نطاق ASTM A333/A333M
ASTM A333/A333M هي المواصفات القياسية للأنابيب الفولاذية الملحومة وغير الملحومة المخصصة للخدمة في درجات الحرارة المنخفضة- ولأنظمة الأنابيب حيث تكون متانة الشق من متطلبات التصميم. المعيار مكتوب حول خطر الكسر الهش: الفولاذ الحديدي الذي يتصرف بطريقة مطيعة في درجة حرارة الغرفة يمكن أن ينكسر دون سابق إنذار عندما يكون باردا، وكلما انخفضت درجة الحرارة كلما زاد الخطر. تعالج A333 هذه المخاطر عن طريق تثبيت التركيب الكيميائي والمعالجة الحرارية، وقبل كل شيء، إجراء اختبار تأثير Charpy V الإلزامي -عند درجة حرارة مرتبطة بالخدمة المقصودة.
يُستخدم هذا المعيار على نطاق واسع في أنابيب الغاز المسال وأنابيب التبريد، وفي خطوط المعالجة ذات درجات الحرارة المنخفضة-في مصانع معالجة الغاز والبتروكيماويات، وفي الأنابيب المعرضة لدرجات حرارة محيطة منخفضة. يتم إنتاج الأنابيب في عدة درجات، كل منها يحتوي على محتوى مختلف من النيكل ودرجة حرارة اختبار تأثير مختلفة، لذلك تبدأ عملية الاختيار بالحد الأدنى لدرجة حرارة المعدن التصميمية للنظام ثم يتم العمل مرة أخرى للوصول إلى الدرجة وسمك الجدار الذي يلبيها.
الدرجات والتركيب الكيميائي
| عنصر، ٪ | الصف 1 | الصف 3 | الصف 6 | الصف 8 |
|---|---|---|---|---|
| الكربون، كحد أقصى | 0.30 | 0.19 | 0.30 | 0.13 |
| المنغنيز | 0.40 - 1.06 | 0.31 - 0.64 | 0.29 - 1.06 | 0.90 كحد أقصى |
| السيليكون | غير محدد | 0.18 - 0.37 | 0.10 دقيقة | 0.13 - 0.37 |
| النيكل | - | 3.18 - 3.82 | 3.18 - 3.82 | 8.40 - 9.60 |
| الفوسفور، الحد الأقصى | 0.025 | 0.025 | 0.025 | 0.025 |
| الكبريت، الحد الأقصى | 0.025 | 0.025 | 0.025 | 0.025 |
تختلف الدرجات بشكل أساسي في محتوى النيكل، والنيكل هو العنصر الذي يخفض درجة اللدنة -إلى-درجة حرارة التحول الهشة للفولاذ الحديدي. الدرجة 1 عبارة عن فولاذ منخفض الكربون-بدون إضافة سبائك متعمدة، ويستخدم عندما تكون درجة حرارة الخدمة منخفضة بشكل معتدل فقط. يحتوي الصفان 3 و6 على حوالي 3.5% من النيكل ويتم تجهيزهما في الحالة الطبيعية. يحتوي الصف 8 على حوالي 9% من النيكل ويستخدم في أعمق واجبات التبريد. تغطي الدرجات الأخرى في المواصفات مجموعات وسيطة من النيكل وعناصر أخرى؛ الأربعة المذكورة هنا هي تلك التي يتم طلبها غالبًا لخدمات الغاز المسال والتبريد.
الخواص الميكانيكية ودرجات حرارة اختبار التأثير
| ملكية | الصف 1 | الصف 3 | الصف 6 | الصف 8 |
|---|---|---|---|---|
| قوة الشد، دقيقة | 380 ميجا باسكال | 450 ميجا باسكال | 415 ميجا باسكال | 690 ميجا باسكال |
| قوة الخضوع، دقيقة | 205 ميجا باسكال | 240 ميجا باسكال | 240 ميجا باسكال | 380 ميجا باسكال |
| درجة حرارة اختبار التأثير | -46 درجة مئوية | -101 درجة مئوية | -46 درجة مئوية | -196 درجة مئوية |
درجات حرارة اختبار التأثير المذكورة أعلاه هي تلك الثابتة في المواصفات الخاصة بكل درجة. عندما تكون درجة حرارة المعدن التصميمي الأدنى أقل من درجة حرارة الاختبار المحددة، يطلب المشتري إجراء اختبار عند درجة حرارة أقل، ويتم ذكر متطلبات الطاقة الممتصة بشكل صريح. يتم أخذ عينات Charpy V- في الاتجاه الطولي من جسم الأنبوب، وبالنسبة للأنابيب الملحومة، فإن العينات الإضافية تغطي معدن اللحام والمنطقة المتأثرة بالحرارة-، بحيث يكون أضعف موقع في المفصل هو الذي يحكم القبول.
