หัวทรงกลมแบบมีแผ่นหุ้ม ASTM A516 GR. 70 + ASTM B171 C71500 เหล็กกล้าคาร์บอน สำหรับอุปกรณ์
ภาพรวม – หัวทรงรีแบบมีแผ่นหุ้มเป็นส่วนปิดของหม้อไอน้ำแรงดัน
หัวทรงรีแบบมีแผ่นหุ้มเป็นส่วนปิดปลายหม้อไอน้ำแรงดันที่ขึ้นรูป ประกอบด้วยแผ่นฐานเหล็กกล้าคาร์บอนหรือเหล็กกล้าอัลลอยด์ที่มีชั้นโลหะผสมทนการกัดกร่อน (CRA) เชื่อมติดกับพื้นผิวที่สัมผัสกับกระบวนการ รูปร่างครึ่งวงรี 2:1 เป็นรูปแบบหัวทรงกลม/ทรงรีที่พบมากที่สุดในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและท่อ หม้อไอน้ำแรงดัน เครื่องปฏิกรณ์ และถังเก็บ ให้ความสมดุลที่เหมาะสมระหว่างประสิทธิภาพการกักเก็บแรงดันและต้นทุนการขึ้นรูป
ชั้นแผ่นหุ้มให้ความทนทานต่อการกัดกร่อนต่อของไหลในกระบวนการ ในขณะที่วัสดุฐานให้ความแข็งแรงเชิงโครงสร้างและความสมบูรณ์ของแรงดัน ผลิตภัณฑ์นี้ได้รับการออกแบบและผลิตตามมาตรฐาน ASME Section VIII Division 1 หรือ Division 2 และ GB/T 25198 (หัวหม้อไอน้ำแรงดัน) สำหรับการใช้งานภายในประเทศ
คำจำกัดความทางเรขาคณิต – หัวทรงรี 2:1
หัวครึ่งวงรี 2:1 มีความลึกภายใน (ที่จุดศูนย์กลาง) เท่ากับหนึ่งในสี่ของเส้นผ่านศูนย์กลางภายใน (ID) ของเปลือกที่ติดอยู่:
-
แกนหลัก (D) = Shell ID
-
แกนรอง (h) = D/4 (ความลึกภายในจากเส้นสัมผัสถึงจุดศูนย์กลาง)
-
รัศมีข้อต่อ (r) ≈ 0.17 × D (โซนเปลี่ยนผ่านระหว่างจุดศูนย์กลางและหน้าแปลนตรง)
-
รัศมีจุดศูนย์กลาง (R) ≈ 0.90 × D (ส่วนกลางทรงกลม)
การผสมผสานวัสดุแผ่นหุ้มและวัสดุฐาน
หัวทรงรีแบบมีแผ่นหุ้มผลิตขึ้นโดยการเคลือบชั้นโลหะผสมทนการกัดกร่อน (CRA) บนแผ่นฐานเหล็กกล้าคาร์บอนหรือเหล็กกล้าอัลลอยด์ด้วยวิธีใดวิธีหนึ่งต่อไปนี้:
-
แผ่นหุ้มแบบเชื่อมด้วยแรงระเบิด: การจุดชนวนด้วยประจุระเบิดที่ควบคุมได้ สร้างพันธะทางโลหะระหว่าง CRA และวัสดุฐาน (ตามมาตรฐาน ASME SA-263 / SA-264 / SA-265)แผ่นหุ้มแบบรีดร้อน: CRA และวัสดุฐานถูกรีดร้อนเข้าด้วยกันภายใต้แรงดันเพื่อสร้างพันธะทางโลหะ
-
การพอกผิวด้วยการเชื่อม (strip cladding): วัสดุ CRA ถูกเชื่อมเคลือบลงบนพื้นผิวแผ่นฐานเป็นแถบซ้อนกัน (ตามมาตรฐาน ASME IX)ตัวเลือกวัสดุฐาน
-
วัสดุฐานมาตรฐาน
ช่วงอุณหภูมิ
ขีดจำกัดอุณหภูมิ
