Persijos įlankos jūros vanduo šešis mėnesius per metus pasiekia 35 laipsnius. Esant tokiai temperatūrai,316L vamzdisgėlinimo gamykloje įsiurbimas turi korozijos greitį, dėl kurio inžinieriai nervina,904L sėdi tiesiai prie kritinės duobių temperatūros ir254SMOturi 40 laipsnių saugos ribą. Klausimas ne tas, kuris lydinys yra „geresnis“ - kiekviename duomenų lape nurodoma, kad 254SMO laimi.
Kyla klausimas: kaip apskaičiuoti slenkstį, nustatyti sienos dydį ir išsiaiškinti, ar lydinio atnaujinimas atsiperka? Šiame straipsnyje aprašoma visa skaičiavimo grandinė nuo aptarnavimo sąlygų iki kainos per metus, kaip pavyzdį naudojant Saudo Arabijos gėlinimo įrenginio aušinimo vandens liniją.
1 veiksmas: apibrėžkite aptarnavimo sąlygas
Prieš atliekant bet kokį skaičiavimą, proceso duomenų lape reikia keturių skaičių:
| Parametras | Vertė | Šaltinis |
|---|---|---|
| Skystis | Jūros vanduo (Persijos įlanka, atvira įleidimo vieta) | Projekto specifikacija |
| Chlorido kiekis | ~21 000 ppm (≈ 2,1 % Cl⁻) | Tipiškas Persijos įlankos jūros vanduo |
| Projektinė temperatūra | 35 laipsniai (vasaros pikas), 28 laipsniai (metinis vidurkis) | Istoriniai duomenys, Saudi Water Partnership Company |
| Projektinis slėgis | 16 barų (DN 200 aušinimo vandens tiekimo linija) | Vamzdynų linijų sąrašas |
| Dizaino gyvenimas | 25 metai | Projekto specifikacija |
| Korozijos pašalpa | 3 mm (jei anglinis plienas yra bazinė linija) | Projekto specifikacija |
Chlorido kiekis ir temperatūra yra du įvesties elementai, lemiantys PREN poreikį. 35 laipsnių smailė yra svarbi, nes duobių susidarymas yra nuo temperatūros -priklausantis procesas - kritinė duobių susidarymo temperatūra (CPT) yra metalo temperatūra, virš kurios prasideda ir plinta stabilios duobės. Jei jūsų projektinė temperatūra viršija lydinio CPT, lydinys bus įdubęs. Laikotarpis.
2 veiksmas: apskaičiuokite minimalų paslaugos PREN
Atsparumo įdubimui lygiavertis skaičius (PREN) yra vienintelis naudingiausias nerūdijančiojo plieno chlorido naudojimo indeksas. Austenitinių klasių formulė yra tokia:
PREN=%Cr + 3.3 × %Mo + 16 × %N
Koeficientai gaunami iš elektrocheminių tyrimų: molibdenas sudaro maždaug 3,3 karto didesnį atsparumą duobėms nei chromas, tenkantis svorio procentui, o azotas – maždaug 16 kartų. Dvipusio tipo klasėms kartais pridedamas volframo terminas: PREN=%Cr + 3.3(%Mo + 0.5%W) + 16%N, tačiau šiame pavyzdyje austenitinėms klasėms taikoma standartinė formulė.
Apskaičiuokime PREN trims galimiems lydiniams, naudodami vidutinės- diapazono vardines kompozicijas pagal ASTM specifikacijas:
| Lydinys | UNS | Cr (%) | mėn. (%) | N (%) | PREN skaičiavimas | PREN rezultatas |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 316L | S31603 | 17.0 | 2.1 | 0.05 | 17.0 + 3.3×2.1 + 16×0.05 | 17.0 + 6.93 + 0.80 = 24.7 |
| 904L | N08904 | 21.0 | 4.5 | 0.05 | 21.0 + 3.3×4.5 + 16×0.05 | 21.0 + 14.85 + 0.80 = 36.7 |
| 254SMO | S31254 | 20.0 | 6.2 | 0.21 | 20.0 + 3.3×6.2 + 16×0.21 | 20.0 + 20.46 + 3.36 = 43.8 |
Jūros vandens slenkstis
Plačiai priimta pramonės taisyklė teigia, kadPREN Didesnis arba lygus 40 yra minimalus patikimas nuolatinis panardinimas į natūralų jūros vandenį. Tai nėra kodo reikalavimas - ASME ir ASTM jo nekodifikuoja -, bet tai atspindi dešimtmečių patirtį jūrų ir gėlinimo paslaugų srityje. Žemiau nei PREN 40 lydinys ilgainiui pateks į šiltą, gazuotą jūros vandenį, ypač į plyšius.
