تحلیل شدہ ہائیڈروجن سلفائیڈ پر مشتمل پانی پر عمل کریں - جسے عام طور پر کھٹا پانی کہا جاتا ہے - ریفائنریز، قدرتی گیس پروسیسنگ پلانٹس، اور اینیروبک ڈائجسٹر سے نکلتا ہے۔ کھٹے پانی میں 80-120 ڈگری پر چلنے والی الیکٹرک ہیٹنگ ٹیوبوں کے لیے، H₂S، نمی، اور تناؤ کے بقایا تناؤ کا امتزاج 316 سٹینلیس سٹیل کے اجزاء میں، خاص طور پر ویلڈڈ جوڑوں میں سلفائیڈ اسٹریس کریکنگ (SSC) کو آمادہ کرتا ہے۔ 316 سٹینلیس سٹیل شیتھوں کی معیاری آٹوجینس گیس ٹنگسٹن آرک ویلڈنگ (GTAW) ایک ویلڈ میٹل تیار کرتی ہے جس میں کاسٹ ڈھانچہ اور مائیکرو- الگ الگ فیرائٹ پول ہوتے ہیں جو ترجیحی کریک انیشیشن سائٹس بن جاتے ہیں۔ تاہم، ویلڈ فلر میٹل میں ٹائٹینیم کا اضافہ – بنیادی طور پر AWS ER318 (جس میں 0.4–0.7% Ti ہوتا ہے) جیسے گریڈز میں ایک مستحکم عنصر کے طور پر – بنیادی طور پر ویلڈ میٹل کے مائیکرو اسٹرکچر کو تبدیل کرتا ہے، فیرائٹ ڈسٹری بیوشن کو ریفائن کرتا ہے اور زیادہ یکساں ہائیڈرائیسٹن آسٹن کے ساتھ زیادہ یکساں ہائیڈریشن کو فروغ دیتا ہے۔ گندگی اور سلفائڈ حملہ. یہ مضمون NACE TM0177 کے مطابق تیز رفتار ٹیسٹنگ اور اپ اسٹریم آئل اور گیس واٹر ہیٹنگ ایپلی کیشنز سے فیلڈ میں ناکامی کے ڈیٹا کی بنیاد پر، کھٹے پانی کے ماحول میں ٹائٹینیم-ترمیم شدہ 316 قسم کی فلر میٹلز کے ذریعے حاصل کردہ SSC مزاحمتی بہتری کی مقدار بتاتا ہے۔
316 سٹینلیس سٹیل شیتھوں کی ویلڈ میٹل میں ٹائٹینیم اسٹیبلائزیشن کا میٹالرجیکل میکانزم
316 سٹینلیس سٹیل کی خودکار ویلڈنگ - بغیر کسی فلر دھات کے ویلڈنگ - ایک ویلڈ بیڈ تیار کرتی ہے جو مکمل طور پر ری-بیس میٹل پر مشتمل ہوتی ہے۔ تیزی سے مضبوطی کے دوران، ویلڈ میٹل ڈیلٹا-فیرائٹ کے ثانوی نیٹ ورک کے ساتھ پرائمری آسٹنائٹ کے ڈوپلیکس ڈھانچے میں تبدیل ہو جاتی ہے۔ ٹھنڈک کی شرح اور ساخت کے لحاظ سے فیرائٹ کا مواد عام طور پر 5-15٪ تک ہوتا ہے۔ H₂S (عام طور پر 50-5000 ppm) پر مشتمل کھٹے پانی میں، H₂S سنکنرن کے کیتھوڈک رد عمل سے پیدا ہونے والے ہائیڈروجن ایٹم ویلڈ میٹل میں پھیل جاتے ہیں۔ آسٹینائٹ-فیرائٹ انٹرفیس ہائیڈروجن ٹریپس کے طور پر کام کرتے ہیں، اور جب مقامی ہائیڈروجن کا ارتکاز ایک اہم حد سے تجاوز کر جاتا ہے، فیرائٹ فیز مائیکرو کریکنگ کے لیے حساس ہو جاتا ہے۔ شگاف فیرائٹ-آسٹینائٹ حدود کے ساتھ پھیلتا ہے، جس کی وجہ سے سروس کے ہفتوں کے اندر اکثر SSC کی ناکامی ہوتی ہے۔