อัตราส่วนแผ่นหุ้ม: ความหนาแผ่นหุ้มเป็นเปอร์เซ็นต์ของความหนาทั้งหมด (แผ่นหุ้ม + ฐาน) สำหรับการใช้งานที่กัดกร่อน ความหนาแผ่นหุ้มจะถูกเลือกตามค่าเผื่อการกัดกร่อนที่ต้องการ
-
ความหนารวมโดยประมาณ
-
ความหนาฐาน: 6 มม. – 80 มม. (เลือกตามมาตรฐาน ASME VIII-1 UG-27 / UG-32 สำหรับการกักเก็บแรงดัน)
-
ความหนารวม = ความหนาฐาน + ความหนาแผ่นหุ้ม (แผ่นหุ้มรวมในการคำนวณแรงดันเฉพาะเมื่อเชื่อมติดทางโลหะ; ตามมาตรฐาน ASME VIII-1 Appendix AA)
ความหนาหลังการขึ้นรูปขั้นต่ำ: ≥ 90% ของความหนาโดยประมาณ (ตามมาตรฐาน GB/T 25198 / ASME VIII-1 UG-79)
อุณหภูมิขึ้นรูป: 900°C – 1,050°C (สำหรับฐานเหล็กกล้าคาร์บอน + แผ่นหุ้มสแตนเลส)
การป้องกันด้านแผ่นหุ้ม: ควบคุมบรรยากาศออกซิเดชันเพื่อป้องกันการเกิดคราบมากเกินไป; ใช้การไล่ก๊าซเฉื่อยหรือสารเคลือบป้องกันบนพื้นผิวแผ่นหุ้ม
อัตราการให้ความร้อน: ≤ 150°C/ชั่วโมง เพื่อป้องกันการช็อกด้วยความร้อนและการหลุดลอกของแผ่นหุ้ม
-
การดับ / การเย็นตัว: การเย็นตัวด้วยอากาศหรือการเย็นตัวในเตาอบที่ควบคุม (สำหรับวัสดุฐานอัลลอยด์ที่ต้องการ PWHT)
-
การขึ้นรูปด้วยความเย็น
-
อุณหภูมิขึ้นรูป: อุณหภูมิแวดล้อม (20°C – 40°C)
-
อุปกรณ์ขึ้นรูป: เครื่องพับหรือเครื่องขึ้นรูปพร้อมแม่พิมพ์ที่เข้าคู่กัน
การชดเชยการคืนตัว: ปรับขนาดแม่พิมพ์สำหรับการคืนตัวจากการขึ้นรูปด้วยความเย็น (โดยทั่วไป 0.5% – 1.5% ของรัศมีจุดศูนย์กลางต่อเส้นผ่านศูนย์กลางหัวและความแข็งแรงครากของวัสดุ)
-
ความเครียดสูงสุดจากการขึ้นรูปด้วยความเย็น: จำกัดเพื่อป้องกันการหลุดลอกของแผ่นหุ้มและการแตกร้าวของวัสดุฐาน สำหรับฐานเหล็กกล้าคาร์บอนที่มีแผ่นหุ้มสแตนเลส แนะนำความเครียดในการขึ้นรูป ≤ 15% (ตามขั้นตอนการขึ้นรูปของผู้ผลิต)
-
หลังการขึ้นรูปด้วยความเย็น: ต้องมีการอบอ่อนหลังการเชื่อม (PWHT) เต็มรูปแบบตามมาตรฐาน ASME VIII-1 UCS-56 หากความหนาวัสดุฐาน > 38 มม. หรือหากการใช้งานต้องการการคลายความเค้น
-
ความคลาดเคลื่อนในการขึ้นรูป (ตามมาตรฐาน ASME VIII-1 UG-81 / GB/T 25198)
-
พารามิเตอร์
-
ความคลาดเคลื่อน
รัศมีจุดศูนย์กลาง (R)
ความแข็งแรงเฉือน (พันธะแผ่นหุ้ม-ฐาน): ≥ 140 MPa (สำหรับแผ่นหุ้มแบบเชื่อมด้วยแรงระเบิด) ตามมาตรฐาน ASTM B898
