Standard ASTM A333/A333M-18 töötati välja selleks, et rahuldada naftakeemia-, veeldatud maagaasi (LNG) ja külmutustööstuse krüogeenses keskkonnas töötavate survetorustike materjalide erivajadusi. Krüogeensetes tingimustes läbib traditsiooniline süsinikteras rabeda ülemineku, mis muudab selle hapraks murdumiseks; seetõttu on seadmete ohutu töö tagamiseks vajalikud spetsiaalsed materjalistandardid.
Materjali klassid ja keemilise koostise nõuded
Standard hõlmab üheksat ferriitterase klassi, millest igaüks on konstrueeritud ja legeeritud teatud minimaalsete kasutustemperatuuride jaoks:
| Hinne | Löögikatse temperatuur | Peamised legeerivad elemendid | Tootmisprotsess |
|---|---|---|---|
| 1. klass | -45 kraadi | K-Mn | Õmblusteta / keevitatud |
| 3. klass | -100 kraadi | 3,5Ni | Õmblusteta / keevitatud |
| 4. klass | -100 kraadi | Madala -süsiniku Mn | Ainult õmblusteta |
| 6. klass | -45 kraadi | K-Mn | Õmblusteta / keevitatud |
| 7. klass | -75 kraadi | 2.25Ni | Õmblusteta / keevitatud |
| 8. klass | -195 kraadi | 9Ni | Õmblusteta / keevitatud |
| 9. klass | -75 kraadi | 1,9Ni-0,8Cu | Õmblusteta / keevitatud |
| 10. klass | -60 kraadi | Kõrge Mn | Õmblusteta / keevitatud |
| 11. klass | -195 kraadi | 36Ni | Õmblusteta / keevitatud |
Keemilise koostise nõudeid kontrollitakse rangelt, eriti selliste lisandite puhul nagu väävel ja fosfor. Väävlisisaldus ei tohi ületada 0,025% ja fosforisisaldus on sõltuvalt kvaliteediklassist piiratud 0,025–0,035%. See range kontroll on hädavajalik, et tagada piisav vastupidavus madalal{5}}temperatuuril.
Nõuded mehaanilistele omadustele
Standard määrab selged nõuded tõmbeomaduste ja löögitugevuse kohta kõikidele klassidele:
| Kinnisvara | 1. klass | 3. klass | 4. klass | 8. klass | 11. klass |
|---|---|---|---|---|---|
| Minimaalne tõmbetugevus (MPa) | 380 | 450 | 415 | 690 | 450 |
| Minimaalne saagistugevus (MPa) | 205 | 240 | 240 | 515 | 240 |
| Minimaalne pikenemine (%) | 35 | 30 | 30 | 22 | 18 |
| Löögienergia nõue | Suurem või võrdne 18 J | Suurem või võrdne 18 J | Suurem või võrdne 18 J | Külgsuunaline laienemine 0,38 mm või suurem | Suurem või võrdne 18 J |
Märkimisväärne on see, et 8. ja 11. klass on mõeldud kasutamiseks ülimalt-madalatel-temperatuuridel (-195 kraadi) ja nende löögitesti nõuded erinevad teistest klassidest. Klass 8 nõuab külgsuunalist paisumist vähemalt 0,38 mm, samas kui klass 11 nõuab sama löögienergia väärtust (suurem või võrdne 18 J) kui teised klassid, töötab veelgi madalamal töötemperatuuril.
Tootmisnõuded
4.1 Tootmismeetod
Terastorud tuleb valmistada kas õmblusteta või keevitusmeetodil, ilma keevitamise ajal täitemetalli lisamiseta. 4. klassi toodetakse siiski ainult sujuva protsessi abil. 11. klassi puhul on täitemetalli kasutamine keevitamisel vabatahtlik ja selle võib määrata tootja.
4.2 Keevitamise erinõuded
Täitemetalliga keevitatud 11. klassi torude puhul kehtivad järgmised ranged nõuded:
Vuugid peavad olema täielikult läbistatud ja täielikult sulatatud, kas ühe-- või topelt-keevitatud põkkühendustena.
Keevitamine tugirõngaste abil on keelatud.
Keevisõmbluse korgi kõrgus ei tohi ületada 3 mm.
Kõik keevisõmblused peavad läbima 100% radiograafilise testimise.
4.3 Kuumtöötluse nõuded
Kuumtöötluse spetsifikatsioonid erinevad klassiti:
1.–7., 9., 10. klass: Töötlemise normaliseerimine kuumutamistemperatuuril vähemalt 815 kraadi.
8. klass: karastamine ja karastamine või topeltnormaliseerimine, millele järgneb karastamine.
