Pa Bwysau Gweithio Uchaf a Ganiateir Y Mae Tiwb Gwresogi Gwain 316 Dur Di-staen yn ei Wneud Cyn Ildio ar Gau'r Cap Pen Wedi'i Weldio

Y Cyd Weld - Y Gyswllt Gwan mewn Dyluniad Gwresogydd Tiwbwl Dan Bwysau

Anaml y mae'r pwysau gweithio uchaf a ganiateir (MAWP) o 316 o diwbiau gwresogi trydan wedi'u gorchuddio â dur di-staen a ddefnyddir mewn systemau gwasgedd fel gwresogyddion proses llinell, awtoclafau pwysedd uchel neu lestri cynhyrchu stêm yn cael ei gyfyngu gan wal y tiwb syth. Fodd bynnag, y gydran sydd â'r crynodiad straen mwyaf a'r ymyl isaf i'w gynhyrchu neu ei rwygo yw'r cau cap pen weldio sy'n selio'r wain i gyfyngu'r wifren gwrthiant mewnol ac inswleiddio magnesiwm ocsid. Mae geometreg weldio, dyfnder treiddiad, meddalu'r parth yr effeithiwyd arno gan wres (HAZ) a meysydd straen gweddilliol o weldio yn cyfuno i bennu'r pwysau y mae'r cap diwedd yn tynnu i ffwrdd neu mae wal y wain yn agos at y weldio yn anffurfio. Mae'r erthygl hon yn cyflwyno dull mesuradwy ar gyfer pennu pwysau gweithio diogel 316 o wresogyddion gwain yn seiliedig ar feini prawf dylunio weldio, gan ganiatáu i'r peiriannydd nodi gwresogyddion ar gyfer gweithrediad dan bwysau gyda ffactorau diogelwch y gellir eu cyfrifo.

Mecanweithiau Crynhoi Straen yn y Gyffordd Cap Pen Weldiedig

Mae'r caead terfyn gwresogydd caeedig arferol 316 yn ddisg fflat neu gromennog 316 o ddur di-staen wedi'i weldio'n gylchferol i'r wain tiwb syth. Gall y weldiad fod yn weldiad ffiled (sy'n gorgyffwrdd â diamedr allanol y tiwb) neu'n weldiad casgen (sy'n cyfateb trwch y cap â wal y tiwb). Mae dosbarthiad straen yn wal y tiwb dan bwysau mewnol yn cael ei roi gan y fformiwla straen cylchyn cynhwysydd tenau: \\sigma_{hoop}={\\rm P}D_{cymedr}/ 2t lle P yw'r gwasgedd mewnol, D_{cymedr} yw'r diamedr cymedrig a t yw trwch y wal. Ar gyfer tiwb OD 10 mm gyda wal 1.5 mm (diamedr cymedrig 8.5 mm, t=1.5 mm) mae'r straen cylchyn ar 10 MPa (100 bar) tua 28 MPa-ymhell islaw cryfder cynnyrch 316 o 205 MPa, gan roi ffactor diogelwch o dros 7. Ond cynyddwch y tensiwn arwynebedd. Yn gyntaf, mae'r bysedd traed weldio (y croestoriad rhwng y metel weldio ac arwyneb y tiwb) yn ffurfio rhicyn geometrig gyda ffactor crynodiad straen (K t ) fel arfer yn amrywio o 2.5 i 4.0, yn dibynnu ar y proffil weldio. Yn ail, canfuwyd bod y parth yr effeithiwyd ar wres weldio agos (HAZ) wedi lleihau cryfder y cynnyrch oherwydd bod grawn yn mynd yn fwy bras a cholli gwaith oer, o 205 MPa i mor isel â 150-170 MPa mewn weldiau a reoleiddir yn wael. Yn drydydd, mae straen tynnol gweddilliol o oeri weldio, fel arfer 100-200 MPa, yn ychwanegu at y straen pwysau cymhwysol a gall achosi cyfanswm y straen lleol i fod yn fwy na'r cynnyrch hyd yn oed ar bwysau ymhell islaw pwysau rhwygiad tiwb damcaniaethol. Y canlyniad yw bod y cymal cap pen weldio yn cwympo ar bwysedd yn gyffredinol 30-50% o'r pwysau a fyddai'n achosi ildio yn y rhan tiwb syth.

