ASTM A352 steypta stál

1. INNGANGUR

Í verkfræðisumhverfi þar sem árangur undir núll er mikilvægur, Ekki er hægt að skerða efnis áreiðanleika.

ASTM A352 er víða viðurkennd forskrift þróuð af ASTM Internation varpaðu kolefni og lágum álstál ætlað fyrir Hlutar sem innihalda þrýsting sem starfa í Þjónustuskilyrði með lágum hitastigi.

Þessi stál eru nauðsynleg í atvinnugreinum eins og LNG, Kryogenics, olía og gas, og orkuöflun, Þar sem vélræn ráðvendni undir köldu streitu er ekki samningsatriði.

Þessi grein veitir yfirgripsmikla greiningu á ASTM A352, að kanna málmvinnslu sína, vélrænar kröfur, Forrit, og framleiðsluáhrif

Til að styðja verkfræðinga, sértækar, og sérfræðingar í innkaupum við að taka upplýsta efnisval.

2. Gildissvið og tilgangur ASTM A352

ASTM A352 nær Steypu fyrir þrýstingshluta Hannað til að starfa á lágt hitastig niður í -50 ° F. (-46° C.) eða jafnvel lægra, fer eftir einkunn.

Það tryggir að steypustálið viðheldur sveigjanleika, hörku, og mótspyrna gegn brothættum beinbrotum þegar þeir verða fyrir þessu krefjandi umhverfi.

Ólíkt ASTM A216 (fyrir almennar steypta kolefnisstál) eða A351 (Fyrir tæringarþolið austenitísk ryðfríu steypu), A352 er sniðið að lágu hitastigi.

Það er oft tvöfalt vottað með ASME SA352, Að gera það hentugt fyrir þrýstingsskip og leiðslur kóða.

3. Flokkun ASTM A352 einkunna

ASTM A352 felur í sér úrval af varpaðu kolefni og lágum álstáli sérstaklega hannað fyrir Lághitaþjónusta í þrýstingshlutum.

Flokkunin er byggð á Efnasamsetning, vélræn afköst, Og Þjónustuskilyrði.

Þessar einkunnir eru í stórum dráttum flokkaðar í Kolefnisstál, Low-alloy stál, Og Martensitic ryðfríu stáli, Hver sérsniðin til að uppfylla sérstakar rekstrarkröfur.

Below is a detailed classification of the most common ASTM A352 grades:

Kortlagning uns

Each ASTM A352 grade also has a corresponding Unified Numbering System (BNA) designation to support traceability and alloy standardization:

• LCA – UNS J03000
• LCB – UNS J03001
• LCC – UNS J03002
• Ca6nm – UNS J91540

Samanburður við unnu jafngildi

While ASTM A352 governs leikarar vörur, many of its grades can be loosely compared to wrought steel specifications used in similar applications. Til dæmis:

• A352 LCC roughly parallels ASTM A350 LF2 (forged carbon steel)
• Ca6nm er málmvinnslulega svipað og unnið 13-4 ryðfríu stáli (Aisi 410 með ni)

4. Efnafræðilegar kröfur

Taflan dregur saman dæmigerða hámarks og lágmarks samsetningu svið:

Áhrif málmblöndu á lágan hita hörku

• Kolefni (0.24–0,32%): Jafnvægi milli styrkleika og hörku; óhóflegt kolefni (> 0.32%) getur aukið hörku og dregið úr charpy orku við -50 ° F og undir.
• Mangan (0.60–1,10%): Stuðlar að afþreifingu meðan á bráðnun stendur og stuðlar að styrkingu fastrar lausnar.
  MN hjálpar einnig til við að betrumbæta perlu/perlu-ferrít blöndur við hitameðferð, bæta hörku.
• Nikkel (1.00–2,00%) (Aðeins LCB-CR): Nikkel eykur verulega ferilbreyting (NDT vakt) á Charpy umbreytingarsvæðinu, leyfa stáli að viðhalda sveigjanlegri hegðun við lægra hitastig.
• Króm (0.25–0,50%) og molybden (0.25–0,50%): Þessir þættir sameinast og myndast Carbides (Cr₇c₃, MOUITC) Sá sem dregur úr kornvexti við hitameðferð og bætir Herðanleiki,
  þar með að bæta bæði togstyrk og lághita hörku.
• Vanadíum (0.05–0,15%): Virkar sem öflugur kornhreinsari með því að mynda fínn VC botnfall, sem pinna Austenite kornamörk við steypu og hitameðferð.
  Fínni kornastærð (ASTM 6–8) beinlínis samsvarar hærri Charpy V-hak orku við kryógenhita.

