Область застосування ASTM A333/A333M
ASTM A333/A333M є стандартною специфікацією для безшовних і зварних сталевих труб, призначених для експлуатації при низьких температурах і для систем трубопроводів, де в’язкість надрізу є вимогою до конструкції. У стандарті описано ризик крихкого руйнування: феритна сталь, яка поводиться пластично за кімнатної температури, може зламатися без попередження, коли вона холодна, і чим нижча температура, тим більший ризик. A333 усуває цей ризик, фіксуючи хімічний склад, термічну обробку та, перш за все, обов’язкове випробування на ударну стійкість із V-подібним надрізом за Шарпі за температури, що відповідає призначеній експлуатації.
Стандарт широко використовується для трубопроводів зрідженого газу та холодильних установок, для низькотемпературних технологічних ліній на газопереробних і нафтохімічних підприємствах, а також для трубопроводів, що піддаються впливу низьких температур навколишнього середовища. Труби виготовляються кількох марок, кожна з яких має різний вміст нікелю та різну температуру випробування на удар, тому процес вибору починається з мінімальної розрахункової температури металу системи, а потім повертається до марки та товщини стінки, які її задовольняють.
Сорти та хімічний склад
| елемент, % | 1 клас | 3 клас | 6 клас | 8 клас |
|---|---|---|---|---|
| Карбон, макс | 0.30 | 0.19 | 0.30 | 0.13 |
| Марганець | 0.40 - 1.06 | 0.31 - 0.64 | 0.29 - 1.06 | 0.90 max |
| Кремній | не вказано | 0.18 - 0.37 | 0.10 min | 0.13 - 0.37 |
| Нікель | - | 3.18 - 3.82 | 3.18 - 3.82 | 8.40 - 9.60 |
| Фосфор, макс | 0.025 | 0.025 | 0.025 | 0.025 |
| Сірка, макс | 0.025 | 0.025 | 0.025 | 0.025 |
Сорти різняться головним чином вмістом нікелю, а нікель є елементом, який знижує температуру переходу феритної сталі від пластичного стану до крихкого. Клас 1 — це низьковуглецева сталь без навмисного легування, яка використовується там, де робоча температура є помірно низькою. 3 і 6 сорти містять близько 3,5 % нікелю і подаються в нормалізованому стані. Клас 8 містить близько 9 % нікелю і використовується для найглибшої кріогенної роботи. Інші марки в специфікації охоплюють проміжні комбінації нікелю та інших елементів; Чотири перелічені тут – це ті, які найчастіше замовляють для обслуговування зрідженого газу та охолодження.
Механічні властивості та температури випробувань на удар
| Власність | 1 клас | 3 клас | 6 клас | 8 клас |
|---|---|---|---|---|
| Міцність на розрив, хв | 380 MPa | 450 MPa | 415 MPa | 690 MPa |
| Межа текучості, хв | 205 MPa | 240 MPa | 240 MPa | 380 MPa |
| Температура випробування на удар | -46 градусів за Цельсієм | -101 градус Цельсія | -46 градусів за Цельсієм | -196 градусів за Цельсієм |
Температури випробування на удар, наведені вище, зафіксовані в специфікації для кожного класу. Якщо мінімальна розрахункова температура металу нижча за вказану температуру випробування, покупець замовляє випробування при нижчій температурі, а потреба в споживаній енергії вказується чітко. Зразки Шарпі з V-подібним надрізом беруть у поздовжньому напрямку від тіла труби, а для зварних труб додаткові зразки покривають метал шва та зону термічного впливу, так що найслабше місце в з’єднанні визначає приймання.
Чому Impact Testing контролює вибір
Випробування на розтяг вимірює міцність; випробування на удар вимірює енергію, яку матеріал поглинає перед тим, як розіб’ється, і саме ця енергія визначає, чи з’явиться невелика тріщина, чи її зупинять. Таким чином, випробування за Шарпі при фіксованій мінусовій температурі демонструють, що труба, її зварний шов і зона термічного впливу мають достатню міцність при температурі, яку система фактично спостерігатиме під час холодного запуску, зниження тиску або порушення.
З цього випливають три практичні наслідки. По-перше, умови термічної обробки мають значення: класи нікелю нормалізуються таким чином, щоб структура зерна була однорідною, а температура переходу була низькою. По-друге, витрати на зварювання повинні бути кваліфіковані разом із процедурою, тому що присадковий метал, який є достатньо міцним, але недостатньо міцним, не витримає випробування на удар з’єднання, навіть якщо корпус труби пройде. По-третє, інформація про замовлення повинна вказувати температуру випробування та приймальну енергію, оскільки сертифікат, який повідомляє лише про міцність, не встановлює придатність для низьких температур.
Додатки
Трубопроводи транспортування, зберігання та регазифікації зрідженого природного газу
Трубопроводи холодильного та аміачного заводів
Низькотемпературні технологічні лінії газопереробних і нафтохімічних заводів
Трубопроводи в холодному кліматі та в арктичних умовах
Трубопроводи компресорів і насосних станцій підлягають впливу мінусових умов навколишнього середовища
FAQ
З: Як мені вибрати між 1 класом, 3 класом, 6 класом і 8 класом?
Працюйте від мінімальної розрахункової температури металу та необхідної температури випробування на удар. Клас 1 підходить, якщо температура лише помірно низька, класи нікелю з вмістом 3,5 % охоплюють проміжний діапазон, а клас 8 із приблизно 9 % нікелю використовується для найглибшого кріогенного режиму.
Питання: Чи обов’язкове тестування на вплив?
так Метою специфікації є ударна в’язкість, а випробування з V-подібним надрізом за Шарпі при заданій або замовленій температурі є обов’язковим приймальним випробуванням для корпусу труби, а у зварних трубах – для зварного шва та зони термічного впливу.
Питання: Чи можна проводити випробування на удар при температурі, нижчій від зазначеної в таблиці?
Так, коли цього вимагає дизайн. Покупець зазначає необхідну температуру випробування та приймальну енергію в замовленні на купівлю, а результати повідомляються у звіті про випробування млина.
З: Чому вміст нікелю 3,5% потребує нормалізації?
Нормалізація очищає та гомогенізує зернисту структуру, що знижує температуру переходу пластичного стану в крихке та робить результат випробування на удар відтворюваним від партії до партії.
Q: Який присадний метал використовується для зварної труби A333?
Присадковий метал, який пройшов випробування на удар разом із процедурою зварювання при розрахунковій температурі. Однієї сили недостатньо; в'язкість металу шва і зони термічного впливу також є вимогою до приймання.
З: Що має бути зазначено в замовленні на купівлю?
Сорт, зовнішній діаметр, товщина стінки, довжина, безшовна або зварна конструкція, температура випробування на удар і приймальна енергія, вимоги до термічної обробки, а також записи про випробування та обстеження, які повинні супроводжувати звіт про випробування млина.
