مراقبة جودة لحام أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ

مقدمة

تستخدم أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ على نطاق واسع في الصناعات مثل النفط والغاز, المعالجة الكيميائية, توليد الطاقة, ومعالجة الطعام بسبب مقاومة التآكل الممتازة, متانة, والقدرة على تحمل درجات الحرارة والضغوط العالية. لكن, يقدم لحام أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ تحديات فريدة, كخصائص المادة - مثل الموصلية الحرارية المنخفضة, التمدد الحراري العالي, والحساسية للتلوث - اجعلها عرضة للعيوب مثل التكسير, تشويه, وعيوب اللحام. ضمان اللحامات عالية الجودة أمر بالغ الأهمية للحفاظ على النزاهة الهيكلية, أمان, وطول طول أنظمة أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ.

رقابة جودة (QC) في انبوب مقاوم للصدأ ينطوي اللحام على نهج منهجي للوقاية, اكتشاف, وتصحيح عيوب اللحام. تشمل هذه العملية اختيار المواد, مؤهل لحام, مواصفات إجراء اللحام (WPS), التحكم في العملية, تقتيش, والاختبار. الهدف هو تحقيق اللحامات التي تلبي معايير الصناعة (على سبيل المثال, ASME, AWS, واجهة برمجة التطبيقات) والمتطلبات الخاصة بالمشروع مع تقليل العيوب وضمان الموثوقية. تستكشف هذه المقالة الجوانب الرئيسية لمراقبة الجودة في لحام أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ, بما في ذلك المنهجيات, أدوات, المعايير, والاستراتيجيات العملية, بدعم من الجداول ودراسات الحالة.

خلفية نظرية

خصائص الفولاذ المقاوم للصدأ في اللحام

الفولاذ المقاوم للصدأ هو سبيكة من الحديد تحتوي على الأقل 10.5% الكروم, التي تشكل طبقة أكسيد سلبية تعزز مقاومة التآكل. الدرجات الشائعة المستخدمة في الأنابيب تشمل الأوستنيتية (على سبيل المثال, 304, 316), الحديدي (على سبيل المثال, 430), و Duplex (على سبيل المثال, 2205) الفولاذ المقاوم للصدأ. كل نوع له خصائص لحام مميزة:

• الفولاذ المقاوم للصدأ: قابلة لحام للغاية ولكن عرضة للتوعية (هطول الأمطار كربيد الكروم عند حدود الحبوب) إذا تم تسخينها بشكل غير صحيح, مما يؤدي إلى تآكل بين الحبيبية.
• الفولاذ المقاوم للصدأ الحديدي: أقل عرضة للتوعية ولكن أكثر عرضة لنمو الحبوب واحتضانها في درجات حرارة عالية.
• دوبلكس ستانلس ستيل: يوفر توازنًا في القوة ومقاومة التآكل ولكنه يتطلب التحكم الدقيق في مدخلات الحرارة للحفاظ على توازن الطور الأوليت فيرايت.

أثناء اللحام, يؤدي الموصلية الحرارية المنخفضة للفولاذ المقاوم للصدأ إلى تركيز الحرارة في منطقة اللحام, زيادة خطر التشويه والضغوط المتبقية. يزيد معامل التوسع الحراري العالي من هذه المشكلة, غالبًا ما يؤدي إلى تشويه أو تكسير إذا لم تتم إدارته بشكل صحيح.

عيوب اللحام الشائعة في أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ

يمكن أن تؤدي عيوب اللحام في أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ إلى تسوية سلامة النظام. وتشمل العيوب الشائعة:

1. تشققات: تكسير ساخن (أثناء التصلب) أو التكسير البارد (بسبب تحضرة الهيدروجين) يمكن أن يحدث إذا لم يتم التحكم في معدلات التبريد أو مستويات الهيدروجين.
2. المسامية: انحراف الغاز في تجمع اللحام, غالبًا ما يكون ذلك بسبب التلوث أو عدم كفاية تغطية الغاز التدريبية.
3. الانصهار غير المكتمل: فشل معدن اللحام في الارتباط بالكامل بالمواد الأساسية, في كثير من الأحيان ناتجة عن معلمات اللحام غير السليمة.
4. Undercut: أخدود في إصبع اللحام الذي يقلل من سماكة المقطع العرضي, بمثابة مركبة الإجهاد.
5. تشويه: تزييف من الأنبوب بسبب التدفئة والتبريد غير المتكافئ, مشكلة خاصة في الأنابيب الرقيقة الجدران.

