خم برگشتی ASTM A234 WPB-S برای نیروگاه ها و دیگ های بخار

ترکیب خم برگشتی ASTM A234 WPB-S

ویژگی‌های استحکام خم برگشتی ASTM A234 WPB-S​

1. استحکام مکانیکی​

• مقاومت کششی: حداقل مقاومت کششی خم برگشتی ASTM A234 WPB-S 415 مگاپاسکال است. این مقاومت کششی بالا به آن اجازه می‌دهد تا در برابر نیروهای کششی ایجاد شده در سیستم خط لوله در حین کار مقاومت کند و از جدا شدن اتصالات جلوگیری کند.​ مقاومت تسلیم: حداقل مقاومت تسلیم آن 240 مگاپاسکال است.
• مقاومت تسلیم یک شاخص مهم از توانایی مواد در مقاومت در برابر تغییر شکل پلاستیکی است. با این مقاومت تسلیم، اتصالات می‌توانند شکل و عملکرد اصلی خود را تحت فشار کاری عادی بدون تغییر شکل دائمی حفظ کنند.​
• چقرمگی ضربه: چقرمگی ضربه خوبی دارد، به خصوص در دماهای پایین. هنگامی که در دمای -29 درجه سانتیگراد آزمایش می‌شود، انرژی ضربه معمولاً کمتر از 27 ژول نیست. این امر تضمین می‌کند که اتصالات می‌توانند در برابر بارهای ضربه‌ای ناگهانی در محیط‌های سرد، مانند مناطق سردسیر یا در حین حمل و نقل سیالات با دمای پایین، بدون شکست ترد مقاومت کنند.​

2. مقاومت در برابر فشار و دما​

• مقاومت در برابر فشار: برای سیستم‌های خط لوله با فشار متوسط ​​و بالا مناسب است. حداکثر فشار کاری مجاز (MAWP) با اندازه اسمی و ضخامت دیواره اتصالات متفاوت است. به عنوان مثال، برای اندازه اسمی 2 اینچ و ضخامت دیواره Schedule 40، MAWP می‌تواند در دمای اتاق به 1.6 مگاپاسکال برسد و همچنان می‌تواند ظرفیت تحمل فشار خاصی را در دماهای بالاتر حفظ کند.​
• مقاومت در برابر دما: می‌تواند در محدوده دمایی وسیعی، معمولاً از -29 درجه سانتیگراد تا 427 درجه سانتیگراد، کار کند. در این محدوده دمایی، خواص مکانیکی آن ثابت می‌ماند و هیچ تخریب قابل توجهی در استحکام و چقرمگی وجود ندارد. این امر آن را برای سیستم‌های خط لوله‌ای که سیالات با دمای بالا مانند بخار و روغن داغ را منتقل می‌کنند و همچنین سناریوهای حمل و نقل سیالات با دمای پایین، قابل استفاده می‌کند.​

فرآیند ساخت خم برگشتی ASTM A234 WPB-S​

1. انتخاب و بازرسی مواد اولیه​

• مواد اولیه: لوله‌های بدون درز فولاد کربنی با کیفیت بالا که الزامات درجه ASTM A234 WPB را برآورده می‌کنند، به عنوان مواد اولیه انتخاب می‌شوند. ترکیب شیمیایی فولاد کربنی باید با استاندارد مطابقت داشته باشد، با محتوای کربن از 0.25٪ تا 0.35٪، محتوای منگنز از 0.80٪ تا 1.20٪ و مقادیر کمی از عناصری مانند سیلیسیم، فسفر و گوگرد (محتوای فسفر ≤0.035٪، محتوای گوگرد ≤0.035٪) برای اطمینان از عملکرد مواد.​
• بازرسی: مواد اولیه تحت تجزیه و تحلیل دقیق ترکیب شیمیایی (با استفاده از روش‌هایی مانند تجزیه و تحلیل طیفی) و آزمایش خواص مکانیکی (شامل آزمایش کششی و آزمایش ضربه) قرار می‌گیرند تا اطمینان حاصل شود که استانداردهای درجه ASTM A234 WPB را برآورده می‌کنند. علاوه بر این، ظاهر و دقت ابعادی لوله‌های بدون درز بازرسی می‌شود تا از استفاده از لوله‌های دارای نقص سطحی (مانند ترک، خراش) یا انحرافات ابعادی جلوگیری شود.​

