ประเภทหน้าแปลนสแตนเลส: WN, SO, BL, SW, TH

หน้าแปลนเป็นหนึ่งในส่วนประกอบการเชื่อมต่อที่สำคัญที่สุดในระบบท่ออุตสาหกรรม การเลือกประเภทหน้าแปลนที่ไม่ถูกต้องอาจส่งผลต่อความสมบูรณ์ของโครงสร้าง เพิ่มค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษา และ - ในกรณีร้ายแรง - ทำให้เกิดความล้มเหลวร้ายแรง คู่มือนี้ให้ข้อมูลเปรียบเทียบ-โดยสรุปของประเภทหน้าแปลนสเตนเลสสตีลห้าประเภทที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมกระบวนการทั่วโลก:

WN - หน้าแปลนเชื่อมคอ

SO - สลิป-บนหน้าแปลน

BL - หน้าแปลนบอด

SW - หน้าแปลนเชื่อมซ็อกเก็ต

TH - หน้าแปลนเกลียว

รู้เบื้องต้นเกี่ยวกับหน้าแปลนสแตนเลส

A หน้าแปลนคือข้อต่อทางกลที่สร้างข้อต่อแบบสลักเกลียวและปะเก็นระหว่างส่วนต่างๆ ของท่อ วาล์ว ภาชนะรับแรงดัน หรือหัวฉีดของอุปกรณ์ ในท่อสแตนเลส - ซึ่งรวมถึงเกรดตั้งแต่ 304L ถึง 2205 ดูเพล็กซ์และโลหะผสมนิกเกิล เช่น หน้าแปลน Inconel 625 - จะต้องเป็นไปตามข้อกำหนดทางวิศวกรรมหลายประการพร้อมกัน: การกักเก็บแรงดัน การรองรับการขยายตัวเนื่องจากความร้อน ความต้านทานการกัดกร่อน และการปฏิบัติตามมาตรฐานความปลอดภัยของกระบวนการระหว่างประเทศ

ตลาดหน้าแปลนอุตสาหกรรมทั่วโลกมีมูลค่าประมาณ 8.9 พันล้านดอลลาร์สหรัฐในปี 2566 และคาดว่าจะสูงถึง 12.4 พันล้านดอลลาร์สหรัฐภายในปี 2573 (ที่มา: Grand View Research, 2024) หน้าแปลนเหล็กสแตนเลสและโลหะผสมนิกเกิลคิดเป็นมูลค่าประมาณ 31% ของตลาดนี้ โดยได้แรงหนุนจากการเติบโตของโครงสร้างพื้นฐาน LNG การผลิตยา และพลังงานนอกชายฝั่ง ข้อกำหนดหน้าแปลนที่ไม่ตรงกันส่งผลให้:

การแตกร้าวเมื่อยล้าของการเชื่อมที่โซนที่มีความเข้มข้นของความเครียดสูง-

การรั่วไหลที่พื้นผิวที่นั่งของปะเก็นเนื่องจากการกระจายน้ำหนักของโบลต์ไม่เพียงพอ

การกัดกร่อน-เร่งความล้มเหลวเมื่อเกรดโลหะผสมไม่ตรงกับสื่อการบริการ

เวลาหยุดทำงานโดยไม่ได้วางแผน: ต้นทุนเฉลี่ยของอุตสาหกรรมต่อการปิดระบบโดยไม่ได้วางแผนในโรงกลั่นคือ 150,000–500,000 เหรียญสหรัฐต่อวัน (ที่มา: IHS Markit / S&P Global, 2022)

ขอบเขตและมาตรฐานที่ครอบคลุม

คู่มือนี้ครอบคลุมถึงหน้าแปลนที่ผลิตตามมาตรฐานหลักดังต่อไปนี้:

ASME B16.5-2017: หน้าแปลนท่อและอุปกรณ์หน้าแปลน (NPS 1/2 – 24, ชั้น 150–2500)

ASME B16.11-2016: อุปกรณ์ฟอร์จ การเชื่อมซ็อกเก็ตและเกลียว (คลาส 2000–6000)

ASME B16.47-2017: หน้าแปลนเหล็กเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่ (NPS 26–60)

