টাইটানিয়াম-পরিবর্তিত ওয়েল্ড ফিলার মেটাল সহ 316 স্টেইনলেস স্টিল শীথ ইলেকট্রিক হিটিং টিউবগুলি অটোজেনাস ওয়েল্ডের চেয়ে 80-120 ডিগ্রিতে টক জল পরিষেবাতে সালফাইড স্ট্রেস ক্র্যাকিংকে প্রতিরোধ করে কেন?

টক জল, দ্রবীভূত হাইড্রোজেন সালফাইড ধারণকারী প্রক্রিয়া জল, শোধনাগার, প্রাকৃতিক গ্যাস প্রক্রিয়াকরণ প্ল্যান্ট এবং অ্যানেরোবিক ডাইজেস্টার দ্বারা উত্পন্ন হয়। 80-120 ডিগ্রীতে টক জলে চলমান বৈদ্যুতিক গরম করার টিউবগুলিতে, H2S, আর্দ্রতা এবং প্রসার্য অবশিষ্ট স্ট্রেসের সংমিশ্রণে 316 স্টেইনলেস স্টিলের অংশে, বিশেষ করে ঢালাই জয়েন্টগুলিতে সালফাইড স্ট্রেস ক্র্যাকিং (SSC) হয়। 316টি স্টেইনলেস স্টীল শীথের অটোজেনাস গ্যাস টাংস্টেন আর্ক ওয়েল্ড (GTAW) একটি কাস্ট ওয়েল্ড মেটাল স্ট্রাকচার দ্বারা টাইপ করা হয় যাতে মাইক্রো-সেগ্রিগেটেড ফেরাইটের পুল থাকে যা ফ্র্যাকচার সূচনার জন্য আদর্শ সাইট। ওয়েল্ড ফিলার ধাতুতে টাইটানিয়ামের অন্তর্ভুক্তি, বিশেষ করে AWS ER318 (0.4-0.7% Ti সহ) গ্রেডের একটি স্থিতিশীল উপাদান হিসাবে, ওয়েল্ড মেটালের মাইক্রোস্ট্রাকচারকে মৌলিকভাবে পরিবর্তন করে, ফেরাইট বিতরণকে পরিমার্জন করে এবং আরও ইউনিফর্ম অস্টেনরিস্ট হাইড্রেজেন এবং হাইড্রেজেনকে উন্নত করে। সালফাইড আক্রমণ। এই কাগজটি NACE TM0177 প্রতি ত্বরিত পরীক্ষার উপর ভিত্তি করে এবং আপস্ট্রিম তেল এবং গ্যাস জল গরম করার অ্যাপ্লিকেশন থেকে ফিল্ড ব্যর্থতার ডেটার উপর ভিত্তি করে টক জলের পরিবেশে টাইটানিয়াম পরিবর্তিত 316-টাইপ ফিলার ধাতু দ্বারা প্রদত্ত SSC প্রতিরোধের বৃদ্ধির মূল্যায়ন করে।

316 স্টেইনলেস স্টিলের শীথ ওয়েল্ড মেটালে টাইটানিয়াম স্টেবিলাইজেশনের ধাতব প্রক্রিয়া
316 স্টেইনলেস স্টিলের অটোজেনাস ওয়েল্ডিং, অর্থাৎ ফিলার মেটাল যোগ না করে ওয়েল্ডিং, সম্পূর্ণরূপে পুনঃ-কঠিন বেস মেটালের সমন্বয়ে একটি ওয়েল্ড বিড তৈরি করে। ওয়েল্ড মেটালে প্রাথমিক অস্টিনাইট এবং ডেল্টা-ফেরাইটের সেকেন্ডারি নেটওয়ার্কের ডুপ্লেক্স গঠন দ্রুত ঘনীভূতকরণের মাধ্যমে তৈরি হয়। ফেরাইট শতাংশ প্রায়শই 5-15% হয় শীতল করার হার এবং রচনার উপর নির্ভর করে। H2S (সাধারণত 50-5000 পিপিএম)যুক্ত টক জলে H2S ক্ষয়ের ক্যাথোডিক প্রতিক্রিয়া দ্বারা উত্পাদিত হাইড্রোজেন পরমাণু ঝালাই ধাতুতে প্রবেশ করে। অস্টেনাইট{{16}ফেরাইট ইন্টারফেসগুলি হাইড্রোজেন ফাঁদ হিসাবে কাজ করে এবং যখন স্থানীয় হাইড্রোজেন ঘনত্ব একটি গুরুত্বপূর্ণ মূল্যে পৌঁছায় তখন ফেরাইট ফেজ মাইক্রোক্র্যাকিংয়ের জন্য সংবেদনশীল। ফারাইট-অস্টেনাইট সীমান্তে ফাটল দেখা দেয় এবং SSC ব্যর্থতার কারণ হয়, যা সাধারণত পরিষেবার কয়েক সপ্তাহের মধ্যে ঘটে।

