Zahtjevi ispitivanja tvrdoće ugljičnog čelika i niskolegiranog čelika za kiselu upotrebu

Kontrola tvrdoće za Sour usluge

Ovaj članak pruža brze reference za zahtjeve ispitivanja tvrdoće u primjenama kiselog rada ugljičnog čelika i niskolegiranog čelika.

Kontrola tvrdoće je jedna od brojnih metoda koje se koriste za sprječavanje S-SCC (Sulphide stress corrosion cracking) u kiseloj službi i vodikom induciranih pukotina općenito.

Osjetljivost metala na S-SSC usko je povezana sa čvrstoćom materijala (kao što je naznačeno tvrdoćom), na koju utječu kemijski sastav, toplinska obrada, način izrade i mikrostruktura prisutna u materijalu.

Standardi za ispitivanje tvrdoće i zahtjevi za tvrdoću:

1. ISO 6506-1, Ispitivanje tvrdoće po Brinellu, 1. dio: Metoda ispitivanja
2. ISO 6507-1, Ispitivanje tvrdoće po Vickersu, 1. dio: Metoda ispitivanja
3. ISO 6508-1, Ispitivanje tvrdoće po Rockwellu, 1. dio: Metoda ispitivanja
4. EFC 16, Smjernice o zahtjevima materijala za ugljične i niskolegirane čelike za okoline koje sadrže H2S u proizvodnji nafte i plina
5. NACE MR0175-2, Materijali za upotrebu u okruženjima koja sadrže H2S u proizvodnji nafte i plina, 2. dio: Ugljični i niskolegirani čelici otporni na pucanje i upotreba lijevanog željeza
6. NACE MR0103, Metalni materijali otporni na pucanje uslijed naprezanja sulfidom u korozivnim okruženjima rafiniranja nafte
7. NACE SP0472, Metode i kontrole za sprječavanje pucanja zavarenih spojeva od ugljičnog čelika u okolišu tijekom rada u korozivnim okruženjima rafiniranja nafte
8. Publikacija NACE 8X194, Materijali i prakse proizvodnje za nove tlačne posude koje se koriste u rafineriji mokrog H2S
9. ASTM E140, standardne tablice pretvorbe tvrdoće za metale, odnos između tvrdoće po Brinellu, tvrdoće po Vickersu, tvrdoće po Rockwellu, površinske tvrdoće, tvrdoće po Knoopu i tvrdoće skleroskopa
10. ISO 18625, Pretvorba vrijednosti tvrdoće

Ispitivanje tvrdoće

Ispitivanje tvrdoće po Rockwellu (HR) ima mnogo mogućnosti skaliranja s različitim vrstama i veličinama utiskivača.

Za ugljični čelik u kiseloj uporabi dopušteno je koristiti samo HRC i HR 15 N, oba s dijamantnim stožastim utiskivačem.

HRC je standardni test koji se koristi za ispitivanje rasutog metala, dok je HR 15 N površinski za ispitivanje malih i lokaliziranih područja kao što je HAZ. Rockwell je popularan zbog svojih brzih i lakih rezultata.

Vickersov (HV) test tvrdoće, koji se ponekad naziva i test mikrotvrdoće, koristi samo jednu vrstu utiskivača dijamanta u obliku piramide s različitim opterećenjem.

Ovisno o korištenim standardima, HV 30, HV 10 i HV 5 dopušteni su za ispitivanja. HV 30 se koristi za rasuti metal, HV 10 je za ZUT, a HV 5 se koristi za varove s niskom energijom luka (<2,5 kJ/mm) koji mogu imati vrlo usko područje ZUT.

Budući da se tvrdoća mora vizualno mjeriti mikroskopom (koji može biti ručni ili softverski automatiziran), potrebna je detaljna priprema uzorka.

Ali također je prednost jer test može biti specifičan za određene mikrostrukture u metalu i vrlo je pouzdan za pronalaženje tvrdih točaka u ZUT-u.

Brinellov (HBW) uređaj za ispitivanje tvrdoće koristi kuglični utiskivač od volfram karbida, obično promjera 10 mm i sile od 29,42 kN.

Probne mjere također je potrebno mjeriti vizualno, no glavna razlika s Vickersom je u tome što je veličina otiska znatno veća, a dovoljna je i minimalna priprema uzorka.

Brinell je dobar za mjerenje rasutog materijala, posebno kada postoje različite faze, ali se ne smije koristiti za mjerenje ZUT.

