Kako izračunati PREN za odabir cijevi: 254SMO naspram 904L naspram 316L radni primjer|HUITONG

Morska voda u Zaljevu doseže 35 stupnjeva tijekom šest mjeseci u godini. Na toj temperaturi,316L cijevu postrojenju za desalinizaciju unos ima stopu korozije koja inženjere čini nervoznima,904L nalazi se na svojoj kritičnoj temperaturi pitinga, i254SMOima sigurnosnu marginu od 40 stupnjeva. Pitanje nije koja je legura "bolja" - svaka podatkovna tablica vam govori da 254SMO pobjeđuje.

Pitanje je: kako izračunati prag, odrediti veličinu zida i utvrditi isplati li se nadogradnja legure? Ovaj članak prolazi kroz cijeli lanac izračuna, od uvjeta usluge do cijene po godini usluge, koristeći saudijsku liniju rashladne vode za desalinizaciju kao radni primjer.

Korak 1: Definirajte uvjete usluge

Prije bilo kakvog izračuna potrebna su vam četiri broja iz podatkovne tablice procesa:

Sadržaj klorida i temperatura dva su ulazna podatka koja pokreću zahtjev za PREN. Vrhunac od 35 stupnjeva je bitan jer je piting proces-ovisan o temperaturi - kritična temperatura pitinga (CPT) je temperatura metala iznad koje se stabilni piting pokreću i šire. Ako je vaša projektirana temperatura iznad CPT legure, legura će se udubiti. Razdoblje.

Korak 2: Izračunajte minimalni PREN za uslugu

Ekvivalentni broj otpornosti na piting (PREN) je pojedinačni najkorisniji indeks za rangiranje nehrđajućih čelika u kloridnoj upotrebi. Formula za austenitne stupnjeve je:

PREN=%Cr + 3.3 × %Mo + 16 × %N

Koeficijenti dolaze iz elektrokemijskog istraživanja: molibden doprinosi otprilike 3,3 puta većoj otpornosti na piting nego krom po težinskom postotku, a dušik doprinosi otprilike 16 puta više. Za dupleks stupnjeve, ponekad se dodaje izraz volfram: PREN=%Cr + 3.3(%Mo + 0.5%W) + 16%N, ali za austenitne stupnjeve u ovom primjeru primjenjuje se standardna formula.

Izračunajmo PREN za tri legure kandidate koristeći nazivne sastave srednjeg raspona-iz ASTM specifikacija:

Prag morske vode

Općeprihvaćeno industrijsko pravilo to kažePREN Veći ili jednak 40 je minimum za pouzdano kontinuirano uranjanje u prirodnu morsku vodu. Ovo nije zahtjev koda - ASME i ASTM ga ne kodificiraju -, ali odražava desetljeća terenskog iskustva u moru i uslugama desalinizacije. Ispod PREN-a 40, legura će se eventualno udubiti u toplu, prozračenu morsku vodu, posebno u pukotinama.

Gledajući u tablicu:

316L (PREN 24.7): Prelazi prag za 15 bodova. Nije prikladno za kontinuirano uranjanje u morsku vodu.

904L (PREN 36.7): Prelazi prag za 3 boda. Preživjet će okolnu morsku vodu, ali je marginalna na 35 stupnjeva.

254SMO (PREN 43.8):Briše prag za 4 boda. Prikladno za servis tople morske vode.

Napomena o ograničenjima PREN-a

PREN je alat za rangiranje, a ne kod dizajna. Ne uzima u obzir:

• Volfram (W), koji pridonosi otpornosti na koroziju u pukotinama u nekim super duplex klasama
• Bakar (Cu), koji poboljšava smanjenu otpornost na kiseline, ali je neutralan za kloridnu piting
• Površinska obrada, stanje zavara i brzina protoka, a sve to pomiče stvarni CPT

Za kritične usluge, PREN vam govori koje legure odabrati u uži izbor. Konačna odluka zahtijeva provjeru stvarnih CPT i CCT iz podataka ispitivanja ASTM G48 ili ASTM G150.

Korak 3: Provjerite CPT i CCT u odnosu na projektnu temperaturu

PREN daje rang. CPT i CCT daju stvarne temperaturne granice. Dvije standardne metode ispitivanja su:

ASTM G48 metoda A/C: Ispitivanje uranjanjem u željezni klorid. Daje CPT (metoda A) i CCT (metoda D).

ASTM G150: Elektrokemijsko piting ispitivanje u 1 M NaCl. Daje CPT.