لماذا يتحكم اختبار التأثير في الاختيار؟
اختبار الشد يقيس القوة. يقيس اختبار التصادم الطاقة التي تمتصها المادة قبل أن تتكسر، وهذه الطاقة هي التي تحدد ما إذا كان سيتم حدوث صدع صغير أو سيتم إيقافه. وبالتالي، يوضح اختبار شاربي عند درجة حرارة ثابتة تحت-الصفر أن الأنبوب ولحامه والمنطقة المتأثرة بالحرارة- تتمتع بصلابة كافية عند درجة الحرارة التي سيراها النظام فعليًا أثناء بدء التشغيل على البارد-أو انخفاض الضغط أو الاضطراب.
وتلي ذلك ثلاث عواقب عملية. أولاً، تعتبر حالة المعالجة الحرارية مهمة: تتم تسوية درجات محامل النيكل- بحيث يكون هيكل الحبوب موحدًا وتكون درجة حرارة التحول منخفضة. ثانيًا، يجب أن يتم تأهيل مستهلكات اللحام جنبًا إلى جنب مع الإجراء، لأن معدن الحشو الذي يكون قويًا بدرجة كافية ولكنه ليس قويًا بدرجة كافية سوف يفشل في اختبار تأثير الوصلة على الرغم من اجتياز جسم الأنبوب. ثالثًا، يجب أن توضح معلومات الطلب درجة حرارة الاختبار وطاقة القبول، لأن الشهادة التي تشير إلى نقاط القوة فقط لا تثبت -ملاءمة درجات الحرارة المنخفضة.
التطبيقات
أنابيب نقل الغاز الطبيعي المسال وتخزينه وإعادة تحويله إلى غاز
أنابيب التبريد ومصنع الأمونيا
خطوط المعالجة ذات درجات الحرارة المنخفضة-في مصانع معالجة الغاز والبتروكيماويات
الأنابيب في المناخات الباردة وخدمة القطب الشمالي
تخضع أنابيب الضاغط ومحطة الضخ لظروف محيطة تحت الصفر
التعليمات
س: كيف يمكنني الاختيار بين الصف الأول والصف الثالث والصف السادس والصف الثامن؟
العمل من الحد الأدنى لدرجة حرارة المعدن التصميمي ودرجة حرارة اختبار التأثير المطلوبة. تعتبر الدرجة 1 مناسبة حيث تكون درجة الحرارة منخفضة بشكل معتدل فقط، وتغطي درجات النيكل 3.5% النطاق المتوسط، ويتم استخدام الدرجة 8 التي تحتوي على حوالي 9% من النيكل في أعمق واجبات التبريد.
س: هل اختبار التأثير إلزامي؟
نعم. إن غرض المواصفات هو متانة الشق، كما أن اختبار الشق Charpy V- عند درجة الحرارة المحددة أو المطلوبة هو اختبار قبول إلزامي لجسم الأنبوب، وفي الأنابيب الملحومة، للمنطقة المتأثرة باللحام والحرارة-.
س: هل يمكن إجراء اختبار التأثير عند درجة حرارة أقل من الشكل الموجود في الجدول؟
نعم عندما يتطلب التصميم ذلك. يذكر المشتري درجة حرارة الاختبار المطلوبة وطاقة القبول في أمر الشراء، ويتم الإبلاغ عن النتائج في تقرير اختبار المطحنة.
س: لماذا تحتاج درجات النيكل 3.5% إلى التطبيع؟
تعمل عملية التطبيع على تحسين وتجانس بنية الحبوب، مما يؤدي إلى خفض درجة حرارة الانتقال من -إلى-درجة الحرارة الانتقالية الهشة ويجعل نتيجة اختبار التأثير قابلة للتكرار من دفعة إلى أخرى.
س: ما هو معدن الحشو المستخدم في الأنابيب الملحومة A333؟
معدن حشو تم تأهيله من خلال اختبار التأثير مع إجراء اللحام عند درجة حرارة التصميم. القوة وحدها لا تكفي؛ تعد متانة معدن اللحام والمنطقة المتأثرة بالحرارة- أيضًا من متطلبات القبول.
س: ماذا يجب أن ينص عليه أمر الشراء؟
الدرجة والقطر الخارجي وسمك الجدار والطول والبناء غير الملحوم أو الملحوم ودرجة حرارة اختبار التأثير وطاقة القبول ومتطلبات المعالجة الحرارية وسجلات الاختبار والفحص التي يجب أن تصاحب تقرير اختبار المطحنة.
