1. مقدمه
در محیط های مهندسی که عملکرد زیر صفر بسیار مهم است, قابلیت اطمینان مادی نمی تواند به خطر بیفتد.
ASTM A352 یک مشخصات گسترده شناخته شده است که توسط ASTM International ساخته شده است که این نگرانی بسیار را برطرف می کند فولادهای کربن و کم آلیاژ بازیگران در نظر گرفته شده برای قطعات حاوی فشار که در شرایط خدمات درجه حرارت پایین.
این فولادها در صنایعی مانند LNG ضروری هستند, گودال, نفت و گاز, و تولید برق, جایی که یکپارچگی مکانیکی تحت استرس سرماخوردگی قابل مذاکره نیست.
در این مقاله یک تحلیل جامع از ASTM A352 ارائه شده است, بررسی اصول متالورژی آن, الزامات مکانیکی, برنامه های کاربردی, و پیامدهای تولید
برای پشتیبانی از مهندسین, مشخص کننده, و متخصصان تهیه در انتخاب مواد آگاهانه.
2. دامنه و هدف ASTM A352
پوشش ASTM A352 ریخته گری برای قطعات نگهدارنده فشار طراحی شده برای کار در دمای پایین پایین تا 50 درجه فارنهایت (-46درجه سانتی گراد) یا حتی پایین, بسته به درجه.
این تضمین می کند که فولاد بازیگران انعطاف پذیری را حفظ می کند, سختی, و مقاومت در برابر شکستگی شکننده در هنگام قرار گرفتن در معرض این محیط های خواستار.
برخلاف ASTM A216 (برای فولادهای کربن بازیگران با هدف عمومی) یا A351 (برای بازیگران ضد زنگ مقاوم در برابر خوردگی), A352 متناسب با برنامه های درجه حرارت پایین است.
این غالباً با ASME SA352 دارای مجوز دوگانه است, مناسب بودن آن برای کشتی فشار و انطباق کد لوله کشی.
3. طبقه بندی نمرات ASTM A352
ASTM A352 شامل طیف وسیعی از نمرات کربن و کم کربن و کم آلیاژ به طور خاص مهندسی شده برای سرویس دمای پایین در اجزای حاوی فشار.
طبقه بندی مبتنی بر ترکیب شیمیایی, عملکرد مکانیکی, و شرایط خدمت.
این نمرات به طور گسترده ای در گروه بندی شده است فولاد کربن, فولادهای کم آلیاژ, و فولادهای ضد زنگ مارتنزیتی, هر یک متناسب برای پاسخگویی به خواسته های عملیاتی خاص.
در زیر طبقه بندی مفصلی از رایج ترین نمرات ASTM A352 آورده شده است:
| درجه | تایپ کنید | عناصر اصلی آلیاژ | دمای خدمات معمولی (درجه سانتی گراد) | برنامه های کاربردی رایج |
|---|---|---|---|---|
| LCA | فولاد کربن | منگنز, سی | پایین تا 46 درجه سانتیگراد | اتصالات لوله کم, فلنج |
| LCB | فولاد کربن (پیشرفته) | در (0.5 ~), منگنز, سی | پایین تا 46 درجه سانتیگراد | بدنهای, محرک محرک |
| LCC | فولاد کربن (تأثیر زیاد) | در (1.0 ~), منگنز, سی | پایین تا 46 درجه سانتیگراد | قطعات نگهدارنده فشار, دریچه های کاردیوژنیک |
| LC1-LC9 | فولادهای کم آلیاژ | متفاوت است: در, Cr, مو, مس | -46درجه سانتیگراد تا -100 درجه سانتیگراد+ (بستگی به آلیاژ دارد) | تجهیزات فشار ویژه در محیط های سخت |
| کله بری | فولاد ضد زنگ مارتنزیتی | 13Cr, 4در | پایین تا 60 درجه سانتیگراد | قطعات توربین بخار, دریچه های آب دریا |
نقشه برداری شماره UNS
هر درجه ASTM A352 نیز مربوط به سیستم شماره گذاری متحد (ایالات متحده) تعیین برای پشتیبانی از قابلیت ردیابی و استاندارد سازی آلیاژ:
- LCA - J03000 ایالات متحده
