Какво определя ниската-температурна граница на тръбите от въглеродна стомана
Въглеродната стомана губи пластичност при понижаване на температурата. При температура, известна като температура на преход от пластично-към-чупливост, или DBTT, режимът на счупване се променя от пластично разкъсване към крехко разцепване и тръба, която се държи надеждно при стайна температура, може внезапно да се спука при удар или концентрация на напрежение. Ниската{4}}температурна граница на тръба от въглеродна стомана следователно не е фиксирано число за всички стомани, а функция на състава, размера на зърното, термичната обработка, дебелината на стената и тежестта на приложеното натоварване.
Типични ниски{0}}температурни граници по степен
| Материал | Типична долна граница на обслужване | Бележки |
|---|---|---|
| ASTM A106 / A53 въглеродна стомана | Около -29C | Стандартна тръба от въглеродна стомана; над тази температура обикновено не се изисква изпитване на удар |
| ASTM A333 Gr.6 | Около -46C | Ниско{0}}температурна въглеродна стомана с контролиран състав и нормализирана доставка |
| ASTM A333 Gr.3 | Около -101C | Легирана с никел-нискотемпературна стомана, използвана за работа при много студени условия |
| Клас GB/T 6479 | Около -50C | Китайски стандарт за тръба под налягане при ниска-температура, използван в инсталации със студен{1}}климат |
Тези граници са типични референтни стойности. Управляващият тръбопроводен код и спецификацията на проекта определят действителната минимална проектна температура за дадена инсталация и се изисква изпитване на удар на Шарпи, когато проектната температура падне под прага на кода.
Ключови фактори, които контролират издръжливостта при ниски-температури
Съдържанието на въглерод е доминиращият фактор: всяко увеличение с около 0,1% въглерод повишава температурата на преход с приблизително 10C, така че ниско-въглеродните стомани с въглерод при или под 0,25% са предпочитани за работа при ниски-температури. Термичната обработка също има значение: нормализирането усъвършенства структурата на зърната и измеримо подобрява ударната якост. Легиращите добавки като никел понижават допълнително температурата на прехода, поради което класовете, съдържащи никел-, като A333 Gr.3, са избрани за най-студените условия.
Как се проверява ефективността при ниски-температури
Тестът за удар на Шарпи с V-прорез, извършен съгласно ASTM A370 или еквивалентен стандарт, е стандартният метод за проверка. Образците се изработват от тръбата и се счупват при проектната минимална температура; типичните критерии за приемане изискват минимална абсорбирана енергия от 20 J или повече, с точната стойност, определена от спецификацията. За дебели профили и критични компоненти може допълнително да се изисква изпитване на температурата на преход при нулева-пластичност чрез методи за падане-тегло, за да се характеризира началото на крехкото поведение.
Правила за избор на материал
За проектни температури до -29C често е приемлива стандартна тръба от въглеродна стомана с подходяща квалификация за удар. Под -29C трябва да се използват ниско{12}}температурни степени като ASTM A333 или GB/T 6479. За LNG и криогенни -услуги, A333 Gr.6 е често срещан избор с изисквания за енергия на удара, проверени при -46C, докато никеловите стомани са определени за по-ниски температури. Консумативите за заваряване трябва да са с ниско съдържание на водород, а полеви заварки трябва да избягват повишаване на напрежението; студеното огъване трябва да бъде сведено до минимум в диапазона на преходната температура, тъй като локалната деформация може да направи материала крехък.
Често задавани въпроси
Може ли тръба от въглеродна стомана да се използва при -50C?
Стандартни степени като A106 не са подходящи при -50C без специална квалификация. Нискотемпературни класове от ASTM A333 или GB/T 6479, с изпитване на удар на Шарпи при проектната температура, трябва да бъдат посочени.
Какво е DBTT?
DBTT е температурата на преход от пластично-към-крехкост, под която режимът на счупване на стоманата става крехък и нейната устойчивост на ударно натоварване спада рязко.
Нормализирането подобрява ли издръжливостта при ниски-температури?
да Нормализирането създава по-фина, по-равномерна зърнеста структура, което понижава температурата на прехода и повишава енергията на удара на Шарпи.
Какъв тест доказва, че тръбата е подходяща за ниска температура?
Тестът за удар с V-прорез на Шарпи при проектната минимална температура е стандартният тест за приемане, допълнен, когато се изисква, от изпитване за падане-тегло или нулева-пластичност при преход.
Защо се добавя никел към-нискотемпературни стомани?
Никелът понижава температурата на преход от пластично-към-крехкост, което позволява на стоманата да запази здравина при много по-ниски експлоатационни температури, поради което класовете никел се използват за най-студените условия.