API 6A (ฉบับพิมพ์ครั้งที่ 21, 2018): อุปกรณ์หลุมผลิตและต้นคริสต์มาส

EN 1092-1:2018: หน้าแปลนและข้อต่อ - หน้าแปลนเหล็ก (มาตรฐานยุโรป)

MSS SP-44-2019: หน้าแปลนท่อเหล็ก

คำอธิบายประเภทหน้าแปลนโดยละเอียด

หน้าแปลนเชื่อมคอ (WN)

หน้าแปลน Weld Neck มีลักษณะพิเศษคือมีดุมเรียวยาวที่เชื่อมชน-กับท่อ การเปลี่ยนรูอย่างค่อยเป็นค่อยไปช่วยลดความปั่นป่วนและความเข้มข้นของความเครียด ทำให้เป็นตัวเลือกที่ต้องการสำหรับสภาวะการทำงานที่รุนแรง

คุณสมบัติทางเทคนิคที่สำคัญ

วิธีการเชื่อมต่อ: การเชื่อมชนแบบเจาะเต็ม- (SMAW, GTAW หรือ GMAW)

ระดับความดัน: ASME ระดับ 150 ถึง 2500

เจาะ: จับคู่ท่อเจาะอย่างแม่นยำ - ขจัดความปั่นป่วนและการกัดเซาะ

ข้อกำหนด NDT: จำเป็นต้องมีการทดสอบด้วยรังสีเอกซ์ (RT) หรืออัลตราโซนิก (UT) ที่คลาส 900+

ปัจจัยความเข้มข้นของความเค้น (SCF): 1.0 (ต่ำสุดของประเภทหน้าแปลนทั้งหมด - แหล่งที่มา: ASME VIII Div. 1 ภาคผนวก L)

ช่วงอุณหภูมิ: ไครโอเจนิกส์ (-196 องศา ) ถึงอุณหภูมิที่สูงขึ้นขึ้นอยู่กับโลหะผสม

สลิป-บนหน้าแปลน (SO)

สลิป-บนหน้าแปลนเลื่อนไปเหนือท่อ OD และเชื่อมด้วยรอยเชื่อมฟิเลต์สองเส้น: รอยหนึ่งที่หน้าหน้าแปลนและอีกรอยหนึ่งที่ด้านหลัง ต้นทุนการซื้อที่ต่ำกว่าและความสะดวกในการจัดตำแหน่งทำให้เป็นประเภทหน้าแปลนที่ใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับบริการทั่วไป

คุณสมบัติทางเทคนิคที่สำคัญ

วิธีการเชื่อมต่อ: รอยเชื่อมสองเส้น (ภายใน + ภายนอก)

ระดับความดัน: ASME Class 150 ถึง 600 (B16.5 จำกัด SO ถึงคลาส 600 สูงสุด)

เจาะ: ใหญ่กว่าช่องว่างการจัดตำแหน่งท่อ OD - เล็กน้อยประมาณ 1.5 มม

อายุการใช้งานที่เหนื่อยล้า: ประมาณ 1/3 ของหน้าแปลน WN ภายใต้การโหลดแบบวนรอบ (ที่มา: คำอธิบาย ASME B31.3)

ข้อกำหนด NDT: Visual + Magnetic Particle (MT) หรือ Liquid Penetrant (PT)

ลดต้นทุนการติดตั้ง: ต่ำกว่า WN ประมาณ 45% เนื่องจากไม่มีการเจียระไนหรือการเชื่อมแบบเจาะเต็ม-

หน้าแปลนตาบอด (BL)

หน้าแปลนบอดเป็นแผ่นแข็งที่ใช้เพื่อปิดปลายท่อ วาล์ว หรือหัวฉีดภาชนะรับความดัน ไม่ใช่หน้าแปลนต่อ แต่เป็นอุปกรณ์แยก/ยุติ และเป็นวิธีมาตรฐานสำหรับการทดสอบแรงดันน้ำที่หยุดนิ่งในท่อ

คุณสมบัติทางเทคนิคที่สำคัญ

วิธีการเชื่อมต่อ: สลักเกลียว (ไม่มีการเชื่อมกับท่อ)