- LCB - ایالات متحده J03001
- LCC - ایالات متحده J03002
- کله بری - J91540 ایالات متحده
مقایسه با معادل های فرفورژه
در حالی که ASTM A352 حاکم است بازیگران محصولات, بسیاری از نمرات آن می تواند به راحتی با آن مقایسه شود مشخصات فولاد فرفورژه در برنامه های مشابه استفاده می شود. به عنوان مثال:
- A352 LCC تقریباً موازی ASTM A350 LF2 (فولاد کربن جعلی)
- کله بری از نظر متالورژی شبیه به ساخته شده است 13-4 فولاد ضد زنگ (AISI 410 با NI)
4. الزامات شیمیایی
در جدول خلاصه حداکثر و حداقل ترکیب ترکیب:
| عنصر | LCB (%) | LCC (%) | LC1/LC2 (%) | LCB-CR (%) | تابع |
|---|---|---|---|---|---|
| کربن (سی) | 0.24 – 0.32 | 0.24 – 0.32 | 0.24 – 0.32 | 0.24 – 0.32 | قدرت و سختی پایه |
| منگنز (منگنز) | 0.60 – 1.10 | 0.60 – 1.10 | 0.60 – 1.10 | 0.60 – 1.10 | اکسیداسیون, پالایش غلات |
| سیلیکون (و) | 0.40 – 0.60 | 0.40 – 0.60 | 0.40 – 0.60 | 0.40 – 0.60 | سیالیت, اکسیداسیون |
| فسفر (پ) | ≤ 0.025 | ≤ 0.025 | ≤ 0.025 | ≤ 0.025 | جداسازی شکننده را کنترل کنید |
| گوگرد (اس) | ≤ 0.015 | ≤ 0.015 | ≤ 0.015 | ≤ 0.015 | اجزاء سولفید را کنترل کنید |
| نیکل (در) | – | – | – | 1.00 – 2.00 | سختی درجه حرارت پایین را تقویت می کند (CR نوع) |
| کروم (Cr) | – | – | – | 0.25 – 0.50 | مقاومت در برابر خوردگی/گودال (CR نوع) |
| مولیبدن (مو) | – | – | – | 0.25 – 0.50 | قدرت در دمای بالا/پایین |
| وانادیوم (V) | 0.05 – 0.15 | 0.05 – 0.15 | 0.05 – 0.15 | 0.05 – 0.15 | پالایش غلات, استحکام کششی |
| مس (مس) | – | ≤ 0.40 | – | – | قابلیت تغییرپذیری به عنوان ریخته گری را بهبود می بخشد |
| نیتروژن (ن) | ≤ 0.012 | ≤ 0.012 | ≤ 0.012 | ≤ 0.012 | کنترل شده برای جلوگیری از سوراخ کردن |
| آلومینیوم (ال) | 0.02 – 0.05 (حداکثر) | 0.02 – 0.05 | 0.02 – 0.05 | 0.02 – 0.05 | اصلاح گنجاندن (اکسید کننده) |
تأثیر عناصر آلیاژ بر سختی دمای پایین
- کربن (0.24-0.32 ٪): تعادل بین قدرت و سختی; کربن بیش از حد (> 0.32%) می تواند سختی را افزایش داده و انرژی Charpy را در دمای 50 درجه فارنهایت و پایین کاهش دهد.
- منگنز (0.601.10٪): دفع اکسیداسیون را در حین ذوب ترویج می کند و به تقویت جامد کمک می کند.
MN همچنین به تصفیه مخلوط های مروارید/مروارید-فریت در حین عملیات حرارتی کمک می کند, بهبود سختی. - نیکل (1.00-2.00 ٪) (فقط LCB-CR): نیکل به طور قابل توجهی افزایش می یابد منحنی شیفت (تغییر NDT) در منطقه انتقال چارپی, اجازه دادن به فولادها برای حفظ رفتار انعطاف پذیر در دماهای پایین.
- کروم (0.25-0.50 ٪) و مولیبدن (0.25-0.50 ٪): این عناصر برای شکل گیری ترکیب می شوند کاربیدها (CR₇C₃, مایتک) این رشد دانه را در حین عملیات حرارتی عقب می اندازد و بهبود می یابد سختگیرانه,
در نتیجه هر دو استحکام کششی و چقرمگی دمای پایین را بهبود می بخشد. - وانادیوم (0.05-0.15 ٪): با تشکیل رسوبات خوب VC به عنوان یک پالایشگاه دانه قوی عمل می کند, که در حین ریخته گری و عملیات حرارتی مرزهای دانه آستنیت را پین می کند.