Reprezentativne vrijednosti iz objavljenih tablica podataka i istraživačkih radova:

Naša projektirana temperatura je 35 stupnjeva. Sada računica postaje jednostavna:

Ovo je srž izračuna. Na vršnoj temperaturi morske vode od 35 stupnjeva, 904L je točno na svom CPT. U praksi to znači da će svaka temperaturna ekskurzija, bilo koja pukotina, bilo koje naslage ili bilo koja nesavršenost zavara izazvati piting. 254SMO ima marginu od 35 stupnjeva, koja pokriva sezonske varijacije i vruće točke.

Korak 4: Izračunajte debljinu stijenke prema ASME B31.3

Nakon što je legura odabrana, izračun debljine stijenke slijedi ASME B31.3, Poglavlje IV. Formula za ravnu cijev pod unutarnjim tlakom (aproksimacija tanke-stijene, važeća kada je t < D/6):

t = (P × D) / (2 × (S × E + P × Y))

Gdje:

t=potrebna debljina stijenke (mm), prije dopuštenja za koroziju

P=unutarnji projektirani tlak (MPa)=1.6 MPa (16 bara)

D=vanjski promjer (mm)=219.1 mm (NPS 8", DN 200)

S=dopušteno naprezanje iz ASME odjeljka II-D (MPa)

E=faktor kvalitete (1,0 za bešavne, 0,85 za ERW)

Y=koeficijent iz tablice 304.1.1=0.4 (austenit, manje ili jednako 482 stupnja)

Dopuštene vrijednosti naprezanja (ASME odjeljak II-D, indikativno)

Izrađeni izračun za 254SMO (odabrana legura)

Zamjena u formulu za debljinu stijenke:

Za referencu, ako je ista linija ugrađena u 316L (ne obazirući se na rizik od rupičastog kvara):

Izračun 316L zahtijeva Sch 40S (8,18 mm) zbog dopuštenja korozije od 3 mm za morsku vodu. 254SMO zahtijeva samo Sch 10S (3,76 mm) jer ne treba dopuštenje za koroziju u ovoj usluzi. Težina po metru pada s 42,1 kg/m na 19,3 kg/m - smanjenje od 54 %. Ta ušteda težine ulazi izravno u izračun troškova.

Korak 5: Izračun cijene-po-godini--usluge

Posljednji izračun odgovara na pitanje nabave: isplati li se skuplja legura tijekom projektiranog životnog vijeka? Da biste to učinili, potrebno vam je:

• Trošak materijala po metru (na temelju težine × cijena legure)
• Razlika u troškovima instalacije (tanja cijev=manje podrške, manje zavarivanja)
• Očekivani vijek trajanja prije zamjene

Trošak materijala po metru

254SMO košta 2,4 puta više po metru od 316L za isti nazivni tlak. Ali to nije cijela računica.

Pretpostavka radnog vijeka

Trošak po godini usluge (samo materijal)

254SMO je zapravo najjeftinija opcija po godini radnog staža, unatoč najvišim početnim troškovima materijala. Smanjenje težine od 54 % zbog tanje stijenke, u kombinaciji s nedostatkom korozije i projektiranim vijekom trajanja od 25+ godina, dovodi godišnji trošak ispod 316L - koji bi se trebao zamijeniti najmanje dvaput u 25 godina.

Dodatni faktori troškova nisu u osnovnom izračunu

Trošak zamjenskog gašenja faktor je koji timovi za nabavu najčešće podcjenjuju. Zatvaranje postrojenja za desalinizaciju radi zamjene cijevi može koštati 200 000–200 000–500 000 dnevno u izgubljenoj proizvodnji vode. Ako je 316L potrebna zamjena u 10. i 20. godini, sam trošak gašenja umanjuje materijalnu premiju od 254SMO.

Korak 6: Sažeta odluka

Odluka: Za DN 200 vodu za hlađenje u morskoj vodi Zaljeva od 35 stupnjeva, navedite 254SMO (UNS S31254) bešavnu cijev, ASTM A312/A312M, Sch 10S, žarenu u otopini i kaljenu vodom. Izračun pokazuje da je i tehnički sigurniji i ekonomski jeftiniji po-godini--usluge od 316L ili 904L.

FAQ

Što je PREN formula i kada se primjenjuje?

