أستم A335M: المواصفة القياسية لأنابيب الفولاذ المصنوعة من سبائك الحديد غير الملحومة للخدمة في درجات الحرارة العالية

أستم A335M: المواصفة القياسية لأنابيب الفولاذ المصنوعة من سبائك الحديد غير الملحومة للخدمة في درجات الحرارة العالية
تتعلق هذه المواصفة القياسية بشكل خاص بالأنابيب المصنوعة من سبائك الحديد المستخدمة في محطات توليد الطاقة, المصافي, وغيرها من الأماكن الصناعية التي يكون فيها الأداء في درجات الحرارة العالية أمرًا ضروريًا. تم تصميم الأنابيب لتحمل درجات الحرارة والضغوط المرتفعة الموجودة عادة في هذه التطبيقات.
يوجد أدناه تفصيل تفصيلي للجوانب الفنية لـ ASTM A335M مع التركيز على التركيب الكيميائي, الخصائص الميكانيكية, اختبارات, أبعاد, والتطبيقات النموذجية.
1. نطاق ASTM A335M
يغطي ASTM A335M الأنابيب الفولاذية المصنوعة من سبائك الحديد غير الملحومة المصممة للاستخدام في الخدمة ذات درجة الحرارة العالية, وتحديداً في التطبيقات التي يتم فيها التعرض لدرجات حرارة مرتفعة (غالبًا ما تتجاوز 500 درجة مئوية أو 932 درجة فهرنهايت) مطلوب. تستخدم هذه الأنابيب بشكل عام في:
- محطات توليد الطاقة (لخطوط البخار والمياه الساخنة)
- الصناعات الكيماوية والبتروكيماوية
- صناعات التكرير (للأنابيب في أنظمة الضغط العالي)
- الغلايات والمسخنات الفائقة في أنظمة توليد الطاقة.
يتضمن المعيار أيضًا الخواص الميكانيكية, متطلبات المعالجة الحرارية, ومواصفات التركيب الكيميائي لهذه المواد لضمان الأداء الآمن والموثوق في ظل الظروف القاسية التي تستخدم فيها.
2. التركيب الكيميائي
يلعب التركيب الكيميائي لسبائك الفولاذ المستخدمة في أنابيب ASTM A335M دورًا حاسمًا في تحديد قوة المادة, مقاومة الأكسدة, زحف, وغيرها من خصائص ارتفاع درجة الحرارة.
طاولة 1: التركيب الكيميائي النموذجي لدرجات الأنابيب ASTM A335M
درجة | ج (كربون) | من (المنغنيز) | و (السيليكون) | ص (الفوسفور) | S (الكبريت) | سجل تجاري (الكروم) | شهر (الموليبدينوم) | الخامس (الفاناديوم) | في (النيكل) | النحاس (نحاس) |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
A335 ص5 | 0.05-0.15% | 0.30–0.60% | 0.50% الأعلى | 0.025% الأعلى | 0.010% الأعلى | 4.00-6.00% | 0.45-0.65% | – | – | – |
A335 P9 | 0.06-0.15% | 0.30–0.60% | 0.50% الأعلى | 0.025% الأعلى | 0.010% الأعلى | 8.00-10.00% | 0.90-1.10% | – | – | – |
A335 P11 | 0.05-0.15% | 0.30–0.60% | 0.50% الأعلى | 0.025% الأعلى | 0.010% الأعلى | 1.00-1.50% | 0.44-0.65% | – | – | – |
A335 P22 | 0.05-0.15% | 0.30–0.60% | 0.50% الأعلى | 0.025% الأعلى | 0.010% الأعلى | 2.25-2.75% | 1.00-1.25% | – | – | – |
A335 P91 | 0.08-0.12% | 0.30–0.60% | 0.50% الأعلى | 0.025% الأعلى | 0.010% الأعلى | 8.00-9.50% | 0.85-1.05% | 0.18-0.25% | 0.20–0.60% | – |
- ملحوظات:
- ص5, P9, ص11, P22, تمثل P91 درجات مختلفة من الفولاذ الحديدي التي يتم استخدامها بناءً على نطاق درجة الحرارة والمتطلبات الميكانيكية المحددة.
- الكروم (سجل تجاري) يلعب المحتوى دورًا مهمًا في مقاومة الأنبوب للأكسدة, وخاصة في درجات الحرارة المرتفعة.
- الموليبدينوم (شهر) يساعد على تحسين مقاومة الزحف, وهو أمر ضروري لتطبيقات درجة الحرارة العالية.
- الفاناديوم (الخامس) في P91 يساعد على تحسين قوة الفولاذ ومقاومته للتعب الحراري.
3. الخواص الميكانيكية
تعتبر الخواص الميكانيكية لأنابيب ASTM A335M ضرورية لتطبيقها في البيئات ذات درجات الحرارة العالية. وتشمل هذه الخصائص قوة الشد, قوة الخضوع, استطالة, صلابة, وصلابة التأثير.
