ASTM A516 GR. 70 +ASTM B171 C71500 WŁOCZENIA WŁOCZENIA WŁOCZENIA WŁOCZENIA
Przegląd Płaty głowicy eliptycznej jako element zamykający naczynie ciśnieniowe
A clad elliptical head is a formed pressure vessel end closure consisting of a carbon steel or alloy steel base plate with a corrosion-resistant alloy (CRA) layer metallurgically bonded to the process-facing surfacePółeliptyczny kształt 2: 1 jest najczęstszą konfiguracją głowicy torysferycznej/ellipsoidalnej w wymiennikach ciepła, zbiornikach ciśnieniowych, reaktorach i zbiornikach magazynowych,zapewnienie optymalnej równowagi pomiędzy wydajnością zabezpieczenia ciśnienia a kosztami formowania.
Warstwa pokrycia zapewnia odporność na korozję płynu procesowego, a materiał bazowy zapewnia wytrzymałość konstrukcyjną i integralność ciśnienia.Produkt ten został zaprojektowany i wyprodukowany zgodnie z sekcją ASME VIII sekcja 1 lub sekcja 2, oraz GB/T 25198 (głowy naczyń ciśnieniowych) dla zastosowań domowych.
Definicja geometryczna 2:1 Głowa eliptyczna
Głowa półeliptyczna 2:1 ma głębię wewnętrzną (w środku) równą jednej czwartej średnicy wewnętrznej (ID) powłoki, do której jest przymocowana:
Oś główna (D) = Shell ID
Oś mniejsza (h) = D/4 (głębokość wewnętrzna od linii dotykowej do środka korony)
Promień kostki (r) ≈ 0,17 × D (strefa przejściowa między koroną a prostą obwodnicą)
Promień korony (R) ≈ 0,90 × D (sferyczna centralna część)
| Identyfikator powłoki (mm) | Głębokość wewnętrzna h (mm) | Przybliżony promień kostki (mm) | Przybliżony promień korony (mm) |
|---|---|---|---|
| 500 | 125 | 85 | 450 |
| 800 | 200 | 136 | 720 |
| 1000 | 250 | 170 | 900 |
| 1200 | 300 | 204 | 1080 |
| 1500 | 375 | 255 | 1350 |
| 2000 | 500 | 340 | 1800 |
| 2500 | 625 | 425 | 2250 |
| 3000 | 750 | 510 | 2700 |
Kombinacje materiału powlekania i materiału podstawowego
Wyrób głowicy eliptycznej pokrytej jest wytwarzany przez nałożenie warstwy stopów odpornych na korozję na płytę bazową ze stali węglowej lub stali stopowej jedną z następujących metod:
Płyty plasterkowe o odporności wybuchowej: Detonacja kontrolowanego ładunku wybuchowego tworzy związek metalurgiczny między CRA a materiałem podstawowym (zgodnie z ASME SA-263 / SA-264 / SA-265)
Płyty plasterkowe, z wiązaniem rolowym: CRA i materiał podstawowy są walcowane na gorąco pod ciśnieniem w celu utworzenia połączenia metalurgicznego
Powierzchnia spawania (obłoki paskowe): Materiał CRA jest osadzany na powierzchni płyty bazowej w nakładających się paskach (według normy ASME IX)
Opcje materiału podstawowego
| Materiał podstawowy | Specyfikacja | Zakres temperatury | Zastosowanie |
|---|---|---|---|
| Stal węglowa SA-516 Gr.70 | ASTM A516 | -20°C do +425°C | Generalna obsługa naczyń ciśnieniowych |
| Stal węglowa SA-516 Gr.65 / 60 | ASTM A516 | -20°C do +425°C | Wyroby o mniejszej wytrzymałości i grubości |
| Stal węglowa 16MnR / Q345R | GB 713 | -20°C do +400°C | Ekwiwalent krajowego standardu |
| Niski stopu SA-387 Gr.11 / 22 | ASTM A387 | -20°C do +540°C | Zwiększone temperatury pracy (hydrokraking, hydrotreatment) |
| Niski stopu SA-387 Gr.5 | ASTM A387 | -20°C do +550°C | Usługa wodoru o wysokiej temperaturze |
Opcje materiału pokrycia
| Materiał okładzin | Specyfikacja | Granica temperatury | Tolerancja chloru | Zastosowanie |
|---|---|---|---|---|
| Nieczerwona 304L | ASTM A240 | ≤ 400°C | ≤ 200 ppm | Lekko korozyjne, czysta para, klasy żywnościowej |
| Nierdzewna 316L | ASTM A240 | ≤ 425°C | ≤ 200 ppm | Kwasy organiczne, roztwory soli, kwasy słabe |
| Podwójny 2205 | ASTM A240 | ≤ 280°C | ≤ 300 ppm w temperaturze 80°C | Węglowodory zawierające chlorek, na morzu |
| Tytanium Gr.1 / Gr.2 | ASTM B265 | ≤ 230°C | Do 20 000 ppm | Woda morska, sól słona, wysokiej zawartości chloru |
| Stop 625 (Inconel) | ASTM B443 | ≤ 540°C | Do 500 ppm | Gazy kwaśne, żrące w wysokiej temperaturze, jednostki amin |
| Stop C276 (Hastelloy) | ASTM B575 | ≤ 400°C | Do 1000 ppm | Usługa ciężkich kwasów i chlorek |
Gęstość powłoki (warstwa CRA)
Standardowa grubość okładzin: 2 mm ∼ 6 mm (zwykle minimum 3 mm dla normy ASME VIII-1 UW-13)
Tolerancja grubości powłoki: +0,5 mm / -0,0 mm (nie poniżej tolerancji)
Stosunek pokrycia: grubość pokrycia w procentach całkowitej grubości (obłoki + podstawa).
