I. Επισκόπηση του Προτύπου
Τυπικός τίτλος: ASTM A333/A333M - Τυπική προδιαγραφή για άνευ ραφής και συγκολλημένους χαλύβδινους σωλήνες για σέρβις χαμηλής- θερμοκρασίας
Βασικός Σκοπός: Ρύθμιση των απαιτήσεων κατασκευής για σωλήνες χωρίς συγκόλληση και συγκολλημένους χαλύβδινους σωλήνες που προορίζονται για συντήρηση σε χαμηλές-θερμοκρασίες (συνήθως μικρότερη ή ίση με -18 βαθμούς ), διασφαλίζοντας την σκληρότητά τους μέσω της υποχρεωτικής δοκιμής πρόσκρουσης με εγκοπή Charpy για την αποφυγή εύθραυστου σπασίματος σε χαμηλές θερμοκρασίες.
Πεδίο εφαρμογής: Καλύπτει άνευ ραφής και συγκολλημένους (κλιβάνου-συγκολλημένους, ηλεκτρικούς-συγκολλημένους, βυθισμένου τόξου-συγκολλημένους, κ.λπ.) χαλύβδινους σωλήνες για μεταφορά ρευστών χαμηλής-θερμοκρασίας ή αντοχής σε πίεση σε περιβάλλοντα χαμηλής{{5} θερμοκρασίας, όπως συστήματα υγροποιημένου φυσικού αερίου ψύξης και υγροποιημένου φυσικού αερίου (LNG).
II. Σύστημα Υλικών και Ταξινόμηση Βαθμών
Το πρότυπο καλύπτει πολλαπλές ποιότητες, καθεμία με ξεχωριστές χημικές συνθέσεις και ελάχιστες θερμοκρασίες εξυπηρέτησης, που επιτυγχάνονται μέσω σχεδίων κράματος για σκληρότητα σε χαμηλή-θερμοκρασία:
| Βαθμός | Ισοδύναμο Κινέζικο βαθμό | Ελάχιστη θερμοκρασία σέρβις | Βασικά χαρακτηριστικά χημικής σύνθεσης | Τυπικές Εφαρμογές |
|---|---|---|---|---|
| Βαθμός 1 | - | -45 βαθμοί | Χάλυβας χαμηλών-άνθρακες | Αγωγοί προπανίου, αμμωνίας στους -45 βαθμούς |
| Βαθμός 3 | - | -100 μοίρες | 3,5% Νικέλιο χάλυβας | Πετροχημικές κρυογονικές μονάδες, Αρκτικοί αγωγοί |
| Βαθμός 4 | - | -100 μοίρες | 4,5% Νικέλιο χάλυβας | Παρόμοιο με το Grade 3 με υψηλότερη περιεκτικότητα σε νικέλιο |
| Βαθμός 6 | 16MnDG | -45 βαθμοί | Ανθρακούχο-μαγγάνιο χάλυβα (πιο συνηθισμένο) | Σταθμοί λήψης LNG, δοχεία χαμηλής{0}} πίεσης θερμοκρασίας |
| Βαθμός 7 | 09MnNiDG | -75 βαθμοί | 0,5% Νικέλιο χάλυβας | Αγωγοί πετρελαίου και φυσικού αερίου σε ψυχρές περιοχές |
| Βαθμός 8 | - | -195 μοίρες | 9% Νικέλιο χάλυβας | Αποθήκευση LNG, περιβάλλοντα εξαιρετικά-χαμηλών-θερμοκρασιών |
| Βαθμός 9 | 2,25Cr-1Mo | -60 μοίρες | Κραματοποιημένος χάλυβας (με υψηλή-αντοχή σε θερμοκρασία) | Χημικός κρυογονικός εξοπλισμός, αγωγοί υψηλής πίεσης-θερμοκρασίας |
| Βαθμός 10 | - | -75 βαθμοί | Χάλυβας χαμηλού{0} κράματος (~0,5% Mo) | Σωληνώσεις εναλλάκτη θερμότητας χαμηλής-θερμοκρασίας |
| Βαθμός 11 | - | -75 βαθμοί | Χάλυβας χαμηλού{0} κράματος (~0,5% Cr+Mo) | Παρόμοιο με τον βαθμό 10 με υψηλότερη περιεκτικότητα σε κράμα |
III. Βασικές Τεχνικές Απαιτήσεις
Έλεγχος Χημικής Σύνθεσης
Περιορίζει αυστηρά τα επιβλαβή στοιχεία (π.χ. P Μικρότερο ή ίσο με 0,025%, S Λιγότερο ή ίσο με 0,025%) για μείωση της ευθραυστότητας.
Βελτιώνει την ανθεκτικότητα σε χαμηλή-θερμοκρασία προσθέτοντας στοιχεία κράματος όπως νικέλιο (Ni), χρώμιο (Cr) και μολυβδαίνιο (Mo). Για παράδειγμα, ο χάλυβας νικελίου 9% του Grade 8 είναι κατάλληλος για αποθήκευση LNG -195 μοιρών.