ระดับความดัน: ASME ระดับ 150 ถึง 2500

ความเค้นดัดงอสูงสุดของหน้าแปลนทุกประเภทภายใต้แรงกด - ต้องใช้แผ่นเปล่าที่หนาขึ้น

ถอดออกได้อย่างสมบูรณ์: เหมาะสำหรับจุดเข้าใช้งาน การเชื่อมโยงในอนาคต- และทดสอบการเชื่อมต่อ

เวอร์ชันเจาะ ('มู่ลี่แบบกำหนดเอง') สามารถรองรับหัวฉีดของอุปกรณ์หรือการเชื่อมต่อช่องระบายอากาศ/ท่อระบายน้ำ

สามารถตัดเฉือนเพื่อรับ RTJ หรือแหวน-ปะเก็นข้อต่อสำหรับ-การแยกแรงดันสูง

หน้าแปลนเชื่อมซ็อกเก็ต (SW)

หน้าแปลนเชื่อมซ็อกเก็ตมีซ็อกเก็ตแบบฝังซึ่งท่อถูกสอดเข้าไปแล้วต่อด้วยการเชื่อมเนื้อภายนอกเพียงอันเดียว ข้อกำหนดในการติดตั้งที่สำคัญคือช่องว่างการขยาย 1.5 มม. ที่ฐานซ็อกเก็ตเพื่อป้องกันการแตกร้าวของรอยเชื่อมในระหว่างการหมุนเวียนด้วยความร้อน

คุณสมบัติทางเทคนิคที่สำคัญ

วิธีการเชื่อมต่อ: การเชื่อมเนื้อภายนอกแบบเดี่ยว (การเชื่อมต่อแบบซ็อกเก็ต)

ระดับความดัน: ASME B16.11 Class 3000 และ 6000 (สูงกว่า B16.5 SO/TH)

เจาะ: NPS 1/2 ถึง NPS 2 (ท่อเจาะขนาดเล็ก-เท่านั้น - ต่อ ASME B31.3)

ช่องว่างวิกฤต: ช่องว่าง 1.5 มม. (1/16") ที่ด้านล่างของซ็อกเก็ต บังคับเพื่อป้องกันการแตกร้าวจากความเค้นตกค้าง

ความเสี่ยงต่อการกัดกร่อนของรอยแยก: รอยแยกของซ็อกเก็ตสามารถดักจับตัวกลางที่มีฤทธิ์กัดกร่อน - หลีกเลี่ยงสำหรับสารเฮไลด์หรือกรด

ไม่อนุญาตโดย ASME B31.3 สำหรับ: ของเหลวที่มีฤทธิ์กัดกร่อนซึ่งมีความเสี่ยงต่อการเกิดรอยแยก หรือบริการที่มีกัมมันตภาพรังสี/เป็นพิษ

หน้าแปลนเกลียว (TH)

หน้าแปลนแบบเกลียวใช้การเชื่อมต่อแบบ National Pipe Taper (NPT) หรือ BSPT - ไม่จำเป็นต้องเชื่อม ทำให้เป็นหน้าแปลนชนิดเดียวที่เหมาะสำหรับสถานที่ที่ห้ามทำการเชื่อม (เช่น พื้นที่เสี่ยง-ไฟ-สูง หรือโลหะผสมที่เชื่อมไม่ได้-โดยไม่มีความสามารถในการเชื่อมภาคสนาม)

คุณสมบัติทางเทคนิคที่สำคัญ

วิธีการเชื่อมต่อ: เกลียวภายใน NPT หรือ BSPT - ไม่มีการเชื่อม

ระดับแรงดัน: แนะนำ ASME Class 150 ถึง 300 (Class 600 พร้อมการเชื่อมแบบซีลเท่านั้น)

เจาะ: NPS 1/2 ถึง NPS 4 (เจาะขนาดเล็ก-เท่านั้น ต่อการฝึกปฏิบัติมาตรฐาน)

การถอดชิ้นส่วน: - ที่ถอดออกได้อย่างสมบูรณ์ เหมาะสำหรับเครื่องมือวัดและการเชื่อมต่อสาธารณูปโภค