Žiūrint į lentelę:
316 l (PREN 24,7): Peržengia slenkstį 15 taškų. Netinka nuolatiniam panardinimui jūros vandenyje.
904L (PREN 36,7): Peržengia slenkstį 3 taškais. Išgyvena aplinkos jūros vandenį, bet 35 laipsnių temperatūroje jis yra nedidelis.
254SMO (PREN 43.8):Išvalo slenkstį 4 taškais. Tinka šilto jūros vandens aptarnavimui.
Pastaba apie PREN apribojimus
PREN yra reitingavimo įrankis, o ne dizaino kodas. Jame neatsižvelgiama į:
- Volframas (W), kuris prisideda prie atsparumo plyšinei korozijai kai kuriose super dupleksinėse klasėse
- Varis (Cu), kuris pagerina redukcinį atsparumą rūgštims, bet yra neutralus chlorido duobėms
- Paviršiaus apdaila, suvirinimo sąlygos ir srauto greitis – visa tai keičia tikrąjį CPT
Svarbių paslaugų atveju PREN nurodo, kuriuos lydinius įtraukti į galutinį sąrašą. Galutiniam sprendimui priimti reikia patikrinti tikrąjį CPT ir CCT pagal ASTM G48 arba ASTM G150 bandymų duomenis.
3 veiksmas: patikrinkite CPT ir CCT pagal projektinę temperatūrą
PREN pateikia reitingą. CPT ir CCT pateikia faktines temperatūros ribas. Du standartiniai bandymo metodai yra šie:
ASTM G48 metodas A/C: panardinimo į geležies chloridą bandymas. Suteikia CPT (A metodas) ir CCT (D metodas).
ASTM G150: Elektrocheminis duobėjimo bandymas 1 M NaCl. Suteikia CPT.
Reprezentatyvios reikšmės iš paskelbtų duomenų lapų ir mokslinių darbų:
| Lydinys | PREN | CPT (laipsnis) ASTM G48-A | CCT (laipsnis) ASTM G48-D |
|---|---|---|---|
| 316L | 24.7 | 5 – 15 | < 0 |
| 904L | 36.7 | 30 – 40 | 10 – 15 |
| 254SMO | 43.8 | 65 – 75 | 35 – 45 |
Mūsų projektinė temperatūra yra 35 laipsniai. Dabar skaičiavimas tampa paprastas:
| Lydinys | CPT ( laipsnis ) | Projektinė temperatūra ( laipsnis ) | Saugos riba ( laipsnis ) | Verdiktas |
|---|---|---|---|---|
| 316L | 10 | 35 | −25 | NepavykstaBus pradėta - duobių |
| 904L | 35 | 35 | 0 | Ribinis- nėra saugos ribos piko metu |
| 254SMO | 70 | 35 | +35 | Praeina- 35 laipsnių paraštė |
Tai yra skaičiavimo esmė. Esant 35 laipsnių didžiausiai jūros vandens temperatūrai, 904 l yra tiksliai CPT. Praktiškai tai reiškia, kad bet koks temperatūros pokytis, bet koks plyšys, bet koks apnašas ar bet koks suvirinimo netobulumas sukels duobių susidarymą. 254SMO turi 35 laipsnių ribą, kuri apima sezoninius pokyčius ir karštąsias vietas.