يهدف مراقبة الجودة إلى تقليل هذه العيوب من خلال إعداد المواد المناسبة, تقنيات اللحام, وطرق التفتيش.

إطار مراقبة الجودة لحام أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ

مراقبة الجودة قبل الالتحاق

تبدأ مراقبة الجودة قبل اللحام, مع إعداد دقيق لضمان الظروف المثلى. تتضمن تدابير QC الرئيسية قبل الدخول:

1. التحقق من المواد: تأكد من أن درجة الفولاذ المقاوم للصدأ, أبعاد الأنابيب, ومواد الحشو تطابق مواصفات المشروع. شهادات التوافق واختبار المواد (Mtrs) يجب مراجعتها.
2. تحضير السطح: قم بتنظيف أسطح الأنابيب لإزالة الملوثات مثل الزيت, شحم, والأكاسيد, التي يمكن أن تسبب المسامية أو التكسير. استخدم المذيبات أو التنظيف الميكانيكي (على سبيل المثال, طحن) حسب الحاجة.
3. التصميم المشترك والتركيب: ضمان تصميم مشترك مناسب (على سبيل المثال, v-Groove, J-Groove) والمواءمة لتقليل تركيزات الإجهاد وضمان الاختراق الكامل. يجب أن تكون التسامح مع الاختلال والفجوة ضمن حدود محددة.
4. مؤهل لحام: يجب أن يكون عمال اللحام مؤهلاً لكل معايير مثل ASME Section IX أو AWS D1.1, إظهار قدرتهم على إنتاج اللحامات الخالية من العيوب في ظل ظروف محاكاة.
5. مواصفات إجراء اللحام (WPS): تطوير والموافقة على WPS تفصيل عملية اللحام (على سبيل المثال, تيج, أنا), حدود (على سبيل المثال, حاضِر, الجهد االكهربى, سرعة السفر), مواد الحشو, حماية الغاز, وتسخين متطلبات.

التحكم في عملية اللحام

أثناء اللحام, السيطرة الصارمة على العملية ضرورية لإنتاج اللحامات عالية الجودة. تتضمن تدابير التحكم في العملية الرئيسية:

1. محامي اختيار الغاز: استخدم الغازات الخاملة عالية النقاء (على سبيل المثال, مخاليط الأرجون أو الأرجون الدراسي) لمنع أكسدة تجمع اللحام. ضمان معدلات تدفق الغاز المناسبة والتغطية, بما في ذلك الترشيح الخلفي لممرات الجذر في الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستيني.
2. التحكم في مدخلات الحرارة: الحفاظ على مدخلات الحرارة ضمن حدود محددة لتجنب التوعية أو نمو الحبوب المفرطة. مدخلات الحرارة (في kj/mm) يمكن حسابها على أنها:
   إدخال الحرارة = (الجهد االكهربى * حاضِر * 60) / (سرعة السفر * 1000)

   يجب أن تبقى مدخلات الحرارة النموذجية للفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي أدناه 1.5 KJ/MM لمنع التوعية.

3. Interpass التحكم في درجة الحرارة: الحد من درجة الحرارة interpass (على سبيل المثال, 150° C للفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي) لمنع ارتفاع درجة الحرارة وتقليل الضغوط المتبقية.
4. اختيار المواد الحشو: استخدم المعادن الحشو مع التراكيب المطابقة أو المفرطة قليلاً (على سبيل المثال, 316L الحشو ل 316 الفولاذ المقاوم للصدأ) لضمان مقاومة التآكل والخصائص الميكانيكية.
5. مراقبة معلمات اللحام: مراقبة وتسجيل الجهد بشكل مستمر, حاضِر, سرعة السفر, وتدفق الغاز لضمان الامتثال لـ WPS.

