ASTM A240 304/304L 316/316L Ατσάλινο κεφαλικό για δοχεία υπό πίεση

Κεφαλή από ανοξείδωτο χάλυβα ως στοιχείο κλεισίματος δοχείου πίεσης

Η κεφαλή από ανοξείδωτο χάλυβα είναι ένα σχηματισμένο τέλος κλεισίματος για δοχεία πίεσης, ανταλλακτές θερμότητας, αντιδραστήρες, στήλες και δεξαμενές αποθήκευσης.Οι κλάσεις ανοξείδωτου χάλυβα παρέχουν αντοχή στη διάβρωση σε ένα ευρύ φάσμα μέσων διεργασίας, συμπεριλαμβανομένων των οξέων, των αλκαλίων, των χλωριδίων (μέσα στα όρια της ποιότητας), των οργανικών ενώσεων και των υγρών υψηλής καθαρότητας.

Η κεφαλή σχηματίζεται από πλάκα ή φύλλο από ανοξείδωτο χάλυβα με ζεστή ή κρύα πίεση, περιστροφή ή διάτρηση.και GB/T 25198 (Κεφαλές δοχείων υπό πίεση)Οι κεφαλές μπορούν να προμηθευτούνται ως σχηματισμένα κενά, με προετοιμασία της άκρης για συγκόλληση, ή πλήρως κατασκευασμένες με συγκολλημένες φλάντζες, ακροφύσια και ανοίγματα ελέγχου.

Τύποι κεφαλιών ∆ Γεωμετρική ταξινόμηση

21 Ελλειπτική κεφαλή (ημιελλειπτική)

• Πιο συνηθισμένος τύπος κεφαλής δοχείου πίεσης

• Βαθμός εσωτερικού (h) = ID / 4

• Ράδιο των αρθρώσεων (r) ≈ 0,17 × ID

• Ράδιο στέμματος (R) ≈ 0,90 × ID

• Εφαρμογή: Γενικά δοχεία πίεσης, κανάλια ανταλλακτών θερμότητας, πυθμένα αντιδραστήρων, δεξαμενές αποθήκευσης

• Πλεονεκτήματα: Αποδοτική κατανομή της πίεσης, χαμηλό κόστος σχηματισμού για τις τυποποιημένες διαμέτρους

• Περιορισμός: Υψηλότερη πίεση σχηματισμού στην περιοχή των αρθρώσεων· δεν είναι κατάλληλη για πολύ υψηλή πίεση χωρίς αυξημένο πάχος

Τορισσφαιρική κεφαλή (με φτερούγες και με πλάκες)

• Ράδιο στέμματος (R): 0,80 × ID έως 1,00 × ID (συνήθως R = ID)

• Ράδιο των αρθρώσεων (r): 6% έως 10% του ID (ελάχιστο 3% ανά ASME VIII-1)

• Εφαρμογή: δοχεία χαμηλής πίεσης, ατμοσφαιρικές δεξαμενές, κάλυψη οδού

• Πλεονεκτήματα: Λιγότερο βάθος (χαμηλότερο ύψος κεφαλιού), χαμηλότερο κόστος σχηματισμού από τα ελλειπτικά κεφάλια

• Περιορισμός: υψηλότερη πίεση στην αρθρίτιδα· απαιτείται παχύτερο υλικό για την ίδια πίεση σε σύγκριση με την ελλειπτική

Ημισφαιρική κεφαλή

• Ράδιο = ID / 2 (αληθινή σφαίρα)

• Εσωτερικό βάθος (h) = ID / 2

• Εφαρμογή: δοχεία υψηλής πίεσης (πάνω από 10 MPa), κρυογενής αποθήκευση, πυρηνικά δοχεία

• Πλεονεκτήματα: Ελάχιστο πάχος για δεδομένη πίεση και διάμετρο, καλύτερη απόδοση κατακράτησης πίεσης

• Περιορισμός: Απαιτεί σχηματισμό δύο τεμαχίων (δύο μισά συγκολλημένα μεταξύ τους) για μεγάλες διαμέτρους > 1.500 mm· υψηλότερο κόστος κατασκευής

Κωνική κεφαλή

• Γωνία κορυφής κώνου: 30° έως 120° (συνήθως 60° για δοχεία υπό πίεση)