การเชื่อมซีล: การเชื่อมซีลด้านหลัง-ที่ใช้ในการกัดกร่อนหรือการรั่วไหล- บริการที่สำคัญเพื่อเสริมการซีลเกลียว

ไม่แนะนำ: การใช้ความร้อนแบบวนรอบ (การคลายเกลียว), เส้นสั่น, ของเหลวอันตรายประเภท M (ASME B31.3)

ตารางข้อมูลเปรียบเทียบ

ตารางที่ 1: แหล่งที่มาของเมทริกซ์การเปรียบเทียบประเภทหน้าแปลนสแตนเลส: ASME B16.5-2017, ASME B16.11-2016, คู่มืออ้างอิงทางวิศวกรรมของ EETA v3.1 (2024)

พิกัดแรงดัน-อุณหภูมิ (บาร์เกจ @ 38 องศา - เกรด 316L)

ตารางที่ 2: พิกัดแรงดัน-อุณหภูมิสำหรับหน้าแปลนสแตนเลส 316L ที่มา: ASME B16.5-2017, ตาราง 2-1.1 (กลุ่ม 2.3 - เหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติก) SW ต่อ ASME B16.11-2016 หมายเหตุ: ค่าเพื่อเป็นแนวทางเท่านั้น ลดอุณหภูมิที่สูงขึ้นตามตารางที่เกี่ยวข้อง

การเปรียบเทียบเกรดสแตนเลสและโลหะผสมนิกเกิล

ตารางที่ 3: คุณสมบัติทางกลและคู่มือการใช้งาน - เกรดโลหะผสมหน้าแปลนทั่วไป แหล่งที่มา: ASTM A182-23a, ASTM A105-22, EN 10222-5:2017, ข้อมูลคุณสมบัติวัสดุของ EETA (2024) UTS และ Yield เป็นค่าต่ำสุดที่ระบุที่อุณหภูมิห้อง อุณหภูมิสูงสุดสำหรับบรรยากาศออกซิไดซ์

ดัชนีต้นทุนการติดตั้งทั้งหมด (WN=1.00 พื้นฐาน)

ตารางที่ 4: ดัชนีต้นทุนเปรียบเทียบ - หน้าแปลนสเตนเลสสตีล (NPS 2", วัสดุคลาส 300, 316L) แหล่งที่มา: การวิเคราะห์ต้นทุนการจัดซื้อและการติดตั้ง EETA, Q4 2024. ความแปรผันของภูมิภาค ±15% ดัชนีต้นทุนเป็นสิ่งบ่งชี้ RT=การทดสอบทางรังสีวิทยา; UT=การทดสอบอัลตราโซนิก; PT=การทดสอบการแทรกซึมของของเหลว

แนวทางการเลือกหน้าแปลน

การเลือกประเภทหน้าแปลนที่ถูกต้องต้องอาศัยการตัดสินใจทางวิศวกรรมหลาย-ตัวแปร ปัจจัยขับเคลื่อนการตัดสินใจหลักสี่ประการ ได้แก่ (1) แรงดันและอุณหภูมิในการทำงาน (2) คุณลักษณะของของไหล (3) ขนาดรูท่อ และ (4) ปรัชญาการบำรุงรักษา แนะนำให้ใช้แนวทางที่เป็นระบบต่อไปนี้:

เมทริกซ์การตัดสินใจคัดเลือกเบื้องต้น

ตารางที่ 5: เมทริกซ์การตัดสินใจเลือกหน้าแปลน ที่มา: คู่มือเกณฑ์การคัดเลือกทางวิศวกรรมของ EETA, Doc. เลขที่ EETA-ENG-002-2024; อ้างอิงโยงกับ ASME B31.3-2020, API RP 574

ขั้นตอนการเลือกทีละขั้นตอน-

กำหนดความดันและอุณหภูมิการออกแบบ ดูตารางที่ 2 เพื่อกำหนดระดับแรงดันขั้นต่ำที่ต้องการ

ระบุหมวดหมู่ของของไหล (ตาม ASME B31.3 ตาราง M-1): หมวด D (อ่อนโยน), ปกติ หรือหมวด M (อันตรายสูง) หมวด M ห้ามใช้หน้าแปลน TH

