ASTM A691 Electric-Fusion-Συγκολλημένος σωλήνας
Βασική Επισκόπηση
ASTM A691είναι η τυπική προδιαγραφή γιασωλήνας από άνθρακα και κράμα χάλυβα, ηλεκτρικός-σύντηξης-συγκολλημένος (EFW) με προσθήκη μετάλλου πλήρωσης, κατασκευασμένο από πιεστική πλάκα-δοχείου-ποιότητας . Αυτή η προδιαγραφή έχει σχεδιαστεί ειδικά γιαυπηρεσία υψηλής-πίεσης σε υψηλές θερμοκρασίες, καθιστώντας το απαραίτητο για απαιτητικές εφαρμογές σε ηλεκτροπαραγωγή, διυλιστήρια και πετροχημικά εργοστάσια.
Η ονομασία "ηλεκτρική-σύντηξη-συγκολλημένη" διακρίνει αυτή τη διαδικασία από το ERW (που δεν χρησιμοποιεί μέταλλο πλήρωσης) και υποδεικνύει ότι ο σωλήνας κατασκευάζεται με τη διαμόρφωση πλακών ποιότητας δοχείου πίεσης σε έναν κύλινδρο και τη συγκόλληση της διαμήκους ραφής χρησιμοποιώντας μια διαδικασία ηλεκτρικού τόξου μεπροστέθηκε μέταλλο πλήρωσης .
Βασικά Χαρακτηριστικά
| Χαρακτηριστικό | Περιγραφή |
|---|---|
| Διαδικασία Παραγωγής | Ηλεκτρικό-Συγκολλημένο με σύντηξη (EFW) με πρόσθετο μέταλλο πλήρωσης. τυπικά συγκόλληση με βυθισμένο τόξο (SAW) |
| Πηγή Υλικού | Πλάκες ποιότητας-δοχείου-πίεσης (ASTM A387 Cr-κράματα Mo, A204, A299, A537, κ.λπ.) |
| Κύρια Εφαρμογή | Υπηρεσία υψηλής πίεσης-στουψηλές θερμοκρασίες(έως 593°C / 1100°F) |
| Εύρος διαμέτρου | 16 ίντσες (400 mm) και μεγαλύτεροονομαστικά; έως 48"+ |
| Πάχος Τοίχου | Μέχρι και3 ίντσες (75 mm)περιεκτικός |
| Μήκος | Τυπικά 8 m έως 12,5 m. προσαρμοσμένα μήκη διαθέσιμα |
| Κατεργασία με θερμοκρασία | Απαιτήσεις ανά Κατηγορία (ανακουφισμένο από το στρες, κανονικοποίηση, ομαλοποίηση & μετριασμό, σβήσιμο & μετριασμένο) |
| Τύπος συγκόλλησης | Διαμήκης, με μέταλλο πλήρωσης |
Σύστημα χαρακτηρισμού βαθμού
Το ASTM A691 χρησιμοποιεί ένα σύστημα προσδιορισμού δύο-τμημάτων:Βαθμός(υποδεικνύει το υλικό της πλάκας) καιΤάξη(υποδεικνύει θερμική επεξεργασία και επίπεδο επιθεώρησης) .