اندازه دانه ریزتر (ASTM 6-8) به طور مستقیم با انرژی بالاتر V-Notch در دمای کرایوژنیک ارتباط دارد.
5. خواص فیزیکی
چگالی و هدایت حرارتی
- تراکم: تقریبا 7.80 g/cm³ (0.283 پوند/اینچ) برای همه نمرات A352, از آنجا که افزودنی آلیاژ (مو, در, Cr, V) نسبتاً جزئی هستند (≤ 3% مجموع).
- هدایت حرارتی:
-
- دارای بازار بی نظیر: ~ 30 W/m·K در 20 درجه سانتی گراد.
- نرمال/معتدل: اندکی کاهش یافته (~ 28 W/m·K) به دلیل ساختار دانه ریزتر و کاربیدهای معتدل.
- اثر کرایوژنیک: در دمای 100 درجه سانتیگراد, رسانایی متوسط بالا می رود (به ~ 35 W/m·K) زیرا پراکندگی فنون کاهش می یابد,
که می تواند برای برنامه هایی که نیاز به انتقال سریع حرارت دارند مفید باشد (به عنوان مثال, دریچه های کاردیوژنیک).
ضریب انبساط حرارتی (CTE) در دمای کرایوژنیک
- CTE (20 درجه سانتیگراد تا 100 درجه سانتیگراد): ~ 12 × 10 ⁻⁶ /درجه سانتیگراد
- CTE (- 100 درجه سانتیگراد تا 196 درجه سانتیگراد): ~ 11 × 10 ⁻⁶ /درجه سانتیگراد
در مقایسه با فولادهای ضد زنگ آستنیتی (± 16 × 10 ⁻⁶ /درجه سانتیگراد), A352 Steel Steel دارای گسترش حرارتی پایین تر است, که هنگام پیچ و مهره یا آب بندی با مواد دارای CTE های مشابه سودمند است (به عنوان مثال, فولاد کربن).
طراحان هنوز هم باید در هنگام جفت گیری با گسترش دیفرانسیل حساب کنند آلومینیوم یا مس آلیاژها, مخصوصاً در کاربردهای کرایوژنیک.
6. خصوصیات مکانیکی فولادهای بازیگران ASTM A352
فولادهای بازیگران ASTM A352 به طور خاص برای برنامه هایی که نیاز به استحکام بالا و سختی عالی در دمای کم یا کرایوژنیک دارند ، مهندسی می شوند. خصوصیات مکانیکی در بین نمرات مبتنی بر ترکیب شیمیایی و فرآیندهای تصفیه حرارتی کمی متفاوت است. در زیر مقایسه چندین کلاس A352 که معمولاً استفاده می شود.
خصوصیات مکانیکی معمولی بر اساس درجه
| درجه | تایپ کنید | استحکام کششی (MPa / ksi) | قدرت تسلیم (MPa / ksi) | ازدیاد طول (%) | انرژی ضربه در دمای 46 درجه سانتیگراد (جی / ft-lb) | سختی (HB) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| LCA | فولاد کربن | 415 دقیقه (60 ksi) | 240 دقیقه (35 ksi) | 22 دقیقه | 27 جی (20 ft-lb) | 170–207 |
| LCB | فولاد کربن | 485–655 (70–95 KSI) | 250 دقیقه (36 ksi) | 22 دقیقه | 27 جی (20 ft-lb) | 170–229 |
| LCC | فولاد کربن | 485–655 (70–95 KSI) | 250 دقیقه (36 ksi) | 22 دقیقه | 27 جی (20 ft-lb) | 170–229 |
| LC2 | فولاد آلیاژ کم | 485–655 (70–95 KSI) | 275 دقیقه (40 ksi) | 20 دقیقه | 27 جی (20 ft-lb) | 179–229 |
| LC2-1 | فولاد آلیاژ کم | 550–690 (80–100 KSI) | 310 دقیقه (45 ksi) | 20 دقیقه | 27 جی (20 ft-lb) | 197–235 |
| LC3 | فولاد آلیاژ کم | 585-760 (85–110 KSI) | 310 دقیقه (45 ksi) | 20 دقیقه | 27 جی (20 ft-lb) | 197–241 |
کله بری |