5. Líkamlegir eiginleikar

Þéttleiki og hitaleiðni

• Þéttleiki: Um það bil 7.80 g/cm³ (0.283 lb/in³) fyrir allar A352 einkunnir, Þar sem álfelgisviðbæturnar (Mo., In, Cr, V) eru tiltölulega minniháttar (≤ 3% Alls).
• Hitaleiðni:

• • As-steypu: ~ 30 W/m · k at 20 ° C..
  • Staðlað/mildað: Nokkuð minnkað (~ 28 W/m · k) Vegna fínni kornbyggingar og mildaðs karbíða.
  • Kryógenísk áhrif: Við -100 ° C., Leiðni eykst hóflega (til ~ 35 W/m · k) Vegna þess að hljóðdreifing lækkar,
    sem getur verið gagnlegt fyrir forrit sem krefjast hraðrar hitaflutnings (T.d., cryogenic valves).

Stuðull hitauppstreymis (CTE) við kryógenhita

• CTE (20 ° C til -100 ° C): ~ 12 × 10⁻⁶ /° C.
• CTE (−100 ° C til −196 ° C): ~ 11 × 10⁻⁶ /° C.

Í samanburði við austenitic ryðfríu stáli (≈ 16 × 10⁻⁶ /° C.), A352 steypustál sýnir lægri hitauppstækkun, sem er hagkvæmt þegar bolt er eða þétting með efni sem hafa svipaða CTE (T.d., Kolefnisstál).

Hönnuðir verða samt að gera grein fyrir mismunadreifingu þegar parað er við Ál eða kopar málmblöndur, sérstaklega í kryógenískum forritum.

6. Vélrænir eiginleikar ASTM A352 steypu stál

ASTM A352 steypustál eru sérstaklega hannað fyrir forrit sem krefjast mikils styrks og framúrskarandi hörku við lágt eða kryógenhita. Vélrænni eiginleikarnir eru mjög breytilegir milli eininga sem byggjast á efnasamsetningu og hitameðferðarferlum. Hér að neðan er samanburður á nokkrum algengum A352 bekkjum.

Dæmigerðir vélrænir eiginleikar eftir bekk

Athugasemdir um sérstakar einkunnir

• Ca6nm: Víða notað í vatnsafls hverfla, loki líkama, og dæla hlífum fyrir það Framúrskarandi cavitation mótspyrna, suðuhæfni, Og Áhrif hörku við hitastig undir undirserum.
• CA15: Býður upp á góða hörku og tæringarþol en lægri högg hörku en CA6NM, sem gerir það hentugra fyrir Miðlungs þrýstingsumhverfi.
• CF8M (316 Jafngild): Þó að það sé ekki venjulega hluti af A352, það er oft varpað undir ASTM A743 og notað í ætandi en ekki lághita skilyrði.
• CD4MCun: Tvíhliða ryðfríu bekk með sterkt jafnvægi á tæringarþol, styrkur, og áhrif á áhrif; Tilvalið fyrir árásargjarn umhverfi eins og Klóríðberandi lausnir.

7. Steypu- og framleiðsluferli ASTM A352 steypu stál

Yfirlit yfir steypuferli

ASTM A352 steypustál eru venjulega framleidd með því að nota Sandsteypu eða Fjárfesting steypu, Með valinu fer eftir flækjunni, Stærð, og krafist vikmörk hlutans.

• Sandsteypu: Þetta er áfram algengasta aðferðin til að framleiða stóra loki líkama, dæluhús, og flansar tilgreindir undir ASTM A352.
  Það býður upp á hagkvæman sveigjanleika fyrir flókinn form og þykka hluta.
  Samt, Það krefst nákvæmrar stjórnunar á mygluefni og hella breytum til að lágmarka galla eins og porosity og rýrnun.
• Fjárfesting steypu: Fyrir minni, flóknari þættir sem þurfa yfirburða yfirborðsáferð og víddar nákvæmni, Fjárfesting er stundum notuð.
  Þessi aðferð skilar færri steypugöllum og dregur úr vinnslupeningum, að vísu við hærri kostnað.

