تحقيقات حول سلوك التآكل للوصلات الملحومة في الأنابيب الفولاذية المصنوعة من سبائك ASTM A335 P5

مقدمة

يعد التآكل أحد أهم التحديات في أداء وطول عمر الوصلات الملحومة, خاصة في تطبيقات درجات الحرارة العالية والضغط العالي مثل تلك التي تتضمن أنابيب سبائك الصلب. ASTM A335 P5 سبائك الصلب, معروف بقوته الممتازة في درجات الحرارة العالية ومقاومته للأكسدة, يستخدم على نطاق واسع في صناعات مثل توليد الطاقة, البتروكيماويات, والنفط & غاز. لكن, يمكن أن تؤدي عملية اللحام إلى ظهور نقاط ضعف تؤثر على مقاومة المادة للتآكل. تتعمق هذه المقالة في سلوك التآكل للوصلات الملحومة في الأنابيب الفولاذية المصنوعة من سبائك الصلب ASTM A335 P5, استكشاف العوامل التي تؤثر على التآكل, أنواع التآكل التي لوحظت, وطرق التخفيف من هذه الآثار.

نظرة عامة على سبائك الصلب ASTM A335 P5

تكوين وخصائص

ASTM A335 P5 عبارة عن سبائك فولاذية من الكروم والموليبدينوم مصممة للخدمة في درجات الحرارة العالية. يتضمن تركيبه الكيميائي عادة:

• الكروم (كر): 4.0-6.0%
• الموليبدينوم (شهر): 0.45-0.65%
• الكربون (ج): 0.15% الأعلى
• السيليكون (و): 0.50% الأعلى
• المنغنيز (من): 0.30-0.60%

توفر إضافة الكروم مقاومة للأكسدة والتآكل, بينما يعزز الموليبدينوم قوة المادة ومقاومتها لزحف درجات الحرارة العالية. هذه الخصائص تجعل ASTM A335 P5 مثاليًا للاستخدام في البيئات التي تتطلب القوة الميكانيكية ومقاومة التآكل..

التطبيقات

تشمل التطبيقات الشائعة للأنابيب الفولاذية المصنوعة من سبائك ASTM A335 P5:

• خطوط أنابيب البخار في محطات توليد الطاقة
• مصافي البتروكيماويات
• مبادلات حرارية
• غلايات الضغط العالي

لحام سبائك الصلب ASTM A335 P5

تقنيات اللحام

يتطلب لحام سبائك الفولاذ ASTM A335 P5 دراسة متأنية لتقنية اللحام والمعالجة الحرارية بعد اللحام (PWHT) للحفاظ على الخواص الميكانيكية للمادة ومقاومتها للتآكل. وتشمل تقنيات اللحام الشائعة:

• لحام قوس الغاز التنغستن (GTAW): يُعرف أيضًا باسم لحام TIG, غالبًا ما تستخدم هذه الطريقة في اللحام الدقيق لسبائك الفولاذ.
• لحام القوس المعدني المحمي (SMAW): تُستخدم هذه الطريقة بشكل شائع في أعمال اللحام والإصلاح الميدانية.
• اللحام بالقوس المغمور (رأى): تستخدم للأنابيب ذات القطر الكبير, يوفر SAW اختراقًا عميقًا ومعدلات ترسيب عالية.

المعالجة الحرارية بعد اللحام (PWHT)

يعد PWHT أمرًا ضروريًا للمفاصل الملحومة في سبائك الفولاذ ASTM A335 P5. فهو يساعد على تخفيف الضغوط المتبقية الناجمة عن اللحام ويستعيد الخواص الميكانيكية للمادة. تلعب PWHT أيضًا دورًا حيويًا في التخفيف من مخاطر التشقق الناتج عن التآكل الإجهادي (SCC) وغيرها من أشكال التآكل.

سلوك التآكل للمفاصل الملحومة

أنواع التآكل

الوصلات الملحومة في الأنابيب الفولاذية المصنوعة من سبائك ASTM A335 P5 تكون عرضة لأنواع مختلفة من التآكل, اعتمادًا على بيئة الخدمة وجودة اللحام. تشمل الأشكال الأكثر شيوعًا للتآكل:

• تأليب التآكل: التآكل الموضعي الذي يؤدي إلى حفر أو ثقوب صغيرة في المادة. يحدث هذا غالبًا بسبب انهيار طبقة الأكسيد الواقية على سطح الفولاذ.
• التآكل الحبيبي: يحدث على طول حدود الحبوب للمادة, وخاصة في المناطق المتضررة من اللحام. غالبًا ما يرتبط هذا النوع من التآكل بالمعالجة الحرارية أو التحسس غير المناسب.
• تكسير التآكل الإجهاد (SCC): مزيج من إجهاد الشد والبيئة المسببة للتآكل يمكن أن يؤدي إلى SCC, وهو أمر خطير بشكل خاص لأنه يمكن أن يسبب فشلًا مفاجئًا للمادة.
• تآكل الشقوق: يحدث في المناطق التي توجد بها فجوة أو شق, مثل بين اللحام والمعدن الأساسي. غالبًا ما يتفاقم هذا النوع من التآكل بسبب الظروف الراكدة ووجود الكلوريدات.

