Инновационная технологии облицовки (с использованием взрывного соединения) позволяет производить экономичные биметаллические (нержавеющая/углеродистая сталь) переходники и заглушки

Инновационная технологии облицовки (с использованием взрывного соединения) позволяет производить экономичные биметаллические (нержавеющая/углеродистая сталь) переходники и заглушки

Краткое содержание

Сварка взрывом стала преобразующим производственным процессом для изготовления биметаллических переходников и заглушек которые сочетают коррозионную стойкость нержавеющей стали с конструкционной прочностью и экономичностью углеродистой стали. Эта передовая облицовочная технология создает металлическую связь между разнородными металлами посредством контролируемой детонации, позволяя производителям выпускать высокопрочные трубопроводные компоненты приблизительно на 40–60% дешевле по сравнению с альтернативами из твердого сплава, сохраняя механическую прочность и коррозионную стойкость в тяжелых промышленных условиях.

1 Обзор технологии: процесс взрывной сварки

1.1 Основные принципы

Взрывная сварка, также известная как сварка взрывом , использует точно контролируемые детонации для создания прочных металлических соединений между разнородными металлами:

• Скорость детонации : Обычно 2000-3500 м/с, точно контролируется для оптимального соединения

• Угол столкновения : 5-25 градусов между основными плитами во время удара

• Ударное давление : Несколько гигапаскалей (ГПа), превышающих предел прочности материалов

• Образование струи : Поверхностные загрязнения выбрасываются в виде струи, обеспечивая чистый металлический контакт

• Волнистый интерфейс : Характерная волновая форма указывает на успешную металлургическую связь

1.2 Последовательность процесса

1. Подготовка поверхности : Механическая и химическая очистка поверхностей перед соединением

2. Расстояние до заготовки : Точное расстояние поддерживается между основным и облицовочным материалами

3. Размещение взрывчатого вещества : Равномерное распределение специализированного взрывчатого вещества

4. Детонация : Контролируемая инициация, создающая прогрессивную волну соединения

5. Послепереработка : Термическая обработка, инспекция и окончательная механическая обработка

2 Комбинации материалов и области применения

2.1 Распространенные комбинации клееных материалов

Таблица: Типичные биметаллические комбинации для компонентов под давлением

2.2 Компоненты и их применение

• РЕДУКТОРЫ : Концентрические и эксцентриковые переходники для коррозионных сред

• Крышки : Полусферические и эллиптические заглушки для сосудов и трубопроводов

• Переходные соединения : Между трубопроводными системами из сплава и углеродистой стали

• Отводные соединения : Сопла и соединения в сосудах под давлением

• Фланцы : Кованые фланцы с облицованными поверхностями

3 технических преимущества по сравнению с традиционными методами

3.1 Эксплуатационные характеристики

Таблица: Сравнение эксплуатационных характеристик облицованных и цельнометаллических компонентов

3.2 Механические свойства

• Сила связи : Как правило, превышает прочность основного металла

• Сопротивление усталости : Превосходит наплавку благодаря отсутствию зоны термического влияния

• Ударная вязкость : Поддерживается за счет оптимизированного дизайна интерфейса

• Высокотемпературные характеристики : Подходит для эксплуатации при температуре до 400°C

• Теплопроводность : Эффективная передача тепла через интерфейс

4 Производственный процесс для переходников и заглушек с покрытием

4.1 Последовательность производства

1. Производство биметаллических плит : Стальной взрывной наплавкой нержавеющей стали на углеродистую сталь

2. Неразрушающий контроль : УЗК, РТ и проверка качества соединения

3. Формирование : Горячая или холодная формовка в геометрию переходника/колпачка

4. Сварка : Продольная сварка шва с использованием совместимых присадочных металлов

5. Термическая обработка : Снятие остаточных напряжений и нормализация

6. Обработка : Окончательная доводка размеров и отделка поверхности

7. Проверка качества : Окончательный неразрушающий контроль и измерительный осмотр

4.2 Учет при формовке

• Контроль упругого восстановления : Компенсация восстановления материала после деформации

• Контроль утонения : Прогнозная модель для контроля толщины

• Целостность соединения : Сохранение прочности соединения во время деформации

• Остаточных напряжений : Сведение к минимуму за счет оптимизации процесса

5 Обеспечение и контроль качества

5.1 Неразрушающий контроль

• Ультразвуковой контроль : Полный осмотр соединительного шва в соответствии с ASME SB-898

• Радиографический контроль : Проверка целостности сварного шва и основного материала

• Проникающая краска : Осмотр поверхностей всех доступных участков

• Визуальная проверка : 100% визуальный осмотр всех поверхностей

5.2 Разрушающие испытания

• Растяжения испытания : Поперек шва для проверки прочности соединения

• Испытание на изгиб : Проверка целостности соединения при деформации

• Микротвердость : Профиль поперек сварного шва

• Металлография : Микроструктурное исследование качества соединения

5.3 Требования к сертификации

• Отслеживаемость материала : От первичного производства до готовой детали

• Записи о термообработке : Полная документация по тепловой обработке

• Документация на сварку : PQR/WPQ и записи о сварочных процедурах

• Отчеты окончательного контроля : Комплексный пакет обеспечения качества

6 Экономический анализ и выгоды по стоимости

6.1 Сравнение затрат

Таблица: анализ затрат на редуктор 12" Sch40

6.2 Преимущества в стоимости жизненного цикла

• Сниженное обслуживание : Продленный срок службы в коррозионных средах

• Сокращение запасов : Однокомпонентный вместо многоматериаловых систем

• Экономия при установке : Упрощенные требования к установке и сварке

• Избежание замены : Более длительные интервалы между заменами

7 Рекомендации по проектированию и применению

7.1 Параметры проектирования

• Рейтинг давления : На основе свойств основного материала с учетом коррозионного запаса