Βαθμοί (Υλικό πιάτων)
| Βαθμός σωλήνων | Αντίστοιχη προδιαγραφή πινακίδας | Τύπος χάλυβα | Τυπική Εφαρμογή |
|---|---|---|---|
| CM-65, CM-70, CM-75 | ASTM A204/A204M | Άνθρακα-μολυβδαίνιο | Γενική υπηρεσία υψηλής-θερμοκρασίας |
| CMSH-70, CMSH-80 | ASTM A537/A537M | Άνθρακα-μαγγάνιο-πυρίτιο | Σβησμένες και μετριασμένες ποιότητες |
| CMS-75 | ASTM A299/A299M | Άνθρακα-μαγγάνιο-πυρίτιο | Μέτρια δύναμη |
| ½ CR | ASTM A387/A387M Βαθμός 2 | 0,5% Cr - 0.5% Mo | Ήπια υπηρεσία υψηλής- θερμοκρασίας |
| 1CR | ASTM A387/A387M Βαθμός 12 | 1% Cr - 0.5% Mo | Γενική υπηρεσία υψηλής-θερμοκρασίας |
| 1¼ CR | ASTM A387/A387M Βαθμός 11 | 1,25% Cr - 0.5% Mo | Κοινό για σωληνώσεις διυλιστηρίου |
| 2¼ CR | ASTM A387/A387M Βαθμός 22 | 2,25% Cr - 1% Mo | Εξαιρετική αντίσταση ερπυσμού, εργοστάσια παραγωγής ενέργειας |
| 3CR | ASTM A387/A387M Βαθμός 21 | 3% Cr - 1% Mo | Υπηρεσία υψηλής-θερμοκρασίας |
| 5CR | ASTM A387/A387M Βαθμός 5 | 5% Cr - 0.5% Mo | Αντοχή στην οξείδωση και τη διάβρωση |
| 9CR | ASTM A387/A387M Βαθμός 9 | 9% Cr - 1% Mo | Υψηλή-θερμοκρασία, υψηλή-υπηρεσία διάβρωσης |
| 91 | ASTM A387/A387M Βαθμός 91 | 9% Cr - 1% Mo - V - Σημ | Ανώτερη αντοχή ερπυσμού, προηγμένοι σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής |
Ονομασίες Τάξεων (Θερμική Επεξεργασία & Επιθεώρηση)
Το σύστημα αρίθμησης κλάσεων ακολουθεί ένα λογικό μοτίβο όπου τοΤο πρώτο ψηφίο υποδεικνύει τον τύπο θερμικής επεξεργασίαςκαι τοΤο δεύτερο ψηφίο υποδεικνύει το επίπεδο επιθεώρησης :
| Τάξη | Κατεργασία με θερμοκρασία | Ακτινογραφία (RT) | Δοκιμή πίεσης | Κοινός Συντελεστής (Ε) |
|---|---|---|---|---|
| 10, 12 | Κανένας | Όχι / Ναι | Όχι / Ναι | 0.85 |
| 20, 22 | Απαλλαγή από το άγχος | Όχι / Ναι | Όχι / Ναι | 0.90 |
| 30, 32 | Κανονικοποιήθηκε | Όχι / Ναι | Όχι / Ναι | 1.00 |
| 40, 42 | Κανονικοποιημένο & Μετριασμένο | Όχι / Ναι | Όχι / Ναι | 1.00 |
| 50, 52 | Σβησμένο & Μετριασμένο | Όχι / Ναι | Όχι / Ναι | 1.00 |
Κοινές επιλογές για υπηρεσίες υψηλής- θερμοκρασίας :
Τάξη 22:Ανακουφισμένο από το άγχος, πλήρως επιθεωρημένο – πρότυπο για πολλές εφαρμογές
Τάξη 32:Κανονικοποιημένο, πλήρως επιθεωρημένο – όταν απαιτείται βελτίωση των κόκκων
Τάξη 42:Κανονικοποιημένο και μετριασμένο, πλήρως επιθεωρημένο – για βελτιωμένες ιδιότητες αυξημένης- θερμοκρασίας
Χημική σύνθεση (Τυπική για κοινές ποιότητες Cr-Mo)
| Βαθμός | Άνθρακας (C) % | Μαγγάνιο (Mn) % | Χρώμιο (Cr) % | Μολυβδαίνιο (Mo) % |
|---|---|---|---|---|
| ½ CR | 0,17 μέγ | 0.40-0.65 | 0.50-0.80 | 0.44-0.65 |