Całkowita grubość nominalna
Gęstość podstawy: 6 mm ∼ 80 mm (wybrana zgodnie z normą ASME VIII-1 UG-27 / UG-32 dla zabezpieczenia ciśnienia)
Całkowita grubość = grubość podstawy + grubość powłoki (włącza się powłoki do obliczenia ciśnienia tylko w przypadku połączenia metalowego; zgodnie z dodatkiem AA do normy ASME VIII-1)
Minimalna grubość kształtowana po kształtowaniu: ≥ 90% grubości nominalnej (na GB/T 25198 / ASME VIII-1 UG-79)
Proces formowania
Głowy eliptyczne powstają z płyty plasterkowej przy użyciu jednej z następujących metod.
Formowanie na gorąco
Temperatura formowania: 900°C ∼ 1,050°C (w przypadku stali węglowej + blachy nierdzewnej)
Ochrona po stronie pokrycia: Atmosfera utleniająca kontrolowana w celu zapobiegania nadmiernej skalowania; oczyszczanie gazu obojętnego lub powłoka ochronna stosowana na powierzchni pokrytej
Prędkość ogrzewania: ≤ 150°C/godzinę w celu zapobiegania wstrząsowi cieplnemu i delaminacji powłoki
Zgaszenie / chłodzenie: chłodzenie powietrzem lub chłodzenie kontrolnym piecem (dla materiałów bazowych stopu wymagających PWHT)
Formowanie na zimno
Temperatura kształtowania: otoczenie (20°C ∼ 40°C)
Wyposażenie do formowania: Przeskoczkowanie hamulca lub prasowanie naciskowe z dopasowanymi matrycami
Kompensacja sprężynowa: wymiary wykończenia dostosowane do sprężynowej formowanej na zimno (zazwyczaj 0,5% - 1,5% promienia korony na średnicę głowy i wytrzymałość materiału)
Maksymalne naprężenie kształtowania na zimno: ograniczone w celu zapobiegania delaminacji platerowanej i pękaniu materiału bazowego.zalecane napięcie kształtowe ≤ 15% (w zależności od procedury kształtowania stosowanej przez producenta).
Po formowaniu na zimno: pełna obróbka cieplna po spawaniu (PWHT) wymagana zgodnie z normą ASME VIII-1 UCS-56, jeżeli grubość materiału podstawowego > 38 mm lub jeżeli w przypadku eksploatacji wymagane jest zmniejszenie naprężenia.
Tolerancje formowania (według normy ASME VIII-1 UG-81 / GB/T 25198)
| Parametry | Tolerancja |
|---|---|
| Promień korony (R) | ±1,5% promienia projektowego |
| Promień kostki (r) | ± 5% promienia projektowego |
| Głębokość wnętrza (h) | ±1,0% głębokości projektowej |
| Średnica zewnętrzna (OD) w linii dotykowej | ±0,5% identyfikatora powłoki |
| Nieokrągłość w linii dotykowej | ≤ 1,0% ID powłoki (w przypadku podłączenia powłoki do głowy) |
| Fale powierzchni | ≤ 2 mm w przedziale 1 m (powierzchnia pokryta) |
Integralność pokrywy
Połączenie metalurgiczne między materiałem platerowanym a materiałem podstawowym musi być zweryfikowane zgodnie z normami ASME VIII-1 UW-13 i ASME SA-263 / SA-264 / SA-265.