4 veiksmas: apskaičiuokite sienos storį pagal ASME B31.3
Pasirinkus lydinį, sienelės storis apskaičiuojamas pagal ASME B31.3 IV skyrių. Tiesaus vamzdžio, esant vidiniam slėgiui, formulė (apytikslis plonos-sienos, galioja, kai t < D/6):
t = (P × D) / (2 × (S × E + P × Y))
Kur:
t=reikalingas sienelės storis (mm), prieš ribą nuo korozijos
P=vidinis projektinis slėgis (MPa)=1.6 MPa (16 barų)
D=išorinis skersmuo (mm)=219.1 mm (NPS 8", DN 200)
S=leistinas įtempis iš ASME II skyriaus-D (MPa)
E=kokybės koeficientas (1,0 besiūliai, 0,85 ERW)
Y=koeficientas iš lentelės 304.1.1=0.4 (austenitas, mažesnis arba lygus 482 laipsniais)
Leidžiamos įtampos vertės (ASME II-D skyrius, orientacinis)
| Lydinys | Būklė | S prie 35 laipsnių (MPa) | Šaltinis |
|---|---|---|---|
| 316L | Tirpalas atkaitintas, besiūlis | 115 | ASME II-D 1A lentelė |
| 904L | Tirpalas atkaitintas, besiūlis | 115 | ASME II-D (kodo atvejis) |
| 254SMO | Tirpalas atkaitintas, besiūlis | 138 | ASME II-D (2703 kodo atvejis) |
Atliktas 254SMO (pasirinkto lydinio) skaičiavimas
Sienelės storio formulės pakeitimas:
| Žingsnis | Skaičiavimas | Rezultatas |
|---|---|---|
| P × D | 1.6 × 219.1 | 350,56 MPa·mm |
| S × E | 138 × 1.0 | 138 MPa |
| P × Y | 1.6 × 0.4 | 0,64 MPa |
| Vardiklis | 2 × (138 + 0.64) | 277,28 MPa |
| t (slėgis) | 350.56 / 277.28 | 1,26 mm |
| Korozijos pašalpa | (pagal specifikaciją, bet 254SMO šioje paslaugoje efektyviai=0) | 0 mm |
| Malūno tolerancija (12,5 %) | 1.26 × 1.125 | 1,42 mm |
| Reikalinga vardinė sienelė | Kitas standartinis grafikas Didesnis arba lygus 1,42 mm | Sch 10S=3.76 mm |
Nuoroda, jei ta pati linija buvo pastatyta 316L (neatsižvelgiant į duobių gedimo riziką):
| Žingsnis | Skaičiavimas | Rezultatas |
|---|---|---|
| S × E | 115 × 1.0 | 115 MPa |
| Vardiklis | 2 × (115 + 0.64) | 231,28 MPa |
| t (slėgis) | 350.56 / 231.28 | 1,52 mm |
| Korozijos pašalpa | 3,0 mm (jūros vanduo) | +3.0=4.52 mm |
| Malūno tolerancija (12,5 %) | 4.52 × 1.125 | 5,08 mm |
| Reikalinga vardinė sienelė | Kitas standartinis grafikas Didesnis arba lygus 5,08 mm | Sch 40S=8.18 mm |
Skaičiuojant 316 l, reikalingas Sch 40S (8,18 mm), nes jūros vandeniui yra 3 mm korozijos nuolaida. 254SMO reikalingas tik Sch 10S (3,76 mm), nes naudojant šią paslaugą jam nereikia korozijos. Svoris vienam metrui sumažėja nuo 42,1 kg/m iki 19,3 kg/m - 54 %. Šis svorio taupymas tiesiogiai įtraukiamas į sąnaudų apskaičiavimą.
5 veiksmas: paslaugų-mokesčio už-metus-apskaičiavimas-
Paskutinis skaičiavimas atsako į pirkimo klausimą: ar brangesnis lydinys atsiperka per visą projektavimo laiką? Norėdami tai padaryti, jums reikia:
- Medžiagos kaina už metrą (pagal svorį × lydinio kainą)
- Montavimo išlaidų skirtumas (plonesnis vamzdis=mažiau atramos, mažiau suvirinimo)
- Numatomas tarnavimo laikas prieš pakeitimą
Medžiagos kaina vienam metrui
| Parametras | 316L Sch 40S | 254SMO Sch 10S |
|---|---|---|
| Svoris vienam metrui | 42,1 kg/m | 19,3 kg/m |
| Orientacinė medžiagos kaina (USD/kg, EXW Kinija, 2026 m. rugpjūčio mėn.) | 4.50–4.50–6.00 | 24.00–24.00–32.00 |
| Medžiagos kaina už metrą (vidutinis{0}}diapazonas) | 42.1 × 5.25=∗∗5.25=∗∗221/m** | 19.3 × 28.00=∗∗28.00=∗∗540/m** |
| Priemoka už metrą | - | +$319/m (2.4×) |
254SMO už metrą kainuoja 2,4 karto daugiau nei 316L esant tokiam pačiam slėgio reitingui. Bet tai dar ne visas skaičiavimas.