العوامل المؤثرة على التآكل

هناك عدة عوامل تؤثر على سلوك التآكل للمفاصل الملحومة في الأنابيب الفولاذية المصنوعة من سبائك ASTM A335 P5:

• جودة اللحام: العيوب مثل المسامية, اندماج غير كامل, ويمكن أن تكون شوائب الخبث بمثابة مواقع بدء للتآكل.
• المنطقة المتأثرة بالحرارة (منطقة الخطر): منطقة HAZ هي منطقة المعدن الأساسي التي تتأثر حراريًا بعملية اللحام. التغييرات في البنية المجهرية في منطقة المناطق المتضررة من الحرائق يمكن أن تجعلها أكثر عرضة للتآكل.
• المعالجة الحرارية بعد اللحام (PWHT): يمكن أن يؤدي PWHT غير الكافي أو غير المناسب إلى ضغوط متبقية وتغيرات في البنية الدقيقة تزيد من خطر التآكل.
• بيئة الخدمة: وجود عوامل أكالة مثل الكلوريدات, مركبات الكبريت, والرطوبة يمكن أن تسرع من تآكل المفاصل الملحومة.

طرق التحقيق في سلوك التآكل

الاختبارات الكهروكيميائية

طرق الاختبار الكهروكيميائية, مثل الاستقطاب الديناميكي الديناميكي والتحليل الطيفي للمقاومة الكهروكيميائية (EIS), يتم استخدامها لتقييم مقاومة التآكل للمفاصل الملحومة. توفر هذه الاختبارات نظرة ثاقبة لاحتمال التآكل, معدل التآكل, وسلوك التخميل للمادة.

تحليل المعادن

يتضمن تحليل دراسة المعادن فحص البنية المجهرية للمفصل الملحوم, وخاصة المنطقة المتضررة من الحرارة (منطقة الخطر) ومعدن اللحام. يساعد هذا التحليل في تحديد التغيرات الهيكلية المجهرية التي قد تساهم في التآكل, مثل تحسس حدود الحبوب أو ترسيب الكربيد.

اختبار رش الملح

يعد اختبار رش الملح طريقة شائعة لتقييم مقاومة الوصلات الملحومة للتآكل والشقوق. يتم تعريض العينات الملحومة لضباب ملحي لفترة محددة, ويتم تقييم مدى التآكل.

تكسير التآكل الإجهاد (SCC) اختبار

يتضمن اختبار SCC إخضاع الوصلات الملحومة لمزيج من إجهاد الشد وبيئة تآكل لتقييم قابليتها للتكسير الناتج عن التآكل الإجهادي. يعد هذا الاختبار مهمًا بشكل خاص للتطبيقات التي تشتمل على بخار عالي الضغط أو مواد كيميائية مسببة للتآكل.

استراتيجيات التخفيف من التآكل

تقنيات اللحام المناسبة

يعد استخدام تقنيات اللحام المناسبة وضمان جودة اللحام أمرًا بالغ الأهمية لمنع التآكل. يتضمن ذلك اختيار مادة الحشو المناسبة, الحفاظ على مدخلات الحرارة المناسبة, وتجنب عيوب اللحام.

المعالجة الحرارية بعد اللحام (PWHT)

يعد إجراء PWHT المناسب أمرًا ضروريًا لتقليل الضغوط المتبقية واستعادة مقاومة المواد للتآكل. يجب التحكم في عملية PWHT بعناية لضمان تحسين البنية المجهرية للمادة لمقاومة التآكل.

طلاءات مقاومة للتآكل

تطبيق الطلاءات المقاومة للتآكل, مثل الطلاءات الايبوكسي أو الطلاءات المعدنية, يمكن أن توفر طبقة إضافية من الحماية للمفاصل الملحومة. تساعد هذه الطلاءات على منع تعرض المعدن الأساسي للعوامل المسببة للتآكل.

الحماية الكاثودية

الحماية الكاثودية هي تقنية تستخدم لمنع التآكل عن طريق جعل الوصلة الملحومة كاثودًا للخلية الكهروكيميائية. تُستخدم هذه الطريقة بشكل شائع في خطوط الأنابيب وغيرها من الهياكل المدفونة أو المغمورة.

خاتمة

الوصلات الملحومة في الأنابيب الفولاذية المصنوعة من سبائك ASTM A335 P5 تكون عرضة لأشكال مختلفة من التآكل, خاصة في البيئات القاسية. عملية اللحام, المنطقة المتأثرة بالحرارة, تلعب كل من المعالجة الحرارية بعد اللحام أدوارًا حاسمة في تحديد سلوك التآكل للمادة. من خلال استخدام تقنيات اللحام المناسبة, إجراء PWHT الكافي, واستخدام الطلاءات المقاومة للتآكل, يمكن تخفيف خطر التآكل بشكل كبير. يعد فهم العوامل التي تؤثر على التآكل وتنفيذ استراتيجيات التخفيف المناسبة أمرًا ضروريًا لضمان الأداء والموثوقية على المدى الطويل للوصلات الملحومة في الأنابيب الفولاذية المصنوعة من سبائك ASTM A335 P5.