ٹائٹینیم-تبدیل شدہ فلر دھاتیں جیسے ER318 میں ٹائٹینیم کو فیرائٹ کنٹرول عنصر کے طور پر شامل کیا جاتا ہے۔ ٹائٹینیم کاربن کے ساتھ مل کر ترجیحی طور پر ٹائٹینیم کاربائیڈز (TiC) بناتا ہے، جس سے کرومیم کاربائیڈ کی ترسیب کے لیے دستیاب کاربن کم ہوتا ہے۔ مزید اہم بات یہ ہے کہ، ٹائٹینیم ویلڈ کو مستحکم کرنے کے دوران ایک آسنائٹ سٹیبلائزر کے طور پر کام کرتا ہے، مسلسل فیرائٹ نیٹ ورکس کی تشکیل کو دباتا ہے۔ ER318 میں 0.4–0.7% کا ٹائٹینیم مواد ویلڈ فیرائٹ نمبر کو 8–15 (آٹوجینس 316 ویلڈز کے لیے عام) سے کم کر کے 2–6 کر دیتا ہے۔ بقیہ فیرائٹ ایک دوسرے سے منسلک اناج کی باؤنڈری فلموں کے بجائے الگ تھلگ جزیروں کے طور پر موجود ہے۔ یہ منقطع فیرائٹ مورفولوجی ویلڈ میٹل کے ذریعے مسلسل شگاف کے راستوں کی تشکیل کو روکتی ہے۔
NACE TM0177 طریقہ A ٹیسٹنگ سے مقداری SSC مزاحمت
معیاری سلفائیڈ اسٹریس کریکنگ ٹیسٹنگ فی NACE TM0177 طریقہ A (H₂S-میں 5% NaCl محلول 0.5% acetic ایسڈ، pH 2.7–3.0 میں ٹینسائل ٹیسٹنگ) 316 سٹینلیس سٹیل شیتھ ٹیوبوں سے ویلڈ کے نمونوں پر کی گئی۔ تین ویلڈ حالات کا جائزہ لیا گیا: آٹوجینس GTAW (کوئی فلر نہیں)، ER316L فلر (معیاری کم-کاربن 316 مرکب، کوئی ٹائٹینیم نہیں)، اور ER318 فلر (ٹائٹینیم-مستحکم، 0.55% Ti)۔ ٹیسٹ کا درجہ حرارت 80 ڈگری تھا، H₂S جزوی دباؤ 1 بار، اور لاگو دباؤ ہر ویلڈ کی ماپا گئی پیداوار کی طاقت کا 90% تھا۔ فریکچر اور فریکچر کی سطح کے تجزیہ کا خلاصہ ذیل میں دیا گیا ہے۔
| ویلڈ فلر کی قسم | ویلڈ فیرائٹ نمبر (FN) | SSC فریکچر کا وقت (گھنٹے، NACE TM0177) | فریکچر موڈ | کریک انیشیشن لوکیشن |
|---|---|---|---|---|
| خودکار (کوئی فلر نہیں) | 11 – 14 | 72 – 120 | انٹر گرانولر + ٹرانس گرانولر | ویلڈ سینٹر لائن میں فیرائٹ-آسٹینائٹ کی حدود |
| ER316L (غیر-مستحکم) | 8 – 11 | 110 – 180 | انٹرگرانولر، بنیادی طور پر فیرائٹ پولز کے ذریعے | فیوژن لائن سے متصل HAZ |
| ER318 (ٹائٹینیم-مستحکم) | 3 – 5 | 420 – 580 | Limited cracking only at >500 گھنٹے؛ austenite میں transgranular | الگ تھلگ فیرائٹ جزیرے، کوئی رابطہ نہیں۔ |
| ER318 + پوسٹ-ویلڈ سلوشن اینیل | 2 – 4 | >720 (بغیر ناکامی کے ٹیسٹ ختم ہو گیا) | کوئی کریکنگ نہیں دیکھی گئی۔ | قابل اطلاق نہیں۔ |
ER318 ویلڈ میٹل کھٹے ماحول میں SSC مزاحمت کے لیے NACE TM0177 کی ضرورت سے زیادہ ہے (عام طور پر 720 گھنٹے بغیر کسی ناکامی کے 80% پیداوار کے دباؤ پر) جب مناسب ویلڈنگ کے پیرامیٹرز کے ساتھ مل کر فیرائٹ نمبر 6 سے نیچے کو یقینی بناتا ہے۔ آٹوجینس ویلڈز اور ER316 میں تیزی سے ناکامی کی وضاحت کرتے ہیں، ER316 کے نیچے ان کی ناکامی کھٹا پانی گرم کرنے کی خدمت۔
ریفائنری سوور واٹر پری ہیٹرز میں فیلڈ کی کارکردگی کا موازنہ