টাইটানিয়াম ER318-এর মতো টাইটানিয়াম পরিবর্তিত ফিলার ধাতুর ক্ষেত্রে ফেরাইট নিয়ন্ত্রণ করতে ফিলার মেটালে যোগ করা হয়। টাইটানিয়াম অগ্রাধিকারমূলকভাবে টাইটানিয়াম কার্বাইড (TiC) গঠন করে এবং তাই ক্রোমিয়াম কার্বাইডের বৃষ্টিপাতের জন্য উপলব্ধ কার্বনের পরিমাণ হ্রাস করে। আরও গুরুত্বপূর্ণভাবে, টাইটানিয়াম হল একটি অস্টেনাইট স্টেবিলাইজার যা জোড়ের দৃঢ়ীকরণের সময়, ক্রমাগত ফেরাইট নেটওয়ার্কগুলির উত্পাদন প্রতিরোধ করে। 0.4–0.7% টাইটানিয়াম সহ ER318 অটোজেনাস 316 ওয়েল্ডের জন্য ওয়েল্ড ফেরাইট সংখ্যাকে স্বাভাবিক 8-15 থেকে কমিয়ে 2-6 করে। ফেরাইটের অবশিষ্টাংশ আন্তঃবোনা শস্যের সীমানা আবরণের পরিবর্তে বিচ্ছিন্ন দ্বীপ হিসাবে উপস্থিত থাকে। একটি বিচ্ছিন্ন ফেরাইট রূপবিদ্যা জোড় ধাতুর মাধ্যমে অবিচ্ছিন্ন ক্র্যাক চ্যানেলগুলির উত্পাদনকে বাধা দেয়।

NACE TM0177 পদ্ধতি পরিমাণকৃত SCC প্রতিরোধের জন্য একটি পরীক্ষা
সালফাইড ক্র্যাকিং স্ট্রেস মূল্যায়নের জন্য NACE TM0177 পদ্ধতি A অনুযায়ী প্রমিত অবস্থার অধীনে 0.5% অ্যাসিটিক অ্যাসিড (pH 2.7–3.0) সহ H2S-স্যাচুরেটেড 5% NaCl দ্রবণে 316টি স্টেইনলেস স্টিল শীথ টিউবের ওয়েল্ড নমুনার টেনসাইল টেস্টিং করা হয়েছিল। তিনটি ঢালাই অবস্থার পরীক্ষা করা হল অটোজেনাস GTAW (কোন ফিলার নেই), ER316L ফিলার (সাধারণ কম কার্বন 316 কম্পোজিশন, টাইটানিয়াম নেই) এবং ER318 ফিলার (টাইটানিয়াম স্থিতিশীল, 0.55% Ti)। পরীক্ষার তাপমাত্রা ছিল 80 ডিগ্রি, H2S আংশিক চাপ ছিল 1 বার এবং প্রয়োগ করা চাপ ছিল প্রতিটি ওয়েল্ডের পর্যবেক্ষণকৃত ফলন শক্তির 90%। নিম্নে ফ্র্যাকচার সারফেস এবং ফ্র্যাকচার অধ্যয়নের সময়ের একটি সারাংশ দেওয়া হল।

ওয়েল্ড ফিলার টাইপ ওয়েল্ড ফেরাইট নম্বর (FN) SSC ফ্র্যাকচারের সময় (ঘন্টা, NACE TM0177) ফ্র্যাকচার মোড ক্র্যাক ইনিশিয়েশন সাইট
অটোজেনাস (কোন ফিলার উপাদান নেই) 11 – 14 72 – 120 ফেরাইট-ওয়েল্ড সেন্টারলাইনে অস্টেনাইট বাউন্ডারি ইন্টারগ্র্যানুলার + ট্রান্সগ্রানুলার
ER316L (অ-স্থিতিশীল) 8 – 11 110 – 180 HAZ ফিউশন লাইন ইন্টারগ্রানুলারের পাশে, প্রধানত ফেরাইট পুলের মাধ্যমে
ER318 (টাইটানিয়াম স্থিতিশীল) 3 – 5 420 – 580<500 h cracking only Transgranular in austenite Isolated islands of ferrite, no connection
ER318 + post weld solution anneal 2 – 4 >720 (ব্যর্থতা ছাড়াই পরীক্ষা শেষ হয়েছে) কোন ফাটল দেখা যায়নি N/A
ER318 ওয়েল্ড ধাতু টক পরিবেশে SSC প্রতিরোধের জন্য NACE TM0177 প্রয়োজনীয়তার উপরে (সাধারণত 80% ফলন চাপে ব্যর্থতা ছাড়াই 720 ঘন্টা) যখন 6-এর নিচে একটি ফেরাইট সংখ্যা বজায় রাখতে সঠিক ঢালাই পরামিতিগুলির সাথে ব্যবহার করা হয়। অটোজেনাস ঢালাই এবং ER316L এর দ্রুত ব্যর্থতা ব্যাখ্যা করে, তাই এই ওয়েল্ড ধাতুটি 80% ফলন চাপে। জল গরম করার পরিষেবা।