Tarnavimo trukmės prielaida
| Lydinys | Numatomas gyvenimas 35 laipsnių įlankos jūros vandenyje | Gedimo režimas gyvenimo pabaigoje |
|---|---|---|
| 316 l (su 3 mm CA) | 8–12 metų (įdubimas + perforacija) | Per{0}}sienos įdubimus ties nuosėdomis ir plyšiais |
| 904L | 12–18 metų (ribinis CPT) | Duobės esant temperatūros pokyčiams ir plyšiams |
| 254SMO | 25–30+ metai (neviršijant CPT maržos) | Nėra duobių; galima mechaninė ar išorinė korozija |
Paslaugos metų kaina (tik medžiaga)
| Lydinys | Medžiagos kaina/m | Dizaino gyvenimas (metai) | Kaina per metus už metrą |
|---|---|---|---|
| 316L Sch 40S | $221 | 10 (viduryje) | 22,10 USD per metus/m |
| 904L (panaši sienelė kaip 316L) | 221×1.8=221×1.8=398 | 15 (viduryje) | 26,50 USD per metus/m |
| 254SMO Sch 10S | $540 | 27 (viduryje) | 20,00 USD per metus/m |
254SMO iš tikrųjų yra pigiausias pasirinkimas per metus, nepaisant didžiausių išankstinių medžiagų sąnaudų. Dėl plonesnės sienos svorio sumažinimo 54 %, korozijos nebuvimo ir 25+ metų projektinės eksploatacijos trukmės, metinės išlaidos yra mažesnės nei 316 l -, kurią reikėtų pakeisti bent du kartus per 25 metus.
Papildomi sąnaudų veiksniai, neįtraukti į bazinį skaičiavimą
| faktorius | Poveikis 254SMO | Poveikis 316L |
|---|---|---|
| Suvirinimas (mažiau suvirinimo siūlių dėl mažesnio svorio) | Žemesnis | - |
| Atraminis plienas (žiebtuvėlio vamzdžio=lengvesnės atramos) | Žemesnis | - |
| Pakaitinio išjungimo kaina (vienas prieš du ar tris) | Žemesnis | Didesnis - kiekvienas pakeitimas kainuoja 50 USD,000+ už eilutę |
| Ankstyvo gedimo rizika (įdubimas prie CPT) | Žema (35 laipsnių paraštė) | Aukšta (nulinė riba 35 laipsnių kampu) |
| Laužo vertė eksploatavimo pabaigoje (nikelis + molibdenas) | Didesnis atsigavimas | Žemesnis |
Pakeitimo išjungimo kaina yra veiksnys, kurį pirkimo komandos dažniausiai neįvertina. Gėlinimo įrenginio išjungimas dėl vamzdžio pakeitimo gali kainuoti 200 000–200 000–500 000 per dieną, kai prarandama vandens gamyba. Jei 316L reikia pakeisti 10 ir 20 metais, vien išjungimo sąnaudos sumažina 254SMO medžiagų priemoką.
6 veiksmas: apibendrintas sprendimas
| Kriterijus | 316L | 904L | 254SMO | Pasirinkta |
|---|---|---|---|---|
| PREN Didesnis arba lygus 40? | 24.7 - Ne | 36.7 - Ne | 43.8 - Taip | 254SMO |
| CPT > 35 laipsniai? | 10 laipsnių - Nr | 35 laipsnių - Kraštinė | 70 laipsnių - Taip | 254SMO |
| Sienelės storis (ASME B31.3) | Sch 40S (8,18 mm) | Sch 40S (8,18 mm) | Sch 10S (3,76 mm) | 254SMO |
| Medžiagos kaina vienam metrui | $221 | $398 | $540 | 316L pigiausias |
| Paslaugos metų kaina | $22.10 | $26.50 | $20.00 | 254SMO pigiausias |
| Įdubimo gedimo pavojus | Aukštas | Vidutinis | Žemas | 254SMO |
Sprendimas: DN 200 aušinimo vandens linijai 35 laipsnių Persijos įlankos vandenyje nurodykite 254SMO (UNS S31254) besiūlį vamzdį, ASTM A312/A312M, Sch 10S, atkaitintą tirpalu ir atkaitintą vandeniu. Skaičiavimas rodo, kad jis yra techniškai saugesnis ir ekonomiškai pigesnis už 316 l arba 904 l eksploatacijos metus.
DUK
Kas yra PREN formulė ir kada ji taikoma?
Dažniausia austenitinio nerūdijančio plieno PREN formulė yra PREN=%Cr + 3.3 × %Mo + 16 × %N. Tai taikoma austenitinėms rūšims be volframo. Dvipusio ir itin dvipusio tipo rūšims, kuriose yra volframo, kartais naudojama išplėstinė formulė PREN=%Cr + 3.3(%Mo + 0.5%W) + 16%N. PREN yra reitingavimo įrankis, skirtas atsparumui įbrėžimams nustatyti, o ne dizaino kodas. Jis nenumato tikrojo duobėjimo greičio, plyšių korozijos ar įtempių korozijos įtrūkimų.