13% Cr, 4% ni martensitic ss | 655–795 (95–115 ksi) | 450-550 (65-80 KSI) | 15-20 | 40–120 j (30-90 فوت-لیتر) بستگی به عملیات حرارتی دارد | 200–240 |
| ca15 | 13% cr martensitic ss | 620-760 (90–110 KSI) | 450 دقیقه (65 ksi) | 15-20 | 20-40 J (15–30 ft-lb) | 200–240 |
| CF8M | ضد زنگ (316 نوع) | 485 دقیقه (70 ksi) | 205 دقیقه (30 ksi) | 30 دقیقه | به طور معمول برای خدمات ضربه استفاده نمی شود | 150- 180 |
| cd4mcun | فولاد ضد زنگ دوبلکس | 655–795 (95–115 ksi) | 450 دقیقه (65 ksi) | 20- 25 | 70–100 j (50-75 فوت-لیتر) | 200–250 |
یادداشت های مربوط به نمرات ویژه
- کله بری: به طور گسترده در توربین های هیدروالکتریک استفاده می شود, بدنه دریچه ها, و پمپ های پمپ برای آن مقاومت عالی کاویتاسیون, قابلیت جوشکاری, و چقرمگی ضربه در دمای Subzero.
- ca15: سختی و مقاومت در برابر خوردگی را ارائه می دهد اما مقاومت کمتری نسبت به CA6NM, مناسب تر کردن آن برای محیط های فشار متوسط.
- CF8M (316 متناسب): اگرچه به طور معمول بخشی از A352 نیست, غالباً زیر آن ریخته می شود ASTM A743 و در خورنده اما غیر درجه شرایط.
- cd4mcun: درجه ضد زنگ دوبلکس با تعادل قوی مقاومت در برابر خوردگی, قدرت, و عملکرد تأثیر; ایده آل برای محیط های پرخاشگرانه مانند راه حل های تحمل کلرید.
7. فرآیندهای ریخته گری و تولید فولادهای بازیگران ASTM A352
بررسی اجمالی فرآیند ریخته گری
فولادهای بازیگران ASTM A352 به طور معمول با استفاده از تولید می شوند ریخته گری شن و ماسه یا ریخته گری سرمایه گذاری, با انتخاب بسته به پیچیدگی, اندازه, و به تحمل قسمت نیاز داشت.
- ریخته گری شن و ماسه: این متداول ترین روش برای تولید بدنهای بزرگ دریچه است, محفظه پمپاژ, و فلنج های مشخص شده تحت ASTM A352.
این انعطاف پذیری مقرون به صرفه را برای اشکال پیچیده و بخش های ضخیم ارائه می دهد.
با این حال, برای به حداقل رساندن نقص مانند تخلخل و انقباض ، نیاز به کنترل دقیق مواد قالب و پارامترهای ریختن دارد. - ریخته گری سرمایه گذاری: برای کوچکتر, مؤلفه های پیچیده تری که نیاز به سطح سطح برتر و دقت بعدی دارند, ریخته گری سرمایه گذاری گاهی اوقات به کار می رود.
این روش نقص ریخته گری کمتری را به همراه دارد و کمک هزینه های ماشینکاری را کاهش می دهد, البته با هزینه های بالاتر.
عملیات حرارتی
پس از تشییع جنازه, فولادهای ASTM A352 تحت سختگیرانه قرار می گیرند عادی سازی و مزاج برای تقویت خصوصیات مکانیکی:
- عادی سازی: به طور معمول در 900-950 درجه سانتیگراد, عادی سازی ساختار دانه را پالایش می کند, فشارهای داخلی را تسکین می دهد, و سختی را بهبود می بخشد.
- معتدل کردن: انجام شده در 600-700 درجه سانتیگراد, معتدل در حالی که باعث کاهش شکنندگی می شود ، قدرت و انعطاف پذیری را متعادل می کند.
- چرخه های عملیات حرارتی به طور جدی کنترل و مستند می شوند تا از مطابقت با مشخصات ASTM اطمینان حاصل شود و به خصوصیات مکانیکی یکنواخت در طول ریخته گری دست یابند.