শোধনাগারে টক ওয়াটার হিটার ফিল্ড কর্মক্ষমতা তুলনা
রিফাইনারি সোর ওয়াটার স্ট্রিপার ফিড প্রিহিটার, সাধারণত 200-1000 পিপিএম এইচ 2 এস, 50-300 পিপিএম ক্লোরাইড এবং পিএইচ 5-7 সহ 90-110 ডিগ্রিতে কাজ করে, ল্যাবরেটরি ফলাফলগুলির একটি বাস্তব-বিশ্বের বৈধতা দেয়। তিনটি শোধনাগারে 86 বৈদ্যুতিক হিটিং টিউবগুলির 24-মাসের মূল্যায়নে, অটোজেনাস এবং ER318-ওয়েল্ডেড 316 স্টেইনলেস স্টীল শীথগুলি ব্যর্থতার হারের জন্য তুলনা করা হয়েছিল৷

অটোজেনাস ওয়েল্ড (দুটি শোধনাগারে 42 টিউব) ব্যবহার করা হিটারগুলির ব্যর্থতার প্রবণতা ছিল 22 টিউব (52%) 12 মাস পরে ব্যর্থ হয়েছে এবং 24 মাসের মধ্যে 34 টি টিউব (81%) ব্যর্থ হয়েছে। ব্যর্থতা বিশ্লেষণে দেখা গেছে যে 34টি ব্যর্থ অটোজেনাস ওয়েল্ড টিউবেই ওয়েল্ড সেন্টারলাইন থেকে এসএসসি উৎপন্ন হয়েছে। ছিদ্র এবং গ্রাউন্ড ফল্টের আগে ওয়েল্ড ক্রস-বিভাগের 50-80% মাধ্যমে স্বাভাবিক ফাটল বৃদ্ধি পায়।

ER318 ফিলার মেটাল ব্যবহার করে ঢালাই করা হিটারগুলি (দুটি শোধনাগারে 44 টিউব, 6 এর কম বা সমান ওয়েল্ড ফেরাইট সংখ্যা সীমাবদ্ধ) যথেষ্ট ভিন্নভাবে সঞ্চালিত হয়েছে: 2 টিউব 12 মাসের মধ্যে ব্যর্থ হয়েছে (4.5%) (উভয় ইনস্টলেশন ক্ষতি, SSC নয়) এবং 6 টিউব ব্যর্থ হয়েছে (13.6% মাসের মধ্যে)। ব্যর্থতার মধ্যে, শুধুমাত্র একটি SSC-এর ইঙ্গিত প্রকাশ করেছে – 9 এর রিপোর্ট করা ফেরাইট নম্বর সহ একটি ওয়েল্ড, যা প্রয়োজনীয়তা অতিক্রম করেছে। অন্য পাঁচটি ব্যর্থতা খাপের সোজা অংশে ক্ষয় করার কারণে ঘটেছিল এবং ঢালাইয়ের গুণমান সম্পর্কিত ছিল না।

অটোজেনাস ওয়েল্ডেড শীথগুলির 8.5 মাসের ব্যর্থতার মধ্যে একটি গড় সময় ছিল, যখন ER318-ওয়েল্ডেড শীথগুলির 38 মাসের ব্যর্থতার মধ্যে একটি গড় সময় ছিল - 4.5 এর একটি উন্নতির কারণ৷ ER318 ফিলার নির্দিষ্ট করতে এবং ওয়েল্ড ফেরাইট নম্বর পরিচালনার জন্য খরচ প্রিমিয়াম ছিল হিটার ক্রয় মূল্যের ~8-12%, যার ফলে পরিষেবা জীবনে 350% উন্নতি হয়েছে।

পোস্টের প্রভাব{{0}টাইটানিয়ামে ওয়েল্ড ট্রিটমেন্ট-স্ট্যাবিলাইজড ওয়েল্ডস
পোস্ট-ER318 ওয়েল্ডের ওয়েল্ড সলিউশন অ্যানিলিং বিশেষ করে প্রতিকূল টক জলের অবস্থার জন্য অতিরিক্ত SSC প্রতিরোধ প্রদান করে – H₂S 1000 পিপিএমের উপরে, তাপমাত্রা 100 ডিগ্রির উপরে, বা 5.0 এর নিচে pH। 1050 ডিগ্রী এবং জল নিভানোর দ্রবণ অ্যানিলিং যেকোন ক্রোমিয়াম কার্বাইডগুলিকে সরিয়ে দেয় যা টাইটানিয়াম- স্থিতিশীল মাইক্রোস্ট্রাকচারকে সম্পূর্ণরূপে একজাত করে। বৈদ্যুতিক রাসায়নিক মেরুকরণ পরীক্ষাগুলি প্রকাশ করে যে দ্রবণ-এনেলড ER318 ওয়েল্ডের জন্য হাইড্রোজেন পারমিয়েশন বর্তমান ঘনত্ব 0.08 µA/cm2 H2S-স্যাচুরেটেড দ্রবণে 0.25 µA/cm2 এর তুলনায়{16}/8cm2 এর জন্য ঢালাই স্বয়ংক্রিয় ঝালাই। হাইড্রোজেন ব্যাপ্তিযোগ্যতা যত কম হবে, SSC-এর দুর্বলতা তত কম হবে।

সমাপ্ত হিটারের সলিউশন অ্যানিলিং, যাইহোক, পূর্ববর্তী নিবন্ধগুলিতে বর্ণিত একই কারণে প্রায়শই অকার্যকর হয়: অভ্যন্তরীণ NiCr গরম করার উপাদানটি 800 ডিগ্রির উপরে অক্সিডাইজ করে এবং টার্মিনাল সীলগুলি (সাধারণত সিরামিক বা মাইকা) নির্গমন প্রক্রিয়া সহ্য করতে পারে না। যেখানে পোষ্ট ওয়েল্ড দ্রবণ অ্যানিলিং ব্যবহারযোগ্য নয়, 2 ঘন্টার জন্য 400-450 ডিগ্রিতে নিম্ন তাপমাত্রার চাপ উপশম অভ্যন্তরীণ উপাদানগুলির ক্ষতি না করে অবশিষ্ট ঢালাই স্ট্রেনগুলিকে হ্রাস করে। এই স্ট্রেস এলিভিয়েশন একাই SSC-এর স্ট্রেস থ্রেশহোল্ডকে ধ্রুব-লোড টেস্টিং-এ 15 থেকে 20% বাড়িয়ে দেয়, কিন্তু সম্পূর্ণ অ্যানিলিংয়ের চেয়ে কম।

টক ওয়াটার হিটার ওয়েল্ড স্পেসিফিকেশন ভাষা
Engineers purchasing 316 stainless steel encased electric heating tubes for sour water service containing any measurable H.sub.2.S should specify the following weld specifications: All wetted welds shall be formed with AWS ER318 filler metal (or comparable titanium stabilised 316 type filler) with certified ferrite number between 2 and 6 as determined in accordance with AWS A4.2. For any weld in contact with the process fluid, autogenous GTAW welding without filler is not allowed. Ferrite number measurements on three typical weld coupons shall be included in the welding procedure qualification record (WPQR) . For H 2 S concentrations greater than 300 ppm or operating temperatures greater than 95°C, each production weld shall also be verified for ferrite number by magne-gage or ferritescope and shall be rejected if FN is greater than 6 or less than 2. Specify post-weld stress relief at 425–450°C for 2 hours for H 2 S >1000 পিপিএম অ্যাপ্লিকেশন। সম্পূর্ণ খাপটিকে অ্যালয় 825 বা অ্যালয় 625-এ আপডেট করার কথা বিবেচনা করুন, যেগুলির ফিলার মেটাল নির্বাচন নির্বিশেষে যে কোনও 316-ভিত্তিক উপাদানের তুলনায় স্বাভাবিকভাবেই উচ্চতর SSC প্রতিরোধ ক্ষমতা রয়েছে৷

ER318 ফিলার ধাতুতে টাইটানিয়ামের প্রভাব সম্পর্কে জ্ঞান অবিচ্ছিন্ন নেটওয়ার্ক থেকে বিচ্ছিন্ন দ্বীপগুলিতে ওয়েল্ড মেটাল ফেরাইট আকৃতি পরিবর্তন করতে ইঞ্জিনিয়ারদের ঢালাই পদ্ধতিগুলি বিকাশ করতে দেয় যা টক জল গরম করার পরিষেবাতে প্রাথমিক এসএসসি সূচনা পথকে দূর করে। টাইটানিয়াম স্টেবিলাইজড ফিলারের সামান্য বর্ধিত ব্যয় যেকোন ইনস্টলেশনে যেখানে H 2 S 50 পিপিএম অতিক্রম করে সেখানে 4-5 গুণ লাইফ এক্সটেনশন দ্বারা ন্যায়সঙ্গত হয়।