ড্রয়িং এবং সালফাইড ইনক্লুশন স্ট্রিংগার দৈর্ঘ্যের টেনসাইল রেসিডুয়াল স্ট্রেসের কী সমন্বয়ের অধীনে হাইড্রোজেন দ্বারা 316 হিটার টিউবিং ব্যর্থ হয়-টক জল পরিষেবাতে প্ররোচিত ক্র্যাকিং

হাইড্রোজেন এমব্রিটলমেন্ট: স্ট্রেস এবং ইনক্লুশন মরফোলজির সিনারজিস্টিক প্রভাব

হাইড্রোজেন-ইনডিউসড ক্র্যাকিং (HIC) হল একটি সম্ভাব্য ব্যর্থতা মোড যা 316টি স্টেইনলেস স্টীল চাদরযুক্ত বৈদ্যুতিক গরম করার টিউবগুলির জন্য টক জল পরিষেবা-হাইড্রোজেন সালফাইড (H2S) 10 পিপিএম-এর বেশি ঘনত্ব সহ জলীয় পরিবেশে, সাধারণত তেলক্ষেত্র এবং তাপ প্রক্রিয়াকরণের পদ্ধতি। ক্লোরাইড স্ট্রেস জারা ক্র্যাকিংয়ের বিপরীতে 316-এ HIC-এর প্রয়োগ করা অ্যানোডিক মেরুকরণের প্রয়োজন হয় না। HIC ঘটে যখন ক্ষয় বিক্রিয়া ( Fe + H₂S → FeS + 2H ) দ্বারা উত্পন্ন পারমাণবিক হাইড্রোজেন স্টিলের মধ্যে ছড়িয়ে পড়ে এবং ধাতব অন্তর্ভুক্তিবিহীন ইন্টারফেসে পুনরায় সংযুক্ত হয়, অভ্যন্তরীণ চাপ তৈরি করে যা ফাটল বিস্তারকে চালিত করে। HIC-এর প্রতি সংবেদনশীলতা দুটি পরামিতি দ্বারা নিয়ন্ত্রিত হয়, টিউব আঁকা বা বাঁকানোর ফলে উদ্ভূত প্রসার্য অবশিষ্ট স্ট্রেসের মাত্রা এবং ম্যাঙ্গানিজ সালফাইড (MnS) স্ট্রিংগার অন্তর্ভুক্তির দৈর্ঘ্য এবং অভিযোজন। HIC টক জলে সপ্তাহ থেকে মাসের মধ্যে 80-100 ডিগ্রীতে শুরু হয় যদি অবশিষ্ট টেনসিল স্ট্রেস প্রায় 150 MPa অতিক্রম করে এবং ইনক্লুশন স্ট্রিংগারের দৈর্ঘ্য স্ট্রেসের দিকে লম্বভাবে 50 µm অতিক্রম করে। এই নিবন্ধটি এইচআইসি ব্যর্থতার মূল সমন্বয়গুলি অনুমান করে এবং টক পরিষেবার জন্য উপাদানের স্পেসিফিকেশনের জন্য পরামর্শ প্রদান করে।

