ASTM A352 болаттар

1. Кіріспе

Нөлден төмен өнімділік маңызды болып табылатын инженерлік орталарда, материалдың сенімділігіне нұқсан келтіруге болмайды.

ASTM A352 – ASTM International әзірлеген кең танылған спецификация, ол осы мәселеге жауап береді. шойын көміртекті және төмен легирленген болаттар арналған Қысым бар бөлшектер ішінде жұмыс істейтін төмен температурадағы қызмет көрсету жағдайлары.

Бұл болаттар СТГ сияқты салаларда өте маңызды, криогеника, Мұнай және газ, және электр қуатын өндіру, мұнда суық кернеу кезінде механикалық тұтастық келіспейді.

Бұл мақалада ASTM A352 жан-жақты талдауы берілген, оның металлургиялық принциптерін зерттеу, Механикалық талаптар, қолданбалар, және өндірістік салдары

инженерлерге қолдау көрсету, спецификациялар, ақпараттандырылған материалды таңдауда сатып алу мамандары.

2. ASTM A352 қолдану саласы мен мақсаты

ASTM A352 қақпақтары қысымды ұстап тұратын бөлшектерге арналған құймалар бойынша жұмыс істеуге арналған төмен температуралар -50°F дейін (-46° °) немесе одан да төмен, Бағаға байланысты.

Ол құйылған болаттың икемділігін сақтауды қамтамасыз етеді, қаттылық, және осы талап ететін орталарға ұшыраған кезде сынғыш сынуға төзімділік.

ASTM A216-дан айырмашылығы (жалпы мақсаттағы көміртекті болаттар үшін) немесе A351 (коррозияға төзімді аустениттік тот баспайтын құймалар үшін), A352 төмен температуралы қолданбаларға бейімделген.

Ол ASME SA352 стандартымен жиі қосарланған сертификатталған, оны қысыммен жұмыс істейтін ыдыс пен құбыр кодының сәйкестігіне қолайлы етеді.

3. ASTM A352 сорттарының классификациясы

ASTM A352 бірқатар қамтиды шойын көміртекті және төмен легирленген болат маркалары үшін арнайы әзірленген төмен температура қызметі қысымы бар компоненттерде.

Классификация негізделген Химиялық құрамы, Механикалық қойылым, жіне қызмет көрсету шарттары.

Бұл бағалар кеңінен топтастырылған Көміртекті болаттар, Төмен легірленген болаттар, жіне Тот баспайтын болаттар, әрқайсысы нақты операциялық талаптарды қанағаттандыру үшін бейімделген.

Төменде ең көп таралған ASTM A352 сорттарының егжей-тегжейлі жіктелуі берілген:

UNS нөмірлерін салыстыру

Әрбір ASTM A352 бағасының да сәйкестігі бар Бірыңғай нөмірлеу жүйесі (Бізді) бақылау және қорытпаларды стандарттауды қолдау үшін белгілеу:

• LCA – UNS J03000
• Lcb – UNS J03001
• LCC – UNS J03002
• CA6NM – АҚШ J91540

Өңделген эквиваленттермен салыстыру

ASTM A352 басқарады құю құралдар, оның көптеген бағаларын еркін салыстыруға болады соғылған болаттың техникалық сипаттамалары ұқсас қолданбаларда қолданылады. Мысалы:

• A352LCC шамамен параллельдер ASTM A350 LF2 (соғылған көміртекті болат)
• CA6NM металлургиялық жағынан соғылғанға ұқсас 13-4 Тот баспайтын болат (Айси 410 Нимен)

4. Химиялық талаптар

Кесте әдеттегі максимум және ең аз композиция ауқымдарын жинақтайды:

