ข้อต่อแปลนบนท่อส่งน้ำมันแรงดันสูงไม่เสียหายพร้อมคำเตือน การสร้างแรงดัน รอบอุณหภูมิ สารกัดกร่อนสัมผัสกับทุกพื้นผิว และเมื่อตัวยึดมีประสิทธิภาพต่ำกว่าปกติ ผลที่ตามมาจะเกิดขึ้นทันทีและรุนแรง นั่นคือเหตุผลที่วิศวกรและทีมจัดซื้อในอุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซ ปิโตรเคมี และการผลิตไฟฟ้า ไม่สามารถใช้แท่งเกลียวเหล็กกล้าคาร์บอนมาตรฐานเมื่อระบุการเชื่อมต่อแบบสลักเกลียววิกฤต พวกเขาระบุ ASTM A193 เกรด B7 แท่งเกลียวและสลักเกลียว — และทำมาหลายทศวรรษแล้ว เพราะวัสดุได้รับข้อกำหนดทุกครั้ง
บทความนี้จะอธิบายสิ่งที่ทำให้ B7 เป็นตัวเลือกเริ่มต้นสำหรับการยึดด้วยแรงดันสูง ตำแหน่งที่ใช้กับห่วงโซ่มูลค่าน้ำมันและก๊าซ วิธีเปรียบเทียบกับเกรดอื่น และสิ่งที่ต้องตรวจสอบก่อนสั่งซื้อการจัดซื้อจำนวนมาก
แท่งเกลียวอุตสาหกรรมส่วนใหญ่ทำจากเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำหรือปานกลาง และทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิแห้งและปานกลาง — โครงโครงสร้าง แท่นยึดเครื่องจักร อุปกรณ์รองรับถาดสายเคเบิลไฟฟ้า สภาวะเหล่านี้เป็นสภาวะที่ความต้านทานแรงดึงคงที่และสามารถจัดการการกัดกร่อนได้ด้วยการเคลือบสังกะสี
บริการน้ำมันและก๊าซมีความแตกต่างกันในทุกมิติ อุปกรณ์หลุมผลิต หน้าแปลนท่อ และการยึดภาชนะรับความดันทำงานที่อุณหภูมิเกิน 400°C แรงกดดันภายในในเครื่องปฏิกรณ์ไฮโดรจิเนชันสูงถึงหลายร้อยบาร์ สื่อต่างๆ เช่น น้ำมันดิบ ก๊าซในกระบวนการกลั่น ไฮโดรเจนซัลไฟด์ คอนเดนเสทที่เป็นกรด โจมตีพื้นผิวอย่างต่อเนื่อง และผลที่ตามมาของความล้มเหลวของข้อต่อไม่ใช่วงเล็บหิ้งแบบหลวม มันเป็นการรั่วไหลของกระบวนการ เหตุการณ์ด้านความปลอดภัย หรือการหยุดระบบที่มีค่าใช้จ่ายหลายแสนดอลลาร์ต่อวัน
เหล็กกล้าคาร์บอนมาตรฐานจะสูญเสียความต้านทานแรงดึงอย่างรวดเร็วเหนือ 200°C ไม่ได้รับการจัดอันดับสำหรับการให้บริการภาชนะรับความดัน และสึกกร่อนอย่างรวดเร็วโดยไม่มีการปกป้องพื้นผิวที่จะเสื่อมสภาพเมื่อเวลาผ่านไป ข้อจำกัดเหล่านี้ไม่เป็นที่ยอมรับในการสลักเกลียวน้ำมันและแก๊ส ผลิตภัณฑ์แกนเกลียวและสตั๊ดที่ออกแบบมาเพื่อการใช้งานทางอุตสาหกรรมที่มีความต้องการสูง เป็นจุดเริ่มต้นที่เหมาะสมสำหรับบริการระดับนี้เท่านั้น
ASTM A193 เป็นข้อกำหนดที่ใช้บังคับสำหรับวัสดุสลักเกลียวโลหะผสมเหล็กและสแตนเลสสำหรับบริการที่อุณหภูมิสูงหรือแรงดันสูง เกรด B7 เป็นเกรดที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดภายในข้อกำหนดดังกล่าว เป็นการกำหนดเหล็กกล้าโลหะผสมโครเมียม-โมลิบดีนัม โดยทั่วไปคือ AISI 4140 หรือ 4142 ที่ได้รับการชุบแข็งและอบคืนตัวเพื่อให้ได้ส่วนผสมที่ลงตัวระหว่างความแข็งแกร่ง ความเหนียว และทนความร้อน
