Co nastavuje mez-nízké teploty trubky z uhlíkové oceli
Uhlíková ocel s poklesem teploty ztrácí tažnost. Při teplotě známé jako tvárná -do{2}}teplota křehkého přechodu nebo DBTT se režim lomu změní z tvárného trhání na křehké štěpení a trubka, která se chová spolehlivě při pokojové teplotě, může při nárazu nebo koncentraci napětí náhle prasknout. Nízká-teplotní hranice trubky z uhlíkové oceli proto není pevným číslem pro všechny oceli, ale funkcí složení, velikosti zrna, tepelného zpracování, tloušťky stěny a závažnosti aplikovaného zatížení.
Typické nízké-teplotní limity podle stupně
| Materiál | Typický dolní servisní limit | Poznámky |
|---|---|---|
| Uhlíková ocel ASTM A106 / A53 | Asi -29 C | Standardní trubka z uhlíkové oceli; Při vyšších teplotách se rázová zkouška běžně nevyžaduje |
| ASTM A333 Gr.6 | Asi -46 C | Nízkoteplotní uhlíková ocel s řízeným složením a normalizovanou dodávkou |
| ASTM A333 Gr.3 | Asi -101C | Niklová-legovaná nízkoteplotní-ocel používaná pro provoz za velmi nízkých teplot |
| Třída GB/T 6479 | Asi -50C | Čínská norma pro nízkoteplotní-tlakové potrubí používaná v závodech s chladným-klimatem |
Tyto limity jsou typické referenční hodnoty. Rozhodující předpis pro potrubí a specifikace projektu definují skutečnou minimální návrhovou teplotu pro danou instalaci a nárazové zkoušky podle Charpyho se vyžadují tam, kde návrhová teplota klesne pod prahovou hodnotu normy.
Klíčové faktory, které řídí houževnatost při nízkých{0}}teplotách
Obsah uhlíku je dominantním faktorem: každé zvýšení asi o 0,1 % uhlíku zvýší přechodovou teplotu zhruba o 10 °C, takže pro nízkoteplotní-provoz jsou preferovány nízkouhlíkové -oceli s uhlíkem 0,25 % nebo méně. Důležité je také tepelné zpracování: normalizace zjemňuje strukturu zrna a měřitelně zlepšuje rázovou houževnatost. Legující přísady, jako je nikl, dále snižují teplotu přechodu, a proto jsou třídy niklových-ložisek, jako je A333 Gr.3, vybrány pro nejchladnější použití.
Jak se ověřuje výkon při nízkých-teplotách
Standardní ověřovací metoda je Charpy V-vrubová rázová zkouška, prováděná podle ASTM A370 nebo ekvivalentního standardu. Vzorky jsou opracovány z trubky a rozbity při projektované minimální teplotě; typická kritéria přijatelnosti vyžadují minimální absorbovanou energii 20 J nebo více, s přesnou hodnotou stanovenou specifikací. U silných profilů a kritických součástí může být navíc vyžadováno nulové -testování přechodové teploty tažnosti pomocí-závaží, aby se charakterizoval nástup křehkého chování.
Pravidla pro výběr materiálu
Pro návrhové teploty až do -29 C je často přijatelná standardní trubka z uhlíkové oceli se správnou rázovou kvalifikací. Pod -29C by se měly používat nízkoteplotní{12}}třídy, jako je ASTM A333 nebo GB/T 6479. Pro služby typu LNG a kryogenní{13}}je běžnou volbou A333 Gr.6 s požadavky na energii nárazu ověřenými při -46 °C, zatímco niklové oceli jsou určeny pro nižší teploty. Přídavné materiály pro svařování by měly být s nízkým obsahem vodíku a sváry v terénu by se měly vyvarovat zavádění zvyšujících napětí; ohýbání za studena by mělo být minimalizováno v rozsahu přechodových teplot, protože místní deformace může materiál zkřehnout.
Často kladené otázky
Lze použít trubky z uhlíkové oceli při -50 C?
Standardní třídy jako A106 nejsou vhodné při -50C bez zvláštní kvalifikace. Měly by být specifikovány nízkoteplotní třídy podle ASTM A333 nebo GB/T 6479 s rázovou zkouškou Charpy při projektované teplotě.
Co je DBTT?
DBTT je tažná-k{1}}křehká přechodová teplota, pod kterou se režim lomu oceli stává křehkým a její odolnost vůči rázovému zatížení prudce klesá.
Zlepší normalizace houževnatost při nízkých-teplotách?
Ano. Normalizace vytváří jemnější, jednotnější strukturu zrna, která snižuje teplotu přechodu a zvyšuje energii Charpyho nárazu.
Jaký test prokazuje, že potrubí je vhodné pro nízké teploty?
Charpy V-vrubová rázová zkouška při minimální konstrukční teplotě je standardní akceptační test, doplněný tam, kde je to požadováno, testem přechodu na pád-váhy nebo nulové-propustnosti.
Proč se nikl přidává do nízkoteplotní-oceli?
Nikl snižuje tvárnou -do{1}}přechodovou teplotu, což umožňuje oceli zachovat si houževnatost při mnohem nižších provozních teplotách, a proto se třídy niklu používají pro nejchladnější aplikace.