U skladu s člankom 6. stavkom 1.

Uvođeni prirodni plin (LNG) je prirodni plin hlađen na otprilike -162°C u slučaju da se u skladu s člankom 3. stavkom 1. Proces tečnosti se odvija u masivnim vlakovima kompleksnim skupovima toplotnih razmjenjivača, kompresora i cijevnih sustava koji djeluju na granici inženjerstva materijala.

Na kriogenih temperatura, ugljični čelik postaje krhko i slomiti katastrofalno. Čak i standardni austenitni nehrđajući čelik, iako je čvrst na niske temperature, predstavlja izazove povezane s toplinskim kontrakcijom, umorom i troškovima. Ovdje je sustavi za cijevi od legure nikla uđi u sliku. Čelični proizvodi na bazi nikla i čelični proizvodi koji sadrže nikl pružaju jedinstvenu kombinaciju čvrstoće, čvrstoće i zavarivosti potrebne za sigurnu zadržavanje tečnog plina pri temperaturi od -162 °C i ispod.

U ovom članku pruža se detaljan pregled metalurških zahtjeva za cijevi od niklnih legura u vlakovima za tečnost LNG-a, uključujući izbor materijala, mehaničko ponašanje na kriogenskim temperaturama, razmatranja zavarivanja, usklađenost s kodom i praktične pouke iz industrije.

Kriogeni izazov: Zašto je nikl važan

Pri kriogenih temperatura, primarni mehanizam neuspjeha se mijenja od ductilnog trljanja do krti lom - Što? Materijal koji pokazuje odličnu čvrstoću na sobnoj temperaturi može potpuno izgubiti otpornost na udare kada se ohladi. Glavni metalurški zahtjev je zadržavanje u slučaju otpornosti na otpornost na otpornost na otpornost na otpornost na otpornost na otpornost na otpornost na otpornost na otpornost na otpornost na otpornost na otpornost na otpornost na otpornost na otpornost na otpornost na otpornost na otpornost na u slučaju da je to potrebno, za potrebe primjene ovog članka, za sve proizvode koji sadrže LNG, za koje se primjenjuje ovaj članak, za koje se primjenjuje sljedeći članak, potrebno je utvrditi:

Nikl igra ključnu ulogu jer potiče sredinom površine kubno (FCC) u skladu s člankom 3. stavkom 2. FCC materijali općenito zadržavaju čvrstoću jer imaju višestruke klizne sustave koji omogućuju plastičnu deformaciju čak i na kriogenskim temperaturama. Feritni čelik s kubnim središtem tijela (BCC), nasuprot tome, podvrgnut je temperaturi prijelaza od duktilnosti do krhkoće (DBTT) koja je obično iznad -100 °C, što ih čini neprikladnim za uslugu LNG-a bez znatne legure nikla.

U skladu s člankom 3. stavkom 2. točkom (a) ovog članka, u slučaju da se u slučaju izloženosti od strane proizvođača proizvede proizvod, proizvođač mora imati pravo na određivanje vrijednosti proizvoda. Uobičajene legure nikla za cevovod LNG-a uključuju:

Za vlakove s tečnošću tečnog plina: legura sa 9% Nikla je glavni vod za cijevi u hladnom dijelu, dok 316/316L austenitni nehrđajući čelik se široko koristi za manje kritične linije. Legure na bazi nikla obično su rezervirane za specijalizirane komponente poput spajanja za širenje, obrada ventila i cijevi za instrumente.

U skladu s člankom 6. stavkom 2.

1. za U slučaju da je to potrebno, za svaki proizvod koji je pod uvjetom da se upotrijebi u skladu s člankom 6. stavkom 1.

Najvažniji zahtjev je odgovarajuća otpornost na udari na minimalnu konstrukcijsku temperaturu. U slučaju LNG-ovog cevovoda, kodovi obično zahtijevaju:

• Čarpi V-izreza (CVN) energiju udarca od najmanje 27 J (20 ft·lbf) za neovisne i zavarive metale na minimalnoj radnoj temperaturi.

• Za 9% niklnog čelika tipične vrijednosti CVN pri -196°C su: > 100 J , daleko iznad minimalnih propisa.

U slučaju da se ne provodi ispitivanje, ispitni uzorak mora biti u skladu s postupkom utvrđenim u točki (a) ovog članka. U slučaju da se testiranje udaraca provodi na najnižoj očekivanoj radnoj temperaturi, često -196°C (temperatura tekućeg dušika).

2. - Što? U slučaju da se ne primjenjuje, ispitna metoda se može upotrijebiti za utvrđivanje vrijednosti.

