Код ASME B31.3 для тэхналагічных трубаправодаў: асаблівыя ўлікі пры праектаванні з нястандартнымі сплавамі

Код ASME B31.3 для тэхналагічных трубаправодаў: асаблівыя ўлікі пры праектаванні з нястандартнымі сплавамі

Зразумеласць паняцця «нястандартны» ў кантэксе B31.3

У межах кода ASME B31.3 «нястандартная» кампазіцыя сплаву, як правіла, азначае металічны матэрыял, які не адпавядае спецыфікацыі, уключанай у код Табліца А-1 (Затверджаныя матэрыялы для трубаправодаў) або чые хімічныя/механічныя ўласцівасці выходзяць за ўсталяваныя межы спецыфікацый, уключаных у код. Гэта ўключае:

• Патэнтаваныя або «зарэгістраваныя» сплавы (напр., шматлікія нікель-заснаваныя суперсплавы)

• Мадыфікаваныя версіі стандартных марак (напр., «316L Plus» з павышаным утрыманнем азоту)

• Новыя сплавы, якія яшчэ не ўключаны ў спецыфікацыі матэрыялаў ASTM/ASME

• Матэрыялы, якія рэгулююцца стандартамі, адмежаванымі ад стандартоў ASME (напрыклад, стандарты EN, JIS, GB), без усталяванай эквівалентнасці

Шлях забеспячэння адпаведнасці: інжынерныя і дакументацыйныя патрабаванні

Калі стандартныя спецыфікацыі не прымяняюцца, B31.3 прадастаўляе структураваны, але строгі шлях да адпаведнасці ў межах Пункт 323 (Матэрыялы) і звязаныя раздзелы.

1. Устанаўленне дазволеных напружанняў (Пункт 302.3 і Дадатак A)

Для матэрыялаў, якія не ўключаны ў спіс, неабходна вызначыць дазволеныя напружанні ў адпаведнасці з Дадатак A гэта патрабуе:

• Рэжым паўзучасці (> 815 °F / 435 °C для большасці сплаваў): Значэнні напружання на аснове міцнасць пры разрыве на працягу 100 000 гадзін крытэры.

• Рэжым без паўзання: Найменшае з наступнага:

  • 1/3 ад устаноўленай мінімальнай межы ўстойлівасці да разрыву пры дадзенай тэмпературы

  • 2/3 ад устаноўленай мінімальнай межы пластычнасці пры дадзенай тэмпературы

  • 100 % ад сярэдняга напружання пры хуткасці паўзання 0,01 % за 1 000 гадзін

  • 67 % ад сярэдняга напружання пры разрыве ў канцы 100 000 гадзін

Практычная праблема: Гэта патрабуе поўнай, афіцыйна пацверджанай даныя выпрабаванняў пры павышанай тэмпературы ад вытворцы матэрыялу — часта самая значная перашкода.

2. Асноўная дакументацыя па матэрыялах

Надзейная дакументацыя з'яўляецца абавязковай і павінна ўключаць:

• Сертыфікаваныя адпаведныя адпраўкі вынікаў выпрабаванняў матэрыялаў (CMTR) з поўным хімічным складам і механічнымі ўласцівасцямі

• Даныя па канкрэтных партыях для вытрымлівасці, мяккасці, удаўжэння і цвёрдасці

• Даныя аб выпрабаваннях на карозію рэлевантныя для асяроддзя працэсу

• Запісы кваліфікацыі працэдуры зваркі з выкарыстаннем фактычнага нестандартнага сплаву

Асноўныя пытанні праектавання і карэкціроўкі

1. Праектаванне па ціску (пункт 304)

Асноўная формула таўшчыні сценкі $t=PD\mathrm{/}(2(SЕ+PY))$прымяняецца, але з крытычнымі ўваходнымі дадзенымі:

• S (Дазволенае напружанне): Вылічаецца, як вышэй, а не з апублікаваных табліц B31.3.

