Επίθεση υδρογόνουεμφανίζεται όταν το ατομικό υδρογόνο διαχέεται σε ανθρακούχο χάλυβα σε υψηλές θερμοκρασίες, αντιδρώντας με καρβίδια για να σχηματίσει μεθάνιο και προκαλώντας εσωτερική απανθράκωση και ρωγμές.
Εφαρμογές
Οι φλάντζες HPHT χρησιμοποιούνται σε κυκλώματα αντιδραστήρων υδροπυρόλυσης και υδρογονοεπεξεργασίας όπου οι μερικές πιέσεις υδρογόνου υπερβαίνουν τα 1500 psi και οι θερμοκρασίες φτάνουν τους 800 βαθμούς F. Οι σωληνώσεις της μονάδας καταλυτικής πυρόλυσης ρευστού (FCC) χειρίζονται μίγματα καταλυτών και υδρογονανθράκων σε υψηλή{3} θερμοκρασία. Τα συστήματα ατμού υψηλής-πίεσης σε σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής λειτουργούν σε υπερκρίσιμες συνθήκες που υπερβαίνουν τα 3200 psi και τους 1000 βαθμούς F. Οι συνδέσεις κλιβάνων και σωλήνων θερμαντήρα μεταφέρουν υγρά διεργασίας σε υψηλές θερμοκρασίες. Οι σωληνώσεις της μονάδας παραγωγής αερίου και αεριοποίησης διαχειρίζονται αέριο σύνθεσης υψηλής{10}πίεσης και υψηλής θερμοκρασίας που περιέχει υδρογόνο και μονοξείδιο του άνθρακα.
Συγκόλληση και Θερμική Επεξεργασία
Ο έλεγχος θερμοκρασίας προθέρμανσης και ενδιάμεσης διέλευσης είναι κρίσιμος κατά τη συγκόλληση υλικών χρωμίου-μολυίου για την αποφυγή ρωγμών που προκαλείται από το υδρογόνο-. Απαιτείται θερμική επεξεργασία μετά{3}}συγκόλλησης για υλικά από χρώμιο-μολυβιακό πάνω από τα όρια πάχους που καθορίζονται στο ASME B31.3. Τα αναλώσιμα συγκόλλησης πρέπει να ταιριάζουν με τη σύνθεση του βασικού υλικού για να διατηρηθούν οι μηχανικές ιδιότητες σε όλη την ένωση συγκόλλησης. Οι ελεγχόμενοι ρυθμοί ψύξης μετά τη συγκόλληση αποτρέπουν το σχηματισμό σκληρών, εύθραυστων μικροδομών. Η δοκιμή σκληρότητας μετά από PWHT επαληθεύει ότι έχει επιτευχθεί η απαιτούμενη ανακούφιση από την πίεση. Όλες οι συγκολλήσεις στο σέρβις HPHT απαιτούν 100% ογκομετρική εξέταση με ακτινογραφία ή υπερηχητικό έλεγχο.
Χρειάζεστε φλάντζες HPHT για Extreme Service;
Επικοινωνήστε με την ομάδα μηχανικών μας για εξειδικευμένη επιλογή υλικού φλάντζας HPHT και υποστήριξη προδιαγραφών.
