تم تصميم فلنجات الضغط العالي-ودرجة الحرارة العالية-(HPHT) للخدمة فوق 900 درجة فهرنهايت و/أو الفئة 900 وما فوق. تتطلب هذه الظروف القاسية مواد من سبائك الصلب مُصممة خصيصًا لمقاومة الزحف والأكسدة والهجوم الهيدروجيني والإجهاد الحراري. يؤدي التحديد الصحيح لشفة HPHT إلى منع الفشل الكارثي الناتج عن تمزق الزحف وغيره من آليات تدهور درجة الحرارة العالية-.
ما هي الشفاه HPHT؟
تم تصميم فلنجات HPHT لتحمل ظروف التشغيل الأكثر تطلبًا في توليد الطاقة، والمعالجة الهيدروجينية للتكرير، وتكسير البتروكيماويات. إنها تتطلب مواد تحافظ على القوة الميكانيكية عند درجات حرارة حيث يفقد الفولاذ الكربوني قوته بسرعة ويفشل. يجب أن يأخذ التصميم في الاعتبار تشوه الزحف، والتمزق الناتج عن الإجهاد، والتمدد الحراري، والهجوم الهيدروجيني ذي درجة الحرارة المرتفعة. الشفاه القياسية المصنوعة من الفولاذ الكربوني غير مناسبة لخدمة HPHT؛ فقط المواد المصنوعة من سبائك الفولاذ والنيكل- يمكنها توفير القوة اللازمة لدرجات الحرارة العالية- والمقاومة البيئية.
خيارات المواد لخدمة HPHT
تتوفر العديد من درجات الكروم-المولي والسبائك المتقدمة لتطبيقات فلنجات HPHT، حيث يقدم كل منها مستويات مختلفة من الأداء في درجات الحرارة العالية-:
| مادة | مواصفة | درجة الحرارة القصوى | الخصائص الرئيسية | التطبيق الأساسي |
|---|---|---|---|---|
| 1-1/4Cr-1/2Mo | أستم A182 F11 | 1100 درجة فهرنهايت | مقاومة زحف معتدلة، وقابلية اللحام جيدة | أنابيب البخار، أنابيب السخان |
| 2-1/4Cr-1Mo | أستم A182 F22 | 1100 درجة فهرنهايت | مقاومة لخدمة الهيدروجين، وقوة زحف جيدة | مفاعلات المعالجة الهيدروجينية |
| 9Cr-1Mo-V | أستم A182 F91 | 1200 درجة فهرنهايت | قوة زحف عالية، مقاومة ممتازة للأكسدة | محطات توليد الطاقة المتقدمة |
| 9Cr-0.5Mo-1.8WV | أستم A182 F92 | 1200 درجة فهرنهايت | تحسين قوة الزحف مقارنة بـ F91 | بخار فائق-فوق الحرج |
| إنكونيل 625 | أستم B564 أونس N06625 | 1800 درجة فهرنهايت | درجة الحرارة القصوى ومقاومة التآكل | مكونات الفرن |
اختيار فئة الضغط
تستخدم تطبيقات HPHT عادةً فئات الضغط الأعلى. تعتبر الفئة 900 شائعة في الأنابيب الجدارية الثقيلة-في تطبيقات التكرير والطاقة. الفئة 1500 مطلوبة لتغذية مفاعل المعالجة المائية وخطوط النفايات السائلة حيث يمكن أن تتجاوز الضغوط 2000 رطل لكل بوصة مربعة. تم تحديد الفئة 2500 لتطبيقات الضغط الشديد وأنظمة الجدران السميكة-في المعالجة المائية ذات الضغط العالي-. تتطلب فئات الضغط العالي إجراءات لحام متخصصة ومعالجة حرارية ما بعد اللحام. تعتبر واجهات المفاصل من النوع الحلقي (RTJ) قياسية لخدمة HPHT لأنها توفر الختم المعدني الأكثر موثوقية-إلى-الختم المعدني في الظروف القاسية.
اعتبارات التصميم لخدمة HPHT
زحفهو -التشوه البلاستيكي المعتمد على الوقت للمواد تحت ضغط مستمر عند درجة حرارة عالية. بالنسبة للفولاذ المولي الكرومي-، يصبح الزحف ملحوظًا فوق 800 درجة فهرنهايت ويجب أن يؤخذ في الاعتبار في حسابات عمر تصميم الحافة.تمزق الإجهادهي آلية الفشل المعتمدة على الوقت-والتي تحدث عندما يصل تشوه الزحف إلى مستوى حرج.التمدد الحراريويجب استيعاب الاختلافات بين الأنابيب والمعدات من خلال التحليل المناسب لمرونة الأنابيب.ركوب الدراجات الحراريةأثناء التشغيل-وإيقاف التشغيل يؤدي إلى تحميل الكلال الذي يمكن أن يؤدي إلى حدوث تصدع.هجوم الهيدروجينيحدث عندما ينتشر الهيدروجين الذري إلى الفولاذ الكربوني عند درجات حرارة عالية، ويتفاعل مع الكربيدات لتكوين الميثان ويسبب نزع الكربنة والتشقق الداخلي.
التطبيقات
تُستخدم فلنجات HPHT في دوائر مفاعلات التكسير الهيدروجيني والمعالجة الهيدروجينية حيث تتجاوز الضغوط الجزئية للهيدروجين 1500 رطل لكل بوصة مربعة وتصل درجات الحرارة إلى 800 درجة فهرنهايت. تتعامل وحدة أنابيب التكسير الحفزي للسوائل (FCC) مع المحفز ذي درجة الحرارة العالية ومخاليط الهيدروكربون. تعمل أنظمة البخار عالية الضغط - في محطات توليد الطاقة في ظروف فوق حرجة تتجاوز 3200 رطل لكل بوصة مربعة و1000 درجة فهرنهايت. تنقل توصيلات أنبوب الفرن والسخان سوائل العملية عند درجات حرارة مرتفعة. تتعامل أنابيب الغاز الاصطناعي ومحطة التغويز مع-الضغط العالي ودرجة الحرارة العالية-الغاز الاصطناعي الذي يحتوي على الهيدروجين وأول أكسيد الكربون.
اللحام والمعالجة الحرارية
يعد التحكم في درجة الحرارة والتسخين المسبق أمرًا بالغ الأهمية عند لحام مواد الكروم-المولي لمنع التشقق الناتج عن الهيدروجين. يلزم إجراء معالجة حرارية بعد اللحام - لمواد مولي الكروم - التي تتجاوز حدود السُمك المحددة في ASME B31.3. يجب أن تتطابق مستهلكات اللحام مع تركيبة المادة الأساسية للحفاظ على الخواص الميكانيكية عبر وصلة اللحام. معدلات التبريد التي يتم التحكم فيها بعد اللحام تمنع تكوين هياكل مجهرية صلبة وهشة. يتحقق اختبار الصلابة بعد PWHT من تحقيق تخفيف الضغط المطلوب. تتطلب جميع اللحامات التناكبية في خدمة HPHT فحصًا حجميًا بنسبة 100% عن طريق التصوير الشعاعي أو اختبار الموجات فوق الصوتية.
هل تحتاج إلى فلنجات HPHT للخدمة القصوى؟
اتصل بفريقنا الهندسي لاختيار مواد شفة HPHT المتخصصة ودعم المواصفات.