Hitameðferð

Eftir steypu, ASTM A352 stál gangast strangar Normalising og mildandi Til að auka vélrænni eiginleika:

• Normalizing: Venjulega framkvæmt kl 900–950 ° C., Normalisera betrumbæta kornbyggingu, Léttir innra álag, og bætir hörku.
• Temping: Framkvæmt kl 600–700 ° C., Mitni jafnvægi styrk og sveigjanleika en dregur úr brothættri.
• Fylgst er stranglega og skjalfest til að tryggja að farið sé að ASTM forskriftum og til að ná einsleitum vélrænum eiginleikum í gegnum steypuna.

Vinnsla og frágang

Vegna flókinna rúmfræði, varpað ASTM A352 íhlutir þurfa oft vinnsla Til að ná endanlegum víddum og vikmörkum. Þetta felur í sér:

• CNC vinnsla fyrir loki sæti, Flansar, og mikilvægir þéttingarfletir.
• Yfirborðsmeðferðir svo sem að mala og fægja til að auka tæringarþol og þéttingu.
• Vinnubreytur eru fínstilltar út frá stálstigi og hörku til að lágmarka slit á verkfærum og yfirborðsgöllum.

8. Kostir og takmarkanir ASTM A352 steypu stál

ASTM A352 steypustál eru mikið notuð í mikilvægum forritum þar sem styrkur, hörku, og mótspyrna gegn lághitastigi er nauðsynleg.

Kostir ASTM A352 steypu stál

Yfirburða hörku í lágum hitastigi

ASTM A352 einkunnir - sérstaklega LCA, LCB, og LCC-eru sérstaklega hönnuð fyrir kryógen- og undir-núllþjónustu.

Með lágmarks Charpy V-hak orkuþörf 27 J við −46 ° C., Þessi efni tryggja uppbyggingu og draga úr hættu á brothættum beinbrotum við erfiðar aðstæður.

Framúrskarandi þrýstingsvörun

Vegna vélræns styrkleika þeirra og sveigjanleika, A352 steypustál henta fullkomlega fyrir Hlutar sem innihalda þrýsting, svo sem lokar, dælur, og flansar.

Einkunnir eins og Ca6nm bjóða einnig upp á aukinn ávöxtunarstyrk (>550 MPA), styðja við hærri þrýstingskerfi.

Góð steypuhæfni

A352 forskriftin nær yfir leikarar stálíhlutir, Leyfa flóknar rúmfræði og framleiðslu nálægt netformum.

Þessi sveigjanleiki dregur úr þörfinni fyrir umfangsmikla vinnslu og gerir kleift að framleiða flóknar innri gangstíga eða hús sem annars eru óframkvæmanlegar að smíða eða vél.

Fjölhæfni milli atvinnugreina

A352 steypu eru notuð í fjölbreyttum geirum - þar á meðal olía & bensín, jarðolíu, orkuvinnsla,

og kryogenics - due to Mechanical áreiðanleika þeirra, víddar nákvæmni, og afköst við lághita eða háþrýstingsskilyrði.

Tæringu og slitþol (í álfelgum)

Álfelgur eins og Ca6nm bjóða upp á sambland af tæringarþol Og hófleg hörku (200–260 HBW),

gera þá hentugan fyrir þjónustu í blautur, Sýrt, eða saltvatnsumhverfi, svo sem undirbúnað eða efnaplöntur.

Staðlatengd trygging

Að stjórna af ASTM staðlar, Þessar steypir eru fyrir ströngum gæðaeftirliti - sem hylja hitameðferð, Efnasamsetning, og vélræn próf - sem tryggir Alheimsáreiðanleiki og rekjanleiki.

Takmarkanir ASTM A352 steypu stál

Steypa galla og breytileika

Eins og með hvaða steypuferli, Rýrnunarhol, Porosity, eða innifalið getur komið fram. Þessir gallar, ef ekki er auðkennt og leiðrétt, getur málamiðað vélrænan árangur.

Háþróaðar skoðunaraðferðir eins og Röntgenmynd og ultrasonic próf eru oft krafist fyrir mikilvæga hluta.

Minni hörku miðað við fölsuð efni

Þrátt fyrir góða sveigjanleika, steypustál sýna yfirleitt lægri beinbrot en unnin eða fölsuð jafngildi vegna kornbyggingar og hugsanlegra steypu galla.

Þetta getur takmarkað notkun þeirra í öfgafullri þreytuumhverfi.