ماشینکاری و تکمیل
به دلیل هندسه های پیچیده, اجزای ASTM A352 بازیگران اغلب نیاز دارند ماشینکاری برای دستیابی به ابعاد و تحمل های نهایی. این شامل:
- ماشینکاری CNC برای صندلی های دریچه, فلنج, و سطوح آب بندی بحرانی.
- درمان های سطحی مانند سنگ زنی و پولیش برای تقویت مقاومت در برابر خوردگی و عملکرد آب بندی.
- پارامترهای ماشینکاری بر اساس درجه فولادی و سختی بهینه می شوند تا سایش ابزار و نقص سطح را به حداقل برسانند.
8. مزایا و محدودیت های فولادهای بازیگران ASTM A352
فولادهای بازیگران ASTM A352 به طور گسترده ای در برنامه های مهم که در آن قدرت استفاده می شود استفاده می شود, سختی, و مقاومت در برابر آغوش با دمای پایین ضروری است.
مزایای فولادهای بازیگران ASTM A352
سختی درجه حرارت پایین
ASTM A352 نمرات - به ویژه LCA, LCB, و LCC-به طور خاص برای سرویس کرایوژنیک و زیر صفر طراحی شده اند.
با حداقل نیازهای انرژی charpy v-notch 27 J در دمای 46 درجه سانتیگراد, این مواد یکپارچگی ساختاری را تضمین می کنند و خطر شکستگی شکننده را در شرایط شدید کاهش می دهند.
احتباس فشار عالی
به دلیل قدرت و انعطاف پذیری مکانیکی آنها, فولادهای بازیگران A352 از نظر ایده آل مناسب هستند قطعات حاوی فشار, مانند دریچه ها, پمپ ها, و فلنج.
نمرات مانند CA6NM همچنین قدرت عملکرد پیشرفته را ارائه می دهند (>550 MPa), پشتیبانی از طرح های سیستم فشار بالاتر.
قابلیت بازیگری خوب
پوشش مشخصات A352 بازیگران اجزای فولادی, اجازه هندسه های پیچیده و تولید تقریباً شبکه.
این انعطاف پذیری نیاز به ماشینکاری گسترده را کاهش می دهد و تولید گذرگاه های داخلی و یا مسکن های پیچیده را که در غیر این صورت غیر عملی برای جعل یا ماشین هستند امکان پذیر می کند.
تطبیق پذیری در سراسر صنایع
ریخته گری های A352 در بخش های متنوع از جمله روغن استفاده می شود & گاز, پتروشیمی, تولید برق,
و کرایوژنیک - به دلیل قابلیت اطمینان مکانیکی آنها, دقت, و عملکرد در شرایط کم فشار یا فشار بالا.
خوردگی و مقاومت در برابر سایش (در نمرات آلیاژ)
نمرات آلیاژ مانند کله بری ترکیبی از مقاومت در برابر خوردگی و سختی متوسط (200–260 HBW),
آنها را برای خدمات مناسب در مرطوب, اسیدی, یا محیط های شور, مانند تجهیزات زیرزمینی یا گیاهان شیمیایی.
تضمین مبتنی بر استانداردها
اداره شده توسط استانداردهای ASTM, این ریخته گری ها در معرض کنترل های با کیفیت دقیق قرار می گیرند - تحت پوشش عملیات حرارتی, ترکیب شیمیایی, و آزمایش مکانیکی - که تضمین می کند قابلیت اطمینان جهانی و قابلیت ردیابی.
محدودیت فولادهای بازیگران ASTM A352
نقص و تغییرپذیری ریخته گری
مانند هر فرآیند ریخته گری, حفره های کوچک شدن, تخلخل, یا اجزاء ممکن است رخ دهد. این نقص ها, اگر شناسایی و اصلاح نشده باشد, می تواند عملکرد مکانیکی را به خطر بیندازد.
روشهای بازرسی پیشرفته مانند رادیوگرافی و آزمایش اولتراسونیک اغلب برای قطعات بحرانی مورد نیاز هستند.
سختی کمتری در مقایسه با مواد جعلی
با وجود انعطاف پذیری خوب, فولادهای بازیگران به طور کلی نمایش داده می شوند سختی شکستگی پایین از معادل های فرفورژه یا جعلی به دلیل ساختار دانه و نقص های احتمالی ریخته گری.
