Що визначає низьку-температурну межу для труб із вуглецевої сталі
Вуглецева сталь втрачає пластичність при зниженні температури. За температури, відомої як температура переходу від пластичної-до-крихкої, або DBTT, режим руйнування змінюється від пластичного розриву до крихкого розколювання, і труба, яка надійно поводиться за кімнатної температури, може раптово тріснути під ударом або концентрацією напруги. Таким чином, низька{4}}температурна межа труби з вуглецевої сталі не є фіксованим числом для всіх сталей, а залежить від складу, розміру зерна, термічної обробки, товщини стінки та тяжкості прикладеного навантаження.
Типові межі-низьких температур за класом
| матеріал | Типовий нижній ліміт обслуговування | Примітки |
|---|---|---|
| Вуглецева сталь ASTM A106 / A53 | Близько -29С | Стандартна труба з вуглецевої сталі; Випробування на удар зазвичай не потрібні вище цієї температури |
| ASTM A333 Gr.6 | Близько -46С | Низь{0}}температурна вуглецева сталь із контрольованим складом і нормалізованою подачею |
| ASTM A333 Gr.3 | Близько -101C | Нікель-легована низькотемпературна-сталь, яка використовується для роботи в дуже холодних умовах |
| Клас GB/T 6479 | Близько -50С | Китайський стандарт низько{0}}температурної напірної труби, який використовується на заводах із холодним{1}}кліматом |
Ці обмеження є типовими контрольними значеннями. Регулюючий код трубопроводу та специфікація проекту визначають фактичну мінімальну розрахункову температуру для даної установки, і випробування на ударну випробування за Шарпі є необхідними, якщо розрахункова температура падає нижче порогового значення, встановленого кодом.
Ключові фактори, які контролюють низьку-температурну міцність
Вміст вуглецю є домінуючим фактором: кожне збільшення вмісту вуглецю приблизно на 0,1% підвищує температуру переходу приблизно на 10C, тому низько{2}}вуглецеві сталі з вмістом вуглецю 0,25% або нижче є кращими для роботи при низьких{4}}температурах. Термічна обробка також має значення: нормалізація покращує структуру зерен і відчутно покращує ударну в’язкість. Легуючі добавки, як-от нікель, ще більше знижують температуру переходу, тому марки-які містять нікель, такі як A333 Gr.3, вибираються для найхолодніших умов експлуатації.
Як перевіряється ефективність-за низьких температур
Стандартним методом перевірки є випробування на ударну стійкість із V-надрізом Шарпі, виконане відповідно до ASTM A370 або еквівалентного стандарту. Зразки виточують із труби та розламують при мінімальній розрахунковій температурі; типові критерії прийнятності вимагають мінімальної поглиненої енергії 20 Дж або більше, з точним значенням, встановленим специфікацією. Для товстих секцій і критичних компонентів може додатково знадобитися випробування температури переходу з нульовою-пластичністю за допомогою методів падіння{6}}ваги, щоб охарактеризувати початок крихкості.
Правила вибору матеріалу
Для розрахункових температур до -29C часто прийнятною є стандартна труба з вуглецевої сталі з належною кваліфікацією на удар. Нижче -29C слід використовувати низькотемпературні-класи, такі як ASTM A333 або GB/T 6479. Для СПГ і кріогенних-типів, A333 Gr.6 є поширеним вибором з вимогами до енергії удару, перевіреними при -46C, тоді як нікелева сталь призначена для нижчих температур. Витратні матеріали для зварювання повинні бути з низьким вмістом водню, а польові зварні шви повинні уникати підвищення напруги; Холодний згин слід мінімізувати в діапазоні температур переходу, оскільки локальна деформація може призвести до крихкості матеріалу.
Часті запитання
Чи можна використовувати трубу з вуглецевої сталі при -50C?
Стандартні марки, такі як A106, непридатні при -50C без спеціальної кваліфікації. Необхідно вказати низькотемпературні класи згідно з ASTM A333 або GB/T 6479, з випробуванням на ударну стійкість за Шарпі за проектної температури.
Що таке DBTT?
DBTT – це температура переходу від-до-крихкості, нижче якої руйнування сталі стає крихким, а її стійкість до ударного навантаження різко падає.
Чи покращує нормалізація стійкість до-низьких температур?
так Нормалізація дає більш тонку, більш однорідну структуру зерен, що знижує температуру переходу та підвищує енергію удару Шарпі.
Яке випробування підтверджує придатність труби для низьких температур?
Випробування на удар за шарпі V-надрізом за проектної мінімальної температури є стандартним приймальним випробуванням, яке доповнюється, якщо потрібно, випробуванням на падіння-ваги або нульову-пластичність.
Чому нікель додають до-низькотемпературної сталі?
Нікель знижує температуру переходу від-до-крихкості, дозволяючи сталі зберігати в’язкість за значно нижчих робочих температур, тому марки нікелю використовуються для найнижчих умов експлуатації.