Kodėl PREN 40 yra jūros vandens slenkstis?
PREN Didesnis arba lygus 40 yra empirinė taisyklė, pagrįsta dešimtmečių patirtimi jūrų, atviroje jūroje ir gėlinimo paslaugų srityje. Jis nėra kodifikuotas ASME ar ASTM standartuose. Lydiniai, kurių PREN yra mažesnis nei 40, ilgainiui pateks į šiltą, gazuotą natūralų jūros vandenį, ypač po nuosėdomis, plyšiuose ar suvirinimo nelygumais. Lydiniai, kurių temperatūra yra 40 ar daugiau, praktiškai apsaugo nuo duobių susidarymo nuolat panardinant į jūros vandenį. Slenkstis yra konservatyvus šaltam, švariam jūros vandeniui ir gali būti nepakankamas karštam, stovinčiam ar chloruotam jūros vandeniui.
Ar 904L iš viso galima naudoti jūros vandenyje?
Taip, bet atsargiai . 904L (PREN ~36,7) pakanka aplinkos-temperatūrai jūros vandeniui (žemiau 25 laipsniai), sūriame vandenyje ir protarpiniam poveikiui. Jis yra ribinis esant 30–35 laipsniams ir rizikingas virš 35 laipsnių. Persijos įlankos jūros vandenyje, kuris vasarą pasiekia 35 laipsnius, 904L sėdi prie savo CPT ir atsiras plyšiuose ir nuosėdose. Norint nuolat panardinti į šiltą jūros vandenį, tinkamas pasirinkimas yra 254SMO arba super duplex S32750 (PREN ~42).
Ar 254SMO sienelės storio skaičiavimas keičiasi lyginant su 316L?
Taip. ASME B31.3 sienelės storio formulė naudoja leistiną įtempį S iš ASME II skyriaus-D. 254SMO turi didesnį leistiną įtempį (138 MPa palyginti su 115 MPa 316 l esant 35 laipsniams) dėl stiprinimo azotu. Be to, 254SMO chloridams nereikia korozijos, o 316L reikia 2–3 mm. Bendras efektas yra toks, kad 254SMO gali naudoti Sch 10S, kai 316L reikia maždaug pusės sienos ir pusės svorio, kad būtų pasiektas toks pat slėgis.
Ar skaičiuojant -per-metų kainą visada pasirenkamas atsparesnis korozijai-lydinys?
Ne visada. Jei projektinis tarnavimo laikas yra trumpas (5–10 metų), išankstinė 254SMO kaina gali nesiamortizuoti. Jei paslauga teikiama su pertrūkiais, šalta arba mažai -chlorido, gali pakakti 316 l arba 904 l ir pigiau tiek iš anksto, tiek kasmet. Skaičiavimas yra palankus 254SMO, kai: (1) projektinis tarnavimo laikas yra 20+ metų, (2) eksploatavimo temperatūra viršija 904L CPT ir (3) pakeitimo išjungimo išlaidos yra didelės. 25 metų gėlinimo gamyklai matematika yra aiški.
O kaip super duplex S32750 kaip alternatyva 254SMO?
Super duplex S32750 (PREN ~42) yra tinkama alternatyva 254SMO (PREN ~44) šiltam jūros vandeniui. Jis pasižymi didesne takumo riba (550 MPa prieš 300 MPa), o tai dar labiau sumažina sienelės storį. Tačiau „super duplex“ turi siauresnį suvirinimo langą, 475 laipsnių trapumo ribą ir kitokias gamybos taisykles. Gėlinimo įrenginyje, kuriame yra daug lauko suvirinimo siūlių ir nėra aukštesnių nei 300 laipsnių temperatūros pokyčių, tinka abu lydiniai. Pasirinkimas dažnai priklauso nuo suvirinimo kvalifikacijos, prieinamumo ir specifikatoriaus pageidavimų.
Reikia PREN{0}}pagrįsto vamzdžių pasirinkimo skaičiavimo jūsų chlorido paslaugų projektui?
HUITONG tiekia 254SMO (UNS S31254), 904L (UNS N08904) ir 316L vamzdžius pagal ASTM A312/A312M su visu EN 10204 3.1/3.2 MTC, ASME B31.3 sienelių storio atitikimu ir inžinerine pagalba gėlinimui ir jūrų projektams Saudo Arabijoje, FGD. Nusiųskite savo proceso sąlygas ir eilučių sąrašąmarket@htpipe.comarba WhatsApp+86-19339900201lydinio parinkimui, sienos dydžiui ir pasiūlymo atsakymui.