11. klass: Lõõmutamine toimub tarnija ja ostja vastastikusel kokkuleppel.
Löögikatse tehnilised nõuded
8.1 Löögienergia nõuded
Kõigi klasside puhul, välja arvatud 8. klass, ei tohi komplekti kuuluvate kolme katsekeha keskmine löögienergia olla väiksem kui 18 J ja ükski katsekeha ei tohi langeda alla 14 J. Kui üks näidis on alla individuaalse miinimumi või kaks katsekeha on keskmisest madalam, kuid mitte alla individuaalse miinimumi, on korduskatsetamine lubatud.
8.2 Erinõue 8. klassile
Hinne 8 nõuab külgsuunalist paisumist vähemalt 0,38 mm proovi kohta. See murdumismehaanika põhimõtetest tuletatud kriteerium annab täpsema hinnangu materjali pragunemiskindlusele üli-madala{4}}temperatuuri tingimustes.
13.1 Proovi mõõtmed
Kasutada tuleb Charpy V{0}}sälguga lööke. Eelistatud suurus on 10×10 mm. Kui materjali paksus on ebapiisav, tuleb kasutada suurimat võimalikku alammõõtu näidist ja katsetemperatuuri vastavalt ettekirjutustele reguleerida.
14.1.2 Katsetemperatuuri reguleerimine
Kui kasutatakse alamõõdulist proovi ja sälgu laius on väiksem kui 80% materjali tegelikust paksusest, langetatakse katsetemperatuuri tabelis 4 toodud väärtusest. Vähendamise summa arvutatakse vastavalt standardi tabelile 6.
Kontrollimise ja katsetamise nõuded
15.1 Hüdrostaatiline või mittepurustav elektrikatse
Iga toru peab läbima hüdrostaatilise või mittepurustava elektrikatse. Tootja võib valida katsetüübi, kui ostutellimuses ei ole märgitud teisiti.
15.3 Mittepurustava kontrolli aktsepteerimise kriteeriumid
Teatud visuaalsed puudused on vastuvõetavad, kui need vastavad järgmistele tingimustele:
Sügavus alla 0,1 mm, või
Sügavus alla 12,5% määratud seinapaksusest (olenevalt sellest, kumb on suurem).
Lubatud puudused hõlmavad kriimustusi, pinna karedust, süvendeid ja sirgendusjälgi.
Märgistusnõuded
Lisaks A999/A999M nõutavatele märgistustele märgitakse järgmine:
Kuumtöödeldud / Külmtõmmatud
Õmblusteta / keevitatud
Tellimuse number
Tähed "LT", millele järgneb löögikatse temperatuur
Kui valmis toru mõõtmed ei ole piisava -suuruse löögiproovi saamiseks, peab märgistus mitte sisaldab "LT" või katsetemperatuuri, kui pole täpsustatud lisanõuet S1.
Tööstuse rakenduste juhtumiuuringud
LNG projektitaotlused
LNG projektides kasutatakse ASTM A333 Grade 3 ja Grade 8 torujuhtmeid laialdaselt üli-madala-temperatuuriga keskkondades -162 kraadi juures. Suuremahulises -LNG vastuvõtuterminali projektis kasutati 3. klassi torusid BOG (Boil-Off Gas) taaskasutussüsteemis, samas kui 8. klassi torusid kasutati peamistes LNG ülekandeliinides. Kuumtöötlusprotsesside range kontrolli ja löögitestide valideerimisega tagati täielikult torujuhtmete materjali terviklikkus ja ohutus äärmuslikes krüogeensetes tingimustes.
Naftakeemiatööstuse rakendused
Etüleeni tootmisüksustes kasutatakse ASTM A333 6. klassi torujuhtmeid madalal -temperatuuril eraldussüsteemides, mis töötavad -45 kraadi juures. Miljoni-tonni-aastas-etüleeniprojektiga rakendati metaanisaatori etteandesüsteemis 6. klassi torud. Rangete materjalide kontrollimise protokollide ja keevituskvaliteedi kontrollimise abil saavutas rajatis pikaajalise, ohutu ja stabiilse töö.
Tuumaenergiatööstuse rakendused
Tuumaelektrijaama abisüsteemides kasutatakse ASTM A333 materjale madalal-temperatuuril kasutatavates rakendustes, nagu Important Service Water System. Konkreetses tuumaprojektis valiti merevee jahutussüsteemide jaoks 1. klassi torud. Tänu optimeeritud keemilise koostise disainile ja täiustatud tootmisprotsessidele vastas materjal tuumakvaliteediga komponentidele esitatavatele rangetele nõuetele.