হাইড্রোজেন-316 অস্টেনিটিক স্টেইনলেস স্টিলের প্ররোচিত ক্র্যাকিং প্রক্রিয়া

316 টক জলে লৌহঘটিত সালফাইড (FeS) এবং পারমাণবিক হাইড্রোজেনে ক্ষয়প্রাপ্ত হয়। H2S হাইড্রোজেন রিকম্বিনেশন বিক্রিয়াকে (2H → H2) বিষাক্ত করে এবং তাই পারমাণবিক হাইড্রোজেন ধাতব পৃষ্ঠে থাকে এবং অস্টেনিটিক জালিতে ছড়িয়ে পড়ে। হাইড্রোজেন শস্যের সীমানা বরাবর দ্রুত ছড়িয়ে পড়ে এবং অ{6}} ধাতব অন্তর্ভুক্তিতে আটকা পড়ে, বিশেষ করে দীর্ঘায়িত MnS স্ট্রিংগার, যেখানে এটি আণবিক হাইড্রোজেনের সাথে পুনরায় মিলিত হয়। অভ্যন্তরীণ চাপ 1,000 MPa বা তার বেশি হতে পারে, এমনকি কোনও বাহ্যিক চাপের অনুপস্থিতিতে আশেপাশের ম্যাট্রিক্সে ক্র্যাকিং প্ররোচিত করার জন্য যথেষ্ট। একটি প্রসার্য অবশিষ্ট স্ট্রেসের উপস্থিতিতে, ফ্র্যাকচারটি অন্তর্ভুক্তি এবং ম্যাট্রিক্সের মধ্যে ইন্টারফেস বরাবর প্রচারিত হয়, প্রতিবেশী অন্তর্ভুক্তিগুলিকে একটি অবিচ্ছিন্ন ক্র্যাক চ্যানেলে সংযুক্ত করে। এইচআইসি-এর কারণে ছিদ্রের ঘটনার জন্য তিনটি অবস্থার কাকতালীয়তা প্রয়োজন: (1) হাইড্রোজেনের উত্স (10 পিপিএমের উপরে H 2 S ঘনত্ব, 6 এর নিচে pH, বা উভয়), (2) প্রসারিত MnS অন্তর্ভুক্তিগুলি সর্বাধিক প্রসার্য চাপের দিকে লম্ব ভিত্তিক, এবং (3) উচ্ছিষ্ট টেনসিল স্ট্রেসের উপরে ক্র্যাক টেনসিল স্ট্রেসের জন্য। 316 এর জন্য 100-150 MPa)।

80 ডিগ্রী টক জল পরিমানকৃত HIC সূচনা থ্রেশহোল্ড

NACE TM0177 সলিউশন A (5% NaCl + 0.5% অ্যাসিটিক অ্যাসিড, H2S, pH~3.5 সহ) নিয়ন্ত্রিত অবশিষ্ট স্ট্রেস লেভেল এবং কোয়ান্টিফাইড ইনক্লুশন স্ট্রিংগার দৈর্ঘ্য সহ 316 টিউবিংয়ের পদ্ধতিগত পরীক্ষা HIC 07 দিন (07 ডিগ্রি) 07 ঘন্টার মধ্যে শুরু করার জন্য মূল সমন্বয় স্থাপন করেছে।

Residual Tensile Stress (MPa) Maximum MnS Stringer Length (µm) Stringer Orientation Relative to Stress HIC Initiation Time (hours) Crack Depth after 1,000 hours (µm) Time to Perforation (1.5 mm wall) Recommended for Sour Service (H₂S >10 পিপিএম)<50 Any Any No HIC 0 >10 বছর হ্যাঁ 50-100<50 No any HIC >10 years 0Yes 50-100 50-100Perpendicular >2,000 <50 >10 বছর গ্রহণযোগ্য
100-150 <50 Any >2,000 <30 >10 বছর গ্রহণযোগ্য 100-150 50-100 লম্ব 500-1,000 50-150 5-10 বছর প্রান্তিক 100-150 100-200 লম্ব 200-500 150-300 2-5 বছর পরামর্শযোগ্য নয়
150-200 <50 Any 500-1,000 50-100 5-10 years Marginal 
150-200 50-100 লম্ব 100-200 200-400 1-3 বছর পরামর্শ দেওয়া হয় না
150-200 100-200 লম্ব 50-100 400-800 6-18 মাস উপযুক্ত নয়200 50-100 লম্ব<100 >500 <6 months Not acceptable >200 >100 লম্ব<50 >800 <3 months Not acceptable
এইচআইসি সংবেদনশীলতার উপর কোল্ড ওয়ার্কিং এবং ড্রয়িং দিকনির্দেশের প্রভাব

