ASTM A516 GR. 70 +ASTM B171 C71500 KARBON ÇELİK KAPLAMALI KÜRESEL KÖŞELİ BAŞLIK EKİPMAN İÇİN
Genel Bakış – Basınçlı Kap Kapama Bileşeni Olarak Kaplamalı Elips Başlık
Kaplamalı elips başlık, işlem tarafındaki yüzeye metalurjik olarak bağlanmış korozyona dayanıklı alaşım (CRA) katmanına sahip karbon çeliği veya alaşımlı çelik taban plakadan oluşan şekillendirilmiş bir basınçlı kap uç kapamasıdır. 2:1 yarı elips şekli, kabuk ve borulu ısı değiştiriciler, basınçlı kaplar, reaktörler ve depolama tanklarındaki en yaygın torisferik/elipsoidal başlık konfigürasyonudur ve basınç tutma verimliliği ile şekillendirme maliyeti arasında optimum bir denge sağlar.
Kaplama katmanı, işlem akışkanına korozyon direnci sağlarken, taban malzemesi yapısal mukavemet ve basınç bütünlüğü sağlar. Bu ürün, yerel uygulamalar için ASME Bölüm VIII Bölüm 1 veya Bölüm 2 ve GB/T 25198 (Basınçlı Kap Başlıkları) uyarınca tasarlanmış ve üretilmiştir.
Geometrik Tanım – 2:1 Elips Başlık
2:1 yarı elips başlığın, takıldığı kabuğun iç çapının (ID) dörtte birine eşit bir iç derinliği (merkezde) vardır:
Ana eksen (D) = Kabuk ID
Küçük eksen (h) = D/4 (teğet çizgisinden taç merkezine kadar olan iç derinlik)
Dirsek yarıçapı (r) ≈ 0.17 × D (taç ve düz flanş arasındaki geçiş bölgesi)
Taç yarıçapı (R) ≈ 0.90 × D (küresel merkezi kısım)
| Kabuk ID (mm) | İç Derinlik h (mm) | Yaklaşık Dirsek Yarıçapı (mm) | Yaklaşık Taç Yarıçapı (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 |
Kaplama Malzemesi ve Taban Malzemesi Kombinasyonları
Kaplamalı elips başlık, aşağıdaki yöntemlerden biriyle bir karbon çeliği veya alaşımlı çelik taban plakasına bir korozyona dayanıklı alaşım (CRA) katmanı uygulanarak üretilir:
Patlayıcı ile kaplanmış plaka: Kontrollü patlayıcı yükünün patlaması, CRA ve taban malzemesi arasında metalurjik bir bağ oluşturur (ASME SA-263 / SA-264 / SA-265'e göre)
Hadde ile kaplanmış plaka: CRA ve taban malzemesi, metalurjik bir bağ oluşturmak üzere basınç altında birlikte sıcak haddelenir
Kaynak kaplaması (şerit kaplama): CRA malzemesi, üst üste binen şeritler halinde taban plakası yüzeyine kaynakla kaplanır (ASME IX'a göre)
Taban Malzemesi Seçenekleri
| Taban Malzemesi | Şartname | Sıcaklık Aralığı | Uygulama |
|---|---|---|---|
| Karbon çeliği SA-516 Gr.70 | ASTM A516 | -20°C ila +425°C | Genel basınçlı kap hizmeti |
| Karbon çeliği SA-516 Gr.65 / 60 | ASTM A516 | -20°C ila +425°C | Daha düşük mukavemetli, daha kalın kesitler |
| Karbon çeliği 16MnR / Q345R | GB 713 | -20°C ila +400°C | Yerel standart eşdeğeri |
| Düşük alaşımlı SA-387 Gr.11 / 22 | ASTM A387 | -20°C ila +540°C | Yüksek sıcaklık hizmeti (hidrokraking, hidroişleme) |
| Düşük alaşımlı SA-387 Gr.5 | ASTM A387 | -20°C ila +550°C | Yüksek sıcaklıkta hidrojen hizmeti |
Kaplama Malzemesi Seçenekleri