• E (Каэфіцыент якасці): Звычайна 1,0 для бязшоўных/зварных з поўнай радыёграфіяй, але павінен быць абгрунтаваны.

• Планавы тэрмін службы: Павінна быць пададзена ў выглядзе яўнага заяўлення, бо дапушчальныя напружанні для матэрыялаў, якія не адпавядаюць стандартам, залежаць ад тэрміну эксплуатацыі.

2. Аналіз гнуткасці і доўгачасовых нагрузкі (пункты 319 і 320)

• Модуль пругкасці (E) і цеплавое пашырэнне (α): Атрымаць афіцыйныя значэнні ад вытворцы пры ўсіх тэмпературах эксплуатацыі. Не трэба лічыць, што яны супадаюць са значэннямі для стандартных сплаваў.

• Каэфіцыенты пасілення напружанняў (i-каэфіцыенты): Для фітингаў/адгалінак, якія не адпавядаюць стандартам, можа знадобіцца выкарыстанне больш кансерватыўнага стандартнага i-каэфіцыента, роўнага 2,0 або абгрунтаванне альтэрнатыўных значэнняў шляхам выпрабаванняў/аналізу.

3. Патрабаванні да вырабу, уласцівыя канкрэтным матэрыялам

• Зварка (пункт 328): Кваліфікацыі PQR/WPQ становяцца крытычнымі. Чакаецца выкананне:

  • Тэсты на гарачыя трэшчыны (напрыклад, тэст Varestraint)

  • Выпрабаванні зварных злучэнняў на карозію (напрыклад, ASTM G48 для стойкасці да пітінгавай карозіі)

  • Выпрабаванні тэрмічнай апрацоўкі пасля зваркі (PWHT) з мэтай пацверджання адсутнасці шкодлівага ўтварэння фаз

• Фармаванне і загінанне (параграф 332): Устанаўленне мінімальных радыусаў загіну і патрабаванняў да тэрмічнай апрацоўкі шляхам выпрабавальных загінаў, бо нестандартныя сплавы могуць мець абмежаваную пластычнасць ці характарыстыкі ўмацнення пры апрацоўцы даваленнем.

4. Ударнае выпрабаванне (параграф 323)

Крывыя вызвалення ад выпрабаванняў на ўдарную вязкасць на Малюнку 323.2.2A/B не прымяняюцца аўтаматычна. Вы павінны правесці ударнае выпрабаванне па Шарпі, калі:

• Праектная тэмпература ніжэй -29°C (-20°F)

• Або калі вядомае паводзіны матэрыялу або яго эксплуатацыйная гісторыя сведчаць пра рызыку ўзнікнення крупназерністасці

• Выпрабаванні павінны імітаваць самыя цяжкія ўмовы (напрыклад, пасля тэрмічнай апрацоўкі пасля зваркі, халоднай штампоўкі)

Ключавая ролю карозійнага і металаграфічнага аналізу

Для нестандартных сплаваў стандартныя дазволеныя прыпусці на карозію (пункт 323.2.1) могуць быць недастатковымі або непатрэбнымі.

1. Усталяваць праектны дазволены прыпуск на карозію (CA):

   • На аснове выпрабаванне з узорамі у рэальнасці або ў сімуляванай працэснай вадкасці

   • Неабходна ўлічваць усе эксплуатацыйныя фазы (запуск, аўарыйны рэжым, ачышчэнне)

   • У дакуменце праектнага рашэння павінна быць у явным выглядзе адлюстравана тэхнічная аснова

2. Агляд металаўзнаваўчай стабільнасці:

   • Вызначыць рызыкі ўтварэння сігма-фазы, хі-фазы ці фазы Лавеса у нікель/храмавых сплавах падчас вытворчасці ці эксплуатацыі

   • Пакажыце меры кантролю у спецыфікацыях на закупку і вытворчасць (напр., максімальны ўклад цяпла, хуткасці астывання)

Рэкамендаваны працэс выканання праекта

Этап 1: Ацэнка магчымасці і вызначэнне спэцыфікацыі

• Залучыце інжынера па матэрыялах на раннім этапе. Вызначыць Тэхнічны запыт да пастаўшчыка сплаваў з патрабаваннем усіх неабходных дадзеных для праектавання.

