Kako izračunati PREN za izbor cijevi: 254SMO vs 904L vs 316L Radni primjer|HUITONG

Zaljevska morska voda dostiže 35 stepeni tokom šest mjeseci u godini. Na toj temperaturi,316L cijevu postrojenju za desalinizaciju unos ima stopu korozije koja čini inženjere nervoznim,904L sjedi tačno na svojoj kritičnoj temperaturi udubljenja, i254SMOima sigurnosnu marginu od 40 stepeni. Pitanje nije koja je legura "bolja" - svaki list sa podacima govori da 254SMO pobjeđuje.

Pitanje je: kako izračunati prag, veličinu zida i utvrditi da li se nadogradnja legure isplati? Ovaj članak prolazi kroz cijeli lanac proračuna, od uvjeta usluge do cijene po godini rada, koristeći liniju vode za hlađenje saudijskog postrojenja za desalinizaciju kao primjer.

Korak 1: Definirajte uslove usluge

Prije bilo kakvog izračuna, potrebna su vam četiri broja iz podatkovnog lista procesa:

Sadržaj hlorida i temperatura su dva ulaza koja pokreću zahtjev PREN. Vrh od 35 stepeni je bitan jer je piting proces -zavisan od temperature - kritična temperatura pittinga (CPT) je temperatura metala iznad koje se stabilne jame iniciraju i šire. Ako je vaša projektna temperatura iznad CPT legure, legura će se isprazniti. Period.

Korak 2: Izračunajte minimalni PREN za uslugu

Ekvivalentni broj otpornosti na taloženje (PREN) je jedini najkorisniji indeks za rangiranje nehrđajućih čelika u upotrebi klorida. Formula za austenitne razrede je:

PREN=%Cr + 3.3 × %Mo + 16 × %N

Koeficijenti potiču iz elektrohemijskog istraživanja: molibden doprinosi otprilike 3,3 puta većoj otpornosti na točenje od hroma po težinskom procentu, a dušik otprilike 16 puta više. Za dupleks vrste, ponekad se dodaje termin od volframa: PREN=%Cr + 3.3(%Mo + 0.5%W) + 16%N, ali za austenitne klase u ovom primjeru, primjenjuje se standardna formula.

Izračunajmo PREN za tri kandidatske legure koristeći srednje{0}} nominalne sastave iz ASTM specifikacija:

Prag morske vode

Općeprihvaćeno pravilo industrije to kažePREN Veći ili jednak 40 je minimum za pouzdano kontinuirano uranjanje u prirodnu morsku vodu. Ovo nije kodni zahtjev - ASME i ASTM ga ne kodificiraju -, ali odražava decenije terenskog iskustva u pomorstvu i uslugama desalinizacije. Ispod PREN 40, legura će na kraju uroniti u toplu, gaziranu morsku vodu, posebno u pukotinama.

Gledajući tabelu:

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

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

254SMO (PREN 43.8):Poništava prag za 4 boda. Pogodno za uslugu tople morske vode.

Napomena o ograničenjima PREN-a

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

• Volfram (W), koji doprinosi otpornosti na koroziju u pukotinama u nekim super duplex klasama
• Bakar (Cu), koji poboljšava smanjenje otpornosti na kiselinu, ali je neutralan za hloridne rupe
• Završna obrada površine, stanje zavara i brzina protoka, sve to pomjera stvarni CPT

Za kritičnu uslugu, PREN vam govori koje legure u uži izbor. Konačna odluka zahtijeva provjeru stvarnog CPT i CCT iz ASTM G48 ili ASTM G150 test podataka.

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

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

ASTM G48 Metoda A/C: Test uranjanja željeznog hlorida. Daje CPT (Metoda A) i CCT (Metoda D).

ASTM G150: Ispitivanje elektrohemijskog pitinga u 1 M NaCl. Daje CPT.

Reprezentativne vrijednosti iz objavljenih listova podataka i istraživačkih radova:

Naša projektovana temperatura je 35 stepeni. Sada izračun postaje jednostavan:

Ovo je srž proračuna. Pri vršnoj temperaturi morske vode od 35 stepeni, 904L se nalazi tačno na svom CPT. U praksi, to znači da će bilo kakvo temperaturno odstupanje, bilo koja pukotina, bilo koja naslaga ili bilo koja nesavršenost šava inicirati rupice. 254SMO ima marginu od 35 stepeni, što pokriva sezonske varijacije i vruće tačke.