Төмен температурадағы қаттылыққа легирлеуші ​​элементтердің әсері

• Көміртегі (0.24–0,32%): Күш пен қаттылық арасындағы тепе-теңдік; шамадан тыс көміртегі (> 0.32%) -50 °F және одан төмен температурада қаттылықты арттырып, Charpy энергиясын азайта алады.
• Марганец (0.60–1,10%): Балқыту кезінде тотықсыздануға ықпал етеді және қатты ерітіндінің күшеюіне ықпал етеді.
  Mn сонымен қатар термиялық өңдеу кезінде перлит/перлит-феррит қоспаларын тазартуға көмектеседі, Қатаңдықты жақсарту.
• Никель (1.00-2.00%) (Тек LCB-CR): Никель айтарлықтай жақсартады қисық ығысу (NDT ауысуы) Шарпи өтпелі аймағында, болаттардың төмен температурада икемділігін сақтауға мүмкіндік береді.
• Хромий (0.25–0,50%) және молибден (0.25–0,50%): Бұл элементтер біріктіріліп, қалыптасады карбидтер (Cr₇C₃, Mo₂C) термиялық өңдеу кезінде дәннің өсуін тежейді және жақсартады Беріктік,
  осылайша созылу беріктігін де, төмен температурадағы қаттылықты да жақсартады.
• Ванади (0.05–0,15%): Жұқа VC тұнбаларын түзу арқылы күшті дәнді тазартқыш ретінде әрекет етеді, құю және термиялық өңдеу кезінде аустенит дәнінің шекараларын бекітеді.
  Ұсақ түйір өлшемі (ASTM 6–8) криогендік температурада жоғары Charpy V-кеңістік энергиясымен тікелей байланысты.

5. Физикалық қасиеттері

Тығыздық және жылу өткізгіштік

• Тығыздық: Шамамен 7.80 g / cm³ (0.283 LB / on³) барлық A352 сыныптары үшін, легирленген қоспалардан бері (Әзірлеу, -Да, Кр, V) салыстырмалы түрде аз (≤ 3% жалпы).
• Жылу өткізгіштік:

• • Ас-шоу: ~ 30 М / м / -та 20 ° °.
  • Қалыптастырылған/Темперленген: Аздап азайтылды (~ 28 М / м /) астық құрылымы мен шыңдалған карбидтерге байланысты.
  • Криогендік әсер: -100 °C температурада, өткізгіштігі шамалы көтеріледі (~ үшін 35 М / м /) өйткені фононның шашырауы азаяды,
    бұл жылдам жылу беруді қажет ететін қолданбалар үшін пайдалы болуы мүмкін (E.Г., криогенді клапандар).

Жылу кеңеюінің коэффициенті (Табғы) криогендік температураларда

• Табғы (20 °C -100 °C): ~ 12 × 10⁻⁶ /°C
• Табғы (−100 °C және −196 °C): ~ 11 × 10⁻⁶ /°C

Аустенитті тот баспайтын болаттармен салыстырғанда (≈ 16 × 10⁻⁶ /°C), A352 құйылған болат төмен термиялық кеңеюді көрсетеді, бұл ұқсас CTE бар материалдармен болттармен немесе тығыздау кезінде тиімді (E.Г., Көміртекті болаттар).

Дизайнерлер жұптасу кезінде дифференциалды кеңейтуді есепке алуы керек алюминий немесе мыс қорытпалар, әсіресе криогендік қолданбаларда.

6. ASTM A352 құйылған болаттардың механикалық қасиеттері

ASTM A352 құйылған болаттар төмен немесе криогенді температурада жоғары беріктік пен тамаша беріктікті қажет ететін қолданбалар үшін арнайы әзірленген.. Механикалық қасиеттер химиялық құрамы мен термиялық өңдеу процестеріне негізделген сорттар арасында аздап өзгереді. Төменде бірнеше жиі қолданылатын A352 бағаларының салыстырылуы берілген.

Сынып бойынша типтік механикалық қасиеттер

Арнайы бағалар туралы ескертулер

• CA6NM: Гидроэлектр турбиналарында кеңінен қолданылады, Клапанның денелері, және оған арналған сорғы корпустары тамаша кавитацияға төзімділік, дәнекерлеушілік, жіне әсер ету қаттылық нөлден төмен температурада.
• CA15: Жақсы қаттылық пен коррозияға төзімділікті ұсынады, бірақ CA6NM-ге қарағанда соққыға төзімділігі төмен, оны қолайлы ету орташа қысымды орталар.
• Cf8m (316 бірдей): Әдетте A352 бөлігі болмаса да, ол жиі астына құйылады ASTM A743 және пайдаланылады коррозиялық, бірақ төмен температура емес шар.
• CD4MCUN: Коррозияға төзімділіктің күшті балансы бар дуплексті тот баспайтын сорт, күш, және әсер ету өнімділігі; сияқты агрессивті орталар үшін өте қолайлы құрамында хлор бар ерітінділер.