• Падрыхтуйце камплексную спецыфікацыю матэрыялаў з улікам дыяпазонаў хімічнага складу, тэрмічнай апрацоўкі, выпрабаванняў, маркіроўкі і дакументацыі.

• Пачніце кваліфікацыю зварачных матэрыялаў адначасова з закупкай матэрыялаў.

Этап 2: Праектаванне і аналіз

• Правесці «папяровы дызайн» з выкарыстаннем кансерватыўных, прынятых у якасці здагадак уласцівасцей.

• Пасля атрымання сертыфікаваных даных, абнавіць разлікі і выдаць Пакет дызайну з:

  • Тэхнічны паспарт матэрыялу з зацверджанымі значэннямі ўласцівасцей

  • Мемарандум аб абгрунтаванні карозійнай стойкасці

  • Асобныя патрабаванні да вырабу і кантролю

Этап 3: Закупка і нагляд за вырабам

• Праверка сертыфікатаў завода-вытворцы у адпаведнасці з тэхнічнымі патрабаваннямі вашага праекта — а не толькі стандартамі ASTM.

• Прагляд крытычных выпрабаванняў (напрыклад, тэрмічная апрацоўка, ідэнтыфікацыя матэрыялу метадам пазітыўнай ідэнтыфікацыі).

• Забеспячэнне непарушнасці ланцуга ўладання для забеспячэння вылучальнасці ўсіх матэрыялаў, якія не адпавядаюць стандартам.

Этап 4: Дакументацыя і камплект дакументаў аб адпаведнасці

Фарміраванне канчатковага Інжынернага камплекта для прыняцця заказчыкам і магчымага рэгулятарнага разгляду, у тым ліку:

1. Мемарандум аб асновах разліку напружанняў

2. Сертыфікаваныя адпаведныя звесткі пра вынікі выпрабаванняў матэрыялаў з дадатковымі данымі па канкрэтных тэмпературных рэжымах

3. Спецыфікацыі працэдуры зваркі і пасведчанні аб кваліфікацыі выканання

4. Звесткі пра ударныя выпрабаванні (у выпадку патрэбы)

5. Даныя пра выпрабаванні на карозію і абгрунтаванне дапушчальных значэнняў

6. Расклады праектавання з спасылкамі на вышэйзгаданыя матэрыялы

Тыповыя памылкі і стратэгіі іх пазбягання

Вывад: Філасофія абгрунтавання

Праектаванне з выкарыстаннем нестандартных сплаваў у адпаведнасці з B31.3 змяняе парадыгму з прэскрыптыўнага сумяшчэння да дэманстрацыі эксплуатацыйных характарыстык . Поўны поспех залежыць ад:

1. Ранняя ўзаемадзея выкарыстання эксперцкіх ведаў у галіне матэрыялазнаўства

2. Камплекснага сабору даных ад кваліфікаваных крыніц

3. Кансерватыўны, дакументаваны аналіз які звязвае ўласцівасці матэрыялаў з рашэннямі ў праекцаванні

4. Строгі кантроль вытворчасці які захоўвае прадугледжаныя ўласцівасці матэрыяла

Код усталёўвае аснову, а інжынерная каманда забяспечвае абгрунтаванне. Сістэматычна разглядаючы кожнае патрабаванне і дакументуючы ўсе дапушчэнні, вы можаце бяспечна выкарыстоўваць перадавыя матэрыялы для вырашэння спецыфічных тэхналагічных задач, захоўваючы поўнае адпаведнасць мэтам стандарта B31.3: бяспечнае праектаванне і будаўніцтва тэхналагічных трубаправодаў.