A333 العلمية 6 منخفض الكربون الصلب في خطوط الأنابيب – توصيف المجهرية وخصائص صلابة

M. N. Ervina Efzan *, S. Kesahvanveraragu, ي. ايمرسون

1.0 المقدمة

1.1 البحرية خط أنابيب المواد

وتتكون خطوط الأنابيب في منصة بحرية تتكون من أنواع مختلفة من المواد. اختيار المواد يعتمد على اعتبارات معينة مثل التكلفة, متطلبات وظيفية, ظروف التشغيل من الضغط ودرجة الحرارة, تآكل معدل وهكذا دواليك [1-2]. وبما أن هناك نوعا من خطوط الأنابيب في منصة بحرية, اختيار المواد ومطلوبة للغاية هذه الاعتبارات. في الصناعة البحرية, المعدن هو مادة تستخدم للغاية التي يمكن أن تكون متنوعة في المعادن الحديدية وغير الحديدية [1-3]. المعادن التي تحتوي على الحديد (Fe) كما تكوينها رئيس الوزراء يعرف المعادن الحديدية, في حين وتسمى المعادن التي تحتوي على عناصر أخرى مثل المعادن غير الحديدية [4-5]. الحديد والفولاذ المصبوب تنتمي إلى فئة المعادن الحديدية, في حين المعادن غير الحديدية وشاملة من الألومنيوم (شركة), نحاس (الاتحاد الجمركي), اعتقد (القصدير) والسيليكون (الاشتراكية الدولية) [3-5]. وفقا لممدوح [6], المعادن غير الحديدية والمعادن تستخدم في الغالب لبناء خطوط أنابيب منصة بحرية بسبب فعالية من حيث التكلفة والقدرة على تحمل
حالة التشغيل.

1.2 سهل الكربون الصلب

الكربون الصلب هو مادة تتكون من الكربون كعنصر صناعة السبائك الرئيسي. يتم الكربون الصلب من الحديد (Fe), الكربون (ج), الفوسفور (ص), المنغنيز (يغطي الأسود الملحوم وغير الملحوم والساخن), كبريت (S) والسيليكون (الاشتراكية الدولية) [7]. حاليا في السوق في جميع أنحاء العالم, يتم تصنيع الكربون الصلب ويستخدم بكميات كبيرة للصناعات الثقيلة, نظام النقل وخاصة البحري واستخراج النفط [8]. وذلك لأن الكربون الصلب ديه قوة عالية, حام جيدة, درجة حرارة عالية مقاومة, حماية سطح جيدة للبيئة الخارجية وأرخص من سبائك الفولاذ الأخرى مثل سبائك الصلب المنخفض والفولاذ المقاوم للصدأ [3-4].

الكربون الصلب ويمكن تصنيفها إلى أدنى مستوى, الفولاذ المتوسطة ونسبة عالية من الكربون على محتوى الكربون (المعاهد الهندية للتكنولوجيا, 2010). ويطلق الصلب منخفض الكربون أيضا الفولاذ الطري، وعادة ما يحتوي على أقل من 0.3% الكربون. وفى الوقت نفسه, متوسطة وعالية الكربون الفولاذ لديها محتوى الكربون 0.3 – 0.45% و 0.45 – 0.75% على التوالي [4][9]. خط انابيب قد لا تستخدم الصناعة وخاصة خطوط الأنابيب البحرية الفولاذ الكربوني المتوسط والعالي بسبب ضعف مقاومتها للهشاشة وتقليل قابلية اللحام [10]. ومن ثم, الصلب منخفض الكربون هو الأفضل في خطوط الأنابيب البحرية بين المصممين, المصنعين والمنظمين. وهو يغطي شبكة أنابيب السفن ارتفاع في درجة الحرارة, المبادلات الحرارية, الضواغط وأنابيب نقل [9][10]. وجدولتها معلومات مفصلة عن استخدام الفولاذ منخفض الكربون في الخارج خطوط الأنابيب وتجهيز منصة في الجدول 1. من الجدول 1, منخفض الكربون الصلب نوع API 5L الصف X52 لديها أعلى قوة الشد 455 الآلام والكروب الذهنية, في حين API 5L نوع الدرجة B تمتلك أدنى قوة الشد 413 الآلام والكروب الذهنية.