7. ASTM A352 құйылған болаттарды құю және өндіру процестері

Трансляция процесіне шолу

ASTM A352 құйылған болаттар әдетте пайдалана отырып өндіріледі Құмның құюы немесе Инвестициялық құю, күрделілігіне байланысты таңдаумен, мөлшер, және бөліктің талап етілетін рұқсаттары.

• Құмның құюы: Бұл үлкен клапан корпустарын шығарудың ең кең таралған әдісі болып қала береді, Сорғы корпустары, және ASTM A352 бойынша көрсетілген фланецтер.
  Ол күрделі пішіндер мен қалың бөліктер үшін үнемді икемділікті ұсынады.
  Дегенмен, кеуектілік және шөгу сияқты ақауларды азайту үшін қалып материалдарын және құю параметрлерін мұқият бақылауды қажет етеді.
• Инвестициялық құю: Кішігірім, жоғарғы бетті өңдеуді және өлшемдік дәлдікті қажет ететін күрделірек құрамдас бөліктер, кейде инвестициялық құю қолданылады.
  Бұл әдіс құю ақауларын азайтады және өңдеуге арналған рұқсаттарды азайтады, қымбатырақ болса да.

Термиялық өңдеу

Пост-кастинг, ASTM A352 болаттары қатаңдан өтеді қалыпқа келтіру және шынықтыру механикалық қасиеттерін жақсарту үшін:

• Қалыпқа келтіру: Әдетте орындалады 900-950 ° C, қалыпқа келтіру дәннің құрылымын нақтылайды, Ішкі күйзелістерді басады, және қаттылықты жақсартады.
• Тымбитора: орындалады 600-700 ° C, шынықтыру сынғыштықты азайта отырып, беріктік пен икемділікті теңестіреді.
• ASTM спецификацияларына сәйкестікті қамтамасыз ету және құю кезінде біркелкі механикалық қасиеттерге қол жеткізу үшін термиялық өңдеу циклдері қатаң бақыланады және құжатталады..

Өңдеу және әрлеу

Күрделі геометрияларға байланысты, құйылған ASTM A352 компоненттері жиі қажет өңдеу соңғы өлшемдер мен рұқсаттарға қол жеткізу. Бұған кіреді:

• CNC өңдеу клапан орындықтары үшін, фланецтер, және сыни тығыздалған беттер.
• Беттік емдеу коррозияға төзімділік пен тығыздау өнімділігін арттыру үшін тегістеу және жылтырату сияқты.
• Өңдеу параметрлері құралдың тозуын және бет ақауларын азайту үшін болат маркасы мен қаттылығына қарай оңтайландырылған..

8. ASTM A352 құйма болаттарының артықшылықтары мен шектеулері

ASTM A352 құйылған болаттар беріктігі бар маңызды қолданбаларда кеңінен қолданылады, қаттылық, және төмен температурадағы морттануға төзімділік маңызды.

ASTM A352 құйма болаттарының артықшылықтары

Төмен температурада жоғары беріктік

ASTM A352 бағалары - әсіресе LCA, Lcb, және LCC — криогендік және нөлден төмен қызмет көрсету үшін арнайы әзірленген.

Ең аз Charpy V-кеңістігімен әсер етудің энергетикалық талаптары 27 J -46°C, бұл материалдар құрылымның тұтастығын қамтамасыз етеді және төтенше жағдайларда сыну қаупін азайтады.

Тамаша қысымды ұстау

Олардың механикалық беріктігі мен икемділігіне байланысты, A352 құйылған болаттар өте қолайлы Қысым бар бөлшектер, мысалы, клапандар, сорғылар, және фланецтер.

CA6NM сияқты сорттар да жақсартылған кірістілік күшін ұсынады (>550 МПа), жоғары қысымды жүйе конструкцияларын қолдау.

Жақсы трансмиссиялық

A352 спецификациясы қамтиды құю болат компоненттері, күрделі геометриялар мен желіге жақын пішінді өндіруге мүмкіндік береді.

