جوشکاری سوپر دوبلکس با شرایط هایپرباریک: رویه های تعمیرات دریایی

جوشکاری Hyperbaric چیست و چرا برای تعمیر سوپر دوبلکس فراساحل اهمیت دارد؟

جوشکاری هایپرباریک جوشکاری خشک زیر آب است که در یک زیستگاه تحت فشار انجام می شود، جایی که آب توسط یک اتمسفر گاز تنفسی در فشار محیط دریای اطراف یا نزدیک به آن جابجا می شود. برای خطوط لوله فوق‌العاده دوبلکس فولاد ضد زنگ، رایزرها و گره‌های سازه‌ای، این تنها روش تعمیری است که به طور قابل اعتمادی جوش‌های باکیفیت اتمسفری را در عمق بازتولید می‌کند، به همین دلیل است که انتخاب پیش‌فرض زمانی است که خط آسیب‌دیده به سطح بازیابی نشود.

اپراتورهای فراساحلی به جای بازیابی کامل خط لوله، به تعمیر هایپرباریک می پردازند، زیرا بازیابی برای خطوط عمیق- یا به شدت مهار شده، آهسته، پرهزینه و اغلب غیرممکن است. یک زیستگاه هایپرباریک به یک خدمه جوش تایید شده اجازه می دهد بخش آسیب دیده را برش دهند، اتصال را آماده کنند و آن را دوباره در جای خود جوش دهند، با استفاده از فرآیندها و کنترل های کیفی که منعکس کننده یک کارگاه ساخت بالاست به جای جوشکاری باز-در آب مرطوب.

چرا Super Duplex به طور خاص سهام را افزایش می دهد؟

گریدهای سوپر دوبلکس مانند UNS S32750 (2507) و UNS S32760 دقیقاً به دلیل استحکام و مقاومت بالا در برابر سوراخ شدن، شکاف و ترک خوردگی تنش کلریدی در آب دریا برای خدمات دریایی انتخاب می شوند. این عملکرد به ریزساختار فریت 50/50 آستنیتی به شدت کنترل شده بستگی دارد، و شرایط هایپرباریک یکی از معدود محیط هایی است که می تواند این تعادل را در حین جوشکاری به هم بزند، که باعث می شود صلاحیت روش نسبت به تعمیرات آستنیتی زنگ نزن یا فولاد کربنی به مراتب کمتر قابل پذیرش باشد.

اپراتورهای فراساحلی باید کدام درجه سوپر دوبلکس را برای تعمیر هایپرباریک مشخص کنند؟

جوش تعمیری باید همیشه با درجه لوله اصلی مطابقت داشته باشد: UNS S32750 (2507) برای خط لوله عمومی زیر دریا و خدمات ساختاری، و UNS S32760 (نوع Zeron 100) که در آن دارایی نیز با سرویس ترش یا قرار گرفتن در معرض{4}شکاف کلرید بالا مواجه است، زیرا جایگزینی یک ماده کمتر در{5} عدم تطابق مقاومت در برابر خوردگی{6}} که می تواند بقیه عمر طراحی خط لوله را کاهش دهد.

منبع: ASTM A923; منابع مهندسی جوش صنعتی-در مشخصات فراساحلی S32750/S32760.

PREN یا عدد معادل مقاومت حفره‌ای، مختصر استاندارد برای رتبه‌بندی مقاومت به خوردگی در گریدهای دوبلکس و فوق دوبلکس است: PREN=%Cr + 3.3 x %Mo + 16 x %N. هر روش تعمیر هایپرباریک باید واجد شرایط باشد تا نشان دهد که -PREN جوش داده شده فلز جوش و منطقه متاثر از گرما{5}}از نظر مادی کمتر از لوله اصلی نیست، زیرا یک جوش تعمیری فقط باید یک بار ضعیف ترین حلقه باشد.