ยืนยันขนาดท่อที่ระบุ (NPS) SW และ TH ถูกจำกัดไว้ที่ NPS น้อยกว่าหรือเท่ากับ 2" และ NPS น้อยกว่าหรือเท่ากับ 4" ตามลำดับต่อแนวปฏิบัติมาตรฐาน

ประเมินข้อกำหนดการโหลดแบบวนรอบ หากระบบผ่านรอบแรงดันเต็มหรือรอบการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิเกิน > 7,000 รอบ ให้ระบุ WN โดยเฉพาะ

ประเมินศักยภาพในการกัดกร่อน เลือกเกรดโลหะผสมจากตารางที่ 3 หากคลอไรด์ SCC มีความเสี่ยง ให้ระบุโลหะผสมแบบดูเพล็กซ์หรือ 6Mo (UNS S31254)

ใช้ตัวกรองทางเศรษฐกิจ สำหรับการวางท่อสาธารณูปโภคที่ความดันต่ำ-ไม่สำคัญ SO หรือ TH จะลดต้นทุนการติดตั้งลง 45–55% เทียบกับ WN

ตรวจสอบการปฏิบัติตามรหัส ยืนยันการเลือกกับรหัสท่อที่เกี่ยวข้อง (B31.1, B31.3, B31.8) และข้อกำหนดของโครงการ

การประสานงานประเภทใบหน้าหน้าแปลน

การเลือกประเภทหน้าแปลนต้องสอดคล้องกับประเภทใบหน้า:

หน้ายก (RF): มาตรฐานสำหรับ ASME Class 150–2500 เหมาะสำหรับปะเก็นแผลแบบแบนหรือแบบเกลียว-

ข้อต่อประเภทวงแหวน (RTJ): จำเป็นสำหรับการเชื่อมต่อหลุมผลิต API 6A; เหมาะสำหรับคลาส 900+ ในบริการไฮโดรคาร์บอนที่มีอุณหภูมิสูง-

หน้าเรียบ (FF): จำเป็นเมื่อผสมพันธุ์กับอุปกรณ์เหล็กหล่อหรือทองแดง เพื่อหลีกเลี่ยงไม่ให้หน้าแปลนแตก ห้ามใช้ FF กับปะเก็น RTJ

ตัวผู้/ตัวเมียขนาดใหญ่ (LM/LF) และ Tongue & Groove (T&G): การออกแบบให้มีศูนย์กลางในตัว-สำหรับเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนและภาชนะในกระบวนการพิเศษ

กรณีศึกษาอุตสาหกรรม

ความท้าทาย: ผู้ปฏิบัติงานในทะเลเหนือต้องการข้อต่อหน้าแปลน 180 ชิ้นสำหรับส่วนหัวการฉีดน้ำทะเลขนาด 14 นิ้ว (DN350) ที่ทำงานที่ 340 บาร์ -2 องศาถึง 80 องศา โดยมีความเข้มข้นของคลอไรด์ 35,000 ppm หน้าแปลนเชื่อมในมาตรฐาน 316L ได้รับการระบุไว้ในการออกแบบเบื้องต้น

ระบุปัญหา: ที่ความดัน 340 บาร์และมีน้ำทะเลคลอไรด์สูง- เหล็กสแตนเลส 316L ต้องเผชิญกับความเสี่ยงที่สำคัญของการกัดกร่อนจากการกัดกร่อนจากความเค้นคลอไรด์ (Cl-SCC) ภายใน 12–18 เดือน ทีมวิศวกรรมการกัดกร่อนของ EETA จำลองพฤติกรรมเคมีไฟฟ้าโดยใช้สูตรหมายเลขเทียบเท่าความต้านทานแบบหลุม (PREN) ดังนี้

วิธีแก้ไข: EETA จัดหาหน้าแปลน 180 WN ใน UNS S31803 (Duplex 2205), ASTM A182-F51, ASME B16.5 Class 1500 การทดสอบไฮโดรเทสที่ 510 บาร์ ข้อต่อทั้งหมดผ่านการปลอด PWHT (ดูเพล็กซ์ไม่จำเป็นต้องใช้ PWHT สำหรับความหนาของผนังมาตรฐาน)

