ASTM A333 Стальная труба из никеля класса 8 9% для криогенной эксплуатации

Что такое ASTM A333, класс 8?

ASTM A333, класс 8 — это марка бесшовных и сварных стальных труб спецификации A333/A333M, которая охватывает трубы для эксплуатации при низких-температурах. Марка 8 принадлежит к семейству сталей с содержанием 9% никеля: она содержит от 8,40% до 9,60% никеля, что придает стали исключительную вязкость при очень низких температурах. Он прошел испытания на удар при -195 градусах, что делает его одним из немногих ферритных материалов, пригодных для работы с жидким природным газом и другими криогенными средами. Материал поставляется в закаленном и отпущенном или дважды нормализованном и отпущенном состоянии и используется там, где обычная углеродистая сталь и даже сталь с 3,5% никеля не могут обеспечить достаточный запас прочности.

Почему никель под 9 процентами

Никель – ключевой элемент для повышения низко-вязкости стали. По мере увеличения содержания никеля температура перехода от пластичного-к-хрупкому падает. Ферритная сталь с содержанием никеля около 9% может надежно использоваться при температуре до -195 градусов, температуре кипения жидкого азота и эталонной температуре для работы с СПГ. Марка с содержанием 9% никеля сочетает в себе эту ударную вязкость с высокой прочностью, поэтому на протяжении десятилетий она была стандартным материалом для больших резервуаров для хранения СПГ и криогенных трубопроводов.

Химический состав

Механические свойства

Два момента заслуживают внимания. Во-первых, уровень прочности намного выше, чем у обычных низкотемпературных углеродистых сталей, что позволяет сделать стенки более тонкими и более легкими. Во-вторых, критерием приемлемости удара при -195 градусах является боковое расширение образца Шарпи, а не значение поглощенной энергии, используемое для большинства других марок; регулирующий стандарт и спецификация проекта должны применяться точно.

Термическая обработка и производство

Трубы класса 8 должны быть изготовлены бесшовным способом или сварены с использованием контролируемых процедур, а готовая труба подвергается термической обработке путем закалки и отпуска или двойной нормализации и отпуска. Термическая обработка создает тонкую однородную микроструктуру, обычно представляющую собой смесь отпущенного мартенсита и остаточного аустенита, которая обеспечивает сочетание высокой прочности и криогенной вязкости. Допуски на размеры, качество поверхности и не-неразрушающий контроль соответствуют требованиям A333/A333M и спецификации покупки.

Приложения

Трубы класса 8 используются на заводах по сжижению и регазификации СПГ, трубопроводах криогенных резервуаров, системах жидкого азота и жидкого этилена, воздухоразделительных установках и других объектах, где расчетная температура металла достигает -195 градусов или ниже. Он также используется в судовых системах обработки СПГ. При температурах до -45 градусов более экономичны низколегированные марки, такие как A333 Grade 6, поэтому выбор марки всегда следует начинать с фактической минимальной расчетной температуры.

Точки сварки и изготовления

Сталь с содержанием 9 % никеля требует квалифицированных сварочных процедур с использованием соответствующего или превосходящего присадочного металла, обычно расходных материалов на основе никеля- или аустенитной нержавеющей стали, а также тщательного контроля погонной энергии и температуры между проходами. Термическую обработку после-сварки обычно избегают или строго контролируют, поскольку она может уменьшить остаточный аустенит, который способствует повышению ударной вязкости. Обычно требуется испытание сварного соединения на удар при расчетной температуре.

Часто задаваемые вопросы

Вопрос 1: Почему критерием воздействия для бокового расширения 8-й степени является не энергия?

При -195 градусах поглощенная энергия стали с содержанием 9% никеля может быть высокой, но рассеянной, в то время как боковое расширение образца Шарпи является более последовательным показателем способности материала деформироваться перед разрушением. Поэтому в спецификации A333 используется минимальное боковое расширение 0,38 мм.

Вопрос 2: Для какого температурного диапазона предназначен A333 Grade 8?

Эта марка сертифицирована испытаниями на удар при -195 градусах, поэтому она пригодна для расчетных температур до этого значения, включая СПГ, жидкий азот и аналогичные криогенные условия.

Вопрос 3: Трубы класса 8 являются только бесшовными?

Номер A333 распространяется как на бесшовные, так и на сварные трубы, но для криогенной эксплуатации сварные трубы должны быть изготовлены с использованием квалифицированных методов сварки, а сварной шов должен соответствовать тем же требованиям к ударной нагрузке, что и основной металл.

Вопрос 4: Какой присадочный металл используется для сварки стали с содержанием 9% никеля?

Обычно используются расходные детали из сплава на основе никеля- или аустенитной нержавеющей стали, поскольку они сохраняют прочность при криогенной температуре и не допускают образования хрупких структур, которые могут образовываться при использовании ферритных наполнителей.

Вопрос 5. Может ли A333 класса 6 заменить класс 8?

Нет. Класс 6 проходит-испытания на удар при -45 градусах и ограничен расчетными температурами около этого уровня. При -195 градусах подходит только марка 8 или аустенитная нержавеющая сталь.

В6: Как проверяется качество труб класса 8?

Путем химического анализа, испытаний на растяжение, испытаний на удар по Шарпи при -195 градусах, проверок твердости, где это применимо, гидростатических или неразрушающих испытаний, проверки размеров и проверки цикла термообработки - все это указывается в сертификате заводских испытаний.