 

الطاولة 1: أنواع الفولاذ منخفض الكربون في منصة معالجة الغاز البرية وفقا لقوانين ومعايير, قوة الشد, تركيب المواد والتطبيقات:

 

لا.	رموز وستاندرد (ASTM / API)	الشد قوة (الآلام والكروب الذهنية)	تكوين المواد	تطبيقات في منصة بحرية	مرجع
1	A106 الدرجة B (الأنابيب الملحومة)	415	ج <= 0.30 يغطي الأسود الملحوم وغير الملحوم والساخن <= 1.06 ص <= 0.035 S <= 0.035	1. نظام مياه البحر 2. حقن الماء النظام 3. المياه المنتجة النظام 4. مياه متنقلة النظام 5. الوقود الجاف والغاز النظام 6. نظام اطفاء الحرائق 7. غليكول و حقن الميثانول النظام 8. غاز خامل / الهواء مصنع الأنابيب	[2] [11] [12]
2	API 5L الصف باء (الأنابيب الملحومة)	413	ج <= 0.28 يغطي الأسود الملحوم وغير الملحوم والساخن <= 1.20 ص <= 0.030 S <= 0.030		[2] [11] [13]
3	A671 الصف CC60 (الأنابيب الملحومة)	415	ج <= 0.21 يغطي الأسود الملحوم وغير الملحوم والساخن <= 0.98 ص <= 0.035 S <= 0.035		[2] [11] [14]
4	API 5L الصف X52 (الأنابيب الملحومة)	455	ج <= 0.28 يغطي الأسود الملحوم وغير الملحوم والساخن <= 1.40 ص <= 0.030 S <= 0.030		[2] [11] [13]
5	A333 العلمية 6 (الأنابيب الملحومة)	415	ج <= 0.30 يغطي الأسود الملحوم وغير الملحوم والساخن <= 1.06 ص <= 0.025 S <= 0.025	1. نظام متوهج 2. نظام مياه البحر 3. نظام اطفاء الحرائق 4. استنزاف والصرف الصحي النظام	[2] [11] [15]

 

1.3 A333 العلمية 6 منخفض أنابيب الصلب الكربوني

واستنادا إلى بيانات شاملة في الجدول 1, نوع المواد العلمية A333 6 تم اختياره لتحليل توصيف المجهرية

والخواص الميكانيكية للمواد. بشكل عام, A333 العلمية 6 ويسمى الأنابيب كما أنبوب درجة حرارة منخفضة لأنها قد تحمل

صلابة تأثير في درجة حرارة منخفضة تصل إلى -45 ° C [15].

في حين أن 1 يدل على عينات من A333 العلمية 6 أنابيب الصلب منخفض الكربون.

 

2.0 منهجية

2.1 توصيف المجهرية

ووفقا لشارميلا [17], الصورة المكبرة أمر ضروري للتحقيق في التشكل, المجهرية, وشكل العديد من الميزات بما في ذلك الحبوب, مراحل والجزيئات جزءا لا يتجزأ من. حاليا, هناك طرق الفحص المجهري المختلفة المستخدمة على نطاق واسع في مجال البحوث مثل المجهر الضوئي (حول), المجهر الإلكتروني (SEM) وانتقال المجهر الإلكتروني (HAS). وفقا لغروب [18], هناك مزايا مختلفة من استخدام المجهر الضوئي مثل يلتقط الصور مع ارتفاع القرار, الحصول على البيانات بسرعة ويوفر المزيد من النتائج الكمية. ومن ثم, تم استخدام ضوء طريقة الفحص المجهري لتوصيف المجهرية من A333 العلمية 6 مواد.

المجهر الضوئي يحتاج سطح العينة لتكون مسطحة, على نحو سلس وحر الصفر.
ومع ذلك, أنها لا تحتاج لا يكون في أي شكل معين مثل مستطيل, هندستها دائرية أو غيرها. كما, وقد تم إعداد نموذج مناسب قبل إجراء توصيف المجهرية من خلال المجهر الضوئي. A333 العلمية 6 وقطعت منخفض الكربون عينة أنابيب الصلب في 1 سم طول, وتمت إزالة ورقة الخردة المعدنية التي تعلق على عينة من خلال عملية طحن. بعد قطع عينة, وقد مطحون السطح لإزالة سطح خشن وخدوش على عينة. بالإضافة إلى, حلين تلميع مختلفة مثل الكريستالات الماس (3 ميكرون و 1 ميكرومتر) وغير البلورية صبت ​​السيليكا الغروية بالتساوي على المقالي اختبار لضمان عملية تلميع فعالة. وقد حصل على سطح عاكس بعد الانتهاء من عملية تلميع.