ผลลัพธ์: หลังจากใช้งานไป 24 เดือน ไม่มีการบันทึกเหตุการณ์การกัดกร่อนใดๆ การวิเคราะห์ต้นทุนตลอดอายุการใช้งานแสดงให้เห็นต้นทุนวัสดุระดับพรีเมียม 12% ชดเชยด้วยการยกเลิกการปิดการตรวจสอบ 3 ครั้งตามที่คาดการณ์ไว้ที่ 180,000 เหรียญสหรัฐต่อ= ประหยัดสุทธิได้ 528,000 เหรียญสหรัฐในช่วงระยะเวลา 5 ปี

กรณีศึกษา 2: การผลิตยา - หน้าแปลน SO 316L

โครงการ: ระบบจำหน่ายน้ำในกระบวนการผลิต, โรงงาน GMP, ไอร์แลนด์ (2023)

ความท้าทาย: บริษัทยาในยุโรปต้องการข้อต่อหน้าแปลน 2,200 ชิ้นสำหรับน้ำบริสุทธิ์ (PW) และน้ำ-สำหรับ-วงจรกระจายการฉีด (WFI) แรงดันการออกแบบ: 6 บาร์ อุณหภูมิ: 20–80 องศา (ฆ่าเชื้อด้วยความร้อน) ข้อจำกัดหลักของลูกค้าคือ: (1) ลดเวลาการติดตั้งให้เหลือน้อยที่สุดเนื่องจากกรอบเวลาการปิดระบบคงที่ 8- สัปดาห์ และ (2) รักษาผิวสำเร็จของพื้นผิว FDA 21 CFR Part 11 cGMP (Ra น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.8 μm ขัดด้วยไฟฟ้า)

วิธีแก้ไข: EETA เสนอสลิป-บนหน้าแปลน (ASME B16.5, Class 150, NPS 1/2" ถึง 4") ใน 316L พร้อมรูขัดด้วยไฟฟ้าและหันหน้าไปทาง Ra น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.5 μm หน้าแปลน SO ถูกเลือกเหนือ WN ด้วยเหตุผลสามประการ:

การจัดตำแหน่งไซต์งานเร็วขึ้น: หน้าแปลน SO ลดเวลาในการติดตั้งท่อ-ลง 35% เทียบกับ WN (การสำรวจช่างฟิตมากขึ้น รายงานการติดตั้ง EETA, 2023)

การลดต้นทุน: ต้นทุนการติดตั้งทั้งหมดลดลง 44% - สำคัญสำหรับงบประมาณ-โครงการเภสัชกรรมที่มีข้อจำกัด

ความเพียงพอของระดับแรงดัน: 6 บาร์สบายๆ ภายในระดับ Class 150 ที่ 19.6 บาร์ @ 38 องศา

โปรโตคอล NDT: รอยเชื่อมทั้งหมดได้รับการตรวจสอบโดยการตรวจสอบด้วยภาพภายในของ Boroscope + การทดสอบการแทรกซึมของของเหลว (PT) ไม่จำเป็นต้องมี RT สำหรับของเหลวทางเภสัชกรรมคลาส 150 อันตรายต่ำ-

ผลลัพธ์: ระบบเริ่มทำงานภายในกรอบเวลา 8- สัปดาห์ ข้อต่อทั้งหมดผ่านการตรวจสอบก่อนการอนุมัติจาก FDA การตรวจสอบความสมบูรณ์ของระบบน้ำประจำปี: ไม่มีการรั่วไหลที่รายงานได้ใน 18 เดือนแรกของการดำเนินงาน

กรณีศึกษา 3: โรงงานเคมี - หน้าแปลน SW 317L สำหรับบริการกรด

โครงการ: หน่วยเจือจางกรดซัลฟูริก, อุทยานเคมีไต้หวัน (2023)

ความท้าทาย: ผู้ผลิตสารเคมีจำเป็นต้องมีการเชื่อมต่อรูทเครื่องมือแบบหน้าแปลนบนสายอุปกรณ์ขนาด 1 นิ้ว (NPS) ที่มี H2SO4 30% ที่ 90 องศา 25 บาร์ OD ของหน้าแปลนมีข้อจำกัดด้านพื้นที่ และทีมช่างเทคนิคเครื่องมือจำเป็นต้องมีการเชื่อมต่อแบบถอดได้สำหรับการสอบเทียบรายไตรมาส