2. فرآیند شکل‌دهی​

شکل‌دهی با فشار داغ: این روش اصلی شکل‌دهی برای خم برگشتی ASTM A234 WPB-S است. ابتدا لوله بدون درز به قطعاتی با طول مورد نیاز بریده می‌شود. سپس، بخش لوله در یک کوره حرارتی تا دمای معینی (معمولاً 800 - 950 درجه سانتیگراد) گرم می‌شود تا از انعطاف‌پذیری خوبی برخوردار شود. در مرحله بعد، با استفاده از یک دستگاه فشار داغ مخصوص، بخش لوله گرم شده از میان قالبی با حفره U شکل فشار داده می‌شود. تحت تأثیر نیروی خارجی، بخش لوله به تدریج به شکل خم برگشتی در می‌آید. در طول فرآیند شکل‌دهی، دما و سرعت فشار به شدت کنترل می‌شود تا از ضخامت دیواره یکنواخت و شکل دقیق اتصالات اطمینان حاصل شود.​

3. عملیات حرارتی​ عملیات نرمال‌سازی: پس از شکل‌دهی، خم برگشتی باید تحت عملیات نرمال‌سازی قرار گیرد. تا دمایی بالاتر از نقطه انتقال فاز Ac3 (معمولاً 890 - 950 درجه سانتیگراد) گرم می‌شود و برای مدت زمان معینی (بسته به ضخامت اتصالات، معمولاً 1 - 2 ساعت) نگه داشته می‌شود تا ساختار داخلی مواد یکنواخت شود. سپس، در هوا خنک می‌شود تا ساختار پرلیت + فریت ریز به دست آید. این عملیات می‌تواند خواص مکانیکی اتصالات را بهبود بخشد، استحکام و چقرمگی آن را افزایش دهد و تنش داخلی ایجاد شده در طول فرآیند شکل‌دهی را از بین ببرد.​

4. ماشین‌کاری و پرداخت​

• ماشین‌کاری انتها: دو انتهای خم برگشتی ماشین‌کاری می‌شوند تا دقت ابعادی و زبری سطح مورد نیاز را برآورده کنند. روش‌های ماشین‌کاری رایج شامل تراشکاری و رزوه زنی (در صورت نیاز به اتصالات رزوه ای) است. سطح انتهایی باید بر محور اتصالات عمود باشد تا از آب‌بندی خوب هنگام اتصال با لوله‌ها اطمینان حاصل شود.​
• عملیات سطحی: سطح اتصالات برای جلوگیری از خوردگی عملیات می‌شود. روش‌های رایج عملیات سطحی شامل اسیدشویی و غیرفعال‌سازی است که می‌تواند پوسته اکسید و زنگ زدگی روی سطح را از بین ببرد و یک لایه محافظ ایجاد کند. برای سیستم‌های خط لوله در محیط‌های خشن، عملیات ضد خوردگی اضافی مانند گالوانیزه کردن یا رنگ‌آمیزی می‌تواند انجام شود.​

5. بازرسی کیفیت​

• بازرسی ابعادی: قطر خارجی، قطر داخلی، ضخامت دیواره، شعاع خم و طول خم برگشتی با استفاده از ابزارهای اندازه‌گیری دقیق مانند کولیس، میکرومتر و دستگاه‌های اندازه‌گیری مختصات اندازه‌گیری می‌شود تا اطمینان حاصل شود که با الزامات طراحی و استاندارد مطابقت دارد.​
• آزمایش غیر مخرب: از روش‌های آزمایش غیر مخرب مانند آزمایش اولتراسونیک (UT) و آزمایش رادیوگرافی (RT) برای بازرسی کیفیت داخلی و سطحی اتصالات استفاده می‌شود. آزمایش اولتراسونیک می‌تواند عیوب داخلی مانند ترک و ناخالصی‌ها را تشخیص دهد، در حالی که آزمایش رادیوگرافی می‌تواند ساختار داخلی اتصالات را به وضوح نشان دهد تا اطمینان حاصل شود که هیچ نقص پنهانی وجود ندارد.​
• آزمایش فشار: یک آزمایش فشار هیدرواستاتیک بر روی خم برگشتی انجام می‌شود. اتصالات با آب پر شده و تحت فشار 1.5 برابر حداکثر فشار کاری مجاز قرار می‌گیرد و برای مدت زمان معینی (معمولاً 10 - 30 دقیقه) نگه داشته می‌شود. در طول آزمایش، نباید هیچ نشتی، تغییر شکل یا پدیده‌های غیرعادی دیگری وجود داشته باشد، که نشان می‌دهد اتصالات دارای ظرفیت تحمل فشار و عملکرد آب‌بندی خوبی است.​