Бұл икемділік кең көлемді өңдеу қажеттілігін азайтады және күрделі ішкі өту жолдарын немесе соғу немесе машина жасау мүмкін емес корпустарды жасауға мүмкіндік береді..

Өнеркәсіп бойынша жан-жақты

A352 құймалары әртүрлі салаларда, соның ішінде мұнайда қолданылады & газ, мұнай-химия, Электр қуатын өндіру,

және криогендік – олардың механикалық сенімділігіне байланысты, өлшемді дәлдік, және төмен температура немесе жоғары қысым жағдайында өнімділік.

Коррозия және тозу кедергісі (легирленген сорттарда)

сияқты қорытпа сорттары CA6NM комбинациясын ұсынады Коррозияға төзімділік жіне орташа қаттылық (200–260 HBW),

қызмет көрсетуге жарамды етеді дым, қышқыл, немесе тұзды орталар, су асты жабдықтары немесе химиялық зауыттар сияқты.

Стандарттарға негізделген кепілдік

Басқаруда ASTM стандарттары, бұл құймалар термиялық өңдеуді қамтитын қатаң сапаны бақылаудан өтеді, Химиялық құрамы, және механикалық сынау – бұл қамтамасыз етеді жаһандық сенімділік пен бақылау.

ASTM A352 құйма болаттарының шектеулері

Құю ақаулары және өзгермелілігі

Кез келген құю процесі сияқты, Шөгінділер қуыстары, кеуелік, немесе қосындылар орын алуы мүмкін. Бұл ақаулар, анықталмаса және түзетілмесе, механикалық өнімділікті бұзуы мүмкін.

Жетілдірілген тексеру әдістері сияқты рентгенография және ультрадыбыстық зерттеу сыни бөліктерге жиі қажет.

Соғылған материалдармен салыстырғанда төмен беріктік

Жақсы икемділікке қарамастан, әдетте құйылған болаттар көрінеді төмен сыну беріктігі дәннің құрылымына және құюдың ықтимал кемшіліктеріне байланысты соғылған немесе соғылған эквиваленттерге қарағанда.

Бұл оларды өте маңызды шаршау орталарында пайдалануды шектеуі мүмкін.

Термиялық өңдеу сезімталдығы

Дұрыс қалыпқа келтіру және шынықтыру қажетті механикалық қасиеттерге қол жеткізу үшін қажет.

Жеткіліксіз немесе біркелкі емес термиялық өңдеу әкелуі мүмкін Қалдық кернеу, бұрмалау, немесе тіпті микрокрекинг—әсіресе қалың немесе күрделі құймаларда.

Дәнекерлеуге қатысты мәселелер

Кейбір бағалар, әсіресе легирленген болаттар (E.Г., CA6NM), талап етуі мүмкін дәнекерлеудің қатаң процедуралары, ... қоса алғанда алдын ала қыздыру, Дәнекерлеуден кейінгі термиялық өңдеу (Птеп),

жіне Толтырғыш металды таңдау морттануды немесе коррозияға төзімділіктің нашарлауын болдырмау үшін.

Көміртекті сорттардағы шектеулі коррозияға төзімділік

LCA сияқты бағалар, Lcb, және LCC коррозияға төзімділігі шектеулі.

Олар жиі талап етеді жабындар, шығалықтар, немесе сыртқы қорғаныс агрессивті орталарда немесе ұзақ мерзімді қызмет көрсету үшін пайдаланылғанда.

Легірленген нұсқалардағы шығындарды қарастыру

CA6NM немесе LC3 сияқты жоғары қорытпалы сорттар жатады шығындардың артуы легирленген элементтерге байланысты (Кр, -Да, Әзірлеу) және құю және термиялық өңдеу процестерін талап етеді.

9. Қолданбалар және кейстер

Криогендік ыдыстар және СТГ сақтау

• LCB және LCC арматурасының корпустары:

• • Сұйытылайды инфрақұрылым икемді болып қалатын клапандарды талап етеді −162 °C (-260 °F).
    LCC −100 °F CVN рейтингі −260 °F температурада толық икемділікті қамтамасыз етпейді, ол сынғыш-иілгіш ауысудан жоғары қауіпсіздік шегін қамтамасыз етеді.
  • Кейс-стади: Солтүстік Еуропадағы СТГ терминалы A216 WCB клапанының корпусын ауыстырды (салқындату сынақтары кезінде сынған) A352 LCC құймаларымен.
    Орнатудан кейінгі, кейін төмен температуралы жарықтар байқалмады 500 термиялық циклдар.