این ممکن است استفاده از آنها در محیط های خستگی فوق بحرانی را محدود کند.
حساسیت به عملیات حرارتی
مناسب عادی سازی و مزاج برای دستیابی به خصوصیات مکانیکی مورد نیاز ضروری هستند.
عملیات حرارتی ناکافی یا ناهموار می تواند منجر شود استرس پسماند, تحریف, یا حتی ریزش- به ویژه در ریخته گری های ضخیم یا پیچیده.
نگرانی از جوشکاری
برخی نمرات, بویژه فولادهای آلیاژ شده (به عنوان مثال, کله بری), ممکن است نیاز داشته باشد مراحل جوشکاری دقیق, از جمله پیش گرم, عملیات حرارتی پس از جوشکاری (PWHT),
و انتخاب فلز پرکننده برای جلوگیری از آغوش یا تخریب مقاومت در برابر خوردگی.
مقاومت در برابر خوردگی محدود در نمرات کربن
نمرات مانند LCA, LCB, و LCC مقاومت در برابر خوردگی ذاتی محدود دارد.
آنها اغلب نیاز دارند پوشش ها, پوشش, یا حفاظت خارجی هنگامی که در محیط های تهاجمی یا برای خدمات طولانی مدت استفاده می شود.
ملاحظات هزینه در نسخه های آلیاژ
نمرات آلیاژ بالا مانند CA6NM یا LC3 شامل می شود افزایش هزینه ها به دلیل عناصر آلیاژ (Cr, در, مو) و فرآیندهای عملیات ریخته گری و حرارتی بیشتر.
9. برنامه ها و مطالعات موردی
کشتی های کرایوژنیک و ذخیره LNG
- بدنهای شیر LCB و LCC:
-
- LNG زیرساخت ها دریچه هایی را که در آنها انعطاف پذیر باقی مانده است ، می طلبد - 162 درجه سانتیگراد (260 درجه فارنهایت).
در حالی که امتیاز CVN 10000 درجه فارنهایت LCC از انعطاف پذیری کامل در دمای 260 درجه فارنهایت اطمینان نمی دهد, این یک حاشیه ایمنی بالاتر از انتقال شکننده و شکننده را فراهم می کند. - مطالعه موردی: یک ترمینال LNG در شمال اروپا جایگزین اجسام دریچه A216 WCB شد (که در تست های Cooldown شکسته شده است) با بازیگران A352 LCC.
پس از نصب, هیچ شکاف درجه حرارت پایین پس از مشاهده مشاهده نشد 500 چرخه حرارتی.
- LNG زیرساخت ها دریچه هایی را که در آنها انعطاف پذیر باقی مانده است ، می طلبد - 162 درجه سانتیگراد (260 درجه فارنهایت).
روغن & گاز: شیرآلات, فلنج ها, و اتصالات
- سرویس ترش (محیط زیست):
-
- LCB-CR ریخته گری با 1.5% در, 0.35% Cr, و 0.30% MO مقاومت بهبود یافته در برابر ترک خوردگی استرس سولفید (SSC).
- مطالعه موردی: مجامع چاه های دریایی در دریای شمال از 13% فولاد ضد زنگ CR به LCB-CR برای برخی از اجزای کم فشار,
کاهش هزینه مواد توسط 20% بدون قربانی کردن انطباق گاز ترش (NACE MR0175).
تولید برق: اجزای بخار و دیگ بخار
- محفظه پمپ آب تغذیه:
-
- در 20 درجه سانتیگراد و بخار کم فشار, ریخته گری های LCB جایگزین مسکن های فلنج A216 WCB قدیمی تر شدند.
منجر به یک 30% کاهش وزن و بهبود زندگی خستگی به دلیل ساختار ریزتر. - مطالعه موردی: یک نیروگاه چرخه ترکیبی در ژاپن ، اتصالات دامان صفر یا نقص تغییر هسته را پس از اجرای روشهای دقیق دروازه و خنک کننده برای اجسام دریچه توربین A352 LCB گزارش داد.
- در 20 درجه سانتیگراد و بخار کم فشار, ریخته گری های LCB جایگزین مسکن های فلنج A216 WCB قدیمی تر شدند.