Najčešća PREN formula za austenitne nehrđajuće čelike je PREN=%Cr + 3.3 × %Mo + 16 × %N. Primjenjuje se na austenitne stupnjeve bez volframa. Za dupleks i super dupleks tipove koji sadrže volfram, ponekad se koristi proširena formula PREN=%Cr + 3.3(%Mo + 0.5%W) + 16%N. PREN je alat za rangiranje otpornosti na udubljenje, a ne kod dizajna. Ne predviđa stvarnu stopu rupičaste korozije, pukotinske korozije ili pucanja uslijed korozije uslijed naprezanja.

Zašto je PREN 40 granična vrijednost za morsku vodu?

PREN Veće od ili jednako 40 je empirijsko pravilo koje se temelji na desetljećima terenskog iskustva u pomorskoj, offshore i desalinizaciji službi. Nije kodificiran u ASME ili ASTM standardima. Legure s PREN-om ispod 40 s vremenom će se udubiti u toplu, prozračnu prirodnu morsku vodu, posebno ispod naslaga, u pukotinama ili na nesavršenostima zavara. Legure na ili iznad 40 imaju praktičnu granicu protiv pitinga u kontinuiranom uranjanju u morsku vodu. Prag je konzervativan za hladnu, čistu morsku vodu i možda neće biti dovoljan za vruću, ustajalu ili kloriranu morsku vodu.

Može li se 904L uopće koristiti u morskoj vodi?

Da, ali uz oprez. 904L (PREN ~36,7) je prikladan za-temperaturu morske vode (ispod 25 stupnjeva), slanu vodu i povremenu izloženost. Marginalna je na 30 – 35 stupnjeva, a rizična iznad 35 stupnjeva. U morskoj vodi Zaljeva koja ljeti doseže 35 stupnjeva, 904L stoji na svom CPT-u i zabija se u pukotine i naslage. Za kontinuirano uranjanje u toplu morsku vodu, 254SMO ili super duplex S32750 (PREN ~42) pravi su izbor.

Mijenja li se izračun debljine stijenke za 254SMO u usporedbi s 316L?

Da. ASME B31.3 formula za debljinu stijenke koristi dopušteno naprezanje S iz ASME odjeljka II-D. 254SMO ima veće dopušteno naprezanje (138 MPa u odnosu na 115 MPa za 316L na 35 stupnjeva) zbog svog ojačanja dušikom. Dodatno, 254SMO u kloridnoj upotrebi ne treba dodatak za koroziju, dok 316L zahtijeva 2 – 3 mm. Kombinirani učinak je da 254SMO može koristiti Sch 10S gdje 316L zahtijeva Sch 40S - otprilike pola zida i pola težine za isti nazivni tlak.

Je li trošak-po-godini uvijek u korist legure-otpornije na koroziju?

Ne uvijek. Ako je projektirani životni vijek kratak (5 – 10 godina), početni trošak 254SMO možda se neće amortizirati. Ako je usluga povremena, hladna ili s niskim-kloridom, 316L ili 904L mogu biti dovoljni i jeftiniji unaprijed i godišnje. Izračun daje prednost 254SMO kada: (1) je projektirani životni vijek 20+ godina, (2) radna temperatura je iznad 904L CPT, i (3) troškovi zamjene isključenja su visoki. Za 25-godišnje postrojenje za desalinizaciju, matematika je jasna.

Što je sa super duplexom S32750 kao alternativom 254SMO?

Super duplex S32750 (PREN ~42) valjana je alternativa 254SMO (PREN ~44) za toplu morsku vodu. Nudi veću granicu razvlačenja (550 MPa u odnosu na 300 MPa), što dodatno smanjuje debljinu stijenke. Međutim, super duplex ima uži prozor za zavarivanje, granicu krtosti od 475 stupnjeva i drugačiji skup pravila izrade. Za postrojenje za desalinizaciju s mnogo varova na terenu i bez temperaturnih odstupanja iznad 300 stupnjeva, obje legure rade. Izbor se često svodi na kvalifikaciju zavarivanja, dostupnost i preferencije specifikatora.

Trebate PREN{0}}izračun odabira cijevi za svoj projekt servisiranja klorida?

HUITONG isporučuje cijevi od 254SMO (UNS S31254), 904L (UNS N08904) i 316L prema ASTM A312/A312M s punim EN 10204 3.1/3.2 MTC, ASME B31.3 usklađenošću debljine stijenke i inženjerskom podrškom za desalinizaciju, FGD i pomorske projekte u Saudijskoj Arabiji i zaljev. Pošaljite svoje procesne uvjete i popis linija namarket@htpipe.comili WhatsApp+86-19339900201za izbor legure, dimenzioniranje zidova i odgovor na ponudu.

Kontaktirajte odmah