Майлау & Газ: Клапандар, Фланецтер, және муфталар

• Қысқыш (H₂S ортасы):

• • LCB-CR бар құймалар 1.5% -Да, 0.35% Кр, жіне 0.30% Мо төзімділігі жақсарды сульфидтік кернеулі крекинг (SSC).
  • Кейс-стади: Солтүстік теңіздегі теңіз ұңғымаларының сағалық жинақтары ауысты 13% Кейбір төмен қысымды құрамдастарға арналған Cr тот баспайтын болаттан LCB-CR,
    арқылы материалдық шығынды азайту 20% шикі газдың сәйкестігін құрбан етпей (Nace mr0175).

Электр қуатын өндіру: Бу және қазандық компоненттері

• Қоректік су сорғыларының корпустары:

• • жұмыс істейді −20 °C және төмен қысымды бу, LCB құймалары ескі A216 WCB фланецті корпустарын ауыстырды.
    Нәтижесінде а 30% Салмақты азайту жіңішке микроқұрылымның арқасында шаршау мерзімі жақсарды.
  • Кейс-стади: Жапониядағы құрама циклді электр станциясы A352 LCB турбиналық қан кету клапанының корпустары үшін мұқият ысыру және салқындату тәжірибесін енгізгеннен кейін нөлдік қосылыстар немесе негізгі ауыстыру ақаулары туралы хабарлады..

Мұнай-химиялық реакторлар және қысымды ыдыстар

• Суытылған сұйық этилен сорғылары:

• • Этилен зауыттары этиленді сақтайды және айдайды −104 °C.
    LCC сорғы корпустары -73 °C сертификатынан жоғары жеткілікті маржаны қамтамасыз етті, Charpy энергиясын сақтайды 20 Ж -та −104 °C үшінші тараптың тексеруі кезінде.
  • Кейс-стади: АҚШ. Парсы шығанағы жағалауындағы этилен кешені LCC реакторының саптамаларын орналастырды.
    Үстінде 150,000 сынғыш сынықтарсыз қызмет көрсету сағаттары, техникалық қызмет көрсету кезінде -50 °C дейін жоспардан тыс қыздыру қажет болса да.

10. Басқа стандарттармен салыстыру

Маңызды қолданбалар үшін материалдарды таңдағанда, ASTM A352 құйылған болаттардың басқа тиісті стандарттармен қалай салыстырылатынын түсіну өте маңызды.

11. Дамушы тенденциялар және болашақ дамулар

Жетілдірілген металлургия: Таза болат өңдеу және астықты тазарту

• Ниобиймен микроқорыту (Нб) және титан (-Ден):

• • Nb және Ti пішіні (Нб,-Ден)Б V-ге қарағанда астық шекараларын тиімдірек бекітетін тұнба тудырады, апарады ASTM 9–10 ірі секциялы құймаларда да дән өлшемдері.
  • Жақсартылған криогендік қаттылық (CVN ≥ 30 LCC үшін −100 °F кезінде J) прототиптік сынақтарда көрсетілді.

• Вакуумдық доғаны қайта балқыту (Біздің):

• • Сыни ядролық немесе терең криогенді құймалар үшін, VAR еріген газдарды жояды және инклюзия мазмұнын төмендетеді < 1 бет көру— CVN көмегімен өткізбейтін компоненттерді беру > 45 J -150 °F (−100 °C).

Қоспа өндірісі (Боламын) Төмен температуралы болат компоненттері үшін

• Электронды-сәулелік балқу (Ebm) жіне Селективті лазерлік балқыту (Шелек) Никель-Темір-Хром ұнтақтары тордың пішініне жақын ұсақ ұнтақтарды өндіруге мүмкіндік береді,
  күрделі компоненттер (E.Г., криогендік сенсор корпустары) дәстүрлі түрде A352 құймаларынан жасалған.
• Гибридті құю – AM: Пайдалану Қалыптарды шығару үшін AM конформды салқындату арналары бар цикл уақытын жылдамдатады және құймалардағы микроқұрылымдық біртектілікті жақсартады.
  Құю зауытының сынақтары кеуектіліктің төмендегенін және CVN жақсартылғанын көрсетеді 15 %.