| Kaplama Malzemesi | Şartname | Sıcaklık Limiti | Klorür Toleransı | Uygulama |
|---|---|---|---|---|
| Paslanmaz 304L | ASTM A240 | ≤ 400°C | ≤ 200ppm | Hafif aşındırıcı, temiz buhar, gıda sınıfı |
| Paslanmaz 316L | ASTM A240 | ≤ 425°C | ≤ 200ppm | Organik asitler, tuz çözeltileri, zayıf asitler |
| Dubleks 2205 | ASTM A240 | ≤ 280°C | 80°C'de ≤ 300ppm | Klorür içeren hidrokarbonlar, açık deniz |
| Titanyum Gr.1 / Gr.2 | ASTM B265 | ≤ 230°C | 20.000 ppm'e kadar | Deniz suyu, tuzlu su, yüksek klorürlü hizmet |
| Alaşım 625 (Inconel) | ASTM B443 | ≤ 540°C | 500 ppm'e kadar | Sour gaz, yüksek sıcaklıkta aşındırıcı, amin üniteleri |
| Alaşım C276 (Hastelloy) | ASTM B575 | ≤ 400°C | 1.000 ppm'e kadar | Şiddetli asit ve klorür hizmeti |
Kaplama Kalınlığı (CRA Katmanı)
Standart kaplama kalınlığı: 2mm – 6mm (genellikle ASME VIII-1 UW-13'e göre minimum 3mm)
Kaplama kalınlığı toleransı: +0.5mm / -0.0mm (alt tolerans yok)
Kaplama oranı: Toplam kalınlığın (kaplama + taban) yüzdesi olarak kaplama kalınlığı. Aşındırıcı hizmet için, kaplama kalınlığı gerekli korozyon payına göre seçilir.
Toplam Nominal Kalınlık
Taban kalınlığı: 6mm – 80mm (basınç tutma için ASME VIII-1 UG-27 / UG-32'ye göre seçilir)
Toplam kalınlık = Taban kalınlığı + Kaplama kalınlığı (kaplama, yalnızca metalurjik olarak bağlandığında basınç hesaplamasına dahil edilir; ASME VIII-1 Ek AA'ya göre)
Şekillendirme sonrası minimum şekillendirilmiş kalınlık: nominal kalınlığın ≥ %90'ı (GB/T 25198 / ASME VIII-1 UG-79'a göre)
Şekillendirme Süreci – Sıcak veya Soğuk Şekillendirme
Kaplamalı elips başlıklar, aşağıdaki yöntemlerden biri kullanılarak kaplanmış plakadan şekillendirilir. Süreç seçimi, kaplama malzemesine, toplam kalınlığa ve gerekli hassasiyete bağlıdır.
Sıcak Şekillendirme
Şekillendirme sıcaklığı: 900°C – 1.050°C (karbon çeliği taban + paslanmaz kaplama için)
Kaplama tarafı koruması: Aşırı ölçeklenmeyi önlemek için oksitleyici atmosfer kontrol edilir; kaplama yüzeyine inert gaz sürme veya koruyucu kaplama uygulanır
Isıtma hızı: Termal şoku ve kaplama delaminasyonunu önlemek için ≤ 150°C/saat
Söndürme / soğutma: Hava soğutma veya kontrollü fırın soğutma (PWHT gerektiren alaşımlı taban malzemeleri için)
Soğuk Şekillendirme
Şekillendirme sıcaklığı: Ortam (20°C – 40°C)
Şekillendirme ekipmanı: Eşleşen kalıplara sahip pres freni veya disk presi
Geri yaylanma telafisi: Soğuk şekillendirilmiş geri yaylanma için kalıp boyutları ayarlanır (genellikle başlık çapı ve malzeme akma mukavemetinin taç yarıçapının %0,5 – %1,5'i)
Maksimum soğuk şekillendirme gerilimi: Kaplama delaminasyonunu ve taban malzemesi çatlamasını önlemek için sınırlıdır. Paslanmaz kaplamalı karbon çeliği taban için, önerilen şekillendirme gerilimi ≤ %15'tir (üreticinin şekillendirme prosedürüne göre).