مراقبة الجودة بعد الحرة

بعد اللحام, يتم إجراء التفتيش والاختبار للتحقق من جودة اللحام. تتضمن تدابير QC بعد الحرة الرئيسية:

1. الفحص العيني: تحقق من العيوب السطحية مثل الشقوق, Undercut, أو الانصهار غير المكتمل باستخدام أدوات مكبرة أو شدات للحامات الداخلية.
2. اختبار غير مدمر (NDT): استخدام أساليب مثل التصوير الشعاعي (ر.ت), اختبار بالموجات فوق الصوتية (يوتا), اختبار اختراق الصبغة (حزب العمال), أو اختبار الجسيمات المغناطيسية (MT) للكشف عن عيوب تحت السطحية.
3. الاختبار المدمر: إجراء اختبارات مثل اختبار الشد, الانحناء اختبار, أو اختبار التأثير على اللحامات العينة لتقييم الخصائص الميكانيكية.
4. معالجة حرارة ما بعد الدفعة (PWHT): تطبيق pwht إذا لزم الأمر (على سبيل المثال, لتخفيف التوتر في الأقسام الثقيلة) في حين أن ضمان معدلات درجة الحرارة والتبريد لا تحفز التوعية.
5. توثيق: الحفاظ على سجلات مفصلة لمعلمات اللحام, نتائج التفتيش, واختبار تقارير التتبع والامتثال.

المعايير والمواصفات لمراقبة الجودة

توفر العديد من معايير الصناعة إرشادات لمراقبة الجودة في لحام أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ. تشمل المعايير الرئيسية:

• ASME B31.3: عملية الأنابيب, يحدد متطلبات اللحام والتفتيش في النباتات الكيميائية والبتروكيماويات.
• AWS D1.6: رمز اللحام الهيكلي - الصلب بدون تخطي, يغطي إجراءات اللحام والتأهيل للتطبيقات الهيكلية.
• واجهة برمجة التطبيقات 1104: لحام خطوط الأنابيب والمرافق ذات الصلة, يوفر إرشادات لحام خطوط الأنابيب, بما في ذلك الفولاذ المقاوم للصدأ.
• ايزو 3834: متطلبات الجودة لحام الانصهار للمواد المعدنية, يحدد مبادئ QC العامة.

تحدد هذه المعايير معايير القبول لعيوب اللحام, مثل أقصى أحجام مسموح بها للمسامية, تشققات, وقام, ضمان تلبية اللحامات متطلبات السلامة والأداء.

عيوب اللحام الشائعة وتدابير التحكم

طاولة 1 يلخص عيوب اللحام الشائعة في لحام أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ, أسبابهم, وتدابير مراقبة الجودة لتخفيفها.

تقنيات التفتيش والاختبار

اختبار غير مدمر (NDT)

تعتبر طرق NDT ضرورية للكشف عن عيوب اللحام دون إتلاف الأنبوب. تشمل تقنيات NDT الشائعة لحام أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ:

1. الاختبار الشعاعي (ر.ت): يستخدم الأشعة السينية أو أشعة جاما للكشف عن العيوب الداخلية مثل المسامية والضربات. مناسبة للأنابيب ذات الجدران الكثيفة ولكنها تتطلب احتياطات السلامة.
2. اختبار بالموجات فوق الصوتية (يوتا): يستخدم موجات الصوت عالية التردد للكشف عن عيوب تحت السطحية. فعالة لاكتشاف الشقوق وعدم الانصهار.
3. اختبار اختراق الصبغة (حزب العمال): يطبق صبغة على سطح اللحام للكشف عن عيوب كسر السطح مثل الشقوق والمسامية. مثالي للصلب غير القابل للصدأ الأوستنيتي.
4. اختبار الجسيمات المغناطيسية (MT): يكتشف العيوب السطحية وقريبة من السطح في الفولاذ المقاوم للصدأ الفيريريت باستخدام الحقول المغناطيسية وجزيئات الحديد.