راکتورهای پتروشیمی و کشتی های فشار
- پمپ های اتیلن مایع فرعی:
-
- گیاهان اتیلن اتیلن را در - 104 درجه سانتیگراد.
محاسبات پمپ LCC حاشیه کافی بالاتر از صدور گواهینامه 73 درجه سانتیگراد را تضمین می کند, حفظ انرژی چارپی از 20 جی در - 104 درجه سانتیگراد در حین بازرسی شخص ثالث. - مطالعه موردی: یک ایالات متحده. مجتمع اتیلن ساحل خلیج فارس نازل های راکتور LCC را مستقر کرد.
تمام شد 150,000 ساعت خدمات بدون شکستگی شکننده, حتی در هنگام گرم شدن بدون برنامه ریزی تا 50 درجه سانتیگراد در طول نگهداری مورد نیاز بود.
- گیاهان اتیلن اتیلن را در - 104 درجه سانتیگراد.
10. مقایسه با استانداردهای دیگر
هنگام انتخاب مواد برای برنامه های مهم, درک چگونگی مقایسه فولادهای بازیگران ASTM A352 با سایر استانداردهای مرتبط ضروری است.
| استاندارد | نوع مواد | محدوده دما | مقاومت در برابر خوردگی | برنامه های کاربردی معمولی | ویژگی های کلیدی |
|---|---|---|---|---|---|
| ASTM A352 | کربن & فولادهای بازیگران کم آلیاژ | کرایوژنیک به محیط (پایین تا 46 درجه سانتیگراد و پایین) | متوسط (وابسته به آلیاژ) | شیرآلات, پمپ ها, مخازن تحت فشار | سختی عالی درجه حرارت پایین; گرمازا |
| ASTM A216 | ریخته گری های کربن | محیط به درجه حرارت بالا | کم | قطعات حاوی فشار عمومی | مقرون به صرفه; برای خدمات کرایوژنیک مناسب نیست |
| ASTM A351 | فولاد ضد زنگ آستنیتی | محیط به درجه حرارت بالا | بالا | محیط های خورنده | مقاومت در برابر خوردگی برتر; سختی کم کم |
ASTM A217 |
ریخته گری های فولادی آلیاژ (کروم) | درجه حرارت بالا (تا 1100 درجه فارنهایت / 593درجه سانتی گراد) | متوسط به بالا | شیر با دمای بالا و قطعات پمپ | برای سرویس دما بالا طراحی شده است; قدرت & مقاومت در برابر خزش |
| API 6a | کربن & فولاد آلیاژی | روغن & سرویس چاه گاز | متغیر | تجهیزات نفتی | نیازهای سخت سرویس نفتی را برآورده می کند |
| در 10213 | کربن & فولادهای بازیگران کم آلیاژ | مشابه ASTM A352 | متوسط | کشتی های فشار و دریچه ها | معادل استاندارد اروپا |
| او g5121 | کربن & فولادهای بازیگران کم آلیاژ | مشابه ASTM A352 | متوسط | اجزای فشار | معادل استاندارد ژاپنی |
11. روندهای نوظهور و تحولات آینده
متالورژی پیشرفته: تمیز کردن فولاد و پالایش دانه
- ریزگرد با نیوبیوم (NB) و تیتانیوم (از):
-
- فرم NB و TI (NB,از)سی رسوب می کند که مرزهای دانه پین به طور مؤثرتر از V به تنهایی, منجر به ASTM 9-10 اندازه دانه حتی در ریخته گری های بخش بزرگ.
- چقرمگی کرایوژنیک بهبود یافته (CVN 30 J در دمای 100 درجه فارنهایت برای LCC) در آزمایشات نمونه اولیه نشان داده شده است.
- قوس خلاء قوس (ما):
-
- برای ریخته گری های بحرانی هسته ای یا عمیق کریوژنیک, وار گازهای حل شده را از بین می برد و محتوای ورود به آن را کاهش می دهد < 1 PPM-استفاده از اجزای تقریباً تحت فشار با CVN > 45 j در 150 درجه فارنهایت (- 100 درجه سانتیگراد).