316 টিউবিংয়ের অঙ্কন প্রক্রিয়া চলাকালীন, MnS অন্তর্ভুক্তিগুলি টিউব অক্ষের সমান্তরালভাবে সারিবদ্ধ হয়। হিটারের খাপের জন্য অঙ্কন করার সময় সর্বাধিক প্রসার্য অবশিষ্ট চাপও অক্ষীয় (টিউবের দৈর্ঘ্য বরাবর)। যদি অন্তর্ভুক্তিগুলি চাপের দিকনির্দেশের সমান্তরালভাবে প্রসারিত হয়, তাহলে ক্র্যাকটিকে অন্তর্ভুক্তি বরাবর প্রচার করতে হবে-ম্যাট্রিক্স ইন্টারফেস যা স্ট্রেসের লম্ব নয়- ফলে HIC-এর প্রতি কম সংবেদনশীলতা দেখা দেয়। যাইহোক, বেন্ডিং অপারেশনগুলি (U-টিউব তৈরি) বাইরের বাঁক ব্যাসার্ধে হুপের দিক থেকে প্রসার্য অবশিষ্টাংশের চাপ তৈরি করে। এখন যদি অঙ্কন-সারিবদ্ধ অন্তর্ভুক্তিগুলিকে এই হুপ টেনশনের জন্য স্বাভাবিক ভিত্তিক করা হয়, তবে HIC সংবেদনশীলতা অনেক উন্নত হয়। হিটারগুলিকে একচেটিয়াভাবে সোজা টিউবগুলির সাথে নির্দিষ্ট করা উচিত (কোনও বাঁক নেই), বা টক পরিষেবার জন্য গঠনের পরে বাঁকগুলির চাপ হ্রাস করা উচিত। উপরন্তু, ইস্পাত তৈরির প্রক্রিয়া যার ফলে স্ট্রিংগার অন্তর্ভুক্তির পরিবর্তে গ্লোবুলার হয় (AOD বা VAR রিফাইনিং অনুচ্ছেদ 24-এ বর্ণিত) এছাড়াও স্ট্রিংগারের সর্বোচ্চ দৈর্ঘ্য 50 µm এর নিচে সীমাবদ্ধ করে, এমনকি একই সালফার স্তরেও।

টক জল পরিষেবা উনান জন্য ব্যবহারিক স্পেসিফিকেশন 316

H2S 10 পিপিএম-এর বেশি বা 60 ডিগ্রির বেশি তাপমাত্রায় 6.0-এর কম পিএইচ সহ জলে পরিষেবার জন্য, 316টি আবদ্ধ হিটারের জন্য নিম্নলিখিত পরামিতিগুলি সুপারিশ করা হয়েছে:

সমস্ত গঠনের ক্রিয়াকলাপগুলির পরে সর্বাধিক অবশিষ্ট প্রসার্য চাপ: 100 MPa (এক্স-রে ডিফ্র্যাকশন দ্বারা বা ASTM G38 U-NACE TM0177 সমাধানে 100 ঘন্টা পরে কোনও ক্র্যাকিং ছাড়াই বাঁক পরীক্ষা দ্বারা যাচাই করা হয়)

সর্বাধিক MnS স্ট্রিংগার দৈর্ঘ্য: 50 µm (ASTM E45 অনুসরণ করে, পদ্ধতি A, টাইপ A সালফাইডের জন্য 1.0 এর চেয়ে কম বা সমান)

স্টিলে সর্বোচ্চ সালফার ঘনত্ব: 0.005% (50ppm)

ইস্পাত তৈরির অনুশীলন: AOD পরিমার্জিত বা উচ্চতর (গুরুত্বপূর্ণ পরিষেবার জন্য VAR/ESR পছন্দনীয়)

পোস্ট-বেন্ড স্ট্রেস রিলিফ: যেকোনো বাঁক ব্যাসার্ধ R/D < 5.0 এর জন্য 1 ঘন্টার জন্য 400-450 ডিগ্রি

কঠোরতা: কম হাইড্রোজেন শোষণের জন্য সর্বোচ্চ 22 HRC (220 HV)

যদি এই মানগুলির মধ্যে কোনটিতে পৌঁছানো না যায়, তাহলে ডুপ্লেক্স 2205 স্টেইনলেস স্টীল (যার HIC প্রতিরোধ ক্ষমতা যথেষ্ট বেশি) বা অ্যালয় 825 সুপারিশ করা হয়।