วิธีแก้ไข: EETA หน้าแปลน SW (ASME B16.11, คลาส 3000) ใน ASTM A182-F317L (UNS S31703) - ตัวแปร Mo 3% ให้ความต้านทานต่อกรดซัลฟิวริกที่ดีขึ้นมากกว่ามาตรฐาน 316L มีการเชื่อมซีลด้านหลัง-หลังการประกอบเพื่อป้องกันการรั่วไหลที่หน้าเกลียว

ทำไมต้อง SW มากกว่า TH: การเชื่อมต่อแบบเกลียวในบริการที่เป็นกรดมีความเสี่ยงต่อการกัดกร่อนของความเค้นของเกลียว-และการกัดกร่อนของรอยแยก การออกแบบ SW ห่อหุ้มปลายท่อ ช่วยลดรูปทรงของรอยแยกที่ถูกเปิดเผย การเชื่อมซีลจะเพิ่มชั้นบรรจุรอง

ผลลัพธ์: การกำจัดเพื่อการสอบเทียบทุกไตรมาสทำได้โดยไม่ทำให้หน้าแปลนเสียหาย ไม่มีการบันทึกความล้มเหลวในการกัดกร่อนในการติดตาม-ผล. 317เป็นเวลา 18- เดือน เกรด L ที่ระบุเป็นมาตรฐานสำหรับการเชื่อมต่ออุปกรณ์ระบบกรดทั้งหมดที่โรงงานนี้

กรณีศึกษา 4: เทอร์มินัล LNG - หน้าแปลน Cryogenic WN 304L

โครงการ: BOG (ต้ม-ไม่ใช้แก๊ส) หัวดูดคอมเพรสเซอร์, เกาหลีใต้ (2024)

ความท้าทาย: สถานีรับ LNG จำเป็นต้องมีหน้าแปลนสำหรับท่อดูดเครื่องอัดแก๊สที่เดือด- ซึ่งทำงานที่ -163 องศา 4.5 บาร์(ก.) ความต้องการวัสดุที่สำคัญยังคงรักษาความทนทานต่อแรงกระแทกที่อุณหภูมิไครโอเจนิกส์ (รอยบากชาร์ปี V มากกว่าหรือเท่ากับ 27 จูล ที่ -196 องศา)

วิธีแก้ไข: หน้าแปลน WN ใน ASTM A182-F304L (UNS S30403) ได้รับการระบุตาม BS EN ISO 21028-1 (ภาชนะไครโอเจนิก). 304L คงโครงสร้างผลึก FCC (ออสเทนนิติก) ไว้ที่ -196 องศา - ซึ่งแตกต่างจากเหล็กเฟอร์ริติกหรือมาร์เทนซิติกที่ทนทุกข์ทรมานจากความเหนียวจนเปราะ การเปลี่ยนแปลงเหนือ -100 องศา หน้าแปลนทั้งหมดมาพร้อมกับผลการทดสอบแรงกระแทกด้วยความเย็นที่ได้รับการรับรอง (CVN มากกว่าหรือเท่ากับ 100 J ที่ -196 องศา - สูงกว่าค่าขั้นต่ำ 27 J มาก)

เหตุผลในการเลือก WN: ดุมเทเปอร์รัศมียาว-ของหน้าแปลน WN รองรับการหดตัวทางความร้อนที่แตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญระหว่างหน้าแปลน 304L และส่วนรองรับโครงสร้างเหล็กคาร์บอน (-163 องศา ทำให้เกิดการหดตัว 2.73 มม./ม. ใน 304L เทียบกับ 2.0 มม./ม. ในเหล็กกล้าคาร์บอน) หน้าแปลน SO ถูกแยกออกเนื่องจากความเครียดจากความร้อนแบบวงจรที่กำหนดโดยวงจรการอุ่นเครื่อง-/เย็นลงของ LNG