Soğuk şekillendirmeden sonra: Taban malzemesi kalınlığı > 38 mm ise veya hizmet gerilim giderme gerektiriyorsa ASME VIII-1 UCS-56'ya göre tam kaynak sonrası ısıl işlem (PWHT) gereklidir.
Şekillendirme Toleransları (ASME VIII-1 UG-81 / GB/T 25198'e göre)
| Parametre | Tolerans |
|---|---|
| Taç yarıçapı (R) | Tasarım yarıçapının ±%1,5'i |
| Dirsek yarıçapı (r) | Tasarım yarıçapının ±%5'i |
| İç derinlik (h) | Tasarım derinliğinin ±%1,0'i |
| Teğet çizgisindeki dış çap (OD) | Kabuk ID'sinin ±%0,5'i |
| Teğet çizgisindeki yuvarlak olmama | Kabuk ID'sinin ≤ %1'i (kabuk-başlık uyumu için) |
| Yüzey dalgalanması | 1m açıklık üzerinde ≤ 2mm (kaplanmış yüzey) |
Kaplama Bütünlüğü – Bağ Kalitesi ve Testi
Kaplama ve taban malzemesi arasındaki metalurjik bağ, ASME VIII-1 UW-13 ve ASME SA-263 / SA-264 / SA-265'e göre doğrulanmalıdır.
Bağ Bütünlüğü Kriterleri
Kesme mukavemeti (kaplama-taban bağı): Patlayıcı ile kaplanmış plaka için ≥ 140 MPa (ASTM B898'e göre)
Bağ alanı: Toplam kaplama yüzeyinin ≥ %99'u (metalurjik olarak bağlanmış kaplama yüzey alanı)
Bağlanmamış alan toleransı: Bireysel bağlanmamış yamalar ≤ 100mm²; toplam bağlanmamış alan yüzeyin ≤ %1'i (ASME VIII-1'e göre)
Kaplanmış Yüzeyin Tahribatsız Muayenesi (NDE)
Ultrasonik test (UT) – Bağ kusurları ve delaminasyon için kaplama-taban arayüzünün %100 taraması (ASME V, Madde 5'e göre)
Kabul kriterleri: 20mm'den büyük doğrusal gösterge yok; kümelenmiş gösterge yok; referans seviyesinin ≥ %50 genliğine sahip gösterge yok
Sıvı penetrant (PT) – Yüzey çatlakları için kaplama yüzeyinin ve kaynak derzlerinin %100'ü (ASME V, Madde 6'ya göre)
Kabul: Çatlak yok, 0,8 mm'den büyük gözenek yok, kümelenmiş gözenek yok
Kabuğa Kaynak – Birleşim Tasarımı ve Hazırlığı
Kaplamalı elips başlık, teğet çizgisinde kabuğa veya flanşa kaynaklanır. Birleşim, hem yapısal bütünlüğü hem de kaplama arayüzünde korozyon direncini korumalıdır.