چگونه افزایش فشار محیط بر ریزساختار فلز جوش تأثیر می گذارد؟

افزایش فشار هیپرباریک حلالیت نیتروژن در حوضچه جوش را سرکوب می کند و سینتیک تبدیل فاز را تغییر می دهد، که ریزساختار جوش داده شده را به سمت فریت اضافی سوق می دهد، مگر اینکه گاز محافظ و ورودی گرما عمداً برای جبران تنظیم شوند. اصلاح نشده، خطر کاهش چقرمگی و کاهش مقاومت در برابر خوردگی را دقیقاً در جایی که تعمیر نیاز به بهترین عملکرد دارد، افزایش می‌دهد.

تحقیقات مستقل در مورد جوشکاری دوبلکس هایپرباریک این حساسیت فشار را مستقیماً نشان داده است. مطالعات انجام شده بر روی جوشکاری شار-فولاد زنگ نزن دوبلکس در فشارهای هایپرباریک شبیه سازی شده نشان داد که محتوای فریت در فلز جوش به صورت غیر خطی با فشار تغییر می کند و مقاومت در برابر خوردگی حفره ای تعادل حاصل از فریت، آستنیت و فازهای آستنیت ثانویه را به تنهایی دنبال می کند.

مفهوم عملی:یک WPS واجد شرایط در یک اتمسفر، یا حتی در یک عمق هایپرباریک، نمی تواند در فشار متفاوت معتبر فرض شود. گاز محافظ غنی‌شده با نیتروژن، ورودی گرمای تنظیم‌شده، و کنترل دمای بین‌گذری، کاهش‌های استاندارد هستند و هر ترکیبی باید دوباره برای عمق کار مشخص شود.

فشار اضافی-اثرات محرک که ارزش مشخص کردن را دارند

رفتار قوس با افزایش فشار محفظه کمتر پایدار می‌شود، به همین دلیل است که GTAW یا GMAW مکانیزه نسبت به روش دستی برای کارهای سوپر دوبلکس هایپرباریک ترجیح داده می‌شود.

سرعت خنک‌شدن حوضچه جوش و حالت انجماد با فشار و ترکیب گاز تغییر می‌کند که بر بارش فاز ثانویه و به نوبه خود، چقرمگی تأثیر می‌گذارد.

فلزات پرکننده مبتنی بر نیکل (معمولاً AWS ERNiCrMo-3 / نوع Inconel 625) اغلب برای جوش‌های دوبلکس هایپرباریک مشخص می‌شوند زیرا نسبت به پرکننده دوبلکس مشابه حساسیت کمتری نسبت به تشکیل بیش از حد فریت دارند.

کدام فرآیندهای جوشکاری برای تعمیر سوپر دوبلکس هایپرباریک خشک واجد شرایط هستند؟

جوشکاری قوس الکتریکی تنگستن گاز مکانیزه (GTAW) و جوشکاری قوس فلزی گازی (GMAW)، از جمله انواع هسته‌دار، فرآیندهایی با قوی‌ترین سابقه صلاحیت برای تعمیر سوپر دوبلکس خشک هایپرباریک هستند و راهنمایی‌های جامعه طبقه‌بندی- هر دو را اجازه می‌دهد، در حالی که سایر فرآیندها قبل از استفاده نیاز به صلاحیت اضافی دارند.

منبع: راهنمای جوشکاری زیر آب DNV; کد جوش زیر آب AWS D3.6M; تحقیقات جوشکاری Hyperbaric GMA/FCA در مورد فولاد ضد زنگ دوبلکس را منتشر کرد.

چه استانداردهایی بر صلاحیت روش جوشکاری هایپرباریک فوق دوبلکس حاکم است؟

هر تعمیر هایپرباریک دریایی در لوله کشی فوق دوبلکس باید تحت استاندارد AWS D3.6M برای کلاس جوشکاری زیر آب، ارجاع متقاطع- بر اساس استاندارد صلاحیت فرآیند پایه مانند بخش ASME بخش IX یا ISO 15614، و برای دریای شمال و دارایی های تحت نظارت مشابه، در برابر الزامات طبقه بندی شده، به دلیل استانداردهای طبقه بندی شده- و پایه{4}}متالورژی جوشکاری فلزات سرتاسر.