النقش هو الخطوة الأخيرة من إعداد العينات قبل الملاحظة المجهرية عبر المجهر الضوئي. يستخدم النقش على أنها تعني تقشير الفيزيائية والكيميائية للطبقات الذرية للمادة [17]. ووفقا لنياز [19], nital هو الحل الأمثل النقش بالنسبة لأنواع الفولاذ منخفض الكربون [20]. علاوة على ذلك, الوقت النقش هو عامل مهم للنظر من أجل ضمان سطح العينة محفورا يصل إلى المستوى المحدد. عموما, تحتاج الفولاذ منخفض الكربون ليكون محفورا باستخدام nital في إطار زمني من ثوان إلى دقائق [21]. A333 العلمية 6 كان محفورا منخفضة عينة الكربون الصلب ل 3 دقيقة لضمان العرض الدقيق للالمجهرية. في حين أن 2 يعرض عملية الحفر من A333 العلمية 6 منخفض الكربون الصلب سطح العينة.

في حين أن 2: (1) عملية الحفر; (2) بعد الحفر والتنظيف عملية

بعد إعداد العينات قد اكتملت على وجه التحديد, وقد لوحظ المجهرية للسطح المادة من خلال المجهر الضوئي تحت ثلاثة تكبير بصرية مختلفة, وهي 10X, 20X 50X و.

2.2 فيكرز صلابة اختبار

تم تحميل العينة مستعدة على سندان جهاز اختبار فيكرز تحت نظر المجهري. 10 ثم تم تطبيق الحمولة كجم ق وجاء عن طريق الضغط على هرم الماس إلى سطح مستو من العينة لمدة 15 s. بعد الانتهاء من مسكن الوقت, وقد لوحظ دنت من خلال عرض المجهري. حجم دنت يحتاج إلى أن تحسب عن طريق قياس القطرين [22].

3.0 النتائج والمناقشة

3.1 توصيف المجهرية

في حين أن 3: المجهرية الصف A333 6 منخفض الكربون الصلب تحت التكبير من 10X. وصفت البرليت والفريت طبقات التفريق بين بنية المرحلة.

من نتائج المجهر الضوئي, المجهرية من سطح العينة تحت التكبير من 10X, 20موضحة X 50X وفي أرقام 3, 4 و 5 على التوالي.

وفقا لسكوت [23], الصلب منخفض الكربون واثنين من المكونات الرئيسية, وهي الطين والفريت. ويعرف البرليت عن المناطق المظلمة في المجهرية, ويتكون من مزيج جيد من جسيمات كربيد الفريت والحديد. وفى الوقت نفسه, وفقا لكو [24], تم العثور على الحبوب الطين الكذب على طول حدود الحبوب الفريت. ثم يمكن التحكم في صلابة منطقة الفصل المركزية بحيث لا تكون أكبر من الصلابة الحرجة لتسبب التكسير FIG, من المعروف أن مناطق أكثر إشراقا كما الفريت, وحدود الحبوب بين الجسيمات الفريت واضحة للعيان. بشكل عام, منخفض الكربون مع 0.16% ويتكون محتوى الكربون في حجم جزء, 0.79% الفريت proeutectoid و 0.21% من الطين على التوالي [24]. وصفت كل من الطين وطبقات الفريت في أرقام 3, 4 و 5. بالاضافة, المجهرية تحت التكبير من 10X 20X وحدود الحبوب عرض واضح في ما بين الحبوب الفريت. في حين أن 6 يظهر شكل من الفريت في الصلب منخفض الكربون لتبرير بيان بشأن حدود الحبوب في الحبوب الفريت.

في حين أن 6: allotriomorphic الحبوب الحدود في الصلب منخفض الكربون [23]

أهمية تحليل المجهرية من المواد, خصوصا الفولاذ أو سبائك, هو تحديد خصائص المواد عن طريق مراقبة حجم الجسيمات وكمية في المواد في حد ذاتها. وبناء على العلاقة هول بيتش Petch, الحد من حجم الحبوب يرتجل قوة من الفولاذ [25]. وبالمثل, من النتائج التي تم الحصول عليها من خلال المجهر الضوئي, الصلب منخفض الكربون نوع A333 العلمية 6 تتكون من حجم أصغر من حدود الحبوب الفريت.