Birleşim Hazırlığı (ASME VIII-1 UW-13'e göre)
Eğim açısı: 30° – 37,5° (tek V veya çift V)
Kök boşluğu: 2mm – 4mm
Kaplama katmanı geri çekilmesi: İlk geçişin (taban malzemesi kaynağı) kaplama katmanını kaynağa eritmeden bırakılmasını sağlamak için kaplama malzemesi kaynak oluğu kenarından yaklaşık 2mm – 3mm geri çekilir
Geçiş kaynağı: Korozyona dayanıklı bir kaynak yüzeyi elde etmek için kaynak oluğu yüzeyine kaplama malzemesinden bir kaplama katmanı (gerekirse) uygulanır
Kaynak Sırası (Önerilen)
Taban malzemesi kaynağı (karbon çeliği / alaşım) – önce uygulanır, ASME VIII-1 UW-52'ye göre %100 RT veya UT
Kaplama tarafı kaynağı (paslanmaz veya CRA) – taban kaynağı tamamlandıktan ve denetlendikten sonra uygulanır
Kaynak yüzeyinde kaplama: Birleşme boyunca korozyona dayanıklılığı yeniden sağlamak için son CRA malzeme katmanı uygulanır
Kaplama yüzeyinin ve kaynak kaplamasının son PT muayenesi – %100
PWHT (Kaynak Sonrası Isıl İşlem)
ASME VIII-1 UCS-56'ya göre gerekli olduğunda:
Taban malzemesi kalınlığı > 38 mm
Hizmet ıslak H₂S içerir (NACE MR0175 / ISO 15156)
Taban malzemesi, temperleme gerektiren düşük alaşımlı çeliktir (SA-387)
PWHT sıcaklığı: Karbon çeliği için 620°C ± 15°C; düşük alaşımlı çelik için 680°C – 760°C (UCS-56 tablolarına göre)
Bekleme süresi: Taban kalınlığının 25 mm'si başına 1 saat; minimum 1 saat
Soğutma hızı: Karbür çökelmesini veya gerilim çatlamasını önlemek için 400°C'ye ≤ 50°C/saat (karbon çeliği için)
PWHT sırasında kaplama koruması: Oksidasyonu önlemek için kaplama yüzeyine inert gaz sürme (argon) uygulanır; kaplama yüzeyindeki ölçeklenmeyi en aza indirmek için gerekirse termal kalkanlar takılır
Başlığa Göre Muayene ve Test
Boyutsal Muayene
Taç yarıçapı: Şablonlar veya 3D tarama ile ölçülür – tolerans ±%1,5
İç derinlik (h): Teğet çizgisinden taç merkezine kadar ölçülür – tolerans ±%1,0
Teğet çizgisindeki kabuk ID eşleşmesi: Yuvarlak olmama ≤ kabuk ID'sinin %1'i
Düz flanş uzunluğu: Genellikle 25mm – 100mm (tasarıma göre); tolerans ±2mm
Kaplama kalınlığı: Yüzey alanının %10'unda ultrasonik kalınlık ölçer – minimum kalınlık ≥ nominal kaplama kalınlığı – 0,5 mm
Tahribatsız Muayene (NDE)
| Muayene | Yöntem | Kapsam | Kabul (ASME VIII-1'e göre) |
|---|---|---|---|
| Kaplama bağ bütünlüğü | UT (ultrasonik) | Kaplama yüzeyinin %100'ü | 20mm'den büyük delaminasyon yok; kümelenmiş gösterge yok |
| Kaplama yüzey çatlakları | PT (sıvı penetrant) | Kaplama yüzeyinin ve kaynak kaplamasının %100'ü | Çatlak yok; gözeneklilik < 0,8 mm |
| Taban malzemesi laminasyonları | UT (düz ışın) | Taban alanının %100'ü (başlık boşluğu) | Laminasyonlar 100cm² başına toplam ≤ 20mm² |
| Kaynak (önceden kaynaklanmışsa başlık-kabuk) | RT veya UT (kesme dalgası) | Kaynak dikişinin veya noktasının %100'ü spesifikasyona göre | ASME VIII-1 UW-51'e (tam) veya UW-52'ye (nokta) göre |
Basınç Testi (kapla kaynaklandığında)