• Εφαρμογή: Βάθοι αποθήκευσης, δεξαμενές λιπασμάτων, δοχεία αποθέσεως, ζώνες απορρόφησης καταλύτη

• Πλεονεκτήματα: Παρέχει ομαλή μετάβαση ροής για στερεά ή λιπάσματα

• Περιορισμός: Υψηλότερη πίεση στη διασταύρωση κώνου-κύλινδρου· απαιτείται μετάβαση ενισχυτικού δακτυλίου ή αρθρώματος

Πλατεία κεφαλή (κυκλική πλάκα)

• Δάχος υπολογιζόμενος σύμφωνα με την ASME VIII-1 UG-34

• Εφαρμογή: δοχεία χαμηλής πίεσης, κάλυψη ελέγχου, κάλυψη οδού, κάλυψη καναλιών ανταλλακτών θερμότητας

• Πλεονεκτήματα: Απλή κατασκευή, χαμηλότερο κόστος για μικρές διαμέτρους

• Περιορισμός: Απαιτεί παχύτερο υλικό για πίεση· υψηλή συγκέντρωση άγχους στην άκρη

Κατηγορίες υλικών από ανοξείδωτο χάλυβα ∙ Επιλογή ανά υπηρεσία

Αυστενίτικοι ανοξείδωτοι χάλυβες

Ατσάλι ατσάλι

Ατσάλι από ανοξείδωτο χάλυβα που σκληρύνεται από βροχοπτώσεις

Μέθοδοι σχηματισμού ∙ Επιλογή διαδικασίας

Σχηματισμός με κρύο

• Θερμοκρασία: Περιβαλλοντική (20°C ∼ 40°C)

• Εξοπλισμός: Τύπωση πέδης, τσίπωση ή υδραυλική τσίπωση με ταιριασμένα πίνακα

• Τυπικό πάχος: 2 mm ∼ 20 mm (κρύο σχηματισμό)

• Αντιστάθμιση εκκαθάρισης: διαστάσεις του πίνακα προσαρμοσμένες κατά 0,5%· 2,0% της ακτίνας του στερεού πλαισίου ανά αντοχή υλικού

• Μέγιστη πίεση σχηματισμού: ≤ 15% για τα αυστενίτικα SS· ≤ 10% για τα διπλό SS (για την πρόληψη της ρωγμάτωσης)

• Μέτρηση του φερρίτη (διπλό μετά το κρύο σχηματισμό): Η περιεκτικότητα σε φερρίτη πρέπει να παραμένει μεταξύ 35% ∼ 65% ανά ASTM E562.

• Μετά τη διαμόρφωση σε κρύο: Επεξεργασία με διάλυμα (θερμότητα έως 1.040 °C ∼ 1.100 °C, σβήσιμο με νερό) για αυστενίτικο SS, εάν η διαμόρφωση απαιτεί τάση > 10% ή εάν η λειτουργία απαιτεί μέγιστη αντοχή στη διάβρωση (σύμφωνα με την ASME VIII-1 UG-79)

Χρησιμοποίηση σε θερμότητα

• Θερμοκρασία: 900°C ∼ 1.100°C (αυστενίτικο SS) · 1.000°C ∼ 1.150°C (διπλό SS)

• Ταχύτητα θέρμανσης: ≤ 150 °C/ώρα (για την αποτροπή της ανάπτυξης των σιτηρών)

• Ατμόσφαιρα σχηματισμού: Καθαρισμός αδρανών αερίων ή προστατευτική επικάλυψη για την αποτροπή οξείδωσης και κλίμακας

• Μετά από θερμό σχηματισμό:

  • Αυστενίτης SS: Επικονίαση διαλύματος σε θερμοκρασία 1,040°C ∼ 1,060°C, σβήσιμο ή γρήγορη ψύξη με αέρα

  • Διπλό SS: Αναψύκτης διαλύματος σε θερμοκρασία 1.040°C ∼ 1.080°C, σβήσιμο με νερό (για την αποκατάσταση της ισορροπίας φερρίτη/αυστενίτη)

• Για πάχος > 20 mm: Απαιτείται σβήσιμο για την αποτροπή της κατάρρευσης καρβιδίων και του σχηματισμού φάσης sigma (διπλό)

Σπάνινγκ (σχηματισμός ροής)

