Sut Mae'r Patrwm Straen Gweddilliol Hydredol o Dynnu Tiwb yn Effeithio ar y Tueddiad i Cracio Straen Sylffid mewn Amgylcheddau Gwasanaeth sur?

Mae amodau gwasanaeth sur sy'n cynnwys hydrogen sylffid (H 2 S) ymhlith y cymwysiadau mwyaf heriol ar gyfer cydrannau metelaidd. Yn gyffredinol, mae aloion titaniwm yn gallu gwrthsefyll cracio straen sylffid (SSC) yn hytrach na dur carbon a dur aloi isel. Fodd bynnag, gall titaniwm fod yn agored i niwed o dan amodau penodol - pH isel, crynodiadau clorid uchel, tymheredd uwch na 80 gradd a phresenoldeb straen tynnol. Mae patrwm y straen gweddilliol hydredol a achosir yn ystod lluniadu tiwb yn effeithio'n sylweddol ar y tueddiad i SSC . Mae mandrel sy'n cael ei dynnu trwy biled gwag yn lleihau'r diamedr a thrwch wal y lluniad tiwb. Mae'r dull yn cynhyrchu patrwm nodweddiadol o straen gweddilliol gyda straen tynnol yn yr wyneb allanol a straen cywasgol yn yr wyneb mewnol neu i'r gwrthwyneb, yn dibynnu a yw'r tiwb yn cael ei dynnu heb fandrel mewnol (lluniad suddedig) neu dros fandrel sefydlog. Mae'r wyneb o dan straen gweddilliol tynnol mewn perygl sylweddol uwch o gychwyn SSC.

Mecanwaith Cychwyn SSC ar Safleoedd Straen Gweddilliol

Gelwir brithiad hydrogen, sy'n digwydd mewn gosodiadau sy'n cynnwys H₂S, yn gracio straen sylffid. Mae hydrogen sylffid yn gwenwyno'r broses ailgyfuno hydrogen ac yn gyrru hydrogen atomig i'r dellt metel. Mae hydrogen sy'n cael ei amsugno o dan straen tynnol yn tryledu i leoliadau o grynodiad straen triaxial, megis ffiniau grawn, cynhwysiant, neu ddiffygion arwyneb. Mae hydrogen yn lleihau cryfder cydlynol ffiniau grawn titaniwm ac yn achosi lluosogi crac rhyng-- neu drawsgronynnog. Mae unrhyw bwysau a roddir mewn gwasanaeth (pwysau, ehangu thermol, cyfyngiadau ar osod) yn cael eu crynhoi gyda straen tynnol gweddilliol o dynnu tiwb. Mae cychwyn SSC yn digwydd pan fydd swm y straen tynnol yn cyrraedd gwerth trothwy (tua 40-60% o gryfder cynnyrch titaniwm mewn gwasanaeth sur). Mae'r cyfeiriad hydredol yn peri pryder arbennig oherwydd bydd craciau yn y cyfeiriad echelinol yn ymledu i gyfeiriad y tiwb gan arwain at hollti trychinebus.

Gwerthoedd Straen Gweddilliol Meintiol ar gyfer Gwahanol Ddulliau Lluniadu Gwifren

Datgelodd straen gweddilliol a fesurwyd gan diffreithiant pelydr-X ar diwbiau titaniwm Gradd 2 batrymau straen arwyneb hydredol nodweddiadol:

Lluniad suddedig (heb fandrel mewnol, tiwb wedi'i leihau gan farw allanol yn unig) Mae'r wyneb allanol yn datblygu straen gweddilliol tynnol o 80 i 120 MPa. Mae straen gweddilliol cywasgol (50 i 80 MPa) yn codi ar yr wyneb mewnol. Gall amlygiad allanol H2S achosi SSC yn yr arwyneb allanol tynnol.

Lluniad mandrel (tiwb wedi'i dynnu dros fandrel mewnol sefydlog): Mae'r wyneb allanol yn datblygu straen gweddilliol cywasgol o 40-70 MPa. Mae'n cynhyrchu straen gweddilliol tynnol o 100-150 MPa ar yr wyneb mewnol. Mae'r arwyneb tynnol mewnol yn agored i SSC gan amlygiad mewnol H2S.

Lluniadu plwg (mandrel arnofio, gostyngiad cymedrol) Patrwm straen gweddilliol cytbwys gyda'r ddwy ochr ar 20 i 50 MPa (tynnol neu gywasgol yn dibynnu ar gymhareb lleihau). Gorau ar gyfer gwasanaeth sur.

Lluniadu oer + anelio rhyddhad straen (540 gradd, 30 munud): gostyngodd straen gweddilliol i <15 MPa ar y ddau arwyneb yn annibynnol ar y broses luniadu. Da ar gyfer gwasanaeth sur difrifol.

Tueddiad SSC ar sail patrwm straen gweddilliol

Yn dilyn profion rheoledig yn NACE TM0177 Solution A (5% NaCl, 0.5% asid asetig, dirlawn â H₂S, pH 2.7, 25 gradd ), mae'r trothwyon SSC canlynol wedi'u pennu:

Straen tynnol arwyneb<30 MPa: No SSC initiation after 1000 hours. Safe for any sour service.

30-60MPa straen tynnol arwyneb: 500-1,000 h amser cychwyn SSC. Yn addas ar gyfer gwasanaeth nad yw'n hanfodol gydag arolygiad cyfnodol.