Kryteria integralności obligacji
Wytrzymałość na obcięcie (wiązanie powleczone do podstawy): ≥ 140 MPa (w przypadku płyt wiązanych z wybuchem) według ASTM B898
Powierzchnia wiązania: ≥ 99% całkowitej powierzchni pokrytej (powierzchnia pokryta, która jest połączona metalotechnicznie)
Dopuszczalna powierzchnia niepołączona: poszczególne plastyki niepołączone ≤ 100 mm2; całkowita powierzchnia niepołączona ≤ 1% powierzchni (na podstawie normy ASME VIII-1)
Badanie niezniszczające (NDE) powierzchni pokrytej
Badanie ultradźwiękowe (UT) ️ 100% skanowanie interfejsu pokrycia do podstawy pod kątem wad wiązania i delaminacji (zgodnie z art. 5 normy ASME V)
Kryteria akceptacji: brak oznaczeń liniowych > 20 mm; brak oznaczeń zbiorczych; brak oznaczeń o amplitudzie ≥ 50% poziomu odniesienia
Płynny materiał przenikający (PT) 100% powierzchni platerowanej i złączy spawanych do szczelin powierzchniowych (zgodnie z art. 6 normy ASME V)
Akceptacja: brak pęknięć, brak porowatości większej niż 0,8 mm, brak porowatości klasterowanej
Spawanie do muszli
Głowa eliptyczna jest spawana do powłoki lub flanszu w linii stykowej.
Wspólne przygotowanie (według normy ASME VIII-1 UW-13)
kąt bieguna: 30° ∼ 37,5° (jednorazowy V lub podwójny V)
Próżnia w korzeniach: 2 mm ️ 4 mm
Odwrotność warstwy powlekanej:Materiał pokrywający jest odcięty wstecz o około 2 mm ∼ 3 mm od krawędzi rowu spawania, aby umożliwić złożenie pierwszego przejścia (spawania materiału bazowego) bez stopienia warstwy pokrytej w spawaniu
Słodzenie przejściowe: Na powierzchni rowu spawania (jeśli jest to wymagane) umieszczana jest warstwa masłowa materiału powlekania, aby uzyskać powierzchnię spawania odporną na korozję
Sekwencja spawania (zalecane)
Materiał podstawowy spawany ( stal węglowa / stop) ?? złożony pierwszy, 100% RT lub UT zgodnie z ASME VIII-1 UW-52
Słodzenie po stronie pokrytej (nierdzewna lub CRA) ?? złożone po zakończeniu i badaniu spoiny bazowej
Powierzchnia spawania pokryta pokrywą
Ostateczna inspekcja techniczna powierzchni platerowanej i nakładki spawania
PWHT (obróbka cieplna po spawaniu)
Wymagane zgodnie z normą ASME VIII-1 UCS-56, gdy:
Gęstość materiału podstawowego > 38 mm
Wyrób zawiera wilgotny H2S (NACE MR0175 / ISO 15156)
Materiał podstawowy to stal niskiego stopnia (SA-387) wymagająca hartowania
Temperatura PWHT: 620°C ± 15°C w przypadku stali węglowej; 680°C ∼ 760°C w przypadku stali niskoludowej (w tabelach UCS-56)
Czas trwania: 1 godzina na 25 mm grubości podstawy; minimum 1 godzina
Prędkość chłodzenia: ≤ 50°C/godzinę do 400°C (w przypadku stali węglowej) w celu zapobiegania opadaniu węglowodorów lub pękaniu pod wpływem naprężenia
Ochrona pokrycia podczas PWHT: Wydalanie gazu obojętnego (argon) na pokrytą powierzchnię w celu zapobiegania utlenianiu; w razie potrzeby zainstalowane osłony termiczne, aby zminimalizować skalowanie pokrytej powierzchni
Kontrola i badania na osobę
Kontrola wymiarów
Promień korony: mierzony za pomocą szablonów lub skanowania 3D
Głębokość wewnętrzna (h): Mierzona od linii dotykowej do środka korony
Odpowiedź identyfikatora powłoki na linii dotykowej: Nieokrągłość ≤ 1,0% identyfikatora powłoki
Długość płaszcza prostego: zazwyczaj 25 mm ∼ 100 mm (według projektu); tolerancja ±2 mm
Gęstość pokrycia: Ultradźwiękowy miernik grubości przy poziomie 10% powierzchni
Badanie nieniszczące (NDE)
| Badanie | Metoda | Zakres | Akceptacja (według normy ASME VIII-1) |
|---|---|---|---|