กระบวนการดับและปรับอุณหภูมิไม่ใช่การตกแต่งที่เป็นทางเลือก เป็นกลไกที่ให้ประสิทธิภาพของ B7 การทำความร้อนเหล็กให้มีอุณหภูมิออสเทนไนซ์ ชุบแข็งอย่างรวดเร็วในน้ำมันหรือน้ำ จากนั้นอบคืนตัวที่อุณหภูมิต่ำกว่าที่ควบคุมได้ จะช่วยปรับปรุงโครงสร้างจุลภาคและให้ความต้านทานแรงดึง ความแรงของผลผลิต และความเหนียวที่มาตรฐาน ASTM ต้องการ หากไม่มีการบำบัดนี้ โลหะผสมเหล็กชนิดเดียวกันจะไม่เป็นไปตามข้อกำหนด
| คุณสมบัติ | ความต้องการ |
|---|---|
| ความต้านแรงดึง (นาที) | 125 กิโลไซ / 862 เมกะปาสคาล |
| ความแข็งแรงของผลผลิต (นาที) | 105 กิโลไซ / 724 เมกะปาสคาล |
| การยืดตัว (นาที) | 16% |
| การลดพื้นที่ (ขั้นต่ำ) | 50% |
| ความแข็ง (สูงสุด) | 35 HRC / 321 HBW |
| อุณหภูมิบริการสูงสุด | ~450°C (840°F) |
ความแข็งสูงสุดมีความสำคัญเท่ากับค่าต่ำสุด ความแข็งสูงสุดที่ 35 HRC จะควบคุมความไวต่อการแตกตัวของไฮโดรเจนและการกัดกร่อนจากความเครียด ซึ่งเป็นโหมดความล้มเหลวที่สำคัญในสภาพแวดล้อมที่มีไฮโดรเจนหรือไฮโดรเจนซัลไฟด์แบบเปียก หากต้องการดูภาพรวมทั้งหมดของกรอบการทำงานข้อกำหนด คำแนะนำทางเทคนิคเกี่ยวกับการจำแนกประเภทวัสดุโบลต์ ASTM A193 ให้บริบทที่เป็นประโยชน์เกี่ยวกับความครอบคลุมของเกรดและภูมิหลังในอดีต
ของเรา แท่งเกลียว ASTM A193 B7 ได้รับการรับรองตามข้อกำหนดการบริการแรงดันสูง ได้รับการผลิตตามข้อกำหนดครบถ้วนพร้อมรายงานผลการทดสอบวัสดุต่อล็อตการผลิต
แท่งเกลียวและสตัดโบลต์ B7 ปรากฏทั่วทั้งห่วงโซ่มูลค่าน้ำมันและก๊าซ ตั้งแต่อุปกรณ์ขุดเจาะต้นน้ำไปจนถึงกระบวนการกลั่นโรงกลั่นขั้นปลาย หัวข้อทั่วไปจะเหมือนกันเสมอ: แรงดันสูง อุณหภูมิสูง หรือการสัมผัสสารเคมีที่รุนแรง โดยปกติจะทั้งสามอย่างพร้อมกัน
ข้อต่อหน้าแปลนทุกจุดบนท่อส่งน้ำมันหรือก๊าซแรงดันสูงอาจเป็นจุดรั่วไหลได้ สตัดโบลต์ B7 ที่จับคู่กับน็อตหกเหลี่ยมหนัก ASTM A194 เกรด 2H เป็นระบบยึดมาตรฐานสำหรับหน้าแปลน ASME B16.5 ในคลาส 600, คลาส 900 และสูงกว่า การรวมกันนี้ให้น้ำหนักโบลต์ที่จำเป็นในการยึดปะเก็นให้สม่ำเสมอ และรักษาการซีลผ่านการหมุนเวียนของแรงดันและอุณหภูมิตลอดอายุการใช้งานของท่อ