Hidrostatik test: 1.3 × tasarım basıncı × (test sıcaklığındaki S / tasarım sıcaklığındaki S) ASME VIII-1 UG-99'a göre
Bekleme süresi: Minimum 30 dakika
Kabul: Sıfır basınç düşüşü; kaynak derzlerinde veya kaplama arayüzünde görünür sızıntı yok
Hidrotest sonrası kaplama yüzeyi: Kabarma veya delaminasyon için görsel inceleme – görünür kabarma kabul edilemez
Sevkiyat Başına Dokümantasyon
Malzeme test sertifikaları (EN 10204 3.1 veya 3.2) – taban plakası ve kaplama malzemesi
Kaplama plakası üretim raporu (patlayıcı-bağ veya hadde-bağ) – bağ kesme mukavemeti test sonuçları dahil
ASME U-damga veri raporu (varsa)
GB/T 25198 veri sayfası (yerel standartsa)
Boyutsal muayene raporu (taç yarıçapı, derinlik, kalınlık, yuvarlak olmama)
NDE raporları – UT bağ taraması, PT yüzey taraması, RT/UT kaynak taraması (kaynaklanmışsa)
PWHT grafik kaydı (zaman-sıcaklık eğrisi) – yapılmışsa
Şekillendirme prosedürü spesifikasyonu (FPS) ve şekillendirme raporu (sıcak/soğuk şekillendirme kayıtları)
Kaplama kalınlığı ölçüm raporu (ultrasonik kalınlık ölçer kayıtları)
Seçim Kontrol Listesi – Kaplamalı Elips Başlık
Kabuk ID (iç çap) – başlık boyutunu belirler
Tasarım basıncı – ASME VIII-1 UG-32'ye göre taban kalınlığını belirler
Tasarım sıcaklığı – taban malzemesi sınıfını ve PWHT gereksinimini belirler
İşlem akışkanı aşındırıcılığı – kaplama malzemesini ve minimum kaplama kalınlığını belirler
Gerekli kaplama malzemesi – 304L / 316L / Dubleks / Ti / Alaşım 625 / Alaşım C276
Gerekli kaplama kalınlığı – korozyon payına göre (genellikle minimum 3mm)
Gerekli taban malzemesi – CS SA-516 Gr.70 / Q345R / SA-387 Gr.11/22
Şekillendirme yöntemi tercihi – sıcak şekillendirme veya soğuk şekillendirme
PWHT gereksinimi – taban kalınlığına ve hizmete göre
NDE gereksinimi – ASME VIII-1'e veya proje spesifikasyonuna göre (örn. %100 UT bağ taraması, %100 PT)
Flanş veya meme bağlantıları – başlığa önceden kaynaklanmışsa, kaynak birleşim detaylarını sağlayın
Boya/kaplama spesifikasyonu – dış yüzey için (karbon çeliği taban) yalıtılmamışsa
Tasarım Sınırlama Beyanı – Kaplamalı Elips Başlık
Kaplamalı elips başlık, aşağıdakiler için uygun değildir:
İşletme sıcaklığının termal genleşme uyumsuzluğu nedeniyle kaplama delaminasyonuna neden olduğu hizmetler (kaplama ve taban malzemelerinin farklı termal genleşme katsayıları vardır). ASME VIII-1 Ek AA'ya göre, kaplama ve taban arasındaki termal gerilim tasarım hesaplamalarına dahil edilmelidir.
Kaplama-taban bağının yorulabileceği şiddetli termal döngü (> 1.000 döngü/yıl). Kaplama kalınlığı ve bağ bütünlüğü, ASME VIII-2'ye göre yorulma analizine göre yeniden değerlendirilmelidir.
Kaplama malzemesinin korozyon direncini kaybettiği veya faz dönüşümü geçirdiği çok yüksek sıcaklık (> 540°C). Bu tür hizmetler için Alaşım 625 veya Alaşım 800 önerilir.
Hızlı basınç döngüsü hizmetleri (pulsasyonlu hizmet) – kaplama bağı soyulma gerilimine maruz kalabilir; ek bağ testi için üreticiye danışın.