Graddio Pwysau Meintiol yn seiliedig ar Geometreg Weld a Lefel Ansawdd

Mae gan wresogydd caeedig 316 gap pen wedi'i weldio ac mae'r pwysau gweithredu diogel yn cael ei bennu gan geometreg weldio ac ansawdd treiddiad weldio. Yn gyffredinol, mae weldiau mewn cynhyrchu gwresogydd yn cael eu dosbarthu'n dri math. Mae weldiad ffiled lleiaf (weldiad hyd coes 0.7 x trwch wal tiwb) gyda threiddiad annigonol yn rhoi'r sgôr pwysedd isaf, fel arfer yn cyfyngu'r gwresogydd i 2-3 MPa (20-30 bar), hyd yn oed os yw'r tiwb ei hun yn gallu gwrthsefyll 15-20 MPa. Gall weldiad casgen treiddiad llawn gyda chyfuchlin llyfn a dim tandoriad, ac yna rhyddhad straen ôl-weldio gyrraedd graddfeydd pwysau hyd at 70-80% o'r sgôr tiwb syth. Y paramedr allweddol yw'r ffactor effeithlonrwydd weldio ar y cyd a ddisgrifir mewn codau llestr pwysedd (ee ASME Adran VIII, Is-adran 1) fel cymhareb cryfder weldio i gryfder metel sylfaen. Effeithlonrwydd cymal nodweddiadol ar gyfer weldio treiddiad llawn radiograff heb unrhyw ddiffygion wedi'u darganfod yw 0.85 i 1.00. Mae'r effeithlonrwydd ar gyfer weldiad ffiled heb archwiliad radiograffig yn cael ei leihau i 0.50-0.65. Troswyd y ffactorau hyn yn bwysau gweithio uchaf a ganiateir ar gyfer gwain wal 316 10 mm OD x 1.5 mm confensiynol ar dymheredd ystafell gyda ffactor diogelwch o 3.0 yn seiliedig ar gynnyrch.

Dull Weld Math Weld Cyd-Effeithlonrwydd Arolygu Triniaeth Gwres ar ôl Weld MAWP @ 20 gradd (MPa / bar) MAWP @ 200 gradd (MPa / bar, wedi'i ddirywio am golli cryfder) Ceisiadau Gwasanaeth a Argymhellir
0.35 Ffiled lleiaf, treiddiad rhannol Gweledol yn unig Dim 2.5 MPa (25 bar) 1.8 MPa (18 bar)Tanciau agored, gwresogyddion cylchrediad pwysedd isel
Ffiled safonol Hyd y goes Llawn 0.50 gweledol + treiddiad llifyn Dim 3.5 MPa (35 bar) 2.5 MPa (25 bar) Systemau dŵr/glycol, pwysedd canolig
Weldio casgen treiddiad llawn, llyfn tir 0.70 Treiddiad llifyn + radiograffeg (smotyn) Lleddfu straen (400 gradd, 1h) 5.0 MPa (50 bar) 3.5 MPa (35 bar) Gwresogyddion proses pwysedd uchel, systemau hydrolig
Weld casgen treiddiad llawn gyda chylch cefn 0.85 100 % radiograffeg Anelio hydoddiant llawn (1040 gradd + quench). 6.0 MPa (60 bar). 4.2 MPa (42 bar). Awtoclafau, dŵr wedi'i gynhesu'n ormodol, stêm
Cap pen cromennog (angenrheidiol, dim weldiad) 1.00 Amh (di-dor) Amh (-wedi'i dynnu neu wedi'i anelio) 7.5 MPa (75 bar) 5.2 MPa (52 bar) Gradd pwysau uchaf Dyluniad arbenigol
Effaith Tymheredd ar MAWP ac Ystyriaethau Ymyriad Ymledol