تولید افزودنی (AM) برای اجزای فولادی درجه حرارت پایین
- ذوب پرتو الکترونی (EBM) و ذوب لیزری انتخابی (SLM) پودرهای نیکل-آهن-کروم اجازه تولید نزدیک به شکل کوچک را می دهند,
اجزای پیچیده (به عنوان مثال, محل سنسور کرایوژنیک) به طور سنتی از بازیگران A352 ساخته شده است. - ریخته گری ترکیبی -: با استفاده از من برای تولید قالب هستم با کانال های خنک کننده کنفورما ، زمان چرخه را تسریع می کند و همگن ریزساختاری را در ریخته گری ها بهبود می بخشد.
آزمایشات ریخته گری باعث کاهش تخلخل و بهبود CVN توسط 15 %.
بازیگران دیجیتال: شبیه سازی و کنترل کیفیت
- پویایی سیالات محاسباتی (CFD):
-
- طراحی شیروانی مجازی برای بهینه سازی جریان فلزی, کاهش نقص مربوط به تلاطم.
- پیش بینی انقباض جامد و تخلخل با استفاده از تجزیه و تحلیل عنصر محدود (FEA).
- نظارت بر زمان واقعی:
-
- تعبیه دما و مبدل فشار در قالب ها بازخورد فوری در مورد دما و فشار را ارائه می دهد, اجازه کنترل حلقه بسته برای اصلاح ناهنجاری های موجود در پرواز.
- یادگیری ماشین (مولکول) برای پیش بینی نقص:
-
- الگوریتم های ML آموزش داده شده بر روی داده های ریخته گری تاریخی بازیگران معیوب را پیش بینی می کنند (> 90% دقت) بر اساس ورودی های سنسور در زمان واقعی (شیب دما, فشار, تولید گازهای گلخانه ای).
پوشش های جدید و درمان های سطحی برای محیط های شدید
- روکش های نانوکامپوزیت:
-
- ti-al-n و CrN پوشش های PVD که برای معابر داخلی ریخته گری A352 اعمال می شود 300 % عمر فرسایش طولانی تر در جریان گاز کرایوژنیک حاوی ذرات.
- آستر اپوکسی خود درمانی:
-
- اختلاط عوامل شفابخش میکرو کپسوله شده که پلیمرها را پس از تشکیل میکرو قطبی رها می کنند, مهر و موم سوراخ ها در لوله کشی کرایوژنیک بدون نگهداری دستی.
- کربن شبیه الماس (DLC):
-
- پوشش DLC روی سطوح پروانه پمپ باعث کاهش اصطکاک و کاویتاسیون در پمپ های LNG می شود, گسترش MTBF توسط 40%.
12. نتیجه گیری
ASTM A352 یک مشخصات اساسی برای مهندسان طراحی قطعات در معرض سرویس کم فشار و فشار بالا است.
خواه در یک ترمینال LNG کرایوژنیک باشد یا یک سکوی دریایی قطب شمال, نمرات A352 مانند LCC, LCB, و CA6NM قدرت را فراهم می کند, سختی, و قابلیت اطمینان مورد نیاز زیرساخت های مدرن.
با درک ظرافت های متالورژیکی آن, الزامات ساختگی, و ارتباط برنامه, متخصصان صنعت با اطمینان می توانند درجه ریخته گری مناسب را برای ایمن انتخاب و مشخص کنند, عملکرد بلند مدت.
سوالات متداول
ASTM A352 برای چه چیزی استفاده می شود?
ASTM A352 در درجه اول برای تولید اجزای فولادی چدن مانند دریچه ها استفاده می شود, پمپ ها, و کشتی های فشار که برای سرویس کم درجه حرارت یا کرایوژنیک طراحی شده اند.
سختی و استحکام بالای آن ، آن را برای نیاز به محیط های صنعتی مانند پردازش شیمیایی و تولید برق ایده آل می کند.
آیا می توان بازیگران ASTM A352 را جوش داد?
بله, فولادهای بازیگران ASTM A352 را می توان جوش داد.
پیش گرم شدن مناسب, کنترل دمای بین پاس, و عملیات حرارتی پس از جوش برای حفظ خصوصیات مکانیکی و جلوگیری از ترک خوردگی توصیه می شود.
ASTM A352 فولادهای بازیگران مقاوم در برابر خوردگی هستند?
فولادهای ASTM A352 مقاومت در برابر خوردگی متوسط را ارائه می دهند, که می تواند از طریق درمان های سطحی یا روکش ها بهبود یابد, بستگی به محیط خدمات دارد.