طاولة 2 يلخص قابلية تطبيق طرق NDT لحام أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ.

الاختبار المدمر

يتضمن الاختبار المدمر التضحية بعينة لحام لتقييم خصائصه الميكانيكية. وتشمل الاختبارات الشائعة:

1. اختبار الشد: يقيس قوة اللحام والليونة عن طريق تفكيكها حتى الفشل.
2. الانحناء اختبار: يقيم الليونة والانصهار عن طريق ثني عينة اللحام لزاوية محددة دون تكسير.
3. اختبار التأثير: يقيم المتانة من خلال ضرب اللحام مع البندول لقياس امتصاص الطاقة.

عادة.

استراتيجيات مراقبة الجودة العملية

التدريب والشهادات

يجب تدريب اللحام والمفتشين بشكل كافٍ واعتمادهم لضمان جودة ثابتة. يجب أن تغطي برامج التدريب المعادن الفولاذ المقاوم للصدأ, تقنيات اللحام, وتحديد العيوب. معايير الشهادة لكل ASME القسم التاسع أو AWS تضمن أن الموظفين يفيون بمتطلبات الحد الأدنى من الكفاءة.

مراقبة العملية والأتمتة

أنظمة اللحام الآلية, مثل اللحام TIG المداري, يمكن تحسين الاتساق عن طريق التحكم في المعلمات مثل سرعة السفر, مدخلات الحرارة, وتدفق الغاز. يمكن أن أنظمة المراقبة في الوقت الفعلي يمكنها تسجيل معلمات اللحام ومشغلي التنبيه إلى الانحرافات عن WPS.

الرقابة البيئية

يجب إجراء اللحام في بيئة خاضعة للرقابة لتقليل التلوث إلى الحد الأدنى. استخدم الغرف النظيفة أو حواجز الرياح لحماية منطقة اللحام من الغبار, رُطُوبَة, والمسودات, والتي يمكن أن تؤثر على تغطية الغاز التدريبية وجودة اللحام.

دراسات الحالة

دراسة الحالة 1: نظام أنابيب مصفاة النفط

في مشروع مصفاة نفط حديث, 316L أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ (4-قطر بوصة, 6 سم سمك الجدار) استخدمت لنظام أنابيب العمليات. أظهرت اللحامات الأولية المسامية والتكسير بسبب عدم كفاية الظهر والمدخلات عالية الحرارة. تم تنفيذ تدابير مراقبة الجودة, مشتمل:

• استخدام 99.99% الأرجون النقي للتشجيع الخلفي.
• تقليل مدخلات الحرارة إلى 1.2 kj/mm.
• إجراء 100% RT على جميع اللحامات.

بعد هذه التعديلات, انخفضت معدلات العيب من 15% ل 2%, اجتماع ASME B31.3 معايير القبول.

دراسة الحالة 2: مصنع معالجة الأغذية

تم تثبيت مصنع لمعالجة الأغذية 304 أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ (2-قطر بوصة, 3 سم سمك الجدار) لنظام صحي. تم اكتشاف عيوب اللحام مثل تقويض ونقص الانصهار أثناء الفحص البصري. نفذ فريق مراقبة الجودة:

• تدريب اللحام على تقنيات اللحام TIG المناسبة.
• باستخدام اختبار اختراق الصبغة لجميع اللحامات.
• التأكد من أن درجة حرارة Interpass لا تتجاوز 120 درجة مئوية.

هذه التدابير خفضت العيوب إلى أدناه 1%, ضمان الامتثال للمعايير الصحية.