Korak 4: Izračunajte debljinu zida prema ASME B31.3

Kada je legura odabrana, proračun debljine zida slijedi ASME B31.3, Poglavlje IV. Formula za ravnu cijev pod unutrašnjim pritiskom (aproksimacija tankog zida, vrijedi kada je t < D/6):

t = (P × D) / (2 × (S × E + P × Y))

gdje:

t=potrebna debljina zida (mm), prije dodavanja korozije

P=unutrašnji projektovani pritisak (MPa)=1.6 MPa (16 bar)

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

S=dozvoljeni napon iz ASME odjeljka II-D (MPa)

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

Y=koeficijent iz tabele 304.1.1=0.4 (austenit, manji ili jednak 482 stepena)

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

Obrađeni proračun za 254SMO (odabrana legura)

Zamjena u formulu debljine zida:

Za referencu, ako je ista linija ugrađena u 316L (zanemarujući rizik od kvara na udubljenja):

Za proračun 316L potreban je Sch 40S (8,18 mm) zbog 3 mm dodatka korozije za morsku vodu. 254SMO zahtijeva samo Sch 10S (3,76 mm) jer mu nije potreban dodatak za koroziju u ovoj usluzi. Težina po metru opada sa 42,1 kg/m na 19,3 kg/m - smanjenjem od 54 %. Ta ušteda na težini ulazi direktno u proračun troškova.

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

Posljednja kalkulacija odgovara na pitanje nabavke: da li se skuplja legura sama sebe isplati tokom projektnog vijeka? Da biste to učinili, trebate:

• Cijena materijala po metru (na osnovu težine × cijene legure)
• Razlika u troškovima instalacije (tanja cijev=manje potpore, manje zavarivanja)
• Očekivani vijek trajanja prije zamjene

Cijena materijala po metru

254SMO košta 2,4 puta više po metru od 316L za istu ocjenu tlaka. Ali to nije cijela računica.

Pretpostavka radnog vijeka

Cijena po godini rada (samo materijal)

254SMO je zapravo najjeftinija opcija po godini rada, uprkos tome što ima najveću prethodnu cijenu materijala. Smanjenje težine od 54% zbog tanje stijenke, u kombinaciji s nedostatkom korozije i projektnim vijekom od 25+ godina, dovodi godišnji trošak ispod 316L - koji bi trebao biti zamijenjen najmanje dva puta u 25 godina.

Dodatni faktori troškova nisu u osnovnom obračunu

Trošak zamjene isključenja je faktor koji timovi za nabavku najčešće potcjenjuju. Zaustavljanje postrojenja za desalinizaciju radi zamjene cijevi može koštati 200.000–200.000–500.000 dnevno u proizvodnji izgubljene vode. Ako je 316L potrebna zamjena u 10. i 20. godini, sam trošak gašenja premašuje materijalnu premiju od 254SMO.

Korak 6: Rezime odluke

Odluka: Za vod rashladne vode DN 200 u morskoj vodi Zaljeva od 35 stepeni, navedite bešavnu cijev 254SMO (UNS S31254), ASTM A312/A312M, Sch 10S, žarenu otopinom i gašenje vodom. Kalkulacija pokazuje da je i tehnički sigurniji i ekonomski jeftiniji po-godini--usluga od 316L ili 904L.

FAQ

Šta je PREN formula i kada se primjenjuje?

Najčešća formula PREN za austenitne nerđajuće čelike je PREN=%Cr + 3.3 × %Mo + 16 × %N. Primjenjuje se na austenitne vrste bez volframa. Za dupleks i super duplex tipove koji sadrže volfram, ponekad se koristi proširena formula PREN=%Cr + 3.3(%Mo + 0.5%W) + 16%N. PREN je alat za rangiranje za otpornost na pitting, a ne kod dizajna. Ne predviđa stvarnu brzinu pitinga, koroziju u pukotinama ili pucanje korozije pod naponom.