Hitameðferð næmi

Rétt Normalising og mildandi eru nauðsynleg til að ná tilskildum vélrænni eiginleika.

Ófullnægjandi eða ójöfn hitameðferð getur leitt til leifar streitu, röskun, eða jafnvel Örritun—Takt í þykkum eða flóknum steypum.

Suðuhæfni áhyggjur

Sumar einkunnir, Sérstaklega álfelgur stál (T.d., Ca6nm), getur þurft strangar suðuaðferðir, þar á meðal forhitun, Hitameðferð eftir suðu (PWHT),

Og Filler málmval Til að forðast innleiðingu eða niðurbrot tæringarþols.

Takmarkað tæringarþol í kolefniseinkunn

Einkunnir eins og LCA, LCB, og LCC hafa takmarkaðan tæringarþol.

Þeir þurfa oft húðun, fóður, eða Ytri vernd Þegar það er notað í árásargjarn umhverfi eða til langtíma þjónustu.

Kostnaðarsjónarmið í álfelgum útgáfum

Hátt-alloy einkunnir eins og CA6NM eða LC3 fela í sér Aukinn kostnaður Vegna málmblöndu (Cr, In, Mo.) og meira krefjandi steypu- og hitameðferðarferli.

9. Umsóknir og dæmisögur

Kryógenskip og geymsla LNG

• LCB og LCC loki:

• • Lng innviði krefst lokana sem eru áfram sveigjanlegar kl −162 ° C. (−260 ° F.).
    Þó að −100 ° F CVN -einkunn LCC tryggi ekki fulla sveigjanleika við −260 ° F, það veitir öryggismörk fyrir ofan brothætt -kvörtun umskipti.
  • Málsrannsókn: LNG flugstöð í Norður -Evrópu kom í stað A216 WCB loki (sem brotnaði við kólnpróf) Með A352 LCC steypu.
    Eftir uppsetningu, Engar lágu hitastigssprungur sáust eftir 500 Varma hringrás.

Olía & Bensín: Lokar, Flansar, og tengingar

• Súr þjónusta (Umhverfi H₂):

• • LCB-CR steypu með 1.5% In, 0.35% Cr, Og 0.30% Mo sýning bætti viðnám gegn Súlfíð streita sprunga (SSC).
  • Málsrannsókn: Útihafssamkomur í Norðursjó fóru frá 13% Cr ryðfríu stáli til LCB-CR fyrir suma lágþrýstingshluta,
    draga úr efniskostnaði eftir 20% án þess að fórna sour bensíni (Nace MR0175).

Orkuvinnsla: Gufu og ketilhlutir

• Feedwater Pump Housings:

• • Starfandi kl −20 ° C. og lágþrýsting gufu, LCB steypu komu í staðinn fyrir eldri A216 WCB flansað hús.
    Leiddi til a 30% þyngdartap og bætt þreytulíf vegna fínni smásjána.
  • Málsrannsókn: Virkjun í samsettum lotu í Japan greindi frá núll hring liðum eða kjarna vaktgalla eftir innleiðingu nákvæmra hliðar og slappunaraðferða fyrir A352 LCB hverfla blæðingarventil.

Petrochemical reactors og þrýstiskip

• Undirkældar fljótandi etýlendælur:

• • Etýlenplöntur geyma og dæla etýleni á −104 ° C..
    LCC dæluhylki tryggði nægjanlegan framlegð yfir −73 ° C vottun, viðhalda Charpy orku 20 J. at −104 ° C. við skoðun þriðja aðila.
  • Málsrannsókn: Bandaríkin. Etýlenfléttur Gulf Coast beitt LCC reactor stútum.
    Yfir 150,000 þjónustutími án brothættra beinbrota, Jafnvel þegar ótímabundið var upphitun við -50 ° C var krafist við viðhald.

10. Samanburður við aðra staðla

Þegar þú velur efni fyrir mikilvæg forrit, Að skilja hvernig ASTM A352 steypustál bera saman við aðra viðeigandi staðla er nauðsynleg.

11. Ný þróun og framtíðarþróun

Advanced Metallurgy: Hreinsiefni stálframleiðslu og kornhreinsun

• Örmýking með niobium (NB) og títan (Af):

• • NB og Ti form (NB,Af)C. botnfallið að pinna kornamörkin á skilvirkari hátt en V ein, leiða til ASTM 9–10 kornastærðir jafnvel í stórum hluta steypu.
  • Bætt kryógenískt hörku (CVN ≥ 30 J við −100 ° F fyrir LCC) sýnt fram á í frumgerðarannsóknum.