• Διαδικασία: Η πλάκα περιστρέφεται και πιέζεται πάνω από ένα μαντήλι για να σχηματιστεί το περίγραμμα του κεφαλιού

• Θερμοκρασία: Ψυχρή ή ζεστή (θερμή περιστροφή σε 200°C ∼ 400°C για διπλό)

• Τυπικό πάχος: 2 mm ∙ 12 mm

• Εφαρμογή: Κεφαλές λεπτών τοιχωμάτων για δεξαμενές αποθήκευσης, δοχεία χαμηλής πίεσης, μεγάλων διαμέτρων

• Πλεονεκτήματα: Χαμηλό κόστος πλέγματος· κατάλληλο για διαμέτρους > 2.000 mm

• Περιορισμός: Μείωση του πάχους στην περιοχή της κορώνας (συνήθως 5% ∼ 10% αραίωση του τοιχώματος) · το πάχος πρέπει να μετράται και να αντισταθμίζεται σε σχέδιο κενού

Σχεδιασμός πάχους

Το ελάχιστο απαιτούμενο πάχος για κάθε τύπο κεφαλής υπολογίζεται σύμφωνα με την ASME VIII-1:

21 Ελλειπτική κεφαλή (ανά UG-32 ((d))

• Σύνταξη: t = (P × D) / (2 × S × E ∙ 0,2 × P) × συντελεστής διόρθωσης

• όπου: P = πίεση σχεδιασμού, D = εσωτερική διάμετρος, S = επιτρεπόμενη πίεση, E = απόδοση αρθρώσεων

• Συντελεστής διόρθωσης για την ελλειπτική 2: 1: 1,0 (κανονικός συντελεστής που εφαρμόζεται για D/2h = 2,0)

• Για D/2h ≠ 2.0: Εφαρμόζεται ο υπολογισμός του δείκτη πίεσης σύμφωνα με το προσάρτημα 1-4

Τορισσφαιρική κεφαλή (ανά UG-32(e))

• Ο τύπος: t = (0,885 × P × L) / (S × E ∙ 0,1 × P)

• όπου L = ακτίνα στέμματος (συνήθως L = D για τις τυποποιημένες τορισσφαιρικές κεφαλές)

• Η ακτίνα των αρθρώσεων πρέπει να είναι ≥ 6% της D (ελάχιστο 3% ανά ASME VIII-1)

Ημισφαιρική κεφαλή (ανά UG-32 ((f))

• Σύνταξη: t = (P × R) / (2 × S × E ∙ 0,2 × P)

• όπου R = εσωτερική ακτίνα (D/2)

Πλατεία κεφαλή (ανά UG-34)

• Σύνταξη: t = d × sqrt ((C × P / S × E)

• Όπου: d = διάμετρος, C = συντελεστής περιορισμού άκρων (0,33 ± 0,50)

• Η τιμή C εξαρτάται από τη μέθοδο στερέωσης της άκρης (υλυσμένη, βρόγχος ή ολοκληρωμένη)

Ανεκτικότητα πάχους (επιτελούμενη κεφαλή)

• Ελάχιστο πάχος σχηματισμού μετά το σχηματισμό: ≥ 90% του ονομαστικού πάχους ανά ASME VIII-1 UG-79

• Η επιτρεπόμενη απώλεια πρέπει να περιλαμβάνεται στην επιλογή του πάχους της κενής πλάκας

• Μέτρηση πάχους: 10% της επιφάνειας (ελάχιστο 5 σημεία)

Ανεπάρκειες διαστάσεων (σύμφωνα με την ASME VIII-1 UG-81 / GB/T 25198)

Ζυθοποιία και κατασκευή ∆ Προετοιμασία συγκόλλησης

Σύνδεσμος συγκόλλησης κεφαλής-κέλους

• Γωνία καμπύλης: 30° ∼ 37,5° (μονό V ή διπλό V)

• Διαχωρισμός ριζών: 2 mm 4 mm

• Διάμετρος ριζών: 1 mm ∼ 2 mm

• Μεταλλικό γέμισμα:

  • 304L ER308L

  • 316L ER316L

  • 321 ΕΡ321

  • 347H ER347

  • Δυοπλέκιο 2205 ER2209

• Διαδικασία συγκόλλησης: GTAW (TIG) ή SMAW (stick) ή SAW (submerged arc)