3.2 فيكرز صلابة اختبار

ووفقا للبيانات التي تم إنشاؤها من القسم 2.2, تعتمد فيكرز اختبار صلابة النتائج على تحميل تطبيق, مسكن مدة وتثليم أقطار. ومن ثم, لهذا الاختبار, 10 تم تطبيق كجم ق ل 15 الصورة لالبادئة على A333 العلمية 6 عينة الصلب منخفض الكربون. وتكرر الاختبار على 5 مناطق مختلفة من العينة, التي تشمل 4 الحواف والوسط للعينة. مرة واحدة جعل إندينتر فيكرز حفرة على العينة في شكل هرم شكل الماس, تم تعديل خطوط حشو على حواف كلا من الأقطار, وسجلت قيم في الجهاز. ثم, تم عرض النتائج من حيث HV, مما يدل على مستوى الصلابة التي تقدمها فيكرز اختبار صلابة. وتشمل النتائج التي تم الحصول عليها أقطار قطري والقيم صلابة ل 5 نقاط, وأظهر متوسط ​​HV لعينة في الجدول 2.

الطاولة 2: قيمة صلابة من A333 الصف عينة 6 منخفض الكربون الصلب

منخفض الكربون الصلب: A333 العلمية 6 (20 مم × 10 مم × 2 مم) مستطيل عينة
نقطة	قطر 1 (ميكرومتر)	قطر 2 (ميكرومتر)	فيكرز صلابة (HV)
1	330.075	332.100	169.131
2	336.960	340.605	161.535
3	336.555	333.315	165.268
4	329.670	326.835	172.065
5	328.455	333.720	169.131
متوسط ​​فيكرز صلابة القيمة			166.826

 

تم التحقق من النتائج التي حصل عليها المجهرية للتسنن من خلال المجهر الضوئي. في حين أن 7 يصور العينة المجهرية من الماس على شكل تسنن على نقطة 1, 3 و 5 من العينة على التوالي.

فإنه يدل على أن هناك اختلاف طفيف بين نتائج قيمة صلابة (HV). وعلى الرغم من ذلك الاختبار على 5 نقاط مختلفة, قيم الصلابة التي تم الحصول عليها يجب أن تكون متطابقة بسبب المواد اختبار نفس. وفقا لتاناكا وكاميا [22], خشونة السطح يؤثر على قياس قيمة صلابة. وعلى الرغم من طحن سطح العينة بالتساوي, كان هناك تدهور في دقة النتيجة. ومع ذلك, وفقا لصامويل [26], مستوى صلابة من الفولاذ منخفض الكربون (0.1% محتوى الكربون) هو 140HV. وفى الوقت نفسه, النتائج المتحصل عليها لدرجة A333 6 عرض الصلب منخفض الكربون أن قيمة صلابة حوالي 166.826HV.

4.0 استنتاج

بصورة شاملة, يمكن الاستنتاج أن A333 العلمية 6 الصلب منخفض الكربون يمتلك المجهرية مع حجم الحبوب أصغر حجما وأقل محتوى الطين. والتحقق من صحة هذه المعلومات قوة عالية وليونة من المواد. غضون ذلك, صلابة متوسط ​​قيمة هذه المواد هي 166.836HV, وكان يتوافق من مجموعة من قيمة صلابة لخطوط أنابيب النفط والغاز, وهو الحد الأقصى من 250HV. منذ A333 العلمية 6 الصلب منخفض الكربون له هيكل الكريستال المناسب ومستوى صلابة, وهي مناسبة لاستخدامها كمادة خط أنابيب منصة بحرية.
علاوة على ذلك, نتائج هذه الدراسة يمكن أن يسهم في مزيد من البحوث على مواد الأنابيب البحرية.

 

المراجع

[1]M.Tanzosh,الفصل A3: مواد الأنابيب, في دليل الأنابيب, نيويورك, ماكجرو هيل, (2000).

[2]M.Tanzosh,الفصل A3: مواد الأنابيب, في دليل الأنابيب, نيويورك, ماكجرو هيل, (2000).

[3]Norsok قياسي, M-001 اختيار المواد, صناعة النفط النرويجية, النرويج,(2004).

[4]Papavinasam,الفصل 3 - المواد, مراقبة التآكل في صناعة النفط والغاز, (2014) 133-177.

[5]F.Ashby,اختيار المواد في التصميم الميكانيكي, برلنغتون: إلسفير الناشر, (2005).

[6]ليون,5 - المعادن الحديدية والمعادن غير الحديدية, المواد اللازمة للمهندسين المعماريين والبنائين, 3 (2006) 149-196. سوبراتا, كتيب الهندسة البحرية, بلينفيلد: إلسفير المحدودة. (2005).

[7]H.S. Wenyong وو, المجهرية, الخواص الميكانيكية وسلوك التآكل ليزر يلحم المفاصل متباينة

بين الفولاذ المقاوم للصدأ من الحديد والكربون الصلب, المواد & تصميم, 65 (2014) 855-861.