| 1CR | 0,17 μέγ | 0.40-0.65 | 0.80-1.15 | 0.44-0.65 |
| 1¼ CR | 0,17 μέγ | 0.40-0.65 | 1.00-1.50 | 0.44-0.65 |
| 2¼ CR | 0,17 μέγ | 0.30-0.60 | 2.00-2.50 | 0.87-1.13 |
| 5CR | 0,17 μέγ | 0.30-0.60 | 4.00-6.00 | 0.44-0.65 |
| 9CR | 0,15 μέγ | 0.30-0.60 | 8.00-10.00 | 0.90-1.10 |
*Σημείωση: Οι πραγματικές τιμές διαφέρουν ανάλογα με την προδιαγραφή της πλάκας. Ισχύουν αυστηρότερα όρια για ποιότητα ισοδύναμη με PSL2.*
Μηχανικές ιδιότητες (Τυπικές για βαθμούς Cr-Mo)
| Βαθμός | Ισχύς διαρροής (min) | Αντοχή εφελκυσμού (min) | Επιμήκυνση % (min) |
|---|---|---|---|
| ½ CR | 205 MPa (30 ksi) | 380-515 MPa (55-75 ksi) | 18-20 |
| 1CR | 205 MPa (30 ksi) | 380-515 MPa (55-75 ksi) | 18-20 |
| 1¼ CR | 205 MPa (30 ksi) | 380-515 MPa (55-75 ksi) | 18-20 |
| 2¼ CR | 205 MPa (30 ksi) | 415-585 MPa (60-85 ksi) | 18-20 |
| 5CR | 205 MPa (30 ksi) | 415-585 MPa (60-85 ksi) | 18-20 |
| 9CR | 205 MPa (30 ksi) | 415-585 MPa (60-85 ksi) | 18-20 |
Σημείωση: Οι υψηλότεροι βαθμοί αντοχής (π.χ. 91) έχουν υψηλότερες απαιτήσεις αντοχής. Οι ιδιότητες αυξημένης θερμοκρασίας (αντοχή ερπυσμού) είναι το κύριο μέλημα σχεδιασμού.
Ανοχές διαστάσεων
| Παράμετρος | Ανοχή |
|---|---|
| Εξωτερική διάμετρος (Σώμα σωλήνα) | ±0,5% της καθορισμένης OD |
| Εξωτερική διάμετρος (άκρα σωλήνα) | ±0,25% της καθορισμένης OD |
| Πάχος Τοίχου | +10% / -5% της ονομαστικής |
| Ovality (ελλειπτικότητα) | ≤ 1,0% της καθορισμένης OD |
| Ευθύτητα | ≤ 3mm ανά 3m μήκους |
| Μήκος | 8-12,5 m standard; έθιμο κατόπιν συμφωνίας |
Απαιτήσεις δοκιμής και επιθεώρησης
| Τύπος δοκιμής | Σκοπός | Εφαρμογή |
|---|---|---|
| Χημική ανάλυση | Επαληθεύστε τη σύνθεση του υλικού της πλάκας | Ανά θερμότητα |
| Δοκιμή τάσης | Επαληθεύστε την απόδοση και την αντοχή σε εφελκυσμό (θερμοκρασία δωματίου) | Ανά παρτίδα |
| Ένταση αυξημένης θερμοκρασίας | Επαληθεύστε την αντοχή σε υψηλές-θερμοκρασίες | Όταν καθορίζεται |
| Εγκάρσια καθοδηγούμενη δοκιμή κάμψης συγκόλλησης | Επαληθεύστε την ολκιμότητα και την ακεραιότητα της συγκόλλησης | Όλοι οι σωλήνες |
| Ακτινογραφική εξέταση (RT) | Ανίχνευση ελαττωμάτων συγκόλλησης – πλήρες μήκος κάθε συγκόλλησης | Απαιτείται για Τάξεις με "1" ή "2" ως δεύτερο ψηφίο |
| Υδροστατική δοκιμή | Απόδειξη στεγανότητας-διαρροής | Απαιτείται για Τάξεις με "2" ή "3" ως δεύτερο ψηφίο |
| Δοκιμή πρόσκρουσης (Charpy V-εγκοπή) | Επαληθεύστε την αντοχή σε χαμηλή-θερμοκρασία | Απαιτείται για πολλές εφαρμογές |
| PMI (Positive Material Identification) | Επαληθεύστε τη σύνθεση του κράματος | 100% για ποιότητες κράματος |