พื้นที่พันธะ: ≥ 99% ของพื้นผิวแผ่นหุ้มทั้งหมด (พื้นที่ผิวแผ่นหุ้มที่เชื่อมติดทางโลหะ)
ค่าเผื่อพื้นที่ที่ไม่เชื่อมติด: แพทช์ที่ไม่เชื่อมติดแต่ละอัน ≤ 100 มม.²; พื้นที่รวมที่ไม่เชื่อมติด ≤ 1% ของพื้นผิว (ตามมาตรฐาน ASME VIII-1)
-
การตรวจสอบแบบไม่ทำลาย (NDE) ของพื้นผิวแผ่นหุ้ม
-
การทดสอบด้วยคลื่นเสียงความถี่สูง (UT) – สแกน 100% ของส่วนต่อประสานแผ่นหุ้ม-ฐานสำหรับข้อบกพร่องของพันธะและการหลุดลอก (ตามมาตรฐาน ASME V, Article 5)
-
เกณฑ์การยอมรับ: ไม่มีรอยบ่งชี้แบบเชิงเส้น > 20 มม.; ไม่มีรอยบ่งชี้ที่รวมกลุ่ม; ไม่มีรอยบ่งชี้ที่มีแอมพลิจูด ≥ 50% ของระดับอ้างอิง
การทดสอบด้วยสารแทรกซึมของเหลว (PT) – 100% ของพื้นผิวแผ่นหุ้มและรอยเชื่อมสำหรับรอยร้าวบนพื้นผิว (ตามมาตรฐาน ASME V, Article 6)
-
การยอมรับ: ไม่มีรอยร้าว, ไม่มีรูพรุนขนาดใหญ่กว่า 0.8 มม., ไม่มีรูพรุนที่รวมกลุ่ม
-
การเชื่อมกับเปลือก – การออกแบบและการเตรียมรอยต่อ
-
หัวทรงรีแบบมีแผ่นหุ้มจะถูกเชื่อมกับเปลือกหรือหน้าแปลนที่เส้นสัมผัส รอยต่อต้องรักษาทั้งความสมบูรณ์เชิงโครงสร้างและความทนทานต่อการกัดกร่อนตลอดส่วนต่อประสานแผ่นหุ้ม
-
การเตรียมรอยต่อ (ตามมาตรฐาน ASME VIII-1 UW-13)
มุมบาก: 30° – 37.5° (V เดี่ยวหรือ V คู่)
ช่องว่างราก: 2 มม. – 4 มม.
การถอยกลับของชั้นแผ่นหุ้ม: วัสดุแผ่นหุ้มจะถูกตัดถอยหลังประมาณ 2 มม. – 3 มม. จากขอบร่องเชื่อม เพื่อให้สามารถวางชั้นแรก (รอยเชื่อมวัสดุฐาน) ได้โดยไม่หลอมชั้นแผ่นหุ้มเข้าไปในรอยเชื่อม
-
การเชื่อมเปลี่ยนผ่าน: ชั้นบุของวัสดุแผ่นหุ้มจะถูกวางบนพื้นผิวยึดร่องเชื่อม (ถ้าจำเป็น) เพื่อให้ได้พื้นผิวรอยเชื่อมที่ทนต่อการกัดกร่อน
-
ลำดับการเชื่อม (แนะนำ)
-
รอยเชื่อมวัสดุฐาน (เหล็กกล้าคาร์บอน / อัลลอยด์) – วางก่อน, 100% RT หรือ UT ตามมาตรฐาน ASME VIII-1 UW-52
-
รอยเชื่อมด้านแผ่นหุ้ม (สแตนเลสหรือ CRA) – วางหลังจากการเชื่อมฐานเสร็จสมบูรณ์และตรวจสอบแล้ว
การพอกผิวด้วยแผ่นหุ้มบนพื้นผิวรอยเชื่อม – ชั้นสุดท้ายของวัสดุ CRA ที่วางเพื่อคืนความทนทานต่อการกัดกร่อนตลอดรอยต่อ
-
การตรวจสอบ PT ครั้งสุดท้ายของพื้นผิวแผ่นหุ้มและการพอกผิวด้วยรอยเชื่อม – 100%
-
PWHT (การอบอ่อนหลังการเชื่อม)
-
จำเป็นตามมาตรฐาน ASME VIII-1 UCS-56 เมื่อ:
-
ความหนาวัสดุฐาน > 38 มม.