[8]Stipanicev,F. Turcu, L. Esnault, س. روساس, R. Basseguy, M. Sztyler, الأول باء. خشب الزان, تآكل الكربون الصلب من البكتيريا

من أنظمة حقن مياه البحر البحرية في بحر الشمال: الفحص المعملى, Bioelectrochemistry 97 (2013) 76-88.

[9]حداد,الأنابيب اختيار المواد والتطبيقات, برلنغتون: النشر المهنية الخليج, (2005).

[10] A.J. Bryhan, W. تروير, حام لمنخفض الكربون مو ملحوظة X-70 خط أنابيب الصلب, البحث اللحام, 1 (1980) 37-47.

[11] Norsok قياسي, أوراق البيانات المادية للأنابيب, إد 6, صناعة النفط النرويجية, النرويج (2013).

[12] أمريكا أنابيب المنتجات, بيان المنتج, متاح: http://www.amerpipe.com/products. (2014).

[13] قوانغدونغ Lizz الصلب المحدودة الأنابيب, المحدودة, القرد المواصفات 5L Gr.B الكربون الصلب الأنابيب, متاح: http://www.apisteel.com/api-spec-5l-gr-b-carbon-steel-piping-1611/. (2014)

[14] Aesteiron فولاذ الخاصة المحدودة, أنابيب ASTM A671 EFW, حيث n هي عامل الأمان://www.abtersteel.com/. (2014).

[15] الجمعية الأمريكية للاختبار والمواد (أزمة), ASTM A333: المواصفات القياسية لغير الملحومة وأنابيب الصلب الملحومة لخدمة درجة الحرارة منخفضة, الجمعية الأمريكية للاختبار والمواد (أزمة), واشنطن, (2013).

[16] مشمس الصلب المشاريع المحدودة, ASTM A333 الصف 6 الأنابيب الملحومة, مشمس الصلب المشاريع المحدودة, 2011. متاح: http://www.sunnysteel.com/astm-a333-grade-6_seamless-pipe.php#.VDBllXkcT6U. (2014).

[17] S. M. Mukhopadhyay, إعداد نموذج لتوصيف المجهري والتحليل الطيفي الأسطح الصلبة والأفلام,

تقنيات إعداد عينة في الكيمياء التحليلية 162 (2003) 377-411.

[18] د. غروب, 2.17 - المجهر الضوئي, علوم البوليمرات: مرجع شامل, 2 (2012) 465-478.

[19] F. نياز, M. R. خان, أنا. انعام الحق, “توصيف المجهرية من الصلب منخفض الكربون المستخدمة في صناعة الطائرات, العدد مؤتمر JPMS, باكستان, (2010).

[20] P.G. أوليانوف, D.Yu. Usachov, A.V. فيدوروف, مثل. بوندارينكو, B.V. Senkovskiy, من. Vyvenko, S.V. Pushko, K.S. Balizh, A.A. Maltcev, K.I.

Borygina, صباحا. Dobrotvorskii, V.K. Adamchuk, المجهر من الفولاذ الكربوني: AFM المشتركة ودراسة EBSD, العلوم التطبيقية السطحية 267 (2013) 216-218.

[21] ه. جيرو, ص. جاك, فتاه. Harlet, ك. مولس, ي. من Humbeeck, ه. Aernoudt, F. Delannay, طرق فحص المعادن ل

كشف متعدد المراحل المجهرية من فولاذ-TRIP المدعومة, توصيف المواد 40 (1998) 111-118.

[22] M.A.H. كاميا, تحليل طحن أوراق الحبر باستخدام فيكرز للصلادة وذلك في مؤشر الشاشات, تقنية مسحوق 164 (2006) 82-88.

[23] D.A. سكوت, دراسة المعادن والمجهرية من المعادن القديمة والتاريخية, سنغافورة: وJ. بول جيتي تراست (1991).

[24] كم. كو, لي. ياو, Dickon H.L. من, C.C.H. هذا, توصيف الحبوب الطين في سهل الكربون الصلب عن طريق الانبعاث Barkhausen,

علم و هندسة المواد: ا, 351 (2003) 310-315.

[25] باولي ليتو, هايكي ريميس, تابيو Saukkonen, هانو Hänninen, جاني رومانوف, تأثير توزيع حجم الحبوب على العلاقة هول بيتش Petch الهيكلية الصلب الملحومة, علم و هندسة المواد 592 (2013) 28-39.

[26] L. ه. صامويلز, المجهر الضوئي من فولاذ الكربون, الولايات المتحدة الامريكانية: ASM الدولية, 1999.