| Δοκιμή Σκληρότητας | Επαληθεύστε συνεπείς ιδιότητες | Όταν καθορίζεται |
| Δοκιμή HIC/SSC | Επαλήθευση σέρβις ξινή | Όταν καθορίζεται |
Σύγκριση: ASTM A691 έναντι A671 έναντι A672
Και οι τρεις προδιαγραφές χρησιμοποιούν την ίδια διαδικασία κατασκευής αλλά εξυπηρετούν διαφορετικά εύρη θερμοκρασίας:
| Αποψη | ASTM A691 | ASTM A672 | ASTM A671 |
|---|---|---|---|
| Θερμοκρασία σέρβις | Υψηλές θερμοκρασίες(έως 593°C) | Μέτριες θερμοκρασίες(-29°C έως 343°C) | Ατμοσφαιρική και χαμηλότερες θερμοκρασίες(έως -46°C) |
| Πρωτεύουσα εστίαση | Υψηλή-αντοχή σε θερμοκρασία, αντοχή σε ερπυσμό | Ισχύς αυξημένης θερμοκρασίας, υψηλή-πίεση | Ανθεκτικότητα σε χαμηλή-θερμοκρασία, ιδιότητες κρούσης |
| Πλάκα βάσης | A387 (Cr-Κράματα Mo) | A515, A516 (ανθρακοχάλυβας) | A516, A285 (ανθρακοχάλυβας) |
| Τυπικοί βαθμοί | 1CR, 1,25CR, 2,25CR, 5CR, 9CR, 91 | B60, B65, B70, C55, C60, C65 | CB60, CB65, CB70 |
| Τύπος υλικού | Χρώμιο-κράμα χάλυβα | Ανθρακούχο χάλυβα (σκοτώθηκε) | Ανθρακούχο χάλυβας (σκοτωμένος/λεπτός κόκκος) |
| Κοινές Εφαρμογές | Γραμμές ατμού υψηλής-θερμοκρασίας, θερμαντήρες διυλιστηρίου, συνδέσεις υπερθερμαντήρων | Εξωτερικές σωληνώσεις λέβητα, γραμμές επεξεργασίας μέτριας θερμοκρασίας | Σωληνώσεις διεργασίας χαμηλής-θερμοκρασίας, LNG, ψυχρή εξυπηρέτηση |
| Συντελεστής συγκόλλησης (Ε) | 0,85-1,0 (Κλάση 32/42=1.0) | 0,85-1,0 (Κλάση 32/42=1.0) | 0,85-1,0 (Κλάση 32/42=1.0) |
Κοινές Εφαρμογές
| Βιομηχανία | Εφαρμογές | Τυπικοί βαθμοί |
|---|---|---|
| Παραγωγή ενέργειας | Γραμμές υπερθερμαινόμενου ατμού, κεφαλές λέβητα, κύριες σωληνώσεις ατμού, συνδέσεις υπερθέρμανσης | 2¼ CR, 91 |
| Διύλιση Πετρελαίου | Σωληνώσεις καταλυτικής πυρόλυσης, αντιδραστήρες υδρογονοπυρόλυσης, γραμμές μεταφοράς θερμαντήρων, σωληνώσεις διεργασίας υψηλής θερμοκρασίας{{0} | 1CR, 1¼ CR, 2¼ CR, 5CR |
| Χημική Επεξεργασία | Γραμμές διεργασίας υψηλής-θερμοκρασίας, σωληνώσεις εκροής αντιδραστήρων, βρόχοι σύνθεσης υψηλής{{1} πίεσης | 5CR, 9CR |
| Πετρέλαιο & Αέριο | Αγωγοί υψηλής-πίεσης υψηλής-θερμοκρασίας (HPHT), εγκαταστάσεις επεξεργασίας | 1¼ CR, 2¼ CR |
| Συστήματα Μεταφοράς Θερμότητας | Εναλλάκτες θερμότητας, μονάδες ανάκτησης απορριμμάτων θερμότητας, θερμαντήρες με καύση | 1CR, 1¼ CR |
Βασικά Πλεονεκτήματα
| Πλεονέκτημα | Περιγραφή |
|---|---|
| Υψηλή-Ισχύς θερμοκρασίας | Σχεδιασμένο για συνεχή εξυπηρέτηση σε υψηλή θερμοκρασία έως 593°C (1100°F) |
| Αντίσταση ερπυσμού | Τα κράματα Cr-Mo παρέχουν εξαιρετική αντοχή στην παραμόρφωση ερπυσμού σε υψηλές θερμοκρασίες |