التعليمات

ما هو استخدام سبائك الفولاذ ASTM A335 P5؟?

يتم استخدام سبائك الفولاذ ASTM A335 P5 بشكل شائع في تطبيقات درجات الحرارة العالية والضغط العالي, مثل خطوط أنابيب البخار, مصافي البتروكيماويات, ومحطات الطاقة.

لماذا تتم المعالجة الحرارية بعد اللحام؟ (PWHT) مهم لASTM A335 P5?

يعد PWHT ضروريًا لتخفيف الضغوط المتبقية واستعادة الخواص الميكانيكية للمادة ومقاومتها للتآكل بعد اللحام.

ما هي أنواع التآكل التي يمكن أن تؤثر على الوصلات الملحومة في ASTM A335 P5?

يمكن أن تتأثر الوصلات الملحومة في ASTM A335 P5 بالتآكل, التآكل الحبيبي, تكسير التآكل الإجهاد (SCC), وتآكل الشقوق.

كيف يمكن التخفيف من تآكل المفاصل الملحومة؟?

يمكن التخفيف من التآكل باستخدام تقنيات اللحام المناسبة, إجراء PWHT الكافي, تطبيق الطلاءات المقاومة للتآكل, واستخدام الحماية الكاثودية.

ما هي طرق الاختبار المستخدمة للتحقق من سلوك التآكل للمفاصل الملحومة?

تشمل طرق الاختبار الشائعة الاختبارات الكهروكيميائية, تحليل المعادن, اختبار رش الملح, وتكسير التآكل الإجهاد (SCC) اختبار.

المشاركات ذات الصلة

متعددة الوظائف MS ERW أنبوب دائري أسود

المتفجرات من مخلفات الحرب الأنابيب السوداء. المقاومة الكهربائية ملحومة (فدان) يتم تصنيع الأنابيب من لفائف المدرفلة على الساخن / الشقوق. يتم التحقق من جميع الملفات الواردة بناءً على شهادة الاختبار الواردة من مصنع الصلب فيما يتعلق بخصائصها الكيميائية والميكانيكية. يتم تشكيل أنبوب ERW على البارد إلى شكل أسطواني, ليست ساخنة.

المتفجرات من مخلفات الحرب أنابيب الصلب المستديرة السوداء

يتم تصنيع الأنابيب غير الملحومة عن طريق بثق المعدن إلى الطول المطلوب; لذلك تحتوي أنابيب المتفجرات من مخلفات الحرب على وصلة ملحومة في مقطعها العرضي, في حين أن الأنابيب غير الملحومة لا تحتوي على أي وصلة في مقطعها العرضي طوال طولها. في الأنابيب غير الملحومة, لا يوجد بها أي لحام أو وصلات ويتم تصنيعها من قضبان مستديرة صلبة.

أبعاد وأوزان الأنابيب غير الملحومة حسب المعايير

ال 3 عناصر أبعاد الأنبوب معايير أبعاد الأنابيب الكربونية والفولاذ المقاوم للصدأ (أسم B36.10M & B36.19M) جدول حجم الأنابيب (جدول 40 & 80 يعني أنابيب الصلب) وسائل حجم الأنابيب الاسمية (مصادر القدرة النووية) والقطر الاسمي (الاسم المميز) مخطط أبعاد أنابيب الصلب (مخطط الحجم) جدول فئات وزن الأنابيب (WGT)

الأنابيب الفولاذية وعمليات التصنيع

يتم تصنيع الأنابيب غير الملحومة باستخدام عملية ثقب, حيث يتم تسخين قطعة من المعدن الصلب وثقبها لتكوين أنبوب مجوف. الأنابيب الملحومة, على الجانب الآخر, يتم تشكيلها من خلال ربط حافتين من الصفائح أو الملفات الفولاذية باستخدام تقنيات اللحام المختلفة.

قائمة UL لأنابيب الصلب

تتميز الأنابيب المصنوعة من الفولاذ الكربوني بمقاومة عالية للصدمات والاهتزازات مما يجعلها مثالية لنقل المياه, زيت & الغاز والسوائل الأخرى تحت الطرق. حجم الأبعاد: 1/8"إلى 48" / سمك DN6 إلى DN1200: ش 20, الأمراض المنقولة جنسيا, 40, XS, 80, 120, 160, نوع XXS: سطح الأنابيب الملحومة أو غير الملحومة: التمهيدي, زيت مضاد للصدأ, إف بي إي, 2بي, 3مادة LPE المغلفة: أستم A106B, A53, API 5L ب, X42, X46, X52, X56, X60, X65, خدمة اكس 70: قطع, الميلا, خيوط, الحز, طلاء, الجلفنة

معايير ASTM الدولية لأنابيب الصلب, الأنابيب والتجهيزات

تسرد مواصفات ASTM الدولية للأنابيب الفولاذية المتطلبات القياسية لأنابيب الغلايات والسخان الفائق, أنابيب الخدمة العامة, أنابيب الصلب في خدمة التكرير, مبادل حراري وأنابيب المكثف, الأنابيب الميكانيكية والهيكلية.