• Tómarúmbogar (Okkar):

• • Fyrir mikilvæga kjarnorku- eða djúpkrópenísk steypu, Var útrýma uppleystum lofttegundum og dregur úr innihaldi aðlögunar < 1 ppm—Vikandi nærri íhlutir með CVN > 45 J kl −150 ° F. (−100 ° C.).

Aukefnaframleiðsla (Am) Fyrir stálþætti með lágum hita

• Rafeind-geislabráðnun (EBM) Og Selective leysir bráðnun (SLM) af nikkel-járn-króm dufti leyfa næstum netforritun litlu,
  flókinn hluti (T.d., Cryogenic skynjara hús) Hefðbundið úr A352 steypu.
• Blendingur steypu - Am: Að nota Er að framleiða mót Með samsvarandi kælisrásum flýtir fyrir hringrásartímum og bætir einsleitni smásjár í steypu.
  Foundry rannsóknir sýna minni porosity og bætt CVN með 15 %.

Stafræn steypu: Uppgerð og gæðaeftirlit

• Reiknivökvavirkni (CFD):

• • Sýndar hliðarhönnun til að hámarka málmflæði, draga úr göllum sem tengjast ókyrrð.
  • Spá um Storknun rýrnun Og Porosity að nota Endanleg greining (Fea).

• Rauntímaeftirlit:

• • Innfelling hitauppstreymi Og Þrýstings transducers Í mótum veitir tafarlaus viðbrögð við hella hitastigi og þrýstingi, Leyfa stýringu með lokuðum lykkjum að leiðrétta frávik á flugu.

• Vélanám (Ml) fyrir spá um galla:

• • ML reiknirit sem eru þjálfaðir í sögulegum steypugögnum spá fyrir um gallaða steypu (> 90% Nákvæmni) Byggt á inntaki skynjara í rauntíma (hitastigsstig, hliðarþrýstingur, losun ofns).

Nýtt húðun og yfirborðsmeðferðir fyrir öfgafullt umhverfi

• Nanocomposite húðun:

• • Ti-al-n Og Crn PVD húðun beitt á innri leið A352 steypu sýna fram á 300 % Lengri veðrun í kryógenagasstreymi sem inniheldur svifryk.

• Sjálfheilandi epoxýfóðringar:

• • Innlimun Örhylkin lækningarefni sem losar fjölliður við myndun örsprapa, Þétting pinna í kryógenrörum án handvirks viðhalds.

• Demantur eins og kolefni (DLC):

• • DLC húðun á dæluhjólum dregur úr núningi og hola í LNG dælum, útvíkkun mtbf eftir 40%.

12. Niðurstaða

ASTM A352 er nauðsynleg efnisforskrift fyrir verkfræðinga sem hanna íhluti sem verða fyrir lágu hitastigi og háþrýstingsþjónustu.

Hvort sem það er í kryógenískri LNG flugstöð eða norðurskautssvæð, A352 einkunnir eins og LCC, LCB, og ca6nm veita styrkinn, hörku, og áreiðanleiki sem nútíma innviði krefst.

Með því að skilja málmvinnslulínum þess, Kröfur til framleiðslu, og mikilvægi umsóknar, Sérfræðingar í iðnaði geta með öryggi valið og tilgreint rétta steypueinkunn fyrir SAFE, Langtímaárangur.

 

Algengar spurningar

Hvað er ASTM A352 notað fyrir?

ASTM A352 er fyrst og fremst notað til að framleiða steypu stálíhluti eins og lokar, dælur, og þrýstiskip sem eru hönnuð fyrir lághita eða kryógenþjónustu.

Mikil hörku og styrkur þess gerir það tilvalið fyrir krefjandi iðnaðarumhverfi eins og efnavinnslu og orkuvinnslu.

Er hægt að soðna ASTM A352 steypu?

Já, ASTM A352 steypustál er hægt að soðið.

Rétt forhitun, Hitastýring millipassans, og mælt er með hitameðferð eftir suðu til að viðhalda vélrænum eiginleikum og forðast sprunga.

Eru ASTM A352 steypu stál tæringarþolnar?

ASTM A352 stál býður upp á hóflegt tæringarþol, sem hægt er að bæta með yfirborðsmeðferðum eða húðun, Það fer eftir þjónustuumhverfi.