منبع: AWS D3.6M:2017 Underwater Welding Code; راهنمای جوشکاری زیر آب DNV؛ NORSOK M-601; سری ISO 15614.

آشنایی با کلاس های جوش AWS D3.6M

• الزامات کیفی کلاس A - قابل مقایسه با جوشکاری انجام شده در هوا. سطحی که معمولاً برای تعمیرات فوق دوبلکس نگهدارنده فشار اولیه مشخص می‌شود.
• کلاس B - برای کاربردهای کمتر بحرانی که ممکن است خواص تا حدی نسبت به جوش در هوا کاهش یابد.
• کیفیت کلاس O - به طور کامل توسط کد یا مشخصات مشتری تعیین‌شده دیگری کنترل می‌شود که با الزامات ویژه زیر آب-D3.6M تنظیم شده است.

برای یک خط لوله فوق دوبلکس که سیال فرآیند را با فشار طراحی حمل می کند، صلاحیت کلاس A پیش فرض معقول است. هر چیزی کمتر، خطر را بدون کاهش متناظر در پیامد خرابی به اپراتور منتقل می کند.

مقاومت در برابر خوردگی پس از تعمیر هایپرباریک چگونه تایید می شود؟

پس از{0}}تأیید جوش برای تعمیرات هایپرباریک فوق دوبلکس باید اندازه‌گیری محتوای فریت در سراسر فلز جوش و گرما{1}}ناحیه متأثر، به‌علاوه آزمایش غوطه‌وری کلرید آهن با روش ASTM A923 C باشد، زیرا پذیرش بصری و رادیوگرافی به تنهایی نمی‌تواند شکل‌گیری فاز بین فلزی یا اکثر عملکردهای فریتی با فشار انحرافی را تشخیص دهد. مفاصل دوبلکس

مبنای پذیرش معمولی:کاهش وزن کمتر از 10 mg/dm²/day (mdd) در آزمون ASTM A923 Method C، با رقم دقیق تعیین شده توسط مشخصات پروژه، و محتوای فریت در محدوده تایید شده در طول صلاحیت روش، به طور کلی ساختار دو فازی متعادل را هدف قرار می‌دهد تا فریت{3}}به‌جای ایجاد فشار فوق‌العاده بار.

از آنجایی که یک آزمایش خوردگی ناموفق پس از ضربه زدن به زیستگاه، برای بازسازی هزینه بالایی دارد، اکثر پیمانکاران باتجربه آزمایش صلاحیت ASTM A923 را بر روی خود WPS، در فشار کار واقعی و مخلوط گاز، قبل از برش در خط لوله زنده انجام می دهند. این امر کشف خطر خوردگی را از محل تعمیر به آزمایشگاه صلاحیت، جایی که به آن تعلق دارد، منتقل می کند.

چه روش تعمیری باید انتخاب شود: زیستگاه خشک، حفره محلی یا جوش مرطوب؟

جوشکاری هایپرباریک زیستگاه خشک پیش فرض صحیح برای هر تعمیر فوق دوبلکس در مرز فشار اولیه یا عضو سازه باربر-است. جوشکاری حفره محلی تنها برای تعمیرات کوچک و قابل دسترس هندسی یک گزینه قابل قبول است. و جوشکاری مرطوب دستی باید برای تثبیت موقت یا غیر بحرانی رزرو شود، زیرا نمی تواند به طور قابل اعتماد ریزساختاری را که عملکرد خوردگی فوق العاده دوبلکس می دهد، بازتولید کند.

منبع: راهنمای جوشکاری زیر آب DNV; تحقیقات منتشر شده در مورد حفره محلی زیر آب و جوشکاری هایپرباریک فولاد ضد زنگ دوبلکس.