Сандық трансляция: Модельдеу және сапаны бақылау

• Есептеу сұйықтығын динамика (Ауыртпалық):

• • Металл ағынын оңтайландыру үшін виртуалды қақпаның дизайны, турбуленттілікке байланысты ақауларды азайту.
  • Болжам қатаюдың шөгуі жіне кеуелік пайдалану соңғы элементтерді талдау (Ақиа).

• Нақты уақыттағы бақылау:

• • Ендіру терможұптар жіне қысымды түрлендіргіштер қалыптарда құю температурасы мен қысымы туралы лезде кері байланысты қамтамасыз етеді, тұйық циклді басқаруға аномалияларды жылдам түзетуге мүмкіндік береді.

• Machine Learning (Мл) ақауды болжау үшін:

• • Тарихи құйма деректері бойынша оқытылған ML алгоритмдері ақаулы кастингтерді болжайды (> 90% ділдік) нақты уақыттағы сенсорлық кірістерге негізделген (температура градиенті, қақпа қысымы, пештердің шығарындылары).

Төтенше орталарға арналған жаңа жабындар мен беттік өңдеулер

• Нанокомпозиттік жабындар:

• • Ти-Әл-Н жіне CN A352 құймаларының ішкі өтулеріне қолданылатын PVD жабындары көрсетеді 300 % бөлшектері бар криогенді газ ағындарында эрозияның ұзағырақ мерзімі.

• Өздігінен емдейтін эпоксидті лайнерлер:

• • бірігуі микрокапсулирленген емдік агенттер микро-жарықтар пайда болған кезде полимерлерді босатады, қолмен техникалық қызмет көрсетусіз криогендік құбырлардағы саңылауларды тығыздау.

• Алмаз тәрізді көміртек (Дл):

• • Сорғы дөңгелектерінің беттеріндегі DLC жабындары СТГ сорғыларындағы үйкеліс пен кавитацияны азайтады, арқылы MTBF ұзарту 40%.

12. Қорытынды

ASTM A352 - төмен температура мен жоғары қысымды қызмет көрсетуге ұшырайтын компоненттерді жобалайтын инженерлер үшін маңызды материал сипаттамасы.

Ол криогендік СТГ терминалында немесе Арктикалық теңіз платформасында болсын, LCC сияқты A352 бағалары, Lcb, және CA6NM күшті қамтамасыз етеді, қаттылық, және заманауи инфрақұрылым талап ететін сенімділік.

Оның металлургиялық нюанстарын түсіну арқылы, ПАССИЯЛЫҚ ТАЛАПТАР, және қолданбаның өзектілігі, сала мамандары қауіпсіз құю дәрежесін сенімді түрде таңдап, көрсете алады, Ұзақ мерзімді қойылым.

 

ЖҚС

ASTM A352 не үшін қолданылады?

ASTM A352 негізінен клапандар сияқты құйылған болат компоненттерін өндіру үшін қолданылады, сорғылар, және төмен температурада немесе криогендік қызмет көрсетуге арналған қысымды ыдыстар.

Оның жоғары беріктігі мен беріктігі оны химиялық өңдеу және электр қуатын өндіру сияқты талап етілетін өндірістік орталар үшін өте қолайлы етеді.

ASTM A352 құймаларын дәнекерлеуге бола ма??

Иә, ASTM A352 құйылған болаттарды дәнекерлеуге болады.

Дұрыс алдын ала қыздыру, аралық температураны реттеу, механикалық қасиеттерді сақтау және крекингті болдырмау үшін дәнекерлеуден кейінгі термиялық өңдеу ұсынылады.

ASTM A352 құйылған болаттар коррозияға төзімді?

ASTM A352 болаттары орташа коррозияға төзімділікті ұсынады, беттік өңдеулер немесе жабындар арқылы жақсартуға болады, қызмет көрсету ортасына байланысты.