خاتمة

مراقبة الجودة في اللحام الأنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ هي عملية متعددة الأوجه تتطلب الاهتمام بخصائص المواد, تقنيات اللحام, وطرق التفتيش. من خلال تنفيذ الدقة الصارمة قبل الدقة, في العملية, وتدابير مراقبة الجودة بعد الشرط, عيوب اللحام مثل الشقوق, المسامية, ويمكن تقليل التشويه. توفر معايير مثل ASME B31.3 و AWS D1.6 إطار عمل لضمان جودة اللحام, بينما توفر NDT والاختبار المدمر طرقًا موثوقة للكشف عن العيوب والتحقق منه.

المشاركات ذات الصلة

ما هو الفرق بين الأنابيب المس السوداء والأنابيب الفولاذية المجلفنة?

الأنابيب الفولاذية السوداء والأنابيب الفولاذية المجلفنة هما نوعان من الأنابيب الفولاذية المستخدمة في التطبيقات المختلفة, والفرق الرئيسي بينهما يكمن في طلاءها ومقاومتها للصدأ والتآكل.

ما هي مزايا استخدام نظام طلاء FBE مزدوج الطبقة مقارنة بالطبقة الواحدة?

صعب, طلاء علوي قوي ميكانيكيًا لجميع طبقات الحماية من التآكل لخطوط أنابيب الإيبوكسي. يتم تطبيقه على الطبقة الأساسية لتشكيل طبقة خارجية صلبة مقاومة للقلع, تأثير, التآكل والاختراق. تم تصميم فولاذ أبتر خصيصًا لحماية طبقة التآكل الأولية من التلف أثناء تطبيقات الحفر الاتجاهي لخطوط الأنابيب, ممل, عبور النهر والتركيب في الأراضي الوعرة.

جدول المقارنة القياسي لأنابيب الصلب – هو | أستم | من | أنابيب الصلب GB

العلامة التجارية الجديدة الصينية GB اليابانية JIS الأمريكية ASTM الألمانية DIN جدول المقارنة القياسي لأنابيب الصلب

توصيل أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ بتجهيزات أنابيب الفولاذ الكربوني

في التطبيقات الصناعية والسكنية, في كثير من الأحيان يكون من الضروري الانضمام إلى أنواع مختلفة من المعادن. يمكن أن تكون هذه الوصلات بين الفولاذ المقاوم للصدأ والفولاذ الكربوني, اثنان من المواد الأكثر استخدامًا في أنظمة الأنابيب. سترشدك هذه المقالة خلال عملية توصيل أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ بتجهيزات أنابيب الفولاذ الكربوني, التحديات المعنية, وكيفية التغلب عليها.

أبعاد & وزن الأنابيب الفولاذية الملحومة وغير الملحومة ASME B 36.10 / ب 36.19

بناء على المعلومات المقدمة, ASME ب 36.10 وب 36.19 تحدد المعايير أبعاد ووزن الأنابيب الفولاذية الملحومة وغير الملحومة. توفر هذه المعايير إرشادات لتصنيع وتركيب الأنابيب الفولاذية في مختلف الصناعات, بما في ذلك النفط والغاز, البتروكيماويات, وتوليد الطاقة. أسم ب 36.10 تحدد هذه المواصفة أبعاد وأوزان الأنابيب الفولاذية الملحومة وغير الملحومة. وهو يغطي الأنابيب التي تتراوح من NPS 1/8 (الاسم المميز 6) من خلال مصادر القدرة النووية 80 (الاسم المميز 2000) ويتضمن سماكات وجداول زمنية مختلفة للجدار. الأبعاد المغطاة تشمل القطر الخارجي, سمك الحائط, والوزن لكل وحدة الطول.

ASME SA789 و ASME SA790 أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوجة

ASME SA789 و ASME SA790 أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ ومواد أنبوب للزيت والغاز, مصفاة, صناعات البتروكيماويات والطاقة مثل S31803 Duplex Steel Pipe, 2205 أنابيب فولاذية مزدوجة, S32750 Super Duplex Steel Pipe, S32760 Super Duplex Steel Pipe.