Sažetak zahtjeva za tvrdoću

Donja tablica sažima zahtjeve za tvrdoću za zavarivanje, HAZ i zahtjeve za osnovni metal prema NACE MR0175, NACE MR0103, NACE SP0472 i EFC-16.

Kliknite ovdje za preuzimanje ove tablice u pdf-u veće rezolucije.

Ograničenje tvrdoće prema NACE MR0175-2

Ograničenje tvrdoće prema EFC 16

Ograničenje tvrdoće prema NACE SP0472

Opća kontrola tvrdoće

Viša granica tvrdoće u zavarivanju i HAZ kapici za vanjsku površinu odražava manju koncentraciju vodika na strani izlaza vodika.

Ako je izlaz vodika s vanjske površine onemogućen (npr. katodnom zaštitom), tada tvrdoća poklopca ne smije premašiti granicu korijena.

Zabrinutost za maksimalnu tvrdoću je da će se to vjerojatno dogoditi u HAZ ili metalu zavara blizu granice taljenja s najvećom mogućom vrijednošću kada se koristi niska energija luka ili niske t8/5 vrijednosti kao što su kutni zavari.

Osim toga, oni također uzrokuju usku ZUT koju može biti teško precizno uzorkovati. Metal za zavarivanje ili HAZ koji se malo ili nimalo ne zagrijava u sljedećim prolazima.

Općenito, bit će najteže. Kada koristite osnovni metal s visokim udjelom ugljika, brinite o migraciji na metal za zavarivanje, dajući vršnu tvrdoću samo unutar zavara.

Područja visoke tvrdoće često se identificiraju kao područja koja se jako jetkaju u standardnom Nital jetkanju.

Unatoč tome, treba ispitati i područja laganog jetkanja, budući da tvrda martenzitna područja mogu biti otporna na jetkanje.

Tipično, pouzdan način za procjenu tvrdoće područja zavara je korištenje malog otiska. Otisci tvrdoće ZUT-a moraju biti u potpunosti unutar ZUT-a i smješteni što je moguće bliže granici taljenja između metala zavara i ZUT-a.

Ispitivanje ZUT-a poklopca zavara trebalo bi biti postavljeno tako da se otisci poklapaju sa ZUT-om završne serije ili promjenom profila linije fuzije povezane sa završnom serijom.

Točnost pretvorbe tvrdoće (HRC ili HV?)

Postoji mala razlika u pretvorbi tvrdoće između standarda za 22 HRC iako nije značajna, neki koriste 250 HV i 248 HV.

To je normalno, kao što je objašnjeno u ASTM E140, pretvorba skale tvrdoće samo je približan proces i nije moguće navesti granice pouzdanosti za pogreške u korištenju grafikona pretvorbe.

Na razliku u tvrdoći također utječu parametri poput sastava, svojstava, toplinske obrade itd. koji mogu biti malo drugačiji čak i za slične materijale.

Tablice pretvorbe također su provedene u prošlosti korištenjem ASTM metoda ispitivanja koje su bile na snazi ​​u vrijeme testiranja, ažurirani standardi mogu utjecati na konačne rezultate.

Na primjer, trenutno i standardi tvrdoće po Rockwellu i po Brinellu dopuštaju ili zahtijevaju upotrebu kugličnih utiskivača od volfram karbida; međutim, svi Rockwellovi testovi tvrdoće na skali s kuglicom i većina testova tvrdoće po Brinellu izvedeni za razvoj ovih tablica koristili su utiskivače s kuglastim utiskivanjem od kaljenog čelika.

Neki fiksni i prijenosni ispitivači tvrdoće izvode interne pretvorbe između ljestvica tvrdoće pomoću tablica u ASTM E140 ili ISO 18265.

Mogu postojati i neki slučajevi u kojima se pretvorbe skale tvrdoće obavljaju izvan standarda na temelju vlasničkih podataka ili algoritama, posebno u nekim prijenosnim instrumentima gdje ne postoje standardizirane tablice pretvorbe.

U svakom slučaju, konverzije mogu biti dodatni izvor netočnosti i nesigurnosti.

Autor: Andry Soetiawan

Inženjer za materijale i koroziju – članak koji je podijelio autor i također je dostupan na njegovoj objavi na Linkedinu (poveznica ispod).

Smjernice za ispitivanje tvrdoće ugljičnog čelika za kiselu upotrebu | LinkedIn

Open this in UX Builder to add and edit content