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分析管道和焊缝碳当量的重要性

更新时间:2023-08-16 点击次数:816

天然气或石油管道时,需要将旧管道切断并更换新管道,并进行焊接。新焊缝的完整性决定了熔接在一起两根管子的总体兼容性,以及后期运行的稳定性。

 

两种管道的可焊性主要受其碳含量及其他元素的影响,例如锰 (Mn)、铬 (Cr)、钼 (Mo)、钒 (V)、铜 (Cu)、镍 ( Ni) 和硅 (Si)等。

 

 

碳当量 (CE) 概念将材料成分转化为可用于评估材料可焊性(和硬度)的成分,从而可以预测其行为。来自国际焊接研究所的标准方程式为:

 

(IIW) CE 方程:CE = (%C)+((%Mn)/6)+(((%Cr)+(%Mo)+(%V))/5)+(((%Cu)+ (%Ni))/15)

 

如果管道区别过大,或者碳当量区别过大(见表 1),则可能需要在焊接过程之前和过程中采取特殊预防措施,以确保焊接牢固耐用。选择具有低 CE 和优良可焊性的替换管将加快修复的过程。

 

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表 1  常见 CE 值焊接效果

 

从表 1 中可以清楚地看出,CE 的数值越大,焊接性越差,更容易在热影响区 (HAZ) 发生氢裂纹。CE值越高,氢裂的风险就越大。一般来说,CE值<0.4的钢材,只要使用低氢焊材或工艺,就不易发生HAZ氢裂纹。

 

钢材的碳当量可以使用 LIBS 技术直接测量和计算的。LIBS 是激光诱导击穿光谱的首字母缩写。它是一种用于确定材料元素组成的分析技术。手持式 LIBS 分析仪向样品发射脉冲激光,使材料气化,在表面形成等离子体,每次读数约 200 个脉冲。激发的电子在原子和离子中返回基态,发出的光由机载光谱仪收集。该仪器的软件和校准比较光谱线的波长和强度以量化元素的浓度,并通过伪元素特征使用设定的公式,自动计算碳当量。

 

Niton Apollo手持激光诱导击穿光谱(LIBS)分析仪,是专为测量碳含量而设计的实用、便携式设备,可在约10秒内提供实验室品质的分析结果。

 

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Niton Apollo手持激光诱导击穿光谱(LIBS)分析仪

 

我们使用Niton Apollo 手持 LIBS 分析仪测量了一批碳钢和不锈钢阀门。这些阀门应含有 0.2% 的碳,但有通过测量发现阀门的碳含量超出了 0.4%。当焊接时,不符合规格的碳会导致焊接应力断裂。Niton Apollo 手持 LIBS 分析仪可测量碳的百分比,快速剔除不符合规格的材料并减少焊接应力断裂。

 

无论是在炼油厂的高空作业、石油平台的海上作业还是在管道沟渠中作业Niton Apollo 手持 LIBS 分析仪都是理想的分析工具,可提供最高的安全性和生产力。

 

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Niton Apollo 手持 LIBS 分析仪应用领域:

 

• 测定各种冶金样品中的合金成分和等级

• 计算碳当量,确定管道可焊性

• 验证关键部件,例如管道、阀门和反应容器,进行材料可靠性鉴别(PMI)

• 在接收、过程制造和输出质量控制(QC)时检查材料

• 验证材料测试报告(MTR)

• 检测不稳定元素和痕量元素以符合监管标准

 



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