ผลลัพธ์: หน้าแปลนผ่านการทดสอบไฮโดรเทสต์-กล่องเย็นและ-การทดสอบฟังก์ชันคูลดาวน์ทั้งหมด ไม่มีการรั่วไหลของข้อต่อระหว่างการทดสอบการใช้งานและลำดับการเริ่มต้นระบบเป็นเวลา 6- เดือน

คำแนะนำวัสดุตามสภาพแวดล้อมการบริการ

คำแนะนำต่อไปนี้อิงตามฐานข้อมูลวิศวกรรมวัสดุระยะเวลา 25- ปีของ EETA ซึ่งมีการอ้างอิงโยงกับ NACE MR0175/ISO 15156, ISO 21457 (น้ำมันและก๊าซ) และข้อกำหนดเฉพาะของวัสดุ ASTM International

บริการน้ำที่มีฤทธิ์กัดกร่อน

น้ำจืด/น้ำดื่ม: AISI 304 (UNS S30400) - คุ้มราคา- เป็นไปตามมาตรฐาน FDA-

น้ำกร่อยหรือน้ำทะเล (< 40°C): AISI 316L (UNS S31603) - minimum specification

Seawater (>40 องศา ) หรือโซนสาด: ดูเพล็กซ์ 2205 (UNS S31803) หรือซูเปอร์ดูเพล็กซ์ 2507 (UNS S32750)

น้ำคลอรีน / สระว่ายน้ำ: 6Mo (UNS S31254 / 904L) ต้องใช้ - PREN > 40

บริการกระบวนการทางเคมี

เจือจางกรดซัลฟิวริก (< 50%): 316L or 317L; 904L for concentrations 50–80%

กรดไนตริก (HNO3): 304L หรือ 310S - Mo ส่งเสริมการกัดกร่อนใน HNO3

กรดฟอสฟอริก: 904L หรือโลหะผสม 20 (UNS N08020)

กรดไฮโดรคลอริก (HCl): Hastelloy C-276 (UNS N10276) - สแตนเลสไม่เหมาะสม

ก๊าซคลอรีน (แห้ง): อัลลอยด์ 400 (โมเนล) หรือ Hastelloy C-276

High-Temperature Oxidising Services (>550 องศา)

550–900 องศา : AISI 321 (เสถียร) หรือ AISI 347 - ต้านทานการแพ้ / การโจมตีตามขอบเกรน

900–1100 องศา : AISI 310S (25Cr-20Ni) - ต้านทานการเกิดออกซิเดชันสูงสุด

>1100 องศา: โลหะผสม 625 (UNS N06625) หรือโลหะผสม 601 (UNS N06601)

บริการไครโอเจนิค (< -100°C)

-100 องศาถึง -196 องศา : 304L, 316L (เกรดออสเทนนิติกที่ได้รับการรับรอง CVN ที่อุณหภูมิทดสอบ)

-196 องศา (ไนโตรเจนเหลว): 304L พร้อม CVN มากกว่าหรือเท่ากับ 27 J @ -196 องศา (ต่อ EN 1252-1)

ไฮโดรเจนเหลว (-253 องศา ): อัลลอย 625 หรือ 316L พร้อมใบรับรองล็อต CVN พิเศษ 100%

บริการเปรี้ยว (H2S-บรรจุ) - NACE MR0175

ความดันย่อย H2S > 0.3 kPa: วัสดุต้องเป็นไปตาม NACE MR0175/ISO 15156

เกรดออสเทนนิติก (316L, 321, 347): ยอมรับได้ถึงข้อจำกัดด้านความแข็งแกร่งของผลผลิต

Duplex และ Super Duplex: ยอมรับได้โดยมีความแข็งน้อยกว่าหรือเท่ากับ 32 HRC และอุณหภูมิ > -10 องศา

โลหะผสมนิกเกิล (625, 825, C-276): ผ่านการรับรองตามมาตรฐาน ISO 15156-3 พร้อมข้อกำหนดการอบชุบด้วยความร้อนจำเพาะ

ข้อสรุป

จากข้อมูลทางวิศวกรรม กรณีศึกษาทางอุตสาหกรรม และการวิเคราะห์ต้นทุนที่นำเสนอในคู่มือนี้ ทีมวิศวกรรมโลหะวิทยาของ EETA ให้ข้อสรุปที่ชัดเจนดังต่อไปนี้: