Анализа узрока, сценарија и мера превенције пуцања челичних цеви

Суштина пуцања челичних цеви је у томе што је унутрашњи напон већи од границе попуштања/жилавости материјала. Поред тога, постоје четири главна узрока: дефекти материјала, дефекти процеса, прекомерна спољна сила и корозија околине.

Од микроскопских зрнастих прслина до микро-експанзије до макроскопских пукотина, јавља се у пет облика: уздужне пукотине, попречне пукотине, ободне пукотине, напрслине на крају и пукотине завара.

1. Материјални-разлози (инхерентни недостаци)

1. Инклузије/фазна сегрегација у сировинама
Током производње челика, ако садржај сумпора, фосфора, кисеоника и водоника премашује стандард, сулфиди и оксиди ће се акумулирати, нарушавајући континуитет металних зрна и постајући извори пукотина; ако је еквивалент угљеника превисок, челик постаје ломљив и има слабу жилавост и склон је пуцању на хладно.

2. Недовољна металографска структура
Крупна зрна, тракаста структура, Викерсова структура, очврсли мартензит тврда и крта структура, значајно смањена пластичност, чак и незнатно напрезање ће изазвати пуцање.

3. Неуједначена дебљина зида, прекомерна елиптичност
Једна страна цеви је дебља, а друга тања, напон се концентрише на области са танким{0}}зидовима, а пукотине настају првенствено под напрезањем.

4. Пуцање изазвано водоником- (најчешће)
Током производње челика, процеси прања киселином, заваривања, галванизације апсорбују водоник, атоми водоника продиру у решетку, акумулирају се да формирају унутрашњи притисак, пуцају на зрна и углавном се манифестују као одложено пуцање.

2. Разлози процеса производње (дефекти након-фабрикације)

1. Неодговарајући процес топлог ваљања/хладног извлачења

• Превисока температура грејања/хлађења: Прегревање доводи до грубог зрна и непотпуног ковања; прениска температура доводи до лоше пластичности и директног кидања током ваљања.
• Прекомерно смањење ваљања: Прекомерна деформација по једном пролазу премашује границу толеранције материјала, изазивајући унутрашње слојеве и микро-пукотине.
• Нема средњег жарења у хладном извлачењу: Озбиљно хладно очвршћавање, прекомерно заостало затезно напрезање и природно пуцање током складиштења и сечења.

2. Дефекти заварених челичних цеви
Спирално заваривање, заваривање правим шавом: Недостатак продора, укључивање шљаке, порозност гаса, подрезивање, заваривање, завар је слаба област, концентрација напона изазива директно пуцање; прекомерни унос топлоте заваривања, кртост у зони{0}}захваћеној топлотом.

3. Неправилна топлотна обрада
Пребрзо хлађење током нормализације и жарења доводи до гашења стреса; недовољно каљење, заостало напрезање није отпуштено и касније споро пуцање.

4. Обрада сечења, искошења, скошења
Тестерисање, сечење пламеном стварају термичко напрезање и очврснути слој, што доводи до микро пукотина на крају, које се касније шире.

3. Стрес и узроци спољне силе
1. Преостали унутрашњи стрес
После ваљања, заваривања и хладног извлачења, унутрашњи напон није отпуштен. Челична цев има сопствени затезни напон изнутра, и природно ће пуцати чак и без спољне силе.

2. Механичко преоптерећење од спољашњих сила
Компресија, удар, савијање, неравномерна расподела силе током подизања и уградње и прекорачење пројектоване границе попуштања челичне цеви.

3. Концентрација стреса
Пукотине се јављају на зарезу отвора цеви, огреботине које изазивају рупице, оштри углови од обраде навоја и нагле промене у дебљини зида. Локални стрес се повећава неколико пута, што доводи до тренутног пуцања.

4. Узроци корозије и погоршања животне средине и средине
1. Ниска{1}температурна кртост
Ниско{0}}угљеничне и ниско{1}}легиране челичне цеви показују значајан пад ударне жилавости на екстремно ниским температурама. Чак и благе вибрације или ударци могу изазвати крхки лом и пуцање.

2. Корозионо пуцање

• Корозија под напоном: Влага, киселине, алкалије, хлоридни јони + затезни напон, што доводи до напона корозије (СЦЦ).
• Интергрануларна корозија: Медијум еродира границе зрна, изазивајући постепено пуцање.
• Корозија водоника, сулфидна корозија (уобичајена у системима цевовода за нафту и угаљ).

1. Пуцање током производње

• Током топлог ваљања и пирсинга:Цев има ниску температуру и садржи много инклузија, што доводи до директног кидања на врху за пирсинг.
• Током процеса ваљања:Прекомерно смањење притиска, неправилно подешавање водећих ваљака, изазивајући уздужно пуцање зида цеви.
• Током производње хладног извлачења:Лоше подмазивање калупа, прекомерна деформација и неуспех жарења, што доводи до пуцања током извлачења.
• Током формирања заваривања:Лоше формирање вара, неусклађеност струје заваривања и напона, тренутно пуцање вара.
• Током процеса исправљања:Превелик притисак на ваљке за исправљање, што доводи до згњечења цеви и стварања попречних пукотина.

2. Пуцање током складиштења/транспорта

• Хладновучене{0}}цеви и заварене цеви нису подвргнуте ослобађању од напрезања, а нагле промене температуре током складиштења на отвореном изазивају термичко ширење и контракцију, што доводи до пуцања.
• Неправилно везивање током транспорта и подизања, као и неразумне тачке подметања, резултирају локалном компресијом и хабањем, изазивајући пуцање.
• Излагање влази, киши, рђењу и корозији, постепено ширење микро-пукотина на површини.

3. Креирање након-обраде

• Сечење пламеном и брушење крајева цеви, термички удар изазива напукнуће крајева.
• Резање навоја, урезивање навоја, обрада урезивања, напон сечења у комбинацији са оштрим напрезањем у угловима доводи до пуцања.
• Насумично скраћивање, грубо куцање, вибрације појачавају постојеће микро-пукотине.

4. Пуцање током инсталације и употребе

• Присилно поравнање цеви, тешко повлачење за спајање, резултира затезним напрезањем уградње.
• Прекорачење пројектованог притиска за потисни{0}}лежај, удар воденог чекића, нагло повећање и смањење притиска.
• Спољна употреба на ниским температурама, без изолације, узрокујући крхки лом.
• Слијегање темеља укопаних цеви, суспендовано оптерећење, корозија тла.
• Високо{0}}услови температуре: Дуготрајно-пузање високе{2}}температуре, клизање зрна које узрокује пуцање; наизменични топли и хладни циклуси, пуцање услед термичког замора.

1. Контрола сировина (спречавање пукотина од извора)

1. Строго контролишите састав за производњу челика: смањити сумпор и фосфор, контролисати еквивалент угљеника, строго контролисати садржај водоника, одабрати квалификоване гредице и избегавати насумично мешање металног отпада и других нечистоћа.

2. AСве улазне гредице морају бити подвргнуте детекцији грешака: ултразвучна/индукциона детекција грешака, уклањање унутрашњих инклузија, слојевитих и дефеката скупљања.

3. Униформирају загревање гредица: корак по{0}}-загревање пећи константном брзином, избегавање локалног прегревања и подгревања, и обезбеђивање довољно времена задржавања за постизање уједначене микроструктуре.

2. Подешавање процеса ваљања/хладног извлачења
1. Прецизна контрола температуре
За вруће ваљање, почетна и коначна температура ваљања се строго контролишу како би се избегла зона ломљивости; у окружењу ниских{0}}температура, температура грејања гредице се на одговарајући начин повећава.

2. Разумна расподела смањења
Смањите појединачну количину деформације котрљања, користите више пролаза са малим смањењем како бисте избегли прекомерно напрезање у једном потезу; оптимизујте размак ролни и вођица како бисте обезбедили уједначену дебљину зида и испунили захтеве елиптичности.

3. Против-пукотина у процесу хладног извлачења
Пре хладног извлачења, извршите жарење сфероидизације да бисте елиминисали радно очвршћавање; полирати калупе и обезбедити довољно подмазивања за смањење напрезања трења; користите више пролаза цртања и додајте процесе жарења у средини.

3. Специјалне мере против пуцања за заварене челичне цеви
1. Ускладите струју заваривања, напон и брзину заваривања како бисте спречили непотпуно продирање, подрезивање и укључивање шљаке.
2. Загрејте пре заваривања и полако охладите након заваривања. Цеви од високо{2}}угљичног челика/легираног челика морају бити каљене након заваривања да би се смањио стрес.
3. Спроведите линијску- ултразвучну и рендгенску детекцију грешака на завареним шавовима и одмах уклоните напукле челичне цеви.

4. Термички третман за ублажавање стреса (кључни процес)
1. Хладновучене-цеви, цеви са-дебелим зидовима и цеви од легуре морају да се подвргну жарењу/нормализацији за смањење напона да би се ослободили заостали напони од ваљања и заваривања.
2. Контролишите брзину хлађења. Забраните хлађење ваздухом или брзо хлађење. Користите хлађење пећи, споро хлађење у јамама да бисте избегли очвршћавање структура.