Dok je testiranje Charpyja dobro sredstvo za provjeru, moderni dizajn mehaničke frakture za kritične sustave LNG-a zahtijeva s druge strane, za sve proizvode koji se upotrebljavaju u proizvodnji električne energije, primjenjuje se sljedeći standard: iLI K_IC testiranje. Ova metoda pružaju izravnu mjeru otpornosti materijala na širenje pukotina.

Za skladištenje LNG-a, oznake kao što su S druge strane, (za velike spremnike za skladištenje) i S druge strane: u slučaju otkazivanja, potrebno je utvrditi vrijednosti otpornosti na lomove koje osiguravaju ponašanje otkazivanja prije otkazivanja. Cjepiva često se oslanjaju na vrijednosti Charpyja kao zamjenu, ali za komponente visoke posljedice CTOD testiranje postaje standard.

3. Slijedi sljedeće: Kompatibilnost toplinske ekspanzije

U slučaju da se u vozovima za tečničenje tečnosti LNG-a ne provede ispit, to znači da se ne može provjeriti da je to u skladu s člankom 6. stavkom 1. U slučaju da se ne primjenjuje presna toplinska napetost na spojeve, koeficijent toplinske dilatacije (CTE) različitih materijala mora biti kompatibilan.

• legura sa 9% Nikla ima CTE od približno 910 × 10−6 /°C za sve vrste vozila,

• Od čelika od čelika od čelika od čelika imaju CTE od 1517 × 10−6 /°C , oko 60% veći.

U slučaju da se cijev s 9% nitrogena spoji s ventilima ili priborom od nehrđajućeg čelika, diferencijalna kontrakcija može uzrokovati visoke napone. Dizajneri često koriste prigušnice, balon ili prelazne dijelove od legura na bazi nikla (koji imaju srednji CTE) kako bi se prilagodili ovoj neskladnosti.

4. - Što? Snažnost i fleksibilnost

U slučaju da se ne primjenjuje primjena ovog članka, to se može smatrati primjenom članka 4. stavka 1. U skladu s člankom 3. stavkom 2. točkom (a) Uredbe (EZ) br. 1272/2008 Komisija je odlučila da se za proizvodnju čelika s visokom visinom od 5% za razdoblje od 1. lipnja 2017. do 31. prosinca 2017. Ova kombinacija je idealna za ograničavanje pritiska.

Veća čvrstoća od 9% Ni omogućuje tanje zidove u usporedbi s austenitnim nehrđajućim čelikovima, smanjujući težinu i volumen zavarivanja.

- Pet. Otpornost na mehanizme oslabljenja

U slučaju da se ne primjenjuje, to se može dogoditi u slučaju da se ne primjenjuje.

• Okrutnjenje fazom Sigma: Kao što je opisano u prethodnim člancima, dupleks i neke legure nikla mogu formirati sigma fazu ako se previše dugo drže u rasponu od 600 do 900 °C. Za 9% Ni, to je manje zabrinjavajuće jer je mikrostruktura martensitic / austenitic, ali postupci zavarivanja i dalje moraju kontrolirati ulazak toplote kako bi se izbjegla padina karbida.

• Kruhavost uzrokovana vodikom: Iako nije primarna briga za LNG, vodonik može biti prisutan u struji plina ili od zavarivanja. Nikl legure su općenito manje osjetljive od čeličnih čelika visoke čvrstoće, ali su potrebni pravilni PWHT i izbor punjača.

• Uređenje na rastopljenje: u slučaju da se čelik od 9% nitrata drži na visokim temperaturama (npr. tijekom PWHT-a), može se stariti, što dovodi do gubitka čvrstoće. Stoga se PWHT obično izbjegava osim ako to ne zahtijeva debljina ili kod.

Svajanje criogenih cijevi od legure nikla

Svajanje je najkritičniji korak u proizvodnji kriogenih cijevi. Za 9% niklnog čelika koriste se tri glavne obitelji punilaca:

ENiCrFe-9 (npr. Inco-Weld 9) je preferirano punjenje za čelik od 9% Ni jer:

• Obezbeđuje odličnu čvrstoću Charpyja na -196 °C (obično > 60 J).

• Njegov CTE se vrlo blisko podudara s 9% Ni čelika, smanjujući toplinske napore.

• Otporan je na trljanje.

ENiCrMo-3 (Inconel 625) u slučaju da je to potrebno, u slučaju da je potrebno, za proizvodnju proizvoda koji sadrže više od jednog proizvoda, primjenjuje se i druga vrsta proizvoda.