ریفائنری سوور واٹر اسٹرائپر فیڈ پری ہیٹر – عام طور پر 200–1000 ppm H₂S، 50–300 ppm کلورائیڈ، اور pH 5–7 کے ساتھ 90–110 ڈگری پر کام کرتے ہیں – لیبارٹری کے نتائج کی ایک حقیقی عالمی توثیق فراہم کرتے ہیں۔ تین ریفائنریوں سے 86 الیکٹرک ہیٹنگ ٹیوبوں کے سروے نے 24 ماہ کی مدت میں آٹوجینس اور ER318-ویلڈڈ 316 سٹینلیس سٹیل شیتھوں کے درمیان ناکامی کی شرح کا موازنہ کیا۔
آٹوجینس ویلڈز والے ہیٹر (دو ریفائنریوں میں 42 ٹیوبیں) نے مندرجہ ذیل ناکامی کا نمونہ دکھایا: 22 ٹیوبیں 12 مہینوں کے اندر ناکام ہوئیں (52٪) اور 24 ماہ کے اندر 34 ٹیوبیں ناکام ہوئیں (81٪)۔ ناکامی کے تجزیے نے تمام 34 ناکام آٹوجینس ویلڈ ٹیوبوں میں ویلڈ سینٹر لائن سے شروع ہونے والی SSC کی نشاندہی کی۔ پرفوریشن اور زمینی خرابی کا سبب بننے سے پہلے عام شگاف ویلڈ کراس- سیکشن کے 50–80% تک پھیلتا ہے۔
ER318 فلر میٹل کے ساتھ ویلڈ کیے گئے ہیٹر (دو ریفائنریوں میں 44 ٹیوبیں، جن میں ویلڈ فیرائٹ نمبر 6 سے کم یا اس کے برابر کنٹرول کیا گیا ہے) نے ڈرامائی طور پر مختلف کارکردگی دکھائی: 2 ٹیوبیں 12 مہینوں کے اندر ناکام ہوئیں (4.5%) 12 مہینوں کے اندر (دونوں کی تنصیب کے نقصان سے منسوب، SSC نہیں)، اور 6 ٹیوبیں ناکام ہو گئیں۔ چھ ناکامیوں میں سے، صرف ایک نے SSC کا ثبوت دکھایا – ایک ویلڈ جس میں 9 کا فیرائٹ نمبر ریکارڈ کیا گیا، جو کہ تصریح سے زیادہ ہے۔ باقی پانچ ناکامیاں سیدھے میان والے حصوں پر سنکنرن ڈالنے کی وجہ سے تھیں، جو ویلڈ کے معیار سے غیر متعلق تھیں۔
آٹوجینس ویلڈیڈ شیتھوں کی ناکامیوں کے درمیان اوسط وقت 8.5 ماہ تھا، جب کہ ER318-ویلڈ شیتھس نے 38 ماہ حاصل کیے – 4.5 کا ایک بہتری کا عنصر۔ ER318 فلر کی وضاحت کرنے اور ویلڈ فیرائٹ نمبر کو کنٹرول کرنے کے لیے لاگت کا پریمیم ہیٹر کی خریداری کی قیمت کا تقریباً 8–12% تھا، جس سے سروس لائف میں 350% اضافہ ہوا۔
پوسٹ کا کردار-ٹائٹینیم پر ویلڈ ہیٹ ٹریٹمنٹ-مستحکم ویلڈز
خاص طور پر جارحانہ کھٹے پانی کے حالات کے لیے – H₂S 1000 ppm سے اوپر، درجہ حرارت 100 ڈگری سے زیادہ، یا pH 5.0 سے نیچے – ER318 ویلڈز کے بعد- ویلڈ سلوشن اینیلنگ اضافی SSC مزاحمت فراہم کرتی ہے۔ 1050 ڈگری پر حل اینیلنگ جس کے بعد پانی بجھانا کسی بھی کرومیم کاربائیڈ کو تحلیل کر دیتا ہے جو ٹائٹینیم-مستحکم مائیکرو اسٹرکچر کو مکمل طور پر ہم آہنگ کر دیتی ہے۔ الیکٹرو کیمیکل پولرائزیشن ٹیسٹنگ سے پتہ چلتا ہے کہ حل-اینیلڈ ER318 ویلڈز H₂S-سیچوریٹڈ محلول میں 0.08 µA/cm² کے ہائیڈروجن پارمییشن کرنٹ کثافت کو ظاہر کرتے ہیں، اس کے مقابلے میں 0.25 µA/cm² کے لیے welded اور{1ER5} آٹوجینس ویلڈز کے لیے µA/cm²۔ کم ہائیڈروجن پارمیشن براہ راست کم SSC حساسیت کے ساتھ تعلق رکھتا ہے۔