5. Контрола накнадне-обраде и исправљања
1. Фино-подесите притисак ваљка за исправљање како бисте спречили да прекомерно равнање изазове попречне пукотине; поново-прегледајте након исправљања.
2. Користите обраду ниском-брзином за заокруживање отвора цеви и скошење да бисте избегли директно сагоревање отвора цеви резањем пламеном; уместо тога, користите механичко тестерисање да бисте смањили термичке пукотине.
3. Направите заобљен прелаз на отвору цеви након обраде да бисте елиминисали концентрацију напрезања узроковану оштрим угловима и празнинама.

6. Онлине инспекција квалитета
Комплетни{0}}тестови на вртложне струје, ултразвучни и хидростатички тестови се спроводе да би се унапред откриле микро-прслине и спречило ослобађање производа са пукотинама са производне линије.

1. Избор типа и компатибилност (прво изаберите праву цев)
1. Окружење ниских{1}температура:Изаберите челичне цеви отпорне на ударе ниске{0}}температуре (као што је К355Ц/Д/Е) и избегавајте коришћење обичног ниско{2}}угљичног челика.
2. Корозивни медији (киселине, алкалије, хемикалије, море):Изаберите поцинковане цеви, нерђајући челик, цеви од -легура против корозије. Обичне цеви од угљеничног челика су склоне пуцању од корозије под напоном.
3. Услови високог-притиска и високе{2}температуре:Изаберите челичне цеви са -бешавним зидовима. Одбаците заварене цеви са танким{2}}зинама као замену.

2. Напомене о складиштењу и транспорту
1. Чувајте готове челичне цеви равно како бисте избегли да буду суспендовани или подвргнути напрезању у једној{1}}тачки; користите слојевите дрвене носаче да бисте спречили директан чврст контакт и стезање.
2. Покријте их током кишних дана како бисте спречили рђање услед излагања киши и пуцање изазвано наглим променама температуре; држите их даље од окружења са киселом и алкалном корозијом.
3. Користите флексибилне каишеве за подизање за транспорт и подизање. Немојте директно притискати отвор или тело цеви челичним ужадима. Строго забраните грубо руковање и ударце.

3. Сечење и секундарна обрада
1. Покушајте да користите механичко хладно сечење што је више могуће и минимизирајте употребу топлог пламена; када је потребно сечење пламеном, уклоните очврсли слој и микро-пукотине након сечења.
2. Након урезивања навоја и прорезивања, направите косине и заобљене углове да бисте елиминисали концентрацију напона на оштрим угловима током обраде.
3. Ако је напон у обрађеној челичној цеви висок, може се извршити локално жарење да би се смањио напон.

4. Спецификације конструкције инсталације

1. Инсталација цевовода се не сме вршити насилним поравнавањем или насилним повлачењем или гурањем. Оставите довољно топлотног проширења да бисте избегли заостало затезно напрезање током уградње.
2. Размак између ослонаца и лежајева мора бити у складу са прописима како би се спречило да цевовод остане суспендован, тоне или савија под силом.
3. За цевоводе-за високотемпературне цевоводе, треба поставити дилатационе спојеве како би се компензовало термичко ширење и стезање, спречавајући термички стрес да изазове пукотине.

5. Заштита рада и одржавања
1. Немојте радити изнад ограничења притиска или оптерећења да бисте избегли удар воде и изненадне флуктуације притиска.
2. Изолујте и спречите смрзавање за нискотемпературне цевоводе{1}да бисте избегли крто пуцање; забранити директан удар и ударање на цевоводе зими.
3. Нанесите анти-премазе против корозије и катодну заштиту на укопане цевоводе да бисте изоловали хлоридне јоне, киселине и алкалије у земљишту од корозије.
4. Редовне инспекције: Фокусирајте се на преглед заварених спојева, отвора цеви и колена (где је напрезање највеће и где постоји највећа вероватноћа да ће доћи до пуцања), и одмах исечите и замените све мање пукотине како бисте спречили њихово ширење и пуцање цевовода.

1. Основни узрок пуцања:Дефекти материјала + заостало напрезање + неправилан процес + спољна сила / ниска температура / корозија у комбинацији;

2. Сценарији склони пуцању:Производно ваљање/заваривање, каљење хладном извлачењем, термички удар сечења, употреба на ниским{0}}температурама, корозивно окружење, принудна инсталација;

3. Производно спречавање пуцања:Контрола сировина, контрола температуре, разумна редукција, термичка обрада након-заваривања, смањење напона, онлајн-детекција грешака;

4. Употреба спречавање пуцања:Изаберите прави материјал, нежно складиштење и транспорт, обраду хладним сечењем, стандардизовану инсталацију, контролни притисак, анти-корозију и-замрзавање.