• Υπεροχή αερίου: Καθαρισμός αργονίου για την διέλευση των ριζών σε austenitic και duplex SS

Εγκαταστάσεις ακροβομβίδων και ενισχυτικά στρώματα

• Σφουγγαρίσματα: συγκολλημένα στην περιοχή της κεφαλής ή της γροθιάς ∆εσχύσιμο πακέτο που απαιτείται σύμφωνα με την ASME VIII-1 UG-37 εάν το άνοιγμα υπερβαίνει το επιτρεπόμενο μέγεθος

• Ελάχιστη απόσταση μεταξύ του κέντρου του ακροφύλλου και της γραμμής αγγίξεως της κεφαλής: ≥ 0,5 × ΔΔ του ακροφύλλου (για να αποφεύγεται η επικάλυψη της ζώνης ζύμωσης της αρθρώσεως)

• Όλα τα εξαρτήματα: 100% PT στην τελική επιφάνεια συγκόλλησης

ΠΡΥΤ για κεφαλές από ανοξείδωτο χάλυβα

• Αυστενίτης SS (304L/316L): συνήθως δεν απαιτείται PWHT· ωστόσο, η αναψύξη διαλύματος σε θερμοκρασία 1,040°C 1,Συνιστάται 100 °C με σβήσιμο με νερό μετά από θερμό σχηματισμό ή μετά τη συγκόλληση παχιάς διατομής (> 20 mm) για την αποκατάσταση της αντοχής στη διάβρωση

• Διπλό SS: Αναψύκτης διαλύματος σε θερμοκρασία 1.040 °C ∼ 1.080 °C με σβήσιμο με νερό μετά από οποιαδήποτε θερμή σχηματισμό ή συγκόλληση παχιάς τομής για την αποκατάσταση της ισορροπίας φερρίτη/αυστενίτη και την πρόληψη της φάσης sigma

• 321/347H: Επεξεργασία διαλύματος σε θερμοκρασία 1.040°C μετά από θερμό σχηματισμό ή συγκόλληση, εάν υπάρχει ανησυχία για ευαισθητοποίηση

• Ελάφρυνση της πίεσης (400°C - 450°C) για 17-4PH μετά την συγκόλληση ∙ σύμφωνα με τις συστάσεις του κατασκευαστή

Επεξεργασία επιφάνειας και παθητικοποίηση

Εσωτερική και εξωτερική επιφάνεια

• Τελεία πλέγματος (όπως σχηματίστηκε): Τυποποιημένη επιφάνεια σχηματισμού, Ra 3,2μm· 6,3μm

• Τελεία ακινητοποιημένη: Άυλο μπάνιο (HF/HNO3) για την αφαίρεση της κλίμακας και του στρώματος οξειδίου ̇ αποκαθιστά την αντοχή στη διάβρωση

• Παθητικό φινίρισμα: επεξεργασία με νιτρικό οξύ ή με κιτρικό οξύ για την αφαίρεση της μόλυνσης από σίδηρο και την αναμόρφωση παθητικού στρώματος ̇ που απαιτείται για φαρμακευτικές, τροφικές και διαβρωτικές υπηρεσίες

• Ηλεκτροβελτιωμένο φινίρισμα: Ra ≤ 0,4μm για φαρμακευτικές, βιοτεχνολογικές, υπηρεσίες υπερακαθαρμένου νερού

• Μηχανολογικό γυαλισμένο φινίρισμα: Ra 0,8μm ∙ 1,6μm (σίδηρο 180 ∙ 320) ∙ για τα τρόφιμα, τα γαλακτοκομικά προϊόντα, τις καλλυντικές υπηρεσίες

Διαδικασία παρασκευής και παθητικοποίησης

• Λύσιμο ακινητοποίησης (για το αυστενίτικο SS): 10% ̇ 20% HNO3 + 1% ̇ 3% HF, θερμοκρασία 20°C ̇ 50°C, χρόνος βύθισης 10 ̇ 60 λεπτά

• Λύσιμο πασίβωσης (για το αυστενίτικο SS): 20% ∼ 40% HNO3, θερμοκρασία 40°C ∼ 50°C, χρόνος βύθισης 30 ∼ 60 λεπτά