เครื่องปฏิกรณ์ไฮโดรจิเนชันของโรงกลั่นทำงานที่ความดันบางส่วนของไฮโดรเจนที่สูงถึง 200 บาร์หรือมากกว่า ที่อุณหภูมิสูงกว่า 300°C สลักเกลียวที่ปิดผนึกหน้าแปลนเครื่องปฏิกรณ์จะต้องรักษาแรงจับยึดไว้ที่อุณหภูมิโดยไม่มีการคลายตัวของการคืบซึ่งจะทำให้ข้อต่อเปิด การรักษาความแข็งแรงของผลผลิตของ B7 ที่อุณหภูมิสูง — ดีกว่าเหล็กกล้าคาร์บอนมาตรฐานอย่างมาก — ทำให้เป็นวัสดุที่ระบุไว้ในรหัสเรือ ASME มาตรา VIII สำหรับบริการนี้
ที่หัวหลุมผลิต ส่วนประกอบต้นคริสต์มาสและการเชื่อมต่อท่อร่วมเป็นข้อต่อแบบเกลียวซึ่งจะต้องรับแรงกดจากหลุมเจาะตลอดอายุการผลิตของบ่อ สตัดโบลต์ B7 ให้ความสามารถในการรับแรงดึงสำหรับอุปกรณ์พิกัด API 6A และ ASME ในขณะเดียวกันก็รักษาความเสถียรของมิติในการแกว่งของอุณหภูมิที่กว้างระหว่างพื้นผิวโดยรอบและอุณหภูมิของเหลวที่ผลิต
อุปกรณ์จัดเก็บและถ่ายโอน LNG นำเสนอความท้าทายที่ตรงกันข้าม: เย็นจัดมากกว่าความร้อน เหล็กโลหะผสม B7 มาตรฐานจะสูญเสียความทนทานต่อแรงกระแทกที่อุณหภูมิต่ำกว่าศูนย์ ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมการใช้งาน LNG จึงต้องใช้เกรดที่แตกต่างกัน สำหรับบริการเหล่านี้ของเรา แท่งเกลียว มาตรฐาน ASTM A320 L7 ได้รับการรับรองสำหรับบริการแช่แข็งและอุณหภูมิต่ำ เป็นข้อกำหนดที่ถูกต้อง — ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมตามข้อกำหนดด้านความทนทานต่อแรงกระแทกที่ B7 ไม่ได้ระบุไว้
B7 เป็นตัวเลือกที่เหมาะสมสำหรับการโบลต์น้ำมันและแก๊สแรงดันสูงส่วนใหญ่ แต่ไม่ใช่ตัวเลือกที่เหมาะสมสำหรับทุกการใช้งาน การทำความเข้าใจว่าเมื่อใดควรระบุตัวแปรหรือทางเลือกอื่นจะช่วยป้องกันทั้งต้นทุนที่ไม่จำเป็นและต่ำเกินไป
A354 เกรด BD มีความต้านทานแรงดึงสูงกว่า B7 — ต่ำสุดประมาณ 150 ksi เทียบกับ 125 ksi — และเป็นมาตรฐานสำหรับโครงรถยนต์และการใช้งานโครงสร้างหนักที่อุณหภูมิแวดล้อม ความแตกต่างที่สำคัญคือการต้านทานความร้อน B7 คงความแข็งแกร่งที่สำคัญไว้ได้สูงถึงประมาณ 450°C; เหล็กโลหะผสมเกรด 8 ไม่ได้ สำหรับบริการหน้าแปลนน้ำมันและก๊าซที่อุณหภูมิสูง B7 เป็นข้อกำหนดที่ถูกต้องโดยไม่คำนึงถึงการเปรียบเทียบความต้านทานแรงดึง เกรด 8 เหมาะสำหรับการโบลต์โครงสร้างที่อุณหภูมิแวดล้อม โดยที่ความแข็งแรงคงที่สูงสุดคือข้อจำกัดในการออกแบบ
