蒸気分配用溶接管: グレード、溶接、凝縮水制御

蒸気管の材料選択を決定する使用条件

蒸気分配用の溶接パイプは、温度、圧力、凝縮水の化学的性質が相互に作用する状況で動作します。中圧の飽和蒸気は 540 度の過熱蒸気とは大きく異なる挙動を示します。また、同じラインは気密性を失うことなく、起動時の過渡現象、停止時の排水、数十年にわたる熱サイクルに対処する必要があります。-したがって、材料の選択は単一グレードの基準ではなく動作範囲から始まります。

温度定格:等級は、単に公称蒸気状態だけでなく、サービスの最大連続金属温度に対して許可されなければなりません。

耐クリープ性:炭素鋼では約 425 度を超えると、その温度での持続荷重が設計上の問題となり、クリープ破断強度が向上した合金グレードが必要になります。

熱膨張:単位長さあたりの拡張により、アンカーとガイドの間隔、ループの形状、拡張ジョイントの選択が決まります。

凝縮水による腐食:湿った蒸気、炭酸、溶存酸素は、パイプの下半分と制御バルブの下流の領域を攻撃します。

圧力定格:壁の厚さは、適用される配管規格の設計圧力と温度の組み合わせに従い、腐食代が追加されます。

スチームヘッダーとメインに使用されるグレード

配管規格への準拠は、材料証明書と同じくらい重要です。電力およびプロセス蒸気システムは通常、ASME B31.1 に準拠して設計されていますが、ボイラー境界外のプラントユーティリティ蒸気は通常 ASME B31.3 に従います。この規定は、温度における許容応力、枝の補強ルール、および必要な熱処理を決定します。

溶接の準備と溶接後の熱処理-

スチームライン溶接は、最初のパスから熱サイクルに備えて準備されています。接合部の準備では、ルート ギャップとランドが制御された機械加工ベベルを使用し、溶接金属の膨張が母材と十分に一致して接合部の局所的な応力を制限できるように消耗品が選択されます。予熱は合金グレードと厚い炭素鋼セクションに適用され、冷却速度を遅くし、硬くて亀裂が発生しやすい微細構造を防ぎます。-

-溶接後の熱処理は、材料グループと厚さによって指定され、残留応力を緩和し、熱影響部を軟化させ、微細構造を安定させます。-付属の熱電対と記録されたチャートによって検証される、制御された加熱および冷却速度は、保持温度と同じくらい重要です。分岐接続には特に注意が必要です。高エネルギー蒸気サービスでは応力が集中するため、製造を開始する前に溶接形状、止端部の研削、および全体の体積検査を合意する必要があります。

凝縮水管理と排水設計

流れの方向に落ちる:蒸気本管は約 1:100、つまり 1 メートルあたり約 10 mm の高さまで設置されているため、凝縮水は蒸気とともに最も近い排水ポイントまで移動します。

低い位置でのドリップレッグ:メインフローから離れた凝縮水を収集し、スチームトラップに供給するために、各低点の底にポケットが作成されます。

スチームトラップステーション:トラップとストレーナーは、遮断弁とバイパスを備えたアクセス可能な場所にまとめられており、主電源を閉めることなくメンテナンスが可能です。

絶縁導通:金属温度を飽和以上に保つことで発生源での結露が制限されるため、サポートと継手の周囲で断熱が継続されます。

高い位置での通気:ブランケットやウォーターハンマーを防ぐため、空気と非凝縮性ガスは高い箇所と各本管の終わりで除去されます。-

断熱システムと熱効率

高温蒸気サービスの断熱材は通常、ケイ酸カルシウム、ミネラルウール、気泡ガラスで、温度制限、サポートでの圧縮強度、濡れた場合の挙動によって選択されます。蒸気バリアは非常に重要な点です。湿気が多孔質断熱材に入ると、熱伝導率が急激に上昇し、ラギングの下のパイプ表面が腐食します。その結果、クロージャー、シーラント、耐候性は付属品ではなく、設計されたシステムとして指定されています。

伸縮ジョイントとループは動きを制限することなく断熱されており、バルブ、ストレーナー、トラップステーションには取り外し可能な断熱ボックスまたはブランケットが使用されているため、熱エンベロープを破壊することなくメンテナンスを実行できます。断熱材の厚さは、エネルギーコストと人員保護のための表面温度制限および冷たい表面での結露のリスクとのバランスをとる熱損失計算に基づいて選択されます。-

点検整備実習

蒸気ラインの故障のほとんどは予防可能であり、新しい計器ではなく定期的な検査によって検出されます。実用的なプログラムでは、汚れ、変形、ホットスポットを探す断熱調査を組み合わせています。超音波または熱法によるトラップテストを含む凝縮水システムのチェック。伸縮継手とアンカーの監視。そして、水平配管の下半分、分岐接続部および凝縮水の侵食が最も激しい制御バルブの下流での定期的な超音波肉厚調査。傾向肉厚データにより、メンテナンス ルーチンが余寿命計算に変わり、緊急停止ではなく制御された停止の中で交換計画を立てることができます。-

よくある質問

Q: 蒸気分配配管に使用される鋼種は何ですか?
シームレス ASTM A106 グレード B 炭素鋼は、ほとんどの飽和および軽度過熱の主電源をカバーし、ASTM A335 P11、P22、および P91 合金グレードは、高温でのクリープ強度が支配要件である場合に使用されます。

Q: 蒸気ラインではなぜ溶接後の熱処理が必要ですか?{0}
残留応力を緩和し、熱影響部を柔らかくし、合金や厚肉接合部の微細構造を安定させます。これにより、繰り返しの熱サイクル中に亀裂が発生するリスクが軽減されます。{0}

Q: 凝縮水はどのようにして蒸気本管から除去されますか?
メインは約 1:100 の落下になるように設置され、低い位置にドリップレッグが取り付けられ、スチーム トラップ ステーションが集めた凝縮水を排出し、高い位置にあるベントが空気と非凝縮性ガスを除去します。-

Q: 高温蒸気パイプにはどのような断熱材が適していますか?{0}}
ケイ酸カルシウム、ミネラルウール、発泡ガラスが一般的な選択肢です。濡れた断熱材は断熱性能を失い、ラギングの下で​​腐食を促進するため、防湿性と耐候性は断熱材と同じくらい重要です。

Q: 蒸気配管はどれくらいの頻度で点検すればよいですか?
断熱材と凝縮水システムは定期的な間隔で調査され、トラップは計画されたプログラムでテストされ、信頼性の高い腐食と浸食速度を確立するために十分な箇所で超音波肉厚調査が繰り返されます。

Q：炭素鋼は過熱蒸気に使用できますか？
コードで許可されている温度制限内で使用できます。一般的な炭素鋼グレードでは約 425 度です。{0}この制限を超えると、クリープ強度が低下し、低-合金クロム-モリブデン グレードが現実的な選択肢になります。