| Δυνατότητα μεγάλης διαμέτρου | Μπορεί να παράγει σωλήνες από 16" έως 48"+ διάμετρο - πολύ μεγαλύτερο από τις δυνατότητες χωρίς ραφή |
| Χοντροί τοίχοι | Κατάλληλο για εφαρμογές υψηλής-πίεσης που απαιτούν σημαντικό πάχος τοιχώματος (έως 75 mm) |
| Επιλογές από κράμα χάλυβα | Ευρεία γκάμα τύπων κραμάτων Cr-Mo διατίθενται για ποικίλες απαιτήσεις υψηλών-θερμοκρασιών |
| Επιλογές ποιοτικού ελέγχου | Το σύστημα κλάσης επιτρέπει την αντιστοίχιση του επιπέδου επιθεώρησης με την κρισιμότητα της υπηρεσίας |
| Υψηλή Αρθρική Απόδοση | Η κλάση 32/42 επιτυγχάνει τον συντελεστή αρμού Ε=1.00, μειώνοντας το απαιτούμενο πάχος τοιχώματος |
Σημαντικές εκτιμήσεις
1. Περιορισμοί θερμοκρασίας
Το ASTM A691 είναι ειδικά γιαυπηρεσία υψηλής-θερμοκρασίας(έως 593°C / 1100°F)
Οι διαφορετικές ποιότητες έχουν διαφορετικά όρια μέγιστης θερμοκρασίας – συμβουλευτείτε τους ισχύοντες κωδικούς
Για σέρβις πάνω από 540°C (1000°F), απαιτούνται συνήθως υψηλότερες ποιότητες κράματος (9CR, 91)
2. Επιλογή Βαθμού
½ CR, 1CR, 1¼ CR:Ήπια εξυπηρέτηση σε υψηλές-θερμοκρασίες, καλή δυνατότητα συγκόλλησης
2¼ CR:Εξαιρετική αντίσταση ερπυσμού, στάνταρ για σωληνώσεις σταθμών ηλεκτροπαραγωγής
5CR, 9CR:Βελτιωμένη αντοχή στην οξείδωση και τη διάβρωση, κατάλληλη για περιβάλλοντα με υψηλή περιεκτικότητα-του θείου
91:Προηγμένος χάλυβας 9Cr-1Mo-V για εφαρμογές εξαιρετικά υψηλών θερμοκρασιών που απαιτούν ανώτερη αντοχή ερπυσμού
3. Επιλογή Τάξης
Το σύστημα αρίθμησης κλάσεων κάνει την επιλογή απλή:
Πρώτο ψηφίο= θερμική επεξεργασία: 10 (ως-συγκολλημένο), 20 (ανακουφισμένο από το στρες), 30 (κανονικοποιημένο), 40 (κανονικοποιημένο και μετριασμένο), 50 (σβησμένο και μετριασμένο)
Δεύτερο ψηφίο= επιθεώρηση: 0 (καμία), 1 (μόνο RT), 2 (RT + υδροδοκιμή), 3 (μόνο υδροδοκιμή)
Οι πιο συνηθισμένες επιλογές για υπηρεσίες υψηλής- θερμοκρασίας :
Τάξη 22:Ανακουφισμένο από το άγχος, πλήρως επιθεωρημένο – πρότυπο για πολλές εφαρμογές
Τάξη 32:Κανονικοποιημένο, πλήρως επιθεωρημένο – όταν απαιτείται βελτίωση των κόκκων
Τάξη 42:Κανονικοποιημένο και μετριασμένο, πλήρως επιθεωρημένο – για βελτιωμένες ιδιότητες αυξημένης- θερμοκρασίας
4. Συντελεστής Απόδοσης Κοινού
Για σωληνώσεις διεργασίας σχεδιασμένες σύμφωνα με το ASME B31.3, ο συντελεστής απόδοσης της άρθρωσης (E) εξαρτάται από την κατηγορία:
Τάξη 10/12: E = 0.85
Τάξη 20/22: E = 0.90
Τάξη 30/32/40/42/50/52: E = 1.00
Ο καθορισμός της κλάσης 32 ή 42 επιτρέπει έναν συντελεστή αρμού 1,0, μειώνοντας το απαιτούμενο πάχος τοιχώματος και βάρος σωλήνα.
