Mikä määrittää hiiliteräsputkien matalan{0}}lämpötilarajan
Hiiliteräs menettää sitkeyttä, kun lämpötila laskee. Lämpötilassa, joka tunnetaan nimellä sitkeä-hauras siirtymälämpötila tai DBTT, murtumistila muuttuu sitkeästä repeytymisestä hauraaksi halkeamiseksi, ja huoneenlämmössä luotettavasti käyttäytyvä putki voi halkeilla äkillisesti iskun tai jännityksen vaikutuksesta. Hiiliteräsputken alhainen-lämpötilaraja ei siis ole kiinteä luku kaikille teräksille, vaan se riippuu koostumuksesta, raekoosta, lämpökäsittelystä, seinämän paksuudesta ja käytetyn kuormituksen vakavuudesta.
Tyypilliset matalat{0}}lämpötilarajat luokittain
| Materiaali | Tyypillinen alaraja | Huomautuksia |
|---|---|---|
| ASTM A106 / A53 hiiliteräs | Noin -29C | Standardi hiiliteräsputki; iskutestausta ei yleensä vaadita tämän lämpötilan yläpuolella |
| ASTM A333 Gr.6 | Noin -46C | Matala-lämpöinen hiiliteräs, jonka koostumus on kontrolloitu ja toimitus normalisoitu |
| ASTM A333 Gr.3 | Noin -101C | Nikkeli-seostettu matalan lämpötilan-teräs, jota käytetään erittäin kylmässä kunnossa |
| GB/T 6479 luokka | Noin -50C | Kiinalainen matalan lämpötilan-paineputkistandardi, jota käytetään kylmän ilmaston{1}}kasveissa |
Nämä rajat ovat tyypillisiä viitearvoja. Ohjaava putkistokoodi ja projektispesifikaatio määrittelevät todellisen vähimmäissuunnittelulämpötilan tietylle asennukselle, ja Charpy-iskutestaus vaaditaan, jos suunnittelulämpötila laskee koodin kynnyksen alapuolelle.
Avaintekijät, jotka säätelevät matalan{0}}lämpötilojen kestävyyttä
Hiilipitoisuus on hallitseva tekijä: jokainen noin 0,1 %:n hiilen lisäys nostaa siirtymälämpötilaa noin 10 C, joten matala-hiiliteräkset, joiden hiiltä on 0,25 % tai alle, ovat edullisia matalan lämpötilan käyttöön. Myös lämpökäsittelyllä on merkitystä: normalisointi jalostaa raerakennetta ja parantaa mittavasti iskunkestävyyttä. Seoslisäaineet, kuten nikkeli, alentavat siirtymälämpötilaa entisestään, minkä vuoksi nikkeli{7}}laakerilaadut, kuten A333 Gr.3, valitaan kylmimpiin tehtäviin.
Kuinka alhaisen lämpötilan{0}}suorituskyky vahvistetaan
Charpy V{0}}-iskutesti, joka suoritetaan ASTM A370:lle tai vastaavalle standardille, on vakiovarmennusmenetelmä. Näytteet koneistetaan putkesta ja rikotaan suunnittelun minimilämpötilassa; Tyypilliset hyväksymiskriteerit edellyttävät vähintään 20 J:n absorboitunutta energiaa, ja spesifikaatioiden mukainen tarkka arvo. Paksujen osien ja kriittisten osien tapauksessa voidaan lisäksi vaatia nolla-sitkeysmuutoslämpötilatestaus pudotus-painomenetelmillä hauraan käyttäytymisen luonnehtimiseksi.
Materiaalin valintasäännöt
Suunnittelulämpötiloissa, jotka ovat alle -29 C, tavallinen hiiliteräsputki, jossa on asianmukainen iskunkelpoisuus, on usein hyväksyttävä. Alle -29 °C:ssa tulisi käyttää matalan lämpötilan luokkia, kuten ASTM A333 tai GB/T 6479. LNG- ja kryogeenisiin palveluihin A333 Gr.6 on yleinen valinta. Iskuenergiavaatimukset on vahvistettu -46 °C:ssa, kun taas nikkeliteräkset on määritelty alhaisemmille lämpötiloille. Hitsauslisäaineiden tulee olla vähävetyisiä, ja kenttähitsauksissa tulee välttää jännityksen lisäämistä; kylmätaivutus tulee minimoida siirtymälämpötila-alueella, koska paikallinen muodonmuutos voi haurauttaa materiaalia.
Usein kysytyt kysymykset
Voiko hiiliteräsputkea käyttää -50C:ssa?
Vakioarvosanat, kuten A106, eivät sovellu -50 asteeseen ilman erityistä pätevyyttä. ASTM A333:n tai GB/T 6479:n matalan lämpötilan laatuja Charpy-iskutestauksella suunnittelulämpötilassa on määriteltävä.
Mikä on DBTT?
DBTT on sitkeästä -hauraaseen -siirtymälämpötilaan, jonka alapuolella teräksen murtumistila muuttuu hauraaksi ja sen iskukuormituksenkestävyys laskee jyrkästi.
Parantaako normalisointi kestävyyttä matalassa{0}}lämpötiloissa?
Kyllä. Normalisointi tuottaa hienomman, tasaisemman raerakenteen, mikä alentaa siirtymälämpötilaa ja nostaa Charpy-iskuenergiaa.
Mikä testi osoittaa, että putki soveltuu alhaiseen lämpötilaan?
Charpy V--iskutesti suunnittelun minimilämpötilassa on vakiohyväksyntätesti, jota täydennetään tarvittaessa pudotus-painon tai nolla{2}}sitkeysmuutostestillä.
Miksi nikkeliä lisätään{0}}matalien lämpötilojen teräksiin?
Nikkeli alentaa sitkeän -hauraaksi-siirtymälämpötilan, jolloin teräs voi säilyttää sitkeyden paljon alhaisemmissa käyttölämpötiloissa, minkä vuoksi nikkelilaatuja käytetään kylmimpiin tehtäviin.