Απαιτήσεις Μηχανικής Ιδιότητας
Αντοχή εφελκυσμού: Ελάχιστες τιμές που καθορίζονται για κάθε βαθμό (π.χ. Βαθμός 6 μεγαλύτερος ή ίσος με 415 MPa) για τη διασφάλιση της δομικής ακεραιότητας.
Ισχύς απόδοσης: Καθορίζονται ελάχιστες τιμές (π.χ. Βαθμός 6 μεγαλύτερο ή ίσο με 240 MPa) για την αποφυγή υπερβολικής παραμόρφωσης.
Επιμήκυνση: Κατά μήκος Μεγαλύτερο ή ίσο με 30% (π.χ. Βαθμός 6) για να διασφαλιστεί η ικανότητα πλαστικής παραμόρφωσης.
Ανθεκτικότητα κρούσης: Επαληθεύτηκε μέσω δοκιμών κρούσης εγκοπής Charpy V{0}}σε θερμοκρασίες μικρότερες ή ίσες με την ελάχιστη θερμοκρασία μετάλλου σχεδιασμού του σωλήνα (MDMT). Για παράδειγμα, ο βαθμός 6 απαιτεί μεγαλύτερη από ή ίση με 18 J ενέργεια κρούσης στους -45 βαθμούς .
Διαδικασίες Θερμικής Επεξεργασίας
Κανονικοποίηση: Βελτιώνει τη δομή των κόκκων και βελτιώνει την σκληρότητα (π.χ. Βαθμός 6 κανονικοποιημένος στους 900 βαθμούς ± 10 μοίρες).
Κανονικοποίηση & Πολτοποίηση: Εξαλείφει τις υπολειμματικές καταπονήσεις και ενισχύει τις ολοκληρωμένες ιδιότητες.
Σβήσιμο & Πολτοποίηση: Χρησιμοποιείται για χάλυβες υψηλής-νικελίου, όπως ο βαθμός 8, για το σχηματισμό σκληρυμένης μικροδομής μπαινίτη, διατηρώντας παράλληλα χαμηλή-σκληρότητα σε θερμοκρασία.
Διαδικασίες παραγωγής και επιθεώρηση
Σωλήνες χωρίς ραφή: Παράγεται με διάτρηση-διαδικασίας κύλισης με ανοχή εξωτερικής διαμέτρου ±0,79 mm.
Συγκολλημένοι Σωλήνες: Κατασκευάζεται με χρήση μορφοποίησης JCOE με επαγωγική συγκόλληση υψηλής-συχνότητας (HFI) ή συγκόλληση υποβρύχιου τόξου (SAW). Η επηρεαζόμενη από τη θερμότητα ζώνη (HAZ) πρέπει να υποβληθεί σε θερμική επεξεργασία για να αποκατασταθεί η σκληρότητα.
Μη-Μη καταστροφική δοκιμή (NDT): Δοκιμή 100% δινορευμάτων ή υπερήχων για την εξασφάλιση ελαττωματικών-ελεύθερων συγκολλήσεων.
Υδροστατικός Έλεγχος: Η πίεση δοκιμής υπολογίζεται με βάση το μέγεθος του σωλήνα, το πάχος του τοιχώματος και την αντοχή διαρροής υλικού, χωρίς να επιτρέπεται διαρροή.
IV. Πεδία Εφαρμογών και Μηχανικές Πρακτικές
Εγκαταστάσεις Υγροποιημένου Φυσικού Αερίου (LNG).
Οι σωλήνες βαθμού 8 χρησιμοποιούνται για αγωγούς αποθήκευσης και μεταφοράς LNG -162 μοιρών, που απαιτούν περιθώριο για ψυχρή συστολή (π.χ. συστολή 150 mm ανά 100 m αγωγού).
Για τις συνδέσεις σωλήνων χρησιμοποιούνται ειδικά υλικά στεγανοποίησης χαμηλής-θερμοκρασίας (π.χ. σύνθετα παρεμβύσματα PTFE).
Πετροχημική Βιομηχανία
Οι σωλήνες βαθμού 3 και βαθμού 6 χρησιμοποιούνται σε μονάδες αιθυλενίου, μονάδες ψύξης και μονάδες κρυογονικού διαχωρισμού. Οι διαδικασίες συγκόλλησης πρέπει να προσομοιώνουν τις συνθήκες πεδίου (π.χ. θερμοκρασία προθέρμανσης 100–150 μοίρες, θερμοκρασία ενδιάμεσης διέλευσης Μικρότερη ή ίση με 200 μοίρες).
Ανάπτυξη πετρελαίου και φυσικού αερίου της Αρκτικής
Οι σωλήνες βαθμού 6 χρησιμοποιούνται ευρέως σε αρκτικά περιβάλλοντα -60 μοιρών. Η εγκατάσταση απαιτεί τεχνικές "κρύας μόνωσης" (π.χ.-μονωμένοι σωλήνες με κενό-σχεδιασμοί εντός σωλήνων) για την ελαχιστοποίηση της απώλειας ψύχους.