خریداران چه اسناد تدارکاتی و QC را باید از یک پیمانکار تعمیرات هایپرباریک فراساحلی درخواست کنند؟

خریداران باید به بسته‌ای{0}}ویژه WPS/PQR واجد شرایط در عمق واقعی تعمیر و مخلوط گاز، سوابق صلاحیت عملکرد جوشکار AWS D3.6M-، گزارش‌های آزمایش فریت و ASTM A923 از جوش صلاحیت، و قابلیت ردیابی کامل مواد بر روی لوله اصلی و یا گواه بر این است که لوله‌های اصلی و پرکننده‌ها مدرکی است که نشان می‌دهد فلزی فوق‌العاده با کیفیت نیست. می تواند این خط لوله را در این عمق به این استاندارد خوردگی جوش دهد.

WPS/PQR از نظر فشار محفظه واقعی، مخلوط گاز تنفسی{0} و فرآیند جوشکاری (GTAW یا GMAW/FCAW) واجد شرایط است.

صلاحیت عملکرد جوشکار غواص-جریان را تحت AWS D3.6M برای کلاس جوش مشخص شده ثبت می‌کند.

محتوای فریت و گزارش‌های تست خوردگی روش ASTM A923 C که از جوش صلاحیت‌سازی تولید شده‌اند، نه از داده‌های کوپن نامرتبط.

گزارش‌های آزمایش مواد (MTRs) به ازای EN 10204 3.1 یا 3.2 برای لوله اصلی و فلز پرکننده، تأیید درجه و PREN.

طرح معاینه غیر مخرب (رادیوگرافی و/یا آزمایش اولتراسونیک) متناسب با محدودیت‌های دسترسی به زیستگاه، که قبل از بسیج تعریف شده است.

سوالات متداول

س: آیا می توان از پرکننده استاندارد دوبلکس 2205 برای تعمیر خط لوله سوپر دوبلکس 2507 در زیر آب استفاده کرد؟

A: خیر. فلز پرکننده باید با محتوای آلیاژ لوله اصلی و PREN مطابقت داشته باشد یا بیش از حد مطابقت داشته باشد. استفاده از پرکننده 2205 در تعمیر 2507 یا S32760 باعث ایجاد شکاف در برابر خوردگی{4}}در محل جوش می‌شود، که معمولاً کمترین مکان برای وجود آن قابل تحمل است.

س: آیا فشار هایپرباریک همیشه محتوای فریت را در فلز جوش دوبلکس افزایش می دهد؟

پاسخ: تحقیقات نشان می‌دهد که این رابطه به‌جای خطی بودن، وابسته به فشار- و فرآیند--است، اما شرایط هیپرباریک اصلاح‌نشده عموماً به دلیل حلالیت نیتروژن سرکوب‌شده به سمت فریت اضافی گرایش دارند، به همین دلیل است که گاز محافظ و ورودی گرما باید دوباره{2}}برای هر فشار کاری واجد شرایط شوند.

س: آیا جوشکاری مرطوب برای خطوط لوله فوق دوبلکس قابل قبول است؟

پاسخ: فقط برای تثبیت موقت یا غیر بحرانی-. برای هر تعمیری که برای بازگرداندن خدمات حیاتی-درازمدت، خوردگی-در نظر گرفته شده است، جوش هایپرباریک خشک واجد شرایط AWS D3.6M کلاس A استاندارد مناسبی است.

س: کدام تست خوردگی باید برای جوش تعمیری سوپر دوبلکس هایپرباریک مشخص شود؟

A: روش ASTM A923 C، آزمایش غوطه وری کلرید آهن، روش استاندارد برای تشخیص تشکیل فاز بین فلزی در جوش های دوبلکس و فوق دوبلکس است و باید قبل از شروع جوشکاری تولید، روی جوش واجد شرایط اجرا شود.

س: تفاوت بین جوش های AWS D3.6M کلاس A و کلاس B چیست؟

پاسخ: جوش‌های کلاس A دارای استاندارد کیفی قابل مقایسه با جوشکاری هستند که در هوا انجام می‌شود و برای تعمیرات نگهدارنده فشار اولیه مناسب هستند. جوش های کلاس B تا حدودی خواص کاهش یافته را می پذیرند و برای کاربردهای کمتر بحرانی رزرو می شوند.