I. Visió general de l'estàndard
Títol estàndard: ASTM A333/A333M - Especificació estàndard per a canonades d'acer sense soldadura i soldades per al servei de baixa-temperatura
Propòsit bàsic: per regular els requisits de fabricació de canonades d'acer sense soldadura i soldades destinades al servei a baixa-temperatura (normalment inferior o igual a -18 graus ), garantint la seva tenacitat mitjançant proves d'impacte obligatòries Charpy V-notch per evitar fractures fràgils a baixes temperatures.
Àmbit d'aplicació: cobreix canonades d'acer sense soldadura i soldades (-soldades al forn, elèctric-soldades, arc submergit-soldades, etc.) per transportar fluids a baixa-temperatura o resistir la pressió en entorns de baixa{-temperatura, com ara gas natural liquat (GNL), sistemes petroquímics i de refrigeració.
II. Sistema de materials i classificació de graus
L'estàndard cobreix diversos graus, cadascun amb composicions químiques diferents i temperatures mínimes de servei, aconseguides mitjançant dissenys d'aliatge per a una resistència a baixa-temperatura:
| Grau | Grau equivalent de xinès | Temperatura mínima de servei | Característiques clau de la composició química | Aplicacions típiques |
|---|---|---|---|---|
| Grau 1 | - | -45 graus | Acer baix-de carboni | Gasoductes de propà, amoníac a -45 graus |
| Grau 3 | - | -100 graus | 3,5% d'acer al níquel | Unitats criogèniques petroquímiques, oleoductes de l'Àrtic |
| Grau 4 | - | -100 graus | 4,5% d'acer al níquel | Similar al grau 3 amb més contingut de níquel |
| Grau 6 | 16MnDG | -45 graus | Acer al carboni-manganès (el més comú) | Estacions de recepció de GNL, recipients a baixa-temperatura |
| Grau 7 | 09MnNiDG | -75 graus | 0,5% d'acer de níquel | Oleoductes i gasoductes en regions fredes |
| Grau 8 | - | -195 graus | 9% d'acer al níquel | Emmagatzematge de GNL, entorns de temperatura ultra-baixa- |
| Grau 9 | 2,25Cr-1Mo | -60 graus | Acer d'aliatge (amb alta{0}}resistència a la temperatura) | Equips criogènics químics, canonades d'alta-temperatura |
| Grau 10 | - | -75 graus | Acer de baix-aliatge (~0,5% Mo) | Conduccions d'intercanviador de calor-baixa temperatura |
| Grau 11 | - | -75 graus | Acer de baix-aliatge (~0,5% Cr+Mo) | Similar al grau 10 amb més contingut d'aliatge |
III. Requisits tècnics clau
Control de la composició química
Limita estrictament els elements nocius (p. ex., P inferior o igual a 0,025%, S inferior o igual a 0,025%) per reduir la fragilitat.
Millora la tenacitat a baixa-temperatura afegint elements d'aliatge com el níquel (Ni), el crom (Cr) i el molibdè (Mo). Per exemple, l'acer de níquel al 9% de grau 8 és adequat per a l'emmagatzematge de GNL de -195 graus.
Requisits de propietat mecànica
Resistència a la tracció: valors mínims especificats per a cada grau (p. ex., grau 6 superior o igual a 415 MPa) per garantir la integritat estructural.
Límit de rendiment: Valors mínims especificats (p. ex., Grau 6 Superior o igual a 240 MPa) per evitar una deformació excessiva.
Elongació: Longitudinal Superior o igual al 30% (p. ex., Grau 6) per garantir la capacitat de deformació plàstica.
Resistent a l'impacte: verificat mitjançant proves d'impacte Charpy V-notch a temperatures inferiors o iguals a la temperatura mínima del metall de disseny (MDMT) de la canonada. Per exemple, el grau 6 requereix una energia d'impacte superior o igual a 18 J a -45 graus.
Processos de tractament tèrmic
Normalitzant: Perfecciona l'estructura del gra i millora la tenacitat (p. ex., Grau 6 normalitzat a 900 graus ± 10 graus).
Normalització i temperat: Elimina les tensions residuals i millora les propietats integrals.
Temprament i temperat: s'utilitza per a acers d'alt-níquel com el grau 8 per formar una microestructura de bainita temperada tot mantenint la resistència a baixa-temperatura.
Processos de fabricació i inspecció
Tubs sense costures: produït mitjançant un procés de perforació-laminat amb una tolerància del diàmetre exterior de ±0,79 mm.
Tubs Soldats: fabricat amb conformació JCOE amb soldadura per inducció d'alta-freqüència (HFI) o soldadura per arc submergit (SAW). La-zona afectada per la calor (HAZ) s'ha de sotmetre a un tractament tèrmic per restaurar la duresa.
Proves no-destructives (NDT): proves 100% de corrents de Foucault o d'ultrasons per garantir-soldadures lliures de defectes.
Prova hidrostàtica: La pressió de prova es calcula en funció de la mida de la canonada, el gruix de la paret i la resistència a la fluència del material, sense que es permetin fuites.
IV. Camps d'aplicació i pràctiques d'enginyeria
Instal·lacions de gas natural liquat (GNL).
Les canonades de grau 8 s'utilitzen per a canonades d'emmagatzematge i transmissió de GNL de -162 graus, que requereixen una contracció en fred (per exemple, una contracció de 150 mm per 100 m de canonada).
Per a les connexions de canonades s'utilitzen materials especials de segellat-de baixa temperatura (p. ex., juntes compostes de PTFE).
Indústria petroquímica
Les canonades de grau 3 i 6 s'utilitzen en plantes d'etilè, unitats de refrigeració i unitats de separació criogènica. Els procediments de soldadura han de simular les condicions de camp (p. ex., temperatura de preescalfament 100-150 graus, temperatura entre passades inferior o igual a 200 graus).
Desenvolupament de petroli i gas àrtic
Les canonades de grau 6 s'utilitzen àmpliament en -entorns àrtics de 60 graus. La instal·lació requereix tècniques d'"aïllament en fred" (p. ex., dissenys de canonades-aïllades al buit-dins de canonades) per minimitzar la pèrdua de fred.
