I. Обзор стандарта
Стандартное название: ASTM A333/A333M - Стандартные технические условия на бесшовные и сварные стальные трубы для эксплуатации при низких-температурах.
Основная цель: Урегулировать производственные требования к бесшовным и сварным стальным трубам, предназначенным для эксплуатации при низких-температурах (обычно ниже или равных -18 градусов), гарантируя их прочность посредством обязательных испытаний на удар по Шарпи с V-образным надрезом для предотвращения хрупкого разрушения при низких температурах.
Область применения: Охватывает бесшовные и сварные (печная-сварка, электросварка-сварка, сварка под флюсом-дуговой сваркой и т. д.) стальные трубы для транспортировки низкотемпературных жидкостей или выдерживающих давление в средах с низкой-температурой, таких как сжиженный природный газ (СПГ), нефтехимические и холодильные системы.
II. Система материалов и классификация марок
Стандарт охватывает несколько марок, каждая из которых имеет свой химический состав и минимальную температуру эксплуатации, что достигается за счет легирования, обеспечивающего низко-вязкую вязкость:
| Оценка | Эквивалентный китайский класс | Минимальная рабочая температура | Ключевые особенности химического состава | Типичные применения |
|---|---|---|---|---|
| 1 класс | - | -45 градусов | Низко-углеродистая сталь | Трубопроводы пропана, аммиака при -45 градусах |
| 3 класс | - | -100 градусов | 3,5% никелевая сталь | Нефтехимические криогенные установки, Арктические трубопроводы |
| 4 класс | - | -100 градусов | 4,5% никелевая сталь | Аналогичен сорту 3 с более высоким содержанием никеля. |
| 6 класс | 16МнДГ | -45 градусов | Углеродистая-марганцевая сталь (наиболее распространенная) | Станции приема СПГ, резервуары низкого-давления температуры |
| 7 класс | 09МнНиДГ | -75 градусов | 0,5% никелевая сталь | Нефте- и газопроводы в холодных регионах |
| 8 класс | - | -195 градусов | 9% никелевая сталь | Хранилища СПГ, сверх-низкие-температуры |
| 9 класс | 2,25Cr-1Mo | -60 градусов | Легированная сталь (высоко-температурная прочность) | Химическое криогенное оборудование, трубопроводы высокого-напорного давления |
| 10 класс | - | -75 градусов | Низко-легированная сталь (~0,5 % Mo) | Трубопроводы низкотемпературных теплообменников-теплообменников |
| 11 класс | - | -75 градусов | Низко-легированная сталь (~0,5 % Cr+Mo) | Аналогичен марке 10 с более высоким содержанием сплава. |
III. Ключевые технические требования
Контроль химического состава
Строго ограничивает содержание вредных элементов (например, P менее или равно 0,025 %, S менее или равно 0,025 %) для снижения хрупкости.
Повышает ударную вязкость при низких-температурах за счет добавления легирующих элементов, таких как никель (Ni), хром (Cr) и молибден (Mo). Например, сталь марки 8 с содержанием 9% никеля подходит для хранения СПГ при температуре -195 градусов.
Требования к механическим свойствам
Предел прочности: Минимальные значения, указанные для каждого класса (например, класс 6 выше или равный 415 МПа) для обеспечения структурной целостности.
Предел текучести: Указаны минимальные значения (например, класс 6, превышающие или равные 240 МПа) для предотвращения чрезмерной деформации.
Удлинение: Продольный Больше или равен 30 % (например, класс 6) для обеспечения способности к пластической деформации.
Ударная вязкость: Проверено испытанием на удар с V-надрезом по Шарпи при температурах, не превышающих минимальную расчетную температуру металла трубы (MDMT). Например, для класса 6 требуется энергия удара не менее 18 Дж при температуре -45 градусов.
Процессы термообработки
Нормализация: Улучшает зернистую структуру и повышает ударную вязкость (например, класс 6, нормализованный при 900 ± 10 градусах).
Нормализация и закалка: Устраняет остаточные напряжения и улучшает комплексные свойства.
Закалка и отпуск: используется для сталей с высоким-высоким содержанием никеля, таких как марка 8, для формирования микроструктуры закаленного бейнита при сохранении вязкости при низких-температурах.
Производственные процессы и контроль
Бесшовные трубы: Изготовлено методом прошивки-прокатки с допуском на внешний диаметр ±0,79 мм.
Сварные трубы: Изготовлено методом штамповки JCOE с использованием высокочастотной-индукционной сварки (HFI) или сварки под флюсом (SAW). Зона-термического воздействия (ЗТВ) должна пройти термическую обработку для восстановления ударной вязкости.
Не-неразрушающий контроль (NDT): 100 % вихретоковый или ультразвуковой контроль для обеспечения-бездефектности сварных швов.
Гидростатические испытания: Испытательное давление рассчитывается на основе размера трубы, толщины стенки и предела текучести материала, утечки не допускаются.
IV. Области применения и инженерная практика
Объекты по производству сжиженного природного газа (СПГ)
Трубы класса 8 используются для трубопроводов хранения и транспортировки СПГ при температуре -162 градуса, требующих учета холодной усадки (например, усадка 150 мм на 100 м трубопровода).
Для соединений труб используются специальные низко-герметизирующие материалы (например, композитные прокладки из ПТФЭ).
Нефтехимическая промышленность
Трубы классов 3 и 6 используются в установках по производству этилена, холодильных установках и установках криогенной сепарации. Процедуры сварки должны моделировать полевые условия (например, температура предварительного нагрева 100–150 градусов, температура между проходами менее или равна 200 градусов).
Разработка нефти и газа в Арктике
Трубы класса 6 широко используются в условиях -арктических условий при температуре 60 градусов. При установке требуются методы «холодной изоляции» (например, конструкция с вакуумной-изоляцией трубы-внутритрубы), чтобы свести к минимуму потери холода.
