고압, 고온-(HPHT) 플랜지는 900°F 이상 및/또는 클래스 900 이상에서 사용하도록 설계되었습니다. 이러한 극한 조건에서는 크리프, 산화, 수소 공격 및 열 피로에 저항하도록 특별히 제작된 합금강 소재가 필요합니다. 적절한 HPHT 플랜지를 선택하면 크리프 파열 및 기타 고온-온도 저하 메커니즘으로 인한 치명적인 고장을 방지할 수 있습니다.
HPHT 플랜지란 무엇입니까?
HPHT 플랜지는 발전, 정유소 수소 처리 및 석유화학 분해 분야에서 가장 까다로운 작동 조건을 견딜 수 있도록 설계되었습니다. 탄소강이 급격히 강도를 잃고 파손되는 온도에서 기계적 강도를 유지하는 재료가 필요합니다. 설계에서는 크리프 변형, 응력 파열, 열팽창 및 고온-수소 공격을 고려해야 합니다. 표준 탄소강 플랜지는 HPHT 서비스에 적합하지 않습니다. 합금강과 니켈- 기반 소재만이 필요한 고온 강도와 내환경성을 제공할 수 있습니다.-
HPHT 서비스를 위한 자재 옵션
HPHT 플랜지 응용 분야에는 여러 가지 크롬{0}몰리 및 고급 합금 등급을 사용할 수 있으며, 각각은 서로 다른 수준의 고온 성능을 제공합니다.-
| 재료 | 사양 | 최대 온도 | 주요 특징 | 기본 애플리케이션 |
|---|---|---|---|---|
| 1-1/4Cr-1/2Mo | ASTM A182 F11 | 화씨 1100도 | 적당한 내크리프성, 우수한 용접성 | 스팀 배관, 히터 튜브 |
| 2-1/4Cr-1Mo | ASTM A182 F22 | 화씨 1100도 | 수소 내구성, 우수한 크리프 강도 | 수소화 처리 반응기 |
| 9Cr-1Mo-V | ASTM A182 F91 | 화씨 1200도 | 높은 크리프 강도, 우수한 내산화성 | 첨단 발전소 |
| 9Cr-0.5Mo-1.8WV | ASTM A182 F92 | 화씨 1200도 | F91에 비해 크리프 강도가 향상되었습니다. | 초-초임계 증기 |
| 인코넬 625 | ASTM B564 UNS N06625 | 화씨 1800도 | 극한의 온도와 내식성 | 용광로 구성 요소 |
압력 등급 선택
HPHT 응용 분야는 일반적으로 가장 높은 압력 등급을 사용합니다. 클래스 900은 정유소 및 발전 분야의 두꺼운 벽 배관에 일반적으로 사용됩니다.{2}} 클래스 1500은 압력이 2000psi를 초과할 수 있는 수소처리 반응기 공급 및 유출 라인에 필요합니다. 클래스 2500은 고압 수소처리 공정의 극압 응용 분야와 두꺼운{8}}벽 시스템에 사용됩니다. 압력 등급이 높을수록 특수한 용접 절차와 용접 후 열처리가 필요합니다.- 링형 조인트(RTJ) 페이싱은 극한의 조건에서 가장 안정적인 금속-대-밀봉을 제공하므로 HPHT 서비스의 표준입니다.
HPHT 서비스에 대한 설계 고려 사항
살금살금 기다고온에서 지속적인 응력을 받는 재료의 시간에 따른 소성 변형입니다.- 크롬{2}}몰리강의 경우 크리프는 800°F 이상에서 심각해지며 플랜지 설계 수명 계산에서 이를 고려해야 합니다.스트레스 파열크리프 변형이 임계 수준에 도달할 때 발생하는 시간-의존적 파손 메커니즘입니다.열팽창배관과 장비 간의 차이점은 적절한 배관 유연성 분석을 통해 수용되어야 합니다.열 순환시작 및 종료 중에-균열로 이어질 수 있는 피로 부하가 발생합니다.수소 공격고온에서 원자 수소가 탄소강으로 확산되어 탄화물과 반응하여 메탄을 형성하고 내부 탈탄 및 균열을 일으킬 때 발생합니다.
응용
HPHT 플랜지는 수소 분압이 1500psi를 초과하고 온도가 800°F에 도달하는 수소화분해 및 수소처리 반응기 회로에 사용됩니다. FCC(유체 촉매 분해) 장치 배관은 고온-촉매와 탄화수소 혼합물을 처리합니다. 발전소의 고압 증기 시스템은 3200psi 및 1000°F를 초과하는 초임계 조건에서 작동합니다. 용광로 및 히터 튜브 연결부는 높은 온도에서 공정 유체를 전달합니다. 합성가스 및 가스화 플랜트 배관은 수소와 일산화탄소를 포함하는 고압, 고온-합성 가스를 처리합니다.
용접 및 열처리
크롬{0}}몰리 재료를 용접할 때 수소-로 인한 균열을 방지하려면 예열 및 층간 온도 제어가 중요합니다. ASME B31.3에 명시된 두께 제한을 초과하는 크롬-몰리 재료에는 용접 후 열처리가 필요합니다. 용접 소모품은 용접 접합부 전반에 걸쳐 기계적 특성을 유지하기 위해 모재 구성과 일치해야 합니다. 용접 후 제어된 냉각 속도는 단단하고 부서지기 쉬운 미세 구조의 형성을 방지합니다. PWHT 후 경도 테스트를 통해 필요한 응력 완화가 달성되었는지 확인합니다. HPHT 서비스의 모든 맞대기 용접에는 방사선 촬영 또는 초음파 테스트를 통한 100% 체적 검사가 필요합니다.
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