Mae'r graddfeydd pwysau yn y tabl uchod ar gyfer gwasanaeth ar dymheredd ystafell. 316 mae gan ddur di-staen gryfder cnwd llawer is a gwrthiant ymgripiad ar dymheredd uchel. Ar gyfer 100 gradd, mae cryfder y cynnyrch yn cael ei leihau tua 5-10%, ar gyfer 200 gradd tua 15-20%, ar gyfer 300 gradd tua 30-35% ac ar gyfer 400 gradd tua 45-55%. Ar gyfer gwresogyddion mewn gwasanaeth dan bwysau ar dymheredd uchel, bydd y MAWP yn cael ei ddiystyru gan ddefnyddio'r gymhareb cryfder cynnyrch ar dymheredd i gryfder cynnyrch ar dymheredd arferol. Yn bwysicach fyth, ar gyfer gweithrediad parhaus ar dymheredd uwch na 450 gradd (anarferol mewn gwresogyddion caeedig ond sy'n bosibl mewn cymwysiadau gwresogi nwy), mae rhwygiad ymgripiad yn hytrach na chynhyrchu yn dod yn broblem gyfyngol. Mae cryfder rhwyg ymgripiad 10,000-awr o 316 o ddur di-staen ar 500 gradd tua 100 i 120 MPa, o'i gymharu â chryfder cynnyrch o tua 140 MPa. Ar gyfer straen dylunio nodweddiadol ar gyfer gwresogydd (gyda ffactor diogelwch o 3.0 ar gynnyrch), mae'r straen a ganiateir ar 500 gradd yn dod yn 140 / {3=47 MPa, ond mae'r straen rhwygiad ymgripiad am 10,000 awr ar 500 gradd tua 100 MPa - felly nid yw ymgripiad yn dominyddu. Fodd bynnag, mae cryfder rupture creep 10,000 awr ar 550 gradd yn gostwng i 60-70 MPa, a allai fod yn llai na'r straen dylunio. Os yw peiriannydd yn nodi ar gyfer gwasanaeth gwasgedd uwch na 400 gradd , yna rhaid iddo ofyn am ddata rhwygiad ymgripiad neu ddirywio ymhellach.

Dulliau i Sicrhau Uniondeb Weld a Dal Pwysedd

Ar gyfer gwirio capiau diwedd weldio gwresogyddion â dyluniad pwysedd, defnyddir pedair gweithdrefn i sefydlu bod y sgôr pwysau yn ôl yr angen. Y cyntaf a'r mwyaf pendant yw prawf prawf hydrostatig. Mae'r gwresogydd dan bwysau i 1.5 × y MAWP gyda dŵr neu olew, a'i ddal am 10-30 munud, gan wylio am ostyngiad pwysau neu ollyngiad amlwg. Mae'r prawf hwn yn niweidiol i'r gwresogydd (bydd y MgO mewnol yn amsugno lleithder os bydd unrhyw ollyngiad o gwbl, hyd yn oed yn fach iawn, yn digwydd) ac fel arfer caiff ei wneud ar unedau sampl yn hytrach na gwresogyddion cynhyrchu. Yr ail ddull yw prawf gollwng heliwm. Mae'r gwresogydd wedi'i wasgu â heliwm a'i roi mewn siambr wactod ynghlwm wrth sbectromedr màs. Mae cyfradd gollwng o lai nag 1 × 10⁻⁷ mbar·L/s yn dynodi sêl hermetig sy'n briodol ar gyfer gwasanaeth pwysedd uchel. Mae'r trydydd dull yn cynnwys gwerthusiad radiograffig o'r weld ar gyfer treiddiad anghyflawn, mandylledd, neu holltau. Mae'r cyfuniad o radiograffeg 100% a phrofion gollwng heliwm ar bob gwresogydd yn rhoi'r ymddiriedaeth fwyaf mewn cymwysiadau hanfodol. Y pedwerydd dull yw trawstoriad metelegol o weldiad sampl o bob lot cynhyrchu i fesur dyfnder y treiddiad a gwirio am holltau HAZ neu absenoldeb ymasiad. Ar gyfer cwsmeriaid sydd eisiau gwresogyddion ar gyfer systemau dan bwysau, mae tystysgrif cydymffurfio â chymhwyster techneg weldio penodedig (ee, ASME Adran IX) yn darparu sicrwydd ansawdd y gellir ei orfodi.