طاولة 2: الخواص الميكانيكية لدرجات الأنابيب ASTM A335M
درجة | قوة الشد (ksi) | قوة العائد (ksi) | استطالة (%) | صلابة (برينل) |
---|---|---|---|---|
A335 P5 | 60-85 | 30-60 | 20-30 | 140-200 |
A335 P9 | 75-90 | 50-75 | 20-30 | 160-220 |
A335 P11 | 70-85 | 50-70 | 20-30 | 160-220 |
A335 P22 | 65-85 | 45-60 | 20-30 | 160-220 |
A335 P91 | 85-100 | 70-90 | 20-30 | 200-250 |
- تشير قوة الشد إلى قدرة المادة على مقاومة الكسر تحت التوتر.
- تقيس قوة الخضوع قدرة المادة على مقاومة التشوه تحت الضغط.
- تعكس الاستطالة ليونة المادة أو قدرتها على التمدد دون أن تنكسر.
- الصلابة تعطي مؤشرا على مقاومة المادة لتشوه السطح, يرتدي, والخدوش.
4. المعالجة الحرارية وعملية التصنيع
يجب أن تخضع الأنابيب التي يغطيها ASTM A335M إلى معالجات حرارية محددة لضمان قابليتها للخدمة في درجات الحرارة العالية:
عملية المعالجة الحرارية:
- تطبيع: تتضمن هذه العملية تسخين الأنبوب إلى درجة حرارة أعلى قليلاً من النطاق الحرج ثم السماح له بالتبريد في الهواء. تعمل هذه العملية على تحسين بنية الحبوب, تحسين كل من القوة والمتانة.
- هدأ: بعد تصلب, يمكن تقسية الأنابيب عند درجة حرارة أقل لتقليل الهشاشة مع الحفاظ على القوة.
- الصلب: قد تتطلب بعض الدرجات التلدين لتحقيق ليونة أفضل وتقليل الصلابة.
- التبريد: قد يتم إخماد المادة (التبريد السريع) لتصلب ذلك, خاصة في التطبيقات ذات الضغط العالي.
عملية التصنيع:
يتم تشكيل الأنبوب على البارد ودرفلة على الساخن إلى القطر والسمك المطلوب. يتم استخدام عملية تشكيل سلسة دقيقة لضمان التوحيد في سمك الجدار والقطر, وهو أمر بالغ الأهمية لمقاومة الضغط ودرجة الحرارة. بعد التشكيل, الأنبوب معالج بالحرارة, وغالبًا ما تخضع لتفتيش صارم للتأكد من مطابقتها للمواصفات.
5. الاختبار والتفتيش
يجب أن تخضع أنابيب ASTM A335M لعدة اختبارات للتأكد من أنها تلبي المتطلبات الصارمة للخدمة في درجات الحرارة العالية.
أنواع الاختبار:
- اختبار الشد: قياس قوة واستطالة الأنبوب تحت الضغط.
- اختبار التأثير: يتم إجراؤه عادةً عند درجات حرارة تحت الصفر لتحديد صلابة المادة ومقاومتها للتشقق.
- اختبار الصلابة: لتقييم مقاومة مادة الأنابيب لتشوه السطح.
- اختبار الهيدروستاتيكي: للتحقق من سلامة الأنبوب تحت الضغط الداخلي.
- اختبار بالموجات فوق الصوتية: للكشف عن العيوب الداخلية, ضمان عدم وجود أي عيوب يمكن أن تؤثر على صلاحية الأنابيب في درجات الحرارة العالية.
6. التسامح الأبعاد
يجب أن تتوافق أبعاد أنابيب ASTM A335M مع التفاوتات الصارمة لضمان ملاءمتها المناسبة في تطبيقات الضغط العالي ودرجات الحرارة العالية.
طاولة 3: تفاوتات الأبعاد لأنابيب ASTM A335M
القطر الخارجي (من) | سمك الحائط | طول |
---|---|---|
2 بوصة إلى 24 بوصة | 0.250 بوصة إلى 1.000 بوصة | 12 قدم ل 24 قدم |
زيادة 24 بوصة | 0.250 بوصة إلى 1.000 بوصة | أطوال مخصصة متاحة |
- سمك الجدار أمر بالغ الأهمية لتطبيقات الضغط. يجب أن تكون الأنابيب قادرة على تحمل الضغوط الداخلية العالية, لذلك يتم اختيار السُمك بناءً على متطلبات الخدمة المحددة.
- طول: عادة ما يتم إنتاج الأنابيب بأطوال ثابتة (عادة 12 ل 24 قدم), ولكن يمكن تخصيص الأطوال الأطول حسب احتياجات العميل.
7. التطبيقات وحالات الاستخدام
تستخدم أنابيب ASTM A335M في البيئات التي تكون فيها القوة عالية, مقاومة الأكسدة, والقدرة على تحمل درجات الحرارة المرتفعة ضرورية. وتشمل بعض التطبيقات الرئيسية:
- توليد الطاقة: في الغلايات, سخانات فائقة, وخطوط البخار, حيث تتعرض الأنابيب للبخار عالي الضغط.
- صناعة بتروكيماوية: تستخدم في مصافي التكرير لخطوط الأنابيب التي تحمل السوائل المسببة للتآكل وارتفاع درجة الحرارة.
- المبادلات الحرارية الصناعية: الأنابيب المستخدمة لنقل الحرارة بين السوائل مع تحمل درجة الحرارة والضغط.
- صناعة الوقود الأحفوري: في خطوط الأنابيب التي تحمل الغازات والسوائل ذات درجة الحرارة العالية في محطات توليد الطاقة.