B7M เป็นโลหะผสมชนิดเดียวกันที่มีความแข็งต่ำกว่า โดยผลิตได้สูงสุด 22 HRC แทนที่จะเป็น 35 HRC ของ B7 ความแข็งที่ลดลงช่วยลดความไวต่อการแตกร้าวจากความเครียดซัลไฟด์ (SSC) ในสภาพแวดล้อมที่มีไฮโดรเจนซัลไฟด์เปียกได้อย่างมาก — สภาวะที่กำหนดใน NACE MR0175/ISO 15156 ว่าเป็น "บริการที่มีรสเปรี้ยว" หากท่อส่งหรือเรือจัดการกับน้ำมันดิบที่มีฤทธิ์เปรี้ยวหรือก๊าซที่มีH₂S ในเฟสที่เป็นน้ำ B7M ถือเป็นข้อกำหนดที่กำหนด ไม่ใช่มาตรฐาน B7 ข้อเสียคือแรงดึงและกำลังครากที่ต่ำกว่า ซึ่งส่งผลต่อการออกแบบข้อต่อ มาตรฐาน B7 ไม่เป็นที่ยอมรับสำหรับบริการเปรี้ยวตามที่ระบุไว้ เพดานความแข็งสูงเกินไป
สำหรับการใช้งานที่อยู่เหนือเพดานอุณหภูมิของ B7 — เครื่องปฏิกรณ์ปฏิรูปบางรุ่น, หน้าแปลนเครื่องทำความร้อนยิ่งยวดของไอน้ำ และการโบลต์สำหรับผลิตพลังงานอุณหภูมิสูง — มาตรฐาน ASTM A193 B16 (โลหะผสมโครเมียม-โมลิบดีนัม-วาเนเดียม) จะรักษาความแข็งแกร่งที่อุณหภูมิที่ B7 เริ่มคลายตัว B16 มีต้นทุนระดับพรีเมียมที่สำคัญและเป็นเกรดผู้เชี่ยวชาญ ยืนยันอุณหภูมิการบริการจริงตามข้อกำหนดโค้ดการออกแบบก่อนอัปเกรด
| เกรด | ลักษณะสำคัญ | การใช้งานทั่วไป |
|---|---|---|
| ASTM A193 B7 | แรงดึง 125 ksi พิกัด ~450°C | หน้าแปลนน้ำมันและก๊าซ ภาชนะรับความดัน ท่อส่ง |
| ASTM A193 B7M | ความแข็งต่ำกว่า ทนต่อ SSC | บริการเปรี้ยว (สภาพแวดล้อม H₂S) |
| ASTM A320 L7 | ความเหนียวทนแรงกระแทกสูงที่ต่ำกว่าศูนย์ | LNG, การจัดเก็บด้วยความเย็นจัด, การบริการเย็น |
| A354 เกรด BD (เกรด 8) | แรงดึง 150 ksi อุณหภูมิแวดล้อมเท่านั้น | เหล็กโครงสร้าง ยานยนต์ เครื่องจักรกลหนัก |
| ASTM A193 B16 | การเก็บรักษาความแข็งแรงที่สูงกว่า 450°C | Steam superheaters เครื่องปฏิกรณ์ที่มีอุณหภูมิสูงมาก |
ส่วนประกอบเหล็กโลหะผสมของ B7 ให้สมรรถนะทางกลที่ดีเยี่ยม แต่มีความต้านทานการกัดกร่อนโดยธรรมชาติเพียงเล็กน้อย ในแพลตฟอร์มนอกชายฝั่ง โรงกลั่นชายฝั่ง สภาพแวดล้อมในการแปรรูปทางเคมี และบริการใดๆ ที่มีการสัมผัสกับความชื้นแบบวนรอบ การบำบัดพื้นผิวเป็นปัจจัยหลักในช่วงเวลาการบำรุงรักษาและอายุการใช้งานรวมของชุดอุปกรณ์ยึด
Dacromet เป็นข้อกำหนดเฉพาะสำหรับสตั๊ด B7 ในสภาพแวดล้อมที่มีการกัดกร่อนสูง การเคลือบ — ระบบเกล็ดสังกะสี-อะลูมิเนียมสูตรน้ำที่ผ่านการบ่มที่อุณหภูมิประมาณ 300°C — ให้ความต้านทานละอองเกลือที่เป็นกลางได้นาน 500–1,000 ชั่วโมงในการทดสอบมาตรฐาน ซึ่งมีประสิทธิภาพเหนือกว่าสังกะสีที่ชุบด้วยไฟฟ้าอย่างมาก ในเชิงวิกฤตนั้น Dacromet ถูกนำมาใช้โดยไม่มีกระบวนการเคมีไฟฟ้า ซึ่งหมายความว่าไม่มีการดูดซับไฮโดรเจนและไม่มีความเสี่ยงต่อการเกิดการเปราะของไฮโดรเจน สำหรับตัวยึด B7 ที่มีความแข็งแรงสูงซึ่งข้อกังวลเรื่องการเปราะ ถือเป็นเรื่องสำคัญ ความหนาของฟิล์ม 8-12 ไมครอนช่วยให้เกลียวเคลือบยังคงอยู่ในระดับความคลาดเคลื่อน โดยไม่ต้องใช้เกลียวขนาดใหญ่พิเศษที่จำเป็นในการชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อน