Preporuke za praksu zavarivanja

• Zagrijavanje: U skladu s člankom 3. stavkom 2. točkom (a) ovog članka, za proizvodnju čelika s visokom udjelom nitrogena od 9% ne zahtijeva se proizvodnja čelika s visokom udjelom nitrogena od 9% osim ako je temperatura okoline vrlo niska ili ako je prisutna vlažnost (za sprečavanje puktanja vodika

• Temperatura između slojeva: U slučaju da se ne primjenjuje, ispitna metoda može se upotrebljavati za utvrđivanje vrijednosti.

• Kontrola unosa topline: U slučaju da se ne primjenjuje primjena ovog standarda, za određene vrste proizvoda, primjenjuje se sljedeći metod: Prekomjerna toplina može uzrokovati rast zrna i smanjenje tvrdoće pri niskim temperaturama.

• Protok inertnog plina na korijenu zavara: Pri spajanju korenovog prolaza potrebno je ponovno očistiti inertnim plinom (argonom) kako bi se spriječilo oksidacija unutarnje površine, koja bi mogla postati koncentracija napona.

• Toplinska obrada nakon zavarivanja (PWHT): Za 9% nitro-čeličnog čelika, PWHT se obično koristi za: neizvršeno jer može izazvati krhkost ili smanjenje čvrstoće. Ako je to potrebno kodom za debljine prelaza (npr. > 25 mm), može se primijeniti PWHT na niske temperature (590620°C), ali mora se potvrditi testiranjem.

Osiguranje kvalitete zavarivanja

"Stražnja" je za sve vrste vozila koja se koriste za proizvodnju električnih vozila.

• Radiografsko ispitivanje (RT) iLI Fazirano nizno ultrazvučno ispitivanje (PAUT) za volumetrično ispitivanje.

• Testiranje tekućim penetrantom (PT) za površinske nedostatke, posebno na austenitnim i niklnim zavarilima.

Osim toga, proizvodni spojni kuponi često se podvrgavaju udarnim testovima na -196 °C kako bi se provjerilo da li postupak zavarivanja dosljedno proizvodi prihvatljivu čvrstoću.

Kodeksi i standardi za cijevi za LNG i niklnu leguru

Nekoliko međunarodnih propisa uređuje projektiranje, materijale, proizvodnju i testiranje kriogenih cijevi.

Ključni zahtjevi kodova

• Test udarnog udara: U slučaju da se ne provjeri u skladu s člankom 6. stavkom 1. točkom (a) ovog pravilnika, za svaki proizvod koji je pod uvjetom da se upotrijebi u skladu s člankom 6. stavkom 1. točkom (a) ovog pravilnika, za svaki proizvod koji je pod uvjetom da se upotrijebi u skladu s člankom 6. točkom ( U slučaju LNG-a, MDMT je često -162°C ili -196°C.

• U skladu s člankom 6. stavkom 2. U slučaju da se ne primjenjuje standardni standard za svezanje, za svezanje se primjenjuje standardni standard za svezanje.

• PWHT: U slučaju da je proizvod izgrađen na hladnom stanju, potrebno je utvrditi razinu i veličinu materijala.

Primjer slučaja: cijevi od 9% nitrogena u velikom vlaku za tečni plin

U skladu s člankom 3. stavkom 1. U skladu s člankom 4. stavkom 2.

• Usluga: S druge strane, za sve proizvode koji sadrže HCl, za koje se primjenjuje ta propusnost, primjenjuje se sljedeći postupak:

• Sljedeći članak: "Stručni" materijali za proizvodnju električnih goriva ili električne energije, koji se upotrebljavaju za proizvodnju električnih goriva ili električne energije, uključujući:

• Punjenje metala: ENiCrFe-9 (Inco-Weld 9) za ručno obnavljanje korijena GTAW-a i punjenje SMAW-a.

• Ispitivanje: u slučaju da se ne provodi ispitivanje, ispitivanje se provodi na temelju podataka iz članka 4. stavka 1. točke (a) Uredbe (EU) br. 765/2012.

Izazovi s kojima se suočavaju:

• Termalni naponi širenja: Za cijev od 9% nitrata koja je povezana s austenitnim flansama od nehrđajućeg čelika na ventilima potrebna je pažljiva analiza napona. Priloga 1.

• Svajanje na terenu u arktičkoj klimi: Zimske temperature ispod -30 °C zahtijevale su privremene ograde i zagrijavanje kako bi se održavale temperature između prolaza iznad 10 °C.

• Rasprava o PWHT: U slučaju veza s deblom zidom (25 mm), inženjerski izvođač je zatražio PWHT za smanjenje rezidualnih napona. Međutim, nakon pregleda literature i provođenja testnih zavarivanja, tim je utvrdio da PWHT smanjuje čvrstoću u HAZ-u. Konačni dizajn eliminirao je PWHT i umjesto toga povećao pokrivenost NDE-om.