تاہم، تیار شدہ ہیٹروں کو حل کرنا اکثر انہی وجوہات کی بناء پر ناقابل عمل ہوتا ہے جن کا پچھلے مضامین میں ذکر کیا گیا ہے: اندرونی NiCr حرارتی عنصر 800 ڈگری سے اوپر آکسائڈائز ہوتا ہے، اور ٹرمینل سیل (عام طور پر سیرامک یا ابرک) بجھانے کے عمل کو برداشت نہیں کر سکتے۔ ایپلی کیشنز کے لیے جہاں پوسٹ-ویلڈ سلوشن اینیلنگ ناممکن ہے، 2 گھنٹے کے لیے 400–450 ڈگری پر کم-درجہ حرارت کے تناؤ سے نجات اندرونی اجزاء کو نقصان پہنچائے بغیر ویلڈنگ کے بقایا دباؤ کو کم کرتی ہے۔ یہ تناؤ سے نجات ہی SSC تھریشولڈ تناؤ کو مستقل بوجھ کی جانچ کے مطابق 15-20% تک بہتر بناتی ہے، حالانکہ اثر مکمل اینیلنگ سے کم ہے۔
کھٹے واٹر ہیٹر ویلڈز کے لیے مخصوص زبان
کسی بھی قابل پیمائش H₂S پر مشتمل کھٹے پانی کی خدمت کے لیے 316 سٹینلیس سٹیل شیتھڈ الیکٹرک ہیٹنگ ٹیوبز کی خریداری کرتے وقت، انجینئرز کو مندرجہ ذیل ویلڈ کی وضاحتیں شامل کرنی چاہئیں۔ تقاضہ کرتا ہے کہ تمام گیلے ویلڈز کو AWS ER318 فلر میٹل (یا مساوی ٹائٹینیم-سٹیبلائزڈ 316-ٹائپ فلر) کا استعمال کرتے ہوئے دستاویزی فیرائٹ نمبر 2 اور 6 کے درمیان فی AWS A4.2 کی پیمائش کے ساتھ بنایا جائے۔ فلر کے بغیر آٹوجینس GTAW ویلڈنگ کی پروسیس فلو کے ساتھ رابطے میں کسی بھی ویلڈ کے لیے اجازت نہیں ہے۔ ویلڈنگ کے طریقہ کار کی اہلیت کے ریکارڈ (WPQR) میں تین نمائندہ ویلڈ کوپنز پر فیرائٹ نمبر کی پیمائش شامل ہونی چاہیے۔ H₂S کے ارتکاز کے لیے جو 300 ppm سے زیادہ ہے یا آپریٹنگ درجہ حرارت 95 ڈگری سے زیادہ ہے، اس کے علاوہ یہ بھی ضروری ہے کہ ہر پروڈکشن ویلڈ کو میگن-گیج یا فیرائٹسکوپ کا استعمال کرتے ہوئے فیرائٹ نمبر کی توثیق کرائی جائے، اگر FN 6 سے زیادہ ہو یا 2 سے کم ہو جائے تو مسترد ہو جائے گا۔ 2 گھنٹے کے لیے 425–450 ڈگری پر ویلڈ کے بعد تناؤ سے نجات حاصل کریں، اور پوری میان کو الائے 825 یا الائے 625 میں اپ گریڈ کرنے پر غور کریں، جو فلر میٹل سلیکشن سے قطع نظر کسی بھی 316 پر مبنی مواد سے زیادہ SSC مزاحمت پیش کرتے ہیں۔
یہ سمجھنے سے کہ ER318 فلر میٹل میں ٹائٹینیم بنیادی طور پر ویلڈ میٹل فیرائٹ مورفولوجی کو مسلسل نیٹ ورکس سے الگ تھلگ جزیروں میں تبدیل کرتا ہے، انجینئرز ویلڈنگ پروٹوکول کی وضاحت کر سکتے ہیں جو کھٹے پانی کو گرم کرنے کی خدمت میں بنیادی SSC ابتدائی راستے کو ختم کرتے ہیں۔ ٹائٹینیم-اسٹیبلائزڈ فلر کے ساتھ حاصل کی گئی 4–5 گنا لائف ایکسٹینشن کسی بھی انسٹالیشن میں جہاں H₂S 50 ppm سے زیادہ ہو اعتدال پسند اضافی لاگت کا جواز پیش کرتی ہے۔