Dangosyddion Maes Trallod Weld a Dulliau Methiant Gorbwysedd

Bydd gwresogydd caeedig 316 sy'n destun pwysau mewnol sy'n fwy na MAWP yn methu mewn un o dair ffordd, yn dibynnu ar ddyluniad a phwysau weldio. Y cyntaf yw cnwd graddol wrth droed y weldiad, gyda thystiolaeth o chwyddo parhaol neu ddadffurfiad y wain yn union yn agos at y weldiad, ond heb ollyngiad. Mae'r amod hwn yn dangos bod y gwresogydd wedi'i orbwysedd ond y gallai fod mewn gwasanaeth o hyd, fodd bynnag mae'r defnydd oer yn y chwydd yn fwy agored i graciau cyrydiad straen. Yr ail fodd yw datodiad weldio, lle mae'r weldiad ei hun yn torri ac mae'r cap diwedd yn dod oddi ar y tiwb. Fel arfer mae'n doriad brau drwy'r metel weldio neu HAZ sy'n digwydd yn gyflym heb unrhyw ystumiad amlwg ymlaen llaw. Y trydydd modd yw twll pin yn gollwng o ddiffyg mandylledd weldio. Fel arfer mae'n llif mân o nwy neu hylif pan fo'r gwresogydd dan bwysau. Gall ymddangosiad rhwd-staenio lliw o amgylch y weld (ar gyfer hylifau dyfrllyd) neu ddyddodion carbonaidd (ar gyfer hylifau organig) ar gyfer gwresogyddion mewn-yn awgrymu hanes o ollwng cymedrol. Rhaid i unrhyw wresogydd sy'n agored i ddigwyddiad gorbwysedd hysbys fel pen marw pwmp neu falf gaeedig gael ei ail-ardystio trwy brofion hydrostatig neu ei ddisodli os nad oes unrhyw ddifrod amlwg.

Casgliad: Dynodi Dylunio Weld fel y Nodwedd Rheoli Pwysau

Ar gyfer 316 o diwbiau gwresogi dur di-staen wedi'u gorchuddio â systemau gwasgeddedig, nid wal y tiwb yw'r ffactor cyfyngu ar gyfer y pwysau gweithredu mwyaf a ganiateir; yn hytrach, mae'n gau diwedd cap weldio. Mae gweithrediad diogel weldiad ffiled bach gyda threiddiad rhannol wedi'i gyfyngu i 2–3 MPa (20–30 bar), ond mae weldio casgen treiddio llawn, wedi'i archwilio'n radiograffig a lleddfu straen, yn cyrraedd 5–6 MPa (50–60 bar). Ar gyfer ceisiadau sydd angen pwysau sy'n fwy na 6 MPa (60 bar) ar dymheredd uchel, dylid nodi dyluniadau cap di-dor (a ffurfiwyd o'r tiwb ei hun, pennau cromennog heb weldiad ar wahân), ond maent yn ddrutach ac yn gyfyngedig o ran argaeledd cynhyrchu. Wrth brynu gwresogyddion, dylai peirianwyr ofyn am ddogfennaeth ar y math o weldio, y weithdrefn archwilio a thriniaeth wres ar ôl-weldio ar gyfer gwasanaeth dan bwysau. Mae'r dull presennol yn caniatáu i brynwyr ddewis 316 o wresogyddion gwain a all ymdopi'n ddiogel â'r pwysau mewnol gofynnol heb gynnyrch ar y weldiad trwy gysylltu geometreg weldio a lefel ansawdd â graddfeydd pwysau mesuradwy sy'n amrywio o ollyngiadau i wahaniad capiau pen ffrwydrol, hy, dulliau methiant trychinebus.