Straen tynnol wyneb 60-100 MPa: amser cychwyn SSC 100-500 awr. Mae cyfraddau lluosogi crac yn 0.1 i 0.5 mm/awr ar ôl eu sefydlu.

Cychwyn SSC ar straen tynnol arwyneb > 100 MPa mewn < 24-100 h. Mae methiant y tiwb yn digwydd mewn ychydig o wythnosau oherwydd lledaeniad crac cyflym.

Canllaw Dewis Dull Lluniadu Gwasanaeth sur

Mae'r tabl isod yn fatrics penderfyniad ar gyfer gweithdrefnau lluniadu tiwb yn seiliedig ar ddifrifoldeb gwasanaeth sur a chyfeiriad amlygiad straen.

Cyflwr Gwasanaeth sur a Lleoliad Amlygiad H₂S Dull Lluniadu a Argymhellir Patrwm Straen Gweddilliol a Lliniaru Risg SSC
Amlygiad H₂S allanol yn unig (tiwb wedi'i drochi mewn heli sur, mewnol sych neu nwy anadweithiol) Lluniad plwg gyda rhyddhad straen yn anelio Arwyneb allanol gyda chywasgiad neu densiwn isel. Straen gweddilliol<30 MPa. Max SSC resist.
Amlygiad H2S mewnol yn unig (nwy sur y tu mewn i'r tiwb, amgylchedd glân allanol) Llun suddedig (cywasgol arwyneb y tu mewn) Straen cywasgol ar yr wyneb mewnol (50 i 80 MPa). Arwyneb allanol tynnol, heb fod yn agored. Mae hynny'n iawn.
Y ddau arwyneb y mae H2S yn cysylltu â nhw (tiwb wedi'i drochi mewn hylif sur, nwy sur mewnol) Plws tynnu plwg, lleddfu tensiwn llawn Straen gweddilliol ar y ddau arwyneb<15 MPa. Needed for double exposure. More expensive, but necessary.
Pwysedd rhannol H2S isel (<0.1 psi), high pH (>4.5) Tynnu mandrel safonol dim lliniaru straen Caniateir straen tynnol arwyneb mewnol oherwydd llai o berygl o SSC. Monitro pH chwarterol.
High H2S partial pressure (>1 psi), pH isel (<4), Temperature >80oC Plygiad lluniadu, rhyddhau straen ynghyd â peeningShot saethiad arwyneb peening yn creu haen o gywasgu (150-200 MPa) waeth beth fo'r weithdrefn lluniadu. Mwyaf dibynadwy.
Y Tu Hwnt i Beirianneg Straen Gweddilliol -

Mae amser lluosogi SSC yn dibynnu ar drwch y wal, nid ar ddechrau'r SSC. Gall wal sy'n fwy trwchus (1.5 mm) ac sydd â straen tynnol gweddilliol mawr (100 MPa) hefyd gracio, ond mae'n cymryd mwy o amser i'r crac fynd drwodd. Mae diamedr y tiwb hefyd yn bwysig: ar gyfer yr un gostyngiad lluniadu, mae diamedrau mwy (50 mm yn erbyn 20 mm) yn dangos meintiau uwch o straen gweddilliol, oherwydd dadffurfiad gwahaniaethol uwch. Mae crynodiad trothwy H2S ar gyfer SSC mewn titaniwm tua 0.01 psi gwasgedd rhannol ar 25 gradd ac yn gostwng i 0.001 psi ar 80 gradd. Mae ychwanegiadau aloi mewn aloion titaniwm Gradd 7 a Gradd 12 yn arwain at wrthwynebiad SSC llawer cryfach nag yng Ngradd 2, gyda goddefgarwch straen gweddilliol 50-100% yn uwch.

Gwneud manyleb wybodus

Ar gyfer gwasanaeth sur, wrth nodi tiwb gwresogydd titaniwm, cynhwyswch yr angen am fesur straen gweddilliol mewn sampl gynrychioliadol trwy ddull diffreithiant pelydr-X neu dwll-drilio. Gweithdrefn gweithgynhyrchu : - lluniad plwg - anelio lleddfu straen (540 gradd , 30 munud, awyrgylch argon) Gofyn am gadarnhad bod y straen gweddilliol arwyneb hydredol yn Llai na neu'n hafal i 30 MPa (tynnol) ar unrhyw arwyneb sy'n agored i H2S. Nodwch titaniwm Gradd 7 ar gyfer gwasanaeth sur difrifol (pH<3.5, H2S >0.1 psi, temperature >60 gradd ) yn annibynnol ar straen gweddilliol, gyda thriniaeth saethiad arwyneb i ddarparu haen gywasgu. Archwiliwch y tiwb gwresogydd bob chwarter gan ddefnyddio'r dechneg gwrthiant trydanol mewn gwasanaeth. Mae cynnydd o 5 i 10 y cant yn dynodi bod toriad SSC tebygol yn dechrau ac mae angen archwiliad uwchsonig cyflym. Mae'r peiriannydd yn defnyddio dewis dull lluniadu a phrosesu post i reoleiddio patrymau straen gweddilliol ac atal cracio straen sylffid, sef un o'r mecanweithiau methiant anoddaf ar gyfer offer gwasanaeth sur titaniwm.