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Jul 30, 2023

延性スプールコンポーネントの故障の原因と治療法

化学処理業者や石油精製業者が、処理工場や製油所の建設を指定し、監督するという長く困難なプロセスを遂行するとき、そのプロセスは、まるで

化学加工業者や石油精製業者が、加工工場や製油所の建設を指定し、監督するという長く困難なプロセスに取り組むとき、そのプロセスは 100 万ピースのジグソーパズルを組み立てるようなものです。 すべての長さのパイプ、すべてのバルブ、すべてのフランジ、およびすべてのスプールには、多くの場合困難な温度と圧力の下で実行すべき特定の仕事があり、それによって他のすべての部品がその仕事を遂行し、プラントが意図したとおりに動作することができます。

時々、物事がうまくいかないことがあります。 障害が軽度、大規模、または壊滅的であるかに関係なく、原因を特定するために調査が行われます。 正しいアイテムがインストールされましたか? 正しくインストールされましたか? そうであれば、次の仕事はアイテムを評価することです。 なぜ失敗したのでしょうか?

単に部品を交換するだけではありません。 致命的な故障が発生すると、怪我や、場合によっては命が失われる可能性があります。 怪我が発生しなかった場合でも、次に考慮すべき点はダウンタイムです。 プラントの規模や生産能力に関係なく、障害に対処するためにシステムがシャットダウンされた場合、システムが再び稼働するまでは 1 円も生み出すことはありません。

北米の石油・ガス産業における炭素鋼のユーザーの一部は、このような故障に対処しなければなりませんでした。 -20 度 F (-29 ℃) という低い温度での使用が承認されている一部のスプール コンポーネントは、脆性破壊により故障しました。 多くの場合、故障は静水圧試験や冷間始動中に発生し、場合によっては異常な動作条件中に発生しました。 いつであっても、その後の質問は常に同じです。「なぜ?」

問題は、延性と脆性の 1 つです。 単一の連続体に沿って位置する延性は、引張応力下で材料が変形する能力 (破損せずに伸びる能力) を指しますが、脆性はそれができないことを指します。 材料の延性が増加すると、脆性破壊に耐える可能性が低くなります。

炭素鋼 (0.29 ～ 0.54 パーセントの炭素と 0.60 ～ 1.65 パーセントのマンガンを含む鉄材料) で作られた部品は、ASME VIII Div. によって考慮されます。 I および ASME B31.3 は、本質的に延性があるため、脆性破壊に対して耐性があると規定しています。 これらには、A105N フランジが含まれます。 A234 グレード WPA、WPB、および WPC シームレス フィッティング。 A106N パイプ (全グレード); およびA53シームレスパイプ。 ただし、-20 °F (-29 °C) までの使用を定格としている一部のコンポーネントは、そのような用途には適さないことが判明しています。 300 ポンド/平方インチ (PSI) 未満で動作する A105 炭素鋼製の一部のフランジと、厚さ 1/2 インチ未満の A106 グレード B 製の一部のパイプは、シャルピー V ノッチ衝撃靱性試験で評価されています。最低設計金属温度が 68 °F より低い場合は、使用に適さないことが判明しました。

ベルギー溶接研究所が実施した破損調査では、一部のフランジが大きな粒径を示していることが示されました。 さらなる調査により、ある特定のフランジ内に重大な微細構造のばらつきが発見され、製造の一貫性が欠如しているだけでなく、熱処理が不十分であることが示されました。 さらに、A350LF2 溶接ネック フランジに対して実施された破損解析により、不適切な正規化作業が破損の主な原因であることが明らかになりました。 さらに悪いことに、付属の証明書 EN 10204: 3.1.B に記載されているテスト レポート データは、フランジのテストされた特性と一致しませんでした。

実際、これらのコンポーネントは化学組成と機械的特性が指定された範囲内にあるため延性があると考えられていましたが、脆性破壊を起こしやすかったです。 新しく調達したパイプスプールコンポーネントの脆性破壊は、突然の壊滅的な故障を引き起こすことが知られており、機器の完全性、信頼性、プロセスの安全性に潜在的な危険をもたらします。

カナダのアルバータ州で圧力機器の安全性を監督する機関であるアルバータ安全局は、情報速報 IB16-018 で次のような勧告を発行しました。 -29°C (-20°F) 以上の温度については、セクション VIII、ディビジョン 1 パラグラフ UG-20(f)、UCS-66、または ASME B31.3 パラグラフ 323 に準拠します。」