ชั้น PTFE ที่ทาทับ Dacromet แก้ไขปัญหาการเสียดสีของเกลียวที่ทำให้เกิดการกระจายแรงบิดระหว่างการติดตั้งชุดสตั๊ดโบลต์ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่ ค่าสัมประสิทธิ์การเสียดสีที่สม่ำเสมอบนสตั๊ดทั้งหมดในรูปแบบหน้าแปลนแบบหลายโบลต์ถือเป็นสิ่งสำคัญเพื่อให้ได้รับความเค้นบริเวณปะเก็นที่สม่ำเสมอ ซึ่งเป็นรากฐานของข้อต่อที่ปราศจากการรั่ว สารเคลือบ PTFE ยังช่วยลดความเสี่ยงในการครูดบนสตั๊ดที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่ (M27 ขึ้นไป) ซึ่งมีแรงบิดในการติดตั้งสูง
สังกะสีชุบด้วยไฟฟ้าให้การปกป้องที่เพียงพอสำหรับแท่ง B7 ในสภาพแวดล้อมในร่มหรือกลางแจ้งที่มีกำบังปานกลาง ไม่ได้ระบุไว้สำหรับบริการนอกชายฝั่ง สิ่งอำนวยความสะดวกริมชายฝั่ง หรือสภาพแวดล้อมที่มีการกระเด็นของสารเคมี ข้อได้เปรียบหลักคือต้นทุนและความพร้อมใช้งาน สำหรับงานอุตสาหกรรมที่มีความแข็งแรงสูงทั่วไปซึ่งสภาพแวดล้อมการติดตั้งไม่รุนแรง B7 เคลือบสังกะสีเป็นตัวเลือกที่ประหยัด
แท่งเกลียว B7 สำหรับการบริการอุปกรณ์ควบคุมแรงดันจำเป็นต้องมีเอกสารและการตรวจสอบที่นอกเหนือไปจากการตรวจสอบขนาดและการตรวจสอบด้วยสายตา รายการตรวจสอบต่อไปนี้สะท้อนถึงข้อกำหนดด้านคุณภาพขั้นต่ำสำหรับการจัดซื้อน้ำมันและก๊าซ ปิโตรเคมี และการใช้งานด้านการผลิตไฟฟ้า
การจัดหาแท่งเกลียวและสตัดโบลต์ B7 จากผู้ผลิตที่มีความสามารถในการผลิตแบบครบวงจร เช่น การรีดเกลียว การรีดเกลียว การอบชุบด้วยความร้อน และการปรับสภาพพื้นผิวภายใต้ระบบการจัดการคุณภาพระบบเดียว ช่วยให้สามารถตรวจสอบย้อนกลับได้และความสม่ำเสมอของแบทช์ตามความต้องการใช้งานบริการที่สำคัญ สำหรับข้อกำหนดที่อยู่นอกช่วงมาตรฐานเชิงพาณิชย์ ความสามารถในการผลิตแบบกำหนดเองจะเป็นปัจจัยกำหนดว่าซัพพลายเออร์สามารถส่งมอบตามข้อกำหนดทางวิศวกรรมที่ต้องการได้จริงหรือไม่
1-8 UNC * 5 "โลหะผสมเหล็ก ASTM A193 B7 แท่งเกลียว
1-8 UNC * 5 "โลหะผสมเหล็ก ASTM A193 B7 แท่งเกลียวเกรด L7 เกลียวเกลียว
ASTM A194 B7 น็อตหกเหลี่ยมหนักสีดำ
ASTM A194 B7 น็อตหกเหลี่ยมหนักสีดำ
M27 * 300 PTFE Blue / Dacromet เคลือบ ASTM A320 L7 แท่งเกลียวเต็ม
ASTM F1554 สลักเกลียวชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อนของเหล็กกล้าคาร์บอน
ข้อมูลการติดต่อ
ที่อยู่