การใช้งานมี H₂S แบบเปียก (NACE MR0175 / ISO 15156)
-
วัสดุฐานเป็นเหล็กกล้าอัลลอยด์ต่ำ (SA-387) ที่ต้องการการอบคืนตัว
-
อุณหภูมิ PWHT: 620°C ± 15°C สำหรับเหล็กกล้าคาร์บอน; 680°C – 760°C สำหรับเหล็กกล้าอัลลอยด์ต่ำ (ตามตาราง UCS-56)
-
เวลาคงอุณหภูมิ: 1 ชั่วโมงต่อ 25 มม. ของความหนาฐาน; ขั้นต่ำ 1 ชั่วโมง
-
อัตราการเย็นตัว: ≤ 50°C/ชั่วโมง ถึง 400°C (สำหรับเหล็กกล้าคาร์บอน) เพื่อป้องกันการตกตะกอนของคาร์ไบด์หรือการแตกร้าวจากความเค้น
-
การป้องกันแผ่นหุ้มระหว่าง PWHT: ใช้การไล่ก๊าซเฉื่อย (อาร์กอน) กับพื้นผิวแผ่นหุ้มเพื่อป้องกันการเกิดออกซิเดชัน; ติดตั้งแผ่นป้องกันความร้อนหากจำเป็นเพื่อลดการเกิดคราบบนพื้นผิวแผ่นหุ้ม
-
การตรวจสอบและการทดสอบต่อหัว
-
การตรวจสอบมิติ
-
รัศมีจุดศูนย์กลาง: วัดด้วยแม่แบบหรือการสแกน 3 มิติ – ความคลาดเคลื่อน ±1.5%
ความลึกภายใน (h): วัดจากเส้นสัมผัสถึงจุดศูนย์กลาง – ความคลาดเคลื่อน ±1.0%
การจับคู่ Shell ID ที่เส้นสัมผัส: ความกลม ≤ 1.0% ของ Shell ID
-
ความยาวหน้าแปลนตรง: โดยทั่วไป 25 มม. – 100 มม. (ตามการออกแบบ); ความคลาดเคลื่อน ±2 มม.
-
ความหนาแผ่นหุ้ม: เครื่องวัดความหนาด้วยคลื่นเสียงความถี่สูงที่ 10% ของพื้นที่ผิว – ความหนาขั้นต่ำ ≥ ความหนาแผ่นหุ้มโดยประมาณ – 0.5 มม.
-
การตรวจสอบแบบไม่ทำลาย (NDE)
-
การตรวจสอบ
-
วิธีการ
ขอบเขต
การยอมรับ: ไม่มีการลดลงของแรงดัน; ไม่มีการรั่วซึมที่มองเห็นได้ที่รอยต่อเชื่อมหรือส่วนต่อประสานแผ่นหุ้ม
-
พื้นผิวแผ่นหุ้มหลังการทดสอบด้วยน้ำ: การตรวจสอบด้วยสายตาเพื่อดูการพองตัวหรือการหลุดลอก – ไม่อนุญาตให้มีฟองอากาศที่มองเห็นได้
-
เอกสารประกอบการจัดส่ง
-
ใบรับรองการทดสอบวัสดุ (EN 10204 3.1 หรือ 3.2) – แผ่นฐานและวัสดุแผ่นหุ้ม
-
รายงานการผลิตแผ่นหุ้ม (การเชื่อมด้วยแรงระเบิดหรือการรีดร้อน) – รวมถึงผลการทดสอบความแข็งแรงเฉือนของพันธะ
รายงานข้อมูล ASME U-stamp (ถ้ามี)
-
เอกสารข้อมูล GB/T 25198 (ถ้าเป็นมาตรฐานภายในประเทศ)
-
รายงานการตรวจสอบมิติ (รัศมีจุดศูนย์กลาง, ความลึก, ความหนา, ความกลม)
-
รายงาน NDE – สแกนพันธะ UT, สแกนพื้นผิว PT, สแกนรอยเชื่อม RT/UT (ถ้าเชื่อม)
-