• Μετά την επεξεργασία: Ξεπλύνετε με απομετερευμένο νερό, στεγνώστε με αέρα χωρίς λάδι

• Ελέγχος παθητικοποίησης: Δοκιμή σιδηροξυλίου ανά ASTM A380

Επιθεώρηση και δοκιμή ανά κεφαλή

Επιθεώρηση διαστάσεων

• Ράδιο στέμματος: πρότυπο ή 3D σάρωση ̇ ανοχή σύμφωνα με την ASME VIII-1 UG-81

• Εσωτερικό βάθος: μετρητής βάθους ∙ ανοχή ±1,0%

• Δάψος: υπερηχητικό μετρητή πάχους στο 10% της επιφάνειας ± μ. πάχος ≥ 90% ονομαστικό

• Εκτός στρογγυλότητας: Διάμετρος ταινίας στην αγγειογραμμή ¥ ≤ 1,0% του ID

• Διάρκεια και στρογγυλότητα της ευθείας φλάντζης: Τεχνή ταινία για το καλαμάρι και τη διάμετρο

Μη καταστροφική εξέταση (NDE)

Δοκιμασία πίεσης (όταν συγκολληθεί σε δοχείο ή δοκιμάζεται ως αυτόνομο κλείσιμο)

• Υδροστατική δοκιμή σύμφωνα με την ASME VIII-1 UG-99: Πίεση δοκιμής = 1,3 × πίεση κατασκευής × (S στην θερμοκρασία δοκιμής / S στην θερμοκρασία κατασκευής)

• Μέσο δοκιμής: Καθαρό νερό ή απομεηνοποιημένο νερό (για να αποφευχθεί η διάβρωση από την πίεση χλωριού στο SS)

• Όριο χλωρίου στο νερό δοκιμής: ≤ 50 ppm (για αυστενίτικο SS για την πρόληψη SCC) ≤ 200 ppm για διπλό

• Χρόνος αναμονής: 30 λεπτά τουλάχιστον

• Αποδοχή: μηδενική πτώση πίεσης, χωρίς ορατή διαρροή στις ενώσεις συγκόλλησης

Έγγραφα ανά αποστολή

• Πιστοποιητικά δοκιμής υλικών (EN 10204 3.1 ή 3.2) ̇ υλικό πλάκας και υλικά πλήρωσης

• Έκθεση δεδομένων ASME με σφραγίδα U (εάν ισχύει)

• GB/T 25198 δελτίο δεδομένων (εάν είναι εθνικό πρότυπο)

• Έκθεση ελέγχου διαστάσεων (αστέρας, βάθος, πάχος, μη στρογγυλοποίηση, ευθεία φλάντσα)

• Αναφορές NDE ∆ημολόγηση επιφάνειας PT, διάταξη διάταξης UT, διάταξη διάταξης συγκόλλησης RT/UT (εάν συγκολληθεί)

• Προδιαγραφή διαδικασίας σχηματισμού (FPS) και αρχεία σχηματισμού (θερμοκρασία, ρυθμός θέρμανσης, ρυθμός ψύξης)

• Έκθεση μέτρησης πάχους (ημερολόγια υπερήχων μετρητών πάχους)

• Πιστοποιητικό απομάκρυνσης/παστικοποίησης (εάν έχει πραγματοποιηθεί) ️ συμπεριλαμβανομένης της συγκέντρωσης, της θερμοκρασίας και της διάρκειας του μπάνιου

• Δοκιμή επαλήθευσης παθητικοποίησης (Δοκιμή σιδηροξυλίου)

• Χάρτης θερμικής επεξεργασίας (ημερομηνία θερμοκρασίας και χρόνου ανάψυξης του διαλύματος)

Κατάλογος ελέγχου επιλογής ️ Κεφαλή από ανοξείδωτο χάλυβα

1. Τύπος κεφαλής ∙ 2: 1 Ελλειπτική / Τορισσφαιρική / Ημισφαιρική / Κωνική / Επίπεδη

2. Το αναγνωριστικό κελύφους (εσωτερική διάμετρος) καθορίζει το μέγεθος και το βάθος της κεφαλής

3. Η πίεση σχεδιασμού καθορίζει το ελάχιστο πάχος σύμφωνα με την ASME VIII-1 UG-32