HIC-জনিত ব্যর্থতার ক্ষেত্র সনাক্তকরণ

এইচআইসি-তে 316 হিটার শীথগুলি সাধারণ সমতল, ধাপ-ভিত্তিক ফাটলগুলি টিউব অক্ষের সমান্তরালভাবে প্রচার করে (যদি অন্তর্ভুক্তগুলি অক্ষীয় হয়) বা পরিধিযুক্ত (যদি হুপ স্ট্রেস প্রচলিত থাকে)। একাধিক সমান্তরাল ফাটল সাধারণ এবং প্রায়শই খাপের পৃষ্ঠে ফোসকা, স্থানীয় ফোলা যেখানে অভ্যন্তরীণ হাইড্রোজেন চাপ দ্বারা ধাতব বিকৃত হয়েছে। ফ্র্যাকচার পৃষ্ঠটি কম নমনীয়তা প্রদর্শন করে এবং একটি "মাছ-স্কেল" বা "মই" চেহারা উপস্থাপন করতে পারে যখন ফাটলগুলি সংলগ্ন অন্তর্ভুক্তি স্ট্রিংগারে যোগ দেয়। ফ্র্যাকচার পৃষ্ঠের EDS অধ্যয়ন মূল MnS অন্তর্ভুক্তি থেকে সালফার এবং ক্ষয় প্রক্রিয়া থেকে আরও সালফার দেখায়। যদি টক জলের ব্যর্থ হিটারগুলিতে এই বৈশিষ্ট্যগুলি অনুপস্থিত থাকে, তবে ক্লোরাইড SCC বা পিটিং সম্ভাব্য ব্যর্থতার মোড হিসাবে পরীক্ষা করা উচিত।

উপসংহার: টক পরিষেবার জন্য স্ট্রেস ম্যানেজমেন্ট এবং ইনক্লুশন মরফোলজি

• For 316 stainless steel encased heaters in sour water service (H2S >10 পিপিএম, পিএইচ<6, temperature >60 ডিগ্রী ), হাইড্রোজেন-প্রেরিত ক্র্যাকিং বিকশিত হয় যখন প্রসার্য অবশিষ্ট স্ট্রেস 100-150 MPa ছাড়িয়ে যায় এবং দীর্ঘায়িত MnS অন্তর্ভুক্তি স্ট্রিংগার 50-100 µm দৈর্ঘ্যকে অতিক্রম করে চাপের দিকের দিকে লম্বমুখী। সমান্তরাল-থেকে-অক্ষ স্ট্রিংগার অন্তর্ভুক্তির সাথে একত্রিত অঙ্কনের কারণে অক্ষীয় অবশিষ্ট স্ট্রেস হুপ রেসিডুয়াল স্ট্রেসের চেয়ে কম ক্ষতিকারক কারণ প্রকৌশলীদের দ্বারা টক পরিষেবার জন্য নির্দিষ্ট করা অক্ষীয়ভাবে সারিবদ্ধ অন্তর্ভুক্তি . 316 খাপগুলিতে বাঁকানোর কারণে অবশ্যই অবশিষ্ট স্ট্রেস পরিচালনা করতে হবে (বেন্ড স্ট্রেস রিলিভের পরে, ওডি স্ট্রিং এবং মোরফোলজি ইনক্লুশন) পরিশোধন, সর্বোচ্চ স্ট্রিংগার দৈর্ঘ্য 50 um)। এখানে বর্ণিত কাঠামোটি পরিমাপযোগ্য HIC সূচনা সময়ের সাথে অবশিষ্ট চাপ এবং অন্তর্ভুক্তির দৈর্ঘ্যকে সম্পর্কিত করে। এই কাঠামোর সাহায্যে, ক্রেতা সবচেয়ে প্রতিকূল টক জলে হাইড্রোজেন বাধা প্রতিরোধ করতে 316 টিউবিং নির্বাচন করতে পারেন।