زمینه‌های کاربردی خم برگشتی ASTM A234 WPB-S​

1. صنعت نفت و گاز طبیعی​ در اکتشاف و تولید نفت و گاز، خم برگشتی ASTM A234 WPB-S به طور گسترده در خطوط لوله سرچاهی، خطوط لوله جمع‌آوری و حمل و نقل و کارخانه‌های فرآوری نفت و گاز استفاده می‌شود. برای تغییر جهت نفت، گاز و سایر سیالات در سیستم خط لوله، مانند خط لوله برگشتی سرچاه و اتصال خط لوله جداکننده استفاده می‌شود. مقاومت در برابر فشار و مقاومت در برابر دمای بالای آن می‌تواند با شرایط کاری سخت فشار بالا و دمای بالا در صنعت نفت و گاز سازگار شود.​
2. صنعت شیمیایی​ در کارخانه‌های شیمیایی، در خطوط لوله فرآیند شیمیایی مختلف، مانند خطوط لوله برای حمل اسیدها، قلیاها، حلال‌ها و سایر مواد شیمیایی استفاده می‌شود. عملیات سطحی مقاوم در برابر خوردگی و خواص مکانیکی پایدار اتصالات تضمین می‌کند که می‌تواند انواع مواد شیمیایی را با خیال راحت بدون خوردگی یا آسیب حمل کند و از عملکرد عادی فرآیند تولید شیمیایی اطمینان حاصل کند. به عنوان مثال، در تولید کود، در سیستم خط لوله سنتز آمونیاک و تولید اوره استفاده می‌شود.​
3. صنعت برق​ در نیروگاه‌های حرارتی و نیروگاه‌های هسته‌ای (به استثنای مناطق خاص با تشعشعات بالا)، خم برگشتی ASTM A234 WPB-S در خطوط لوله بخار، خطوط لوله آب تغذیه و خطوط لوله میعانات استفاده می‌شود. می‌تواند دمای بالا و فشار بالای بخار (تا 427 درجه سانتیگراد و چند مگاپاسکال) را تحمل کند و از گردش روان بخار و آب در سیستم برق اطمینان حاصل کند. به عنوان مثال، در سیستم توربین بخار یک نیروگاه حرارتی، برای اتصال خطوط لوله ورودی و خروجی بخار توربین استفاده می‌شود.​
4. صنعت تصفیه آب​ در سیستم‌های آبرسانی و زهکشی شهری، سیستم‌های تصفیه فاضلاب صنعتی و کارخانه‌های آب شیرین‌کن، در سیستم‌های خط لوله برای حمل آب، فاضلاب و آب شیرین شده استفاده می‌شود. مقاومت در برابر خوردگی خوب آن (پس از عملیات سطحی مناسب) می‌تواند از خوردگی اتصالات توسط آب و ناخالصی‌های موجود در آب جلوگیری کند و از حمل و نقل بدون مانع آب و عملکرد عادی سیستم تصفیه آب اطمینان حاصل کند. به عنوان مثال، در فرآیند آب شیرین‌کن اسمز معکوس، در اتصال خط لوله ماژول غشای اسمز معکوس استفاده می‌شود.​
5. سیستم‌های گرمایش و تهویه مطبوع​ در سیستم‌های گرمایش مرکزی و سیستم‌های آب تهویه مطبوع مرکزی، در سیستم‌های خط لوله برای حمل آب گرم یا آب سرد استفاده می‌شود. می‌تواند جهت جریان آب در خط لوله را تغییر دهد تا با چیدمان تجهیزات گرمایش یا تهویه مطبوع سازگار شود. عملکرد پایدار آن انتقال کارآمد انرژی گرما یا سرما را تضمین می‌کند و اثر گرمایش یا سرمایش سیستم را بهبود می‌بخشد.​