4. Η θερμοκρασία σχεδιασμού καθορίζει την επιτρεπόμενη τάση (S) ανά ASME II-D και κατηγορία υλικού

5. Το υγρό της διαδικασίας καθορίζει την ποιότητα του ανοξείδωτου χάλυβα (304L / 316L / 321 / 347H / Duplex)

6. Συγκέντρωση χλωριούχου αν > 200ppm, επιλέξτε 316L (≤ 250ppm), Duplex 2205 (≤ 300ppm) ή Super Duplex 2507 (> 300ppm)

7. Προτιμώμενη μέθοδος σχηματισμού ️ σχηματισμός σε θερμότητα (δυνατότητα > 20 mm) ή σχηματισμός σε κρύο (δυνατότητα ≤ 20 mm)

8. Απαιτούμενη επιφανειακή τελική επεξεργασία ∆αμείο / Σφουγγαρισμένο / Παθητικοποιημένο / Ηλεκτροφωτισμένο / Μηχανοφωτισμένο

9. Απαιτείται τοποθέτηση ακροβωτίων παρέχει πρόγραμμα ακροβωτίων (μέγεθος, βαθμολογία, προσανατολισμός, προβολή)

10. Απαιτήσεις για το PWHT ️ Βασισμένες στο υλικό, στο πάχος και στη διάρκεια ζωής (συνήθως αναψυκτικό διαλύματος για το SS)

11. Απαιτήσεις NDE Per ASME VIII-1 ή ανά προδιαγραφή σχεδίου

12. Προετοιμασία συγκόλλησης ∆ύκτης τύπου κωνοειδούς (μονό V / διπλό V) και γωνία κωνοειδούς (εάν παρέχεται με προετοιμασία συγκόλλησης)

13. Δοκιμαστική πίεση για υδροδοκιμασία ανά UG-99 (εάν παρέχεται ως προελεγχόμενο κλείσιμο)

Δήλωση περιορισμού σχεδιασμού ∆ηλώσεις περιορισμού σχεδιασμού ∆ηλώσεις περιορισμού σχεδιασμού ∆ηλώσεις περιορισμού σχεδιασμού ∆ηλώσεις περιορισμού σχεδιασμού ∆ηλώσεις περιορισμού σχεδιασμού ∆ηλώσεις περιορισμού σχεδιασμού ∆ηλώσεις περιορισμού σχεδιασμού ∆ηλώσεις περιορισμού σχεδιασμού ∆ηλώσεις περιορισμού σχεδιασμού

Η κεφαλή από ανοξείδωτο χάλυβα ως αυτόνομο προϊόν υπόκειται στους ακόλουθους περιορισμούς:

• Δεν είναι ικανό για εσωτερική πίεση μέχρι να συγκολληθεί σε ένα κέλυφος ή φλάντζη· η ικανότητα πίεσης προέρχεται από το πλήρες συναρμολογημένο δοχείο

• Δεν είναι κατάλληλο για χρήση με χλωρίδια > 200 ppm χωρίς να επιλέγεται κατάλληλη ποιότητα (316L για ≤ 250 ppm, Duplex για ≤ 300 ppm, Super Duplex για υψηλότερες συγκεντρώσεις)

• Δεν είναι κατάλληλο για δοκιμές υδρολογίας με νερό που περιέχει χλωρίδιο > 50 ppm (για αυστενίτικο SS) ∙ κίνδυνος ρωγμάτωσης από διάβρωση από αντίσταση χλωριδίων (SCC)

• Δεν είναι κατάλληλο για θερμοκρασίες λειτουργίας άνω των 600 °C (αυστενίτικη SS) ή άνω των 280 °C (διπλή SS)

• Δεν είναι κατάλληλο για σοβαρούς θερμικούς κύκλους (> 1.000 κύκλους/έτος) χωρίς ανάλυση κόπωσης σύμφωνα με την ASME VIII-2 ∙ οι υπολειπόμενες πιέσεις από το κρύο σχηματισμό μπορεί να επιταχύνουν την αποτυχία κόπωσης

• Για κεφαλές που απαιτούν αναψύκωση με διάλυμα μετά τη σχηματισμό, το μέρος πρέπει να ξανασβήνει· ο ρυθμός ψύξης επηρεάζει τις τελικές μηχανικές ιδιότητες