I. Tổng quan về Tiêu chuẩn
Tiêu đề chuẩn: Thông số kỹ thuật tiêu chuẩn ASTM A333/A333M - cho ống thép liền mạch và hàn cho dịch vụ nhiệt độ-thấp
Mục đích cốt lõi: Để điều chỉnh các yêu cầu sản xuất đối với ống thép liền mạch và hàn dành cho dịch vụ ở nhiệt độ-thấp (thường Nhỏ hơn hoặc bằng -18 độ ), đảm bảo độ bền của chúng thông qua thử nghiệm va đập bắt buộc ở rãnh chữ V Charpy để ngăn ngừa hiện tượng gãy giòn ở nhiệt độ thấp.
Phạm vi ứng dụng: Bao gồm các ống thép liền mạch và hàn (hàn-lò, hàn điện-, hàn hồ quang chìm-, v.v.) để vận chuyển chất lỏng có nhiệt độ-thấp hoặc chịu được áp suất trong môi trường nhiệt độ-thấp, chẳng hạn như khí tự nhiên hóa lỏng (LNG), hóa dầu và hệ thống làm lạnh.
II. Hệ thống vật liệu và phân loại lớp
Tiêu chuẩn này bao gồm nhiều loại, mỗi loại có thành phần hóa học riêng biệt và nhiệt độ sử dụng tối thiểu, đạt được thông qua thiết kế hợp kim để có độ bền ở nhiệt độ-thấp:
| Cấp | Lớp tiếng Trung tương đương | Nhiệt độ dịch vụ tối thiểu | Các tính năng thành phần hóa học chính | Ứng dụng điển hình |
|---|---|---|---|---|
| Lớp 1 | - | -45 độ | Thép cacbon-thấp | Đường ống propan, amoniac ở -45 độ |
| lớp 3 | - | -100 độ | Thép niken 3,5% | Đơn vị đông lạnh hóa dầu, đường ống Bắc Cực |
| lớp 4 | - | -100 độ | Thép niken 4,5% | Tương tự như lớp 3 với hàm lượng niken cao hơn |
| lớp 6 | 16 triệuDG | -45 độ | Thép cacbon-mangan (phổ biến nhất) | Trạm tiếp nhận LNG, bình áp suất nhiệt độ-thấp |
| lớp 7 | 09MnNiDG | -75 độ | Thép niken 0,5% | Đường ống dẫn dầu và khí đốt ở vùng lạnh |
| lớp 8 | - | -195 độ | Thép niken 9% | Kho lưu trữ LNG, môi trường có nhiệt độ-thấp{1}}cực thấp |
| lớp 9 | 2,25Cr-1Mo | -60 độ | Thép hợp kim (có-độ bền nhiệt độ cao) | Thiết bị đông lạnh hóa học, đường ống-áp suất nhiệt độ cao |
| lớp 10 | - | -75 độ | Thép hợp kim thấp{0}}(~0,5% Mo) | Đường ống trao đổi nhiệt ở nhiệt độ-thấp |
| lớp 11 | - | -75 độ | Thép hợp kim thấp{0}}(~0,5% Cr+Mo) | Tương tự lớp 10 với hàm lượng hợp kim cao hơn |
III. Yêu cầu kỹ thuật chính
Kiểm soát thành phần hóa học
Hạn chế nghiêm ngặt các yếu tố có hại (ví dụ P Nhỏ hơn hoặc bằng 0,025%, S Nhỏ hơn hoặc bằng 0,025%) để giảm độ giòn.
Tăng cường độ bền ở nhiệt độ-thấp bằng cách thêm các nguyên tố hợp kim như niken (Ni), crom (Cr) và molypden (Mo). Ví dụ, thép niken 9% của Loại 8 phù hợp cho việc lưu trữ LNG -195 độ.
Yêu cầu về đặc tính cơ học
Độ bền kéo: Giá trị tối thiểu được chỉ định cho từng cấp (ví dụ: Cấp 6 Lớn hơn hoặc bằng 415 MPa) để đảm bảo tính toàn vẹn của cấu trúc.
Sức mạnh năng suất: Giá trị tối thiểu được chỉ định (ví dụ: Cấp 6 Lớn hơn hoặc bằng 240 MPa) để ngăn ngừa biến dạng quá mức.
Độ giãn dài: Chiều dọc Lớn hơn hoặc bằng 30% (ví dụ cấp 6) để đảm bảo khả năng biến dạng dẻo.
Độ bền va đập: Đã được xác minh thông qua thử nghiệm tác động ở rãnh khía Charpy V-ở nhiệt độ Nhỏ hơn hoặc bằng nhiệt độ kim loại thiết kế tối thiểu (MDMT) của đường ống. Ví dụ: Lớp 6 yêu cầu năng lượng va chạm Lớn hơn hoặc bằng 18 J ở -45 độ.
Quy trình xử lý nhiệt
Bình thường hóa: Tinh chỉnh cấu trúc hạt và cải thiện độ dẻo dai (ví dụ: Lớp 6 được chuẩn hóa ở 900 độ ± 10 độ).
Bình thường hóa & ủ: Loại bỏ ứng suất dư và tăng cường các đặc tính toàn diện.
Làm nguội & ủ: Được sử dụng cho các loại thép có hàm lượng niken cao-như Loại 8 để tạo thành vi cấu trúc bainite được tôi luyện trong khi vẫn duy trì độ bền-ở nhiệt độ thấp.
Quy trình sản xuất và kiểm tra
Ống liền mạch: Được sản xuất thông qua quá trình cán xuyên qua{0}}với dung sai đường kính ngoài ±0,79 mm.
Ống hàn: Được sản xuất bằng cách tạo hình JCOE bằng hàn cảm ứng tần số cao (HFI) hoặc hàn hồ quang chìm (SAW). Vùng ảnh hưởng nhiệt-(HAZ) phải được xử lý nhiệt để khôi phục độ dẻo dai.
Thử nghiệm không{0}}phá hủy (NDT): Kiểm tra siêu âm hoặc dòng điện xoáy 100% để đảm bảo mối hàn không có khuyết tật.
Kiểm tra thủy tĩnh: Áp suất thử được tính toán dựa trên kích thước ống, độ dày thành ống và cường độ chảy của vật liệu, không cho phép rò rỉ.
IV. Lĩnh vực ứng dụng và thực hành kỹ thuật
Cơ sở sản xuất khí tự nhiên hóa lỏng (LNG)
Ống cấp 8 được sử dụng cho đường ống lưu trữ và truyền tải LNG -162 độ, yêu cầu cho phép co ngót nguội (ví dụ: co 150 mm trên 100 m đường ống).
Vật liệu bịt kín nhiệt độ thấp-đặc biệt (ví dụ: miếng đệm composite PTFE) được sử dụng để kết nối đường ống.
Công nghiệp hóa dầu
Ống cấp 3 và cấp 6 được sử dụng trong các nhà máy ethylene, đơn vị làm lạnh và đơn vị phân tách đông lạnh. Quy trình hàn phải mô phỏng các điều kiện tại hiện trường (ví dụ: nhiệt độ gia nhiệt trước 100–150 độ, nhiệt độ giữa các lớp nhỏ hơn hoặc bằng 200 độ).
Phát triển dầu khí Bắc Cực
Ống cấp 6 được sử dụng rộng rãi trong -môi trường Bắc Cực 60 độ. Việc lắp đặt yêu cầu kỹ thuật "cách nhiệt lạnh" (ví dụ: thiết kế-ống cách nhiệt chân không-trong ống) để giảm thiểu thất thoát lạnh.