Projekt je uspješno pušten u rad s nultim puktanjem u upotrebi nakon pet godina radavalidiranja odabranih materijala i postupaka.

Novi trendovi: legure s visokim udjelom nikla i proizvodnja aditiva

Kako vlakovi s tečnim plinom postaju veći i učinkovitiji, tehnologija materijala nastavlja se razvijati:

• S druge strane, u slučaju da se ne upotrebljava, to znači da se ne upotrebljava. Nove legure s 9~12% Ni i optimizirane mikrostrukture nude poboljšanu zavarivost i veću čvrstoću. Neki se razmatraju za tanko zidne cijevi velikog promjera kako bi se smanjila težina.

• S druge vrijednosti: U slučaju da je proizvodnja električne energije u skladu s člankom 6. stavkom 1. točkom (a) ovog članka, u skladu s člankom 6. stavkom 1. točkom (a) ovog članka, u skladu s člankom 6. stavkom 1. točkom (a) ovog članka, ne može se upotrebljavati za proizvodnju električne energije u skladu s člankom Obloga uklanja potrebu za skupim čvrstim legurama nikla, a istovremeno pruža zaštitu od korozije.

• Aditivna proizvodnja: 3D štampanje dodataka i flange od niklnih legura istražuje se za složene geometrije, što omogućuje brzu proizvodnju prototipa i smanjenje vremena isporuke. Kvalifikacija za kriogenu službu ostaje stalni izazov.

Praktične preporuke za inženjere

1. Izaberite pravu leguru: Za LNG cijevi na -162 °C, 9% nikl čelika (A333 Gr 8) nudi najbolju kombinaciju čvrstoće, čvrstoće i troškova. U slučaju da se ne može utvrditi primjenjivo stanje, potrebno je utvrditi razinu i razinu neadekvatnosti. "Specifični" materijali za proizvodnju električnih goriva ili električne energije

2. Za sve vrste vozila: U slučaju da je to potrebno, potrebno je osigurati da se u slučaju pojave pojačanja pojačanja u sustavu za upravljanje brzinom (u slučaju da je to neophodno) ne pojačavaju zračne zračne zračne zračne zračne zračne zračne zračne zračne zračne zračne zračne zračne zračne zračne zračne zračne zračne U slučaju da se ne provodi ispitivanje, ispitivanje se provodi na temelju postupka ispitivanja.

3. Izvrši temeljnu NDE: U slučaju da se ne primjenjuje primjena ovog članka, za sve vrste vozila, za koje se primjenjuje ovaj članak, primjenjuje se sljedeći postupak: U slučaju da se ne provodi automatsko ultrasoniziranje, provjera se provodi u skladu s člankom 6. stavkom 2.

4. Uređaj za proizvodnju električne energije U slučaju da se ne provede analiza, potrebno je provesti analizu. Koristite prigušnice, balon ili prelazne dijelove kako biste smanjili napetost.

5. Održavanje sledljivosti: U skladu s člankom 6. stavkom 2. točkom (a) ovog članka, proizvođač mora imati pristup svim informacijama o proizvodima koje se upotrebljavaju za proizvodnju proizvoda. Za kriogenu službu, praćenje je od suštinskog značaja za analizu osnovnih uzroka u slučaju budućih problema.

6. Izkušnje u području korištenja polja: Ako vaša organizacija ima bazu podataka o učinkovitosti materijala (kao što je spomenuto u prethodnom članku), koristite je za provjeru izbora materijala i prakse zavarivanja za slične usluge.

Zaključak

Vozovi za tečno proizvodnju tečnosti LNG pomeraju granice inženjerstva materijala. Ekstremne kriogene temperature zahtijevaju legure koje održavaju čvrstoću, čvrstoću i otpornost na lomove gdje bi se većina čelika razbila. Sistemi cijevi od niklnih legura, posebno od čelika od 9% nikla, dokazali su se tijekom desetljeća pouzdane službe, nudeći robusno rješenje za rastuću svjetsku infrastrukturu za tečni prirodni plin.

Razumijevanje metalurških zahtjeva - čvrstoće na udaru, mehaničke frakture, kompatibilnost CTE-a i zavarivost - ključno je za inženjere zadužene za projektiranje, proizvodnju i rad tih sustava. Pridržavanjem utvrđenih pravila, korištenjem kvalificiranih postupaka zavarivanja i prikupljanjem podataka iz terena za stalno poboljšanje, možemo osigurati da cevi od niklnih legura nastave raditi sigurno i učinkovito na -162 °C i dalje.