การบันทึกแผนภูมิ PWHT (เส้นโค้งเวลา-อุณหภูมิ) – หากดำเนินการ
-
ข้อกำหนดกระบวนการขึ้นรูป (FPS) และรายงานการขึ้นรูป (บันทึกการขึ้นรูปด้วยความร้อน/ความเย็น)
-
รายงานการวัดความหนาแผ่นหุ้ม (บันทึกเครื่องวัดความหนาด้วยคลื่นเสียงความถี่สูง)
-
รายการตรวจสอบ – หัวทรงรีแบบมีแผ่นหุ้ม
-
Shell ID (เส้นผ่านศูนย์กลางภายใน) – กำหนดขนาดหัว
-
ความดันออกแบบ – กำหนดความหนาฐานตามมาตรฐาน ASME VIII-1 UG-32
อุณหภูมิออกแบบ – กำหนดเกรดวัสดุฐานและข้อกำหนด PWHT
-
การกัดกร่อนของของไหลในกระบวนการ – กำหนดวัสดุแผ่นหุ้มและความหนาแผ่นหุ้มขั้นต่ำ
-
วัสดุแผ่นหุ้มที่ต้องการ – 304L / 316L / ดูเพล็กซ์ / Ti / อัลลอยด์ 625 / อัลลอยด์ C276
-
ความหนาแผ่นหุ้มที่ต้องการ – ขึ้นอยู่กับค่าเผื่อการกัดกร่อน (โดยทั่วไปขั้นต่ำ 3 มม.)
-
วัสดุฐานที่ต้องการ – CS SA-516 Gr.70 / Q345R / SA-387 Gr.11/22
-
ความต้องการวิธีการขึ้นรูป – การขึ้นรูปด้วยความร้อนหรือความเย็น
-
ข้อกำหนด PWHT – ขึ้นอยู่กับความหนาฐานและการใช้งาน
-
ข้อกำหนด NDE – ตามมาตรฐาน ASME VIII-1 หรือตามข้อกำหนดโครงการ (เช่น สแกนพันธะ UT 100%, PT 100%)
-
การติดหน้าแปลนหรือหัวฉีด – หากเชื่อมติดกับหัวแล้ว ให้ระบุรายละเอียดรอยต่อเชื่อม
-
ข้อกำหนดการทาสี/เคลือบ – สำหรับพื้นผิวด้านนอก (ฐานเหล็กกล้าคาร์บอน) หากไม่ได้หุ้มฉนวน
-
คำจำกัดความการออกแบบ – หัวทรงรีแบบมีแผ่นหุ้ม
-
หัวทรงรีแบบมีแผ่นหุ้มไม่สามารถใช้ได้สำหรับ:
-
การใช้งานที่อุณหภูมิการทำงานทำให้แผ่นหุ้มหลุดลอกเนื่องจากความแตกต่างของการขยายตัวทางความร้อน (วัสดุแผ่นหุ้มและฐานมีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนต่างกัน) ตามมาตรฐาน ASME VIII-1 Appendix AA ความเค้นจากความร้อนระหว่างแผ่นหุ้มและฐานต้องรวมอยู่ในการคำนวณการออกแบบ
การหมุนเวียนของอุณหภูมิที่รุนแรง (> 1,000 รอบ/ปี) ซึ่งพันธะแผ่นหุ้ม-ฐานอาจล้าได้ ควรประเมินความหนาแผ่นหุ้มและความสมบูรณ์ของพันธะใหม่ตามการวิเคราะห์ความล้าตามมาตรฐาน ASME VIII-2
อุณหภูมิสูงมาก (> 540°C) ซึ่งวัสดุแผ่นหุ้มสูญเสียความทนทานต่อการกัดกร่อนหรือเกิดการเปลี่ยนแปลงเฟส แนะนำให้ใช้อัลลอยด์ 625 หรืออัลลอยด์ 800 สำหรับการใช้งานดังกล่าว
