Réunion plénière CIPG GT9 nov 2011 SRC Comment améliorer la fiabilité et les couts ? CEFRACOR...

Réunion plénière CIPG GT9 nov 2011

SRC Comment améliorer la fiabilité et les

couts ?

CEFRACOR CIPG GT9

2 Réunion plénière CIPG GT9 nov 2011

SRC aspects industriels et objectifs du projet

Faits : Nombreuses défaillance de tous type d’inox ( 304 800H)

rapportés dans la littérature et dans nos REX;

Prévention : design , paramètres de soudure … et lorsque pas possible ou mal controlé ou pour le 800H : traitement thermique …. =>couts élevés , risques corrosion .


GT9 Groupe the température - CIPG CEFRACOR

Plusieurs sociétés sociétés concernées :

TOTAL TECHNIP IFP AM INDUSTEEL UGITECH Haynes Intl EPA HEURTEY PETROCHEMICALS.

Exemples chez Total : 800H : High pressure , high temperature line 304 H : Convection tubes - welds 321H : support hangers on radiations elbows 316H : High pressure steam Elbows

Generalement liés à de hauts niveaux de contraintes issus de design ou de pratique de fabrication inadaptées

CEFRACOR CIPG GT9


Tentative de JIP +à partir du GT9 :

Contacts suffisants en Europe , USA

Disponibilité difficile mais pas impossible ( quid Wintech )

Difficile sans le TNO qui souhaite rester le point central.

Essais d’application des méthodologies proposées infructueuses

Discussion pour obtenir la rédaction d’un standard de test à la fin d’un éventuel JIP


Les réponses suite à la première reunion au TNO :

Les participants Dow Chemicals Technip nl , VDM Thyssenkrupp Salzgitter, BASF , CBI Lumus, Uhde , Aramco , Nem Total Sumitomo

Johnson Mattey . Interet déclaré :

( Exxon nl ), * Shell


JIP SRC objectifs

Objectifs du projet : Comprendre et quantifier les parametres influents pour chaque nuance et type de

design. Et lorsque possible éviter le recour aux traitements thermiques . Eviter la généralisation de la specification ASME pour le 800H.

Delivrable : A l’issue du projet, proposée un guide de bonne pratiques incluant les facteurs

influant pour chaque nuance ( contrainte géométrie, parametres de soudage, design) .Ce guide serait alors proposé aux comités d’élaboration des codes : Eurocode,ASME , CODAP , API…

Proposer un document pour l’élaboration d’un standard de méthode d’évaluation du test de sensibilité au SRC. Ce test pourrait alors être utilisé par les producteurs d’acier ( matériaux de base et métal d’apport ) pour caractériser leurs produits.


Proposition d’organisation

Select ion des cas les plus représentatifs .

• Analyses des niveaux de contraintes ( analytique ou EF)

• Classification

• Experimentation pour reproduire certains des cas modelisés ( heat input , filler)

• Proposition d’un indice de sensibilité au SRC et d’un niveau d’acceptabilité par nuance.

• Guide de bonne pratiques et de prévention .


Proposition TNO ( draft ) :

Work Package 2: Physico-chemical and mechanical understanding

Work Package 3: Alternative remediation strategies

Work Package 4: Effect of heat treatment on creep life time.

Work Package 5: Sensitivity to and prevention of SRC in new alloys and weldments.

Mais pas de proposition de normalisation de l’essai ….. A suivre

Work Package 1: Refinement of recommended practice


SRC Who and Where ?

Industries : Chemicals and petrochemicals ( convection section, EB / Styren), power generation , silicon reactor ( fluidized chlorination reactor)

Service and equipment : ( heat exchanger , reactor , ducts , piping , heating tubes , pig tail , weld o let , headers)

High temperature and cyclic thick and thin wall .


Materials grades and fabrications methods ( design , forming welding) :

Grades :Existing high temperature alloys and their filler alloys , particularly stabilized grades.

Nickel alloy : W 1.4958, 1.4959 ( 800H & HT) and equivalent; Nickel base alloy : Austenitic Stabilized high temperature grade : 321H , 347H ….

New grades

Design : geometry , thickness , ratio th/ diameter, welding design ( butt , nozzle, fillet , ),

stresses accumulation ( distance between welds), forming , forming and welding. Differential thermal expansion

Fabrication Welding : geometry, filler, sequences (nbr of passes , interpass temperature) ,

process ( GTAW, MAG , PAW …) , heat input parameters


Data base and analysis :

Establish a failure data base Complete the data base , analyze it to determine the major factors and propose a

sensitivity ranking versus evaluation grid ( see grid of parameters)

Material Primary stresses Secondary stresses Peak stress

D1 Base Mat. Filler Mat, membrane bending forming welding expansion stress concentration1->5 1->5

Factorswelding design butt/corner/fillet plain BMthickness forming strain vicinity of hole or weldmisalignement index forminf + welding

Thermal expansion mismatch BM/FMwelding residual stresses

Quotation matrix for stresses severity

Cyclic loading

Welds Proximity

Expansion/contraction stresses are considered as secondary

SRC Susceptibility

Thermal gradient in through thickness

Guidelines for stress classification are given in ASME VIII Div2 : 2007 Part 5


For each grade determine the critical severity level :

Severity index : depending on the stress system and fabrication parameters ( forming , welding , filler material type ..)

For each grade determination of severity index threshold to proposed mitigation solutions : inspection , heat treatment , avoid .

Stress equivalent index

T°C

304

800H

No problem

Heat Treatment requiered

CautionRequired

Typical engineering diagram


Tentative de JIP +à partir du GT9; proposition TNO :

Work Package 1: Refinement of recommended practiceThe current recommended practice has a yes / no susceptibility assessment for each alloy,regardless of the design details. The goal of this work package is to refine this assessment, bytaking into account stress introducing or stress relieving factors.The idea is to develop a five-point (semi-quantitative) scale which specifies the stress intensityfactor. Included in this scale are:- Presence of weldments- Cold deformation over critical value (say, 5%)- Wall thickness over critical value (say, 20 mm)- Forging- High restraint design- Heat input / interpass temperature during welding- No thermal expansion allowed- Smooth transitions in thickness- Dissimilar welds- Stabilising heat treatment, yes or no.A scale similar to this one is already available in ASTM standards.Based on this scale, one can try to determine the safe and unsafe regions for the keyengineering alloys in the programme. The key alloys to be used in this part are 304H (or thestabilised variants 321 or 347), the work horse 800H and the nickel base alloy 617.The assessment of the critical stress intensity factor can be approached both by laboratory tests,and by collection of industrial data (anonymous questionnaire among all partners). In this way, ina Nelson-curve type of approach, laboratory and industrial data may be combined to define a“safe” limit to the stress intensity factor for each alloy involved.Estimated cost: 50,000 euro

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