Zašto je PREN 40 prag morske vode?

PREN Veći ili jednak 40 je empirijsko pravilo zasnovano na decenijama terenskog iskustva u pomorstvu, moru i desalinizaciji. Nije kodifikovan u ASME ili ASTM standardima. Legure sa PREN ispod 40 će na kraju ispasti u toploj, gaziranoj prirodnoj morskoj vodi, posebno ispod naslaga, u pukotinama ili na nesavršenostima zavara. Legure na ili iznad 40 imaju praktičnu marginu protiv udubljenja u kontinuiranom uranjanju u morsku vodu. Prag je konzervativan za hladnu, čistu morsku vodu i možda neće biti dovoljan za toplu, stajaću ili kloriranu morsku vodu.

Može li se 904L uopće koristiti u morskoj vodi?

Da, ali uz oprez. 904L (PREN ~36,7) je adekvatan za ambijentalnu-temperaturu morske vode (ispod 25 stepeni), slanu vodu i povremeno izlaganje. To je marginalno na 30 – 35 stepeni i rizično iznad 35 stepeni. U morskoj vodi u Zaljevu koja ljeti dostiže 35 stepeni, 904L sjedi na svom CPT-u i probijat će se u pukotinama i naslagama. Za kontinuirano uranjanje u toplu morsku vodu, 254SMO ili super duplex S32750 (PREN ~42) su pravi izbor.

Da li se proračun debljine zida mijenja za 254SMO u odnosu na 316L?

Da. Formula za debljinu zida ASME B31.3 koristi dozvoljeno naprezanje S iz ASME Sekcije II-D. 254SMO ima veći dozvoljeni napon (138 MPa naspram 115 MPa za 316L na 35 stepeni) zbog njegovog ojačanja dušikom. Dodatno, 254SMO u hloridnom servisu ne treba dodatak za koroziju, dok 316L zahtijeva 2 – 3 mm. Kombinovani efekat je da 254SMO može koristiti Sch 10S gdje 316L zahtijeva Sch 40S - otprilike polovinu zida i polovinu težine za istu ocjenu pritiska.

Je li kalkulacija-po-godišnjoj kalkulaciji uvijek u korist legure-otpornije na koroziju?

Ne uvek. Ako je projektni vijek kratak (5 – 10 godina), početni trošak 254SMO se možda neće amortizirati. Ako je usluga isprekidana, hladna ili ima malo-klorida, 316L ili 904L može biti dovoljno i jeftinije kako unaprijed tako i godišnje. Proračun daje prednost 254SMO kada: (1) projektni vijek je 20+ godina, (2) temperatura rada je iznad 904L CPT, i (3) su troškovi zamjene gašenja visoki. Za 25-godišnje postrojenje za desalinizaciju, matematika je jasna.

Šta je sa super duplex S32750 kao alternativom 254SMO?

Super duplex S32750 (PREN ~42) je važeća alternativa 254SMO (PREN ~44) za toplu morsku vodu. Nudi veću granicu tečenja (550 MPa naspram 300 MPa), što dodatno smanjuje debljinu zida. Međutim, super duplex ima uži prozor za zavarivanje, granicu krtosti od 475 stepeni i drugačiji skup pravila izrade. Za postrojenje za desalinizaciju sa mnogo polja zavarivanja i bez temperaturnih odstupanja iznad 300 stepeni, obe legure rade. Izbor se često svodi na kvalifikaciju zavarivanja, dostupnost i preferencije specificatora.

Trebate proračun odabira cijevi zasnovan na PREN-u za vaš projekat servisiranja klorida?

HUITONG isporučuje cijevi 254SMO (UNS S31254), 904L (UNS N08904) i 316L cijevi po ASTM A312/A312M s potpunom usklađenošću sa EN 10204 3.1/3.2 MTC, ASME B31.3 debljinom stijenke i inženjerskom podrškom za FGD-ove i Gualf marine. Pošaljite uslove procesa i listu linija namarket@htpipe.comili WhatsApp+86-19339900201za odabir legure, dimenzioniranje zida i odgovor na ponudu.

Kontaktirajte sada