| Integralność obligacji kladowanych | UT (ultradźwięki) | 100% powierzchni pokrytej | Brak delaminacji > 20 mm; brak wskazań klasterowanych |
| Płyty powierzchniowe | PT (przepuszczalnik płynny) | 100% powierzchni platerowanej + nakład spawania | Brak pęknięć; porowatość < 0,8 mm |
| Laminaty z materiałów podstawowych | UT (prosta wiązka) | 100% powierzchni podstawy (głowa pusta) | Laminaty ≤ 20 mm2 ogółem na 100 cm2 |
| Złot (od głowy do skorupy, jeśli jest wstępnie spawany) | RT lub UT (falę cięcia) | 100% szwu spawania lub miejsca spawania według specyfikacji | Zgodnie z normą ASME VIII-1 UW-51 (pełny) lub UW-52 (spot) |
Badanie ciśnienia (w przypadku spawania do zbiornika)
Badanie hydrostatyczne: 1,3 × ciśnienie projektowe × (S przy temperaturze badawczej / S przy temperaturze projektowej) według normy ASME VIII-1 UG-99
Czas trwania: minimum 30 minut
Akceptacja: zerowa spadek ciśnienia; brak widocznych wycieków w złączach spawalniczych lub w interfejsie platerowym
Powierzchnia pokryta po badaniu hydrotestu: inspekcja wizualna w celu wykrycia pęcherzy lub delaminacji
Dokumentacja dla każdej przesyłki
Certyfikaty badania materiałów (EN 10204 3.1 lub 3.2)
Sprawozdanie z produkcji płyty platerowej (płytka wybuchowa lub płytka roll-bond)
Raport danych o pieczęcie ASME w kształcie litery U (jeżeli dotyczy)
GB/T 25198 arkusz danych (jeśli jest to norma krajowa)
Sprawozdanie z inspekcji wymiarowej (promień korony, głębokość, grubość, nieokrągłość)
Raporty o NDE ️ Skanowanie wiązań UT, skanowanie powierzchni PT, skanowanie spawania RT/UT (jeśli spawane)
Zapisywanie wykresów PWHT (krywa czasu-temperatury)
Specyfikacja procedury formowania (FPS) i sprawozdanie z formowania (rejestry formowania na gorąco/zimno)
Sprawozdanie z pomiarów grubości powłoki (rejestry ultradźwiękowego miernika grubości)
Lista kontrolna wyboru
Identyfikator powłoki (średnica wewnętrzna) ?? określa rozmiar głowy
Ciśnienie projektowe
Temperatura projektowa
Żrzawość płynu procesowego określa materiał pokrycia i minimalną grubość pokrycia
Wymagany materiał okładzinowy: 304L / 316L / Duplex / Ti / Stop 625 / Stop C276
Wymagana grubość powłoki na podstawie tolerancji korozyjnej (zwykle minimum 3 mm)
Wymagany materiał podstawowy CS SA-516 Gr.70 / Q345R / SA-387 Gr.11/22
Preferencja metody formowania: formowanie na gorąco lub na zimno
Wymagania dotyczące PWHT na podstawie grubości podstawy i warunków eksploatacji
Wymóg NDE per ASME VIII-1 or per project specification (np. 100% UT bond scan, 100% PT)
Przymocowanie brzytki lub dyszy, jeżeli jest już spawane do głowicy, podać szczegóły połączeń spawania
Specyfikacja farby/powłoki ️ dla powierzchni zewnętrznej (podłoże ze stali węglowej), jeśli nie jest izolowana
Oświadczenie o ograniczeniu konstrukcji
Głowa eliptyczna nie ma zastosowania do:
Usługi, w których temperatura pracy powoduje delaminację okładzin z powodu niezgodności rozszerzenia termicznego (materiały okładzin i materiały podstawowe mają różne współczynniki rozszerzenia termicznego).Zgodnie z dodatkiem AA do normy ASME VIII-1W obliczeniach projektowych należy uwzględnić naprężenie cieplne między pokryciem a podstawą.
Silne cykle termiczne (> 1000 cykli/rok), w których wiązanie pokryte z podstawą może ulec zmęczeniu.
Bardzo wysokie temperatury (> 540°C), w których materiał pokrywający traci odporność na korozję lub przechodzi transformację fazową.
Usługi z szybkim cyklem ciśnienia (usługa pulsująca)