5. Συμμόρφωση με τον Κώδικα
Κώδικας ASME: Συχνά υιοθετείται για εφαρμογές κώδικα λέβητα και δοχείων πίεσης
Συμβουλευτείτε τους ισχύοντες κατασκευαστικούς κώδικες (ASME B31.1 Power Piping, B31.3 Process Piping) για παράγοντες αποδοχής και σχεδιασμού
6. Διασφάλιση Ποιότητας
Πιστοποιητικό δοκιμής μύλου:EN 10204 Τύπος 3.1 ή 3.2συνήθως απαιτείται για κρίσιμες εφαρμογές
Βεβαιωθείτε ότι όλες οι απαιτούμενες δοκιμές (RT, υδροδοκιμή, πρόσκρουση, PMI) ανά καθορισμένη Κλάση είναι τεκμηριωμένες
Καμπύλες και εγγραφές PWHT (μετά-Θερμική επεξεργασία συγκόλλησης) που απαιτούνται για επαλήθευση
Περίληψη
Σωλήνας ASTM A691 EFWείναι η τυπική προδιαγραφή για σωλήνες μεγάλης διαμέτρου-ηλεκτρικής-σύντηξης-συγκολλημένου άνθρακα και κράματος χάλυβα που κατασκευάζονται από πλάκες ποιότητας δοχείου πίεσης γιαυπηρεσία υψηλής-πίεσης σε υψηλές θερμοκρασίες. Διακρίνεται για τοΒαθμός(υποδεικνύοντας το υλικό της πλάκας, π.χ. 2¼ CR από το A387 Grade 22 για εξυπηρέτηση σε υψηλή θερμοκρασία) καιΤάξη(υποδεικνύει το επίπεδο θερμικής επεξεργασίας και επιθεώρησης, π.χ. Κλάση 22 για στρες-που ανακουφίστηκε με ακτινογραφία και υδροδοκιμή) .
Διατίθεται σε διαμέτρους από16 ίντσες (400 mm) έως πάνω από 48 ίντσεςμε πάχος τοιχώματος έως75 χλστ, οι σωλήνες A691 κατασκευάζονται με χρήση συγκόλλησης με υποβρύχιο τόξο διπλής-όψης (DSAW) με προσθήκη μετάλλου πλήρωσης. Το σύστημα Class επιτρέπει στους μηχανικούς να επιλέξουν τον κατάλληλο συνδυασμό θερμικής επεξεργασίας και επιθεώρησης με βάση την κρισιμότητα της υπηρεσίας, με υψηλότερες κατηγορίες να επιτυγχάνουν κοινό συντελεστή απόδοσης 1.0 .
Πότε να καθορίσετε το ASTM A691:
Το σύστημα λειτουργεί σε υψηλή πίεση καιυψηλή θερμοκρασία(πάνω από 343°C / 650°F)
Απαιτείται κράμα χρώμιο-χάλυβας για την αντοχή σε ερπυσμό και αντοχή στην οξείδωση
Οι εφαρμογές περιλαμβάνουν γραμμές υπέρθερμου ατμού, γραμμές μεταφοράς θερμαντήρα διυλιστηρίου και σωληνώσεις διεργασίας υψηλής θερμοκρασίας{{0}
Απαιτούνται μεγάλες διαμέτρους και παχιά τοιχώματα όπου ο σωλήνας χωρίς ραφή δεν είναι εφικτός
Κατά την παραγγελία, προσδιορίστε:ASTM A691, Βαθμός [π.χ., 2¼ CR], Κατηγορία [π.χ., 22], Μέγεθος (OD x WT), Μήκος, Τελικό φινίρισμα, Θερμική επεξεργασία και τυχόν συμπληρωματικές απαιτήσεις .
