نقش عناصر ناخالصی
گوگرد و فسفر از عناصر باقی مانده در فولادسازی هستند که عمدتاً از مواد خام به دست می آیند. در فولاد خط لوله آنها مضر تلقی می شوند و با مشخصات محصول محدود می شوند. محدودیتهای موجود در API 5L Grade B برای محافظت از عملکرد مکانیکی بدنه لوله و جوش، بهویژه در خدمات خط لوله درخواستی وجود دارد.
چرا گوگرد محدود است
گوگرد در مرز دانه ها سولفید آهن را تشکیل می دهد که در دمای پایین ذوب می شود و باعث ایجاد نقصی به نام کوتاهی گرم می شود. در هنگام نورد گرم و جوشکاری، سولفید مایع مرزهای دانه را ضعیف می کند و ایجاد ترک می کند. گوگرد همچنین انعطاف پذیری و چقرمگی ضربه را کاهش می دهد و آخال های سولفیدی درازی ایجاد می کند که به عنوان محل شروع ترک عمل می کنند. فولادسازی مدرن گوگرد را از طریق گوگرد زدایی کنترل می کند و می تواند به سطوح زیر 0.005 درصد برسد.
چرا فسفر محدود است
فسفر در فریت حل می شود و آن را تقویت می کند، اما به دلیل اینکه به راحتی پخش نمی شود باعث جدایی شدید نیز می شود. فسفر بالا باعث تردی مرز دانه می شود و دمای انتقال شکل پذیر را به شکننده می رساند، که برای خطوط لوله ای که باید در برابر انتشار شکستگی مقاومت کنند خطرناک است. فسفر همچنین با افزایش ترک خوردگی انجماد در اتصالات مهار شده، جوش پذیری را کاهش می دهد.
محدودیت در API 5L درجه B
برای PSL1 درجه B، حداکثر محتوای فسفر معمولاً 0.030 درصد و حداکثر محتوای گوگرد معمولاً 0.030 درصد است. برای PSL2، محدودیت ها به حدود 0.025 درصد فسفر و 0.015 درصد گوگرد برای پشتیبانی از آزمایش ضربه اجباری و الزامات سختی سخت تر سطح سخت تر می شود. سطوح پایین تر اغلب برای سرویس ترش توافق می شود.
تاثیر بر جوش پذیری
گوگرد و فسفر کم مقاومت فلز جوش و منطقه متاثر از حرارت را در برابر ترک های داغ و ترک ناشی از هیدروژن بهبود می بخشد. فولاد تمیز با میزان گنجایش کم، جوشهای صوتی با چقرمگی بهتر تولید میکند، که برای جوشهای دور میدان که تحت شرایط متغیر ساخته میشوند ضروری است.
سوالات متداول
کوتاهی گرم چیست؟کوتاهی گرم ترک خوردگی است که در حین کار یا جوشکاری گرم رخ می دهد، زمانی که سولفید آهن با نقطه ذوب پایین در مرزهای دانه باعث پارگی فولاد می شود.
آیا فسفر همیشه فولاد را ضعیف می کند؟فسفر فریت را تقویت می کند اما در عین حال آن را شکننده می کند، بنابراین اثر مضر آن بر چقرمگی بیشتر از افزایش استحکام فولاد سازه ای است.
آیا می توان گوگرد را به طور کامل از فولاد حذف کرد؟گوگرد زدایی مدرن می تواند گوگرد را به سطوح بسیار پایین کاهش دهد، اما حذف کامل عملی نیست. حدود استاندارد بسیار کمتر از آستانه مضر تعیین شده است.
چرا چقرمگی برای خطوط لوله گاز مهم است؟یک خط گاز باید شکستگی در حال اجرا را متوقف کند. فولاد با چقرمگی بالا با ناخالصی های کم، انرژی یک ترک در حال انتشار را جذب می کند و قبل از حرکت به دور آن را متوقف می کند.
آیا محدودیت ها برای لوله سرویس ترش متفاوت است؟بله، مشخصات سرویس ترش حتی محدودیت های گوگرد و سختی سخت تری را اضافه می کند و برای مقاومت در برابر ترک ناشی از هیدروژن نیاز به آزمایش دارد.