• Предельные температуры : Учитывать влияние дифференциального теплового расширения

• Коррозионный запас : Обычно 3 мм со стороны плакировки, 1,5 мм со стороны углеродной стали

• Технологические припуски : Дополнительный материал для формовки и механической обработки

7.2 Ограничения применения

• Максимальная температура : 400°C для непрерывной эксплуатации

• Циклические условия эксплуатации : Ограничено применение в условиях умеренного термического циклирования

• Сервис по борьбе с эрозией : Не рекомендуется для использования в условиях сильной эрозии

• Вакуумное обслуживание : Особое внимание к целостности соединительного слоя

8 Промышленные приложения и примеры из практики

8.1 Химическая промышленность

• Изучение кейса : Редукторы для работы с серной кислотой, эксплуатация без деградации в течение 5 лет

• Экономия затрат : Снижение на 55% по сравнению с конструкцией из сплошного сплава

• Производительность : Нулевые утечки или коррозионные повреждения

8.2 Применение в нефтегазовой отрасли

• Морская платформа : Крышки и переходники системы охлаждения морской водой

• Срок службы : 8+ лет в морской среде

• Результаты инспекции : Минимальная коррозия, отличная прочность соединения

8.3 Энергетика

• Системы десульфурации отходящих газов : Переходники из дуплексной нержавеющей стали в системах скрубберов

• Снижение затрат : Экономия $3,2 млн при модернизации энергоблока мощностью 600 МВт

• Повышение готовности : Сокращение времени на техническое обслуживание

9 Стандарты и соответствие кодам

9.1 Применяемые стандарты

• ASME SB-898 : Стандартная спецификация на композитные пластины с клеевым соединением

• ASME Раздел VIII : Требования раздела 1 к сосудам, работающим под давлением

• ASTM A263/A264 : Спецификация на коррозионностойкие облицованные пластины

• NACE MR0175 : Материалы для применения в условиях стойкости к растрескиванию под сульфидным напряжением

9.2 Требования к сертификации

• ASME U Stamp : Для применения в сосудах под давлением

• PED 2014/68/EU : Директива Европейского союза по оборудованию, работающему под давлением

• ISO 9001 : Сертификация системы управления качеством

• NORSOK M-650 : Стандарт нефтяной промышленности Норвегии

10 Стратегия внедрения для конечных пользователей

10.1 Рекомендации по техническим характеристикам

• Обозначение материала : Четко указать материалы и толщину облицовки

• Требования к тестированию : Определить ожидания в отношении неразрушающего и разрушающего контроля

• Документация : Требовать полной прослеживаемости материалов и сертификации

• Проверка : Указать требования к инспекции третьей стороной

10.2 Вопросы закупки

• Квалификация поставщиков : Проверить опыт и возможности в области сварки с применением взрывчатых веществ

• Срок исполнения : Обычно 12–16 недель на изготовление нестандартных компонентов

• Запасные части : Рассмотреть возможность создания запасов критически важных компонентов облицовки

• Техническая поддержка : Требовать инженерной поддержки со стороны производителя

11 Перспективные разработки и тенденции

11.1 Достижения в технологиях

• Улучшенные взрывчатые вещества : Более точный контроль энергии для тонких облицовок

• Автоматизация : Роботизированное управление и контроль процесса

• Новые комбинации материалов : Передовые сплавы и неметаллические облицовки

• Цифровой двойник : Моделирование процесса соединения для оптимизации

11.2 Тренды рынка

• Растущее внедрение : Растущее признание в критически важных применениях

• Стандартизация : Разработка отраслевых стандартов для компонентов со слоистой структурой

• Снижение затрат : Продолжающиеся улучшения процессов, снижающие производственные затраты

• Глобальная экспансия : Расширение географической доступности компонентов со слоистой структурой

12 Заключение

Технология взрывного соединения представляет собой значительное достижение в производстве переходников, заглушек и других компонентов под давлением. Путем сочетания стойкость к коррозии нержавеющей стали с конструкционной прочностью и экономические преимущества углеродистой стали, эта технология обеспечивает оптимальное решение для множества промышленных применений

Компания экономия 40-60% по сравнению с цельными сплавными компонентами, в сочетании с отличные эксплуатационные характеристики и доказанная надежность , что делает детали со взрывным покрытием привлекательным выбором для новых строительных проектов и модернизации в химической промышленности, нефтегазовой отрасли, энергетике и других отраслях.

По мере того, как технология продолжает совершенствоваться и получать более широкое признание, детали со взрывным покрытием готовы стать стандартом стандартный раствор для применений, требующих коррозионной стойкости в сочетании с конструкционной целостностью и экономической эффективностью.