Выбор стальных труб для эксплуатации в условиях высоких и низких температур: ASTM A671 и ASTM A672

Введение

Промышленные трубопроводы, эксплуатируемые в условиях экстремальных температур в нефтегазовой отрасли, энергетике, системах низкотемпературного хранения и коммунальной инфраструктуре, построены из прочных сварных стальных труб, способных противостоять термическому растрескиванию и деформации под действием давления. Все проекты по строительству трубопроводов, предназначенных для работы в тяжелых условиях, требуют строгого соблюдения стандартизированных Технические характеристики труб из углеродистой стали, поскольку хрупкость при минусовых температурах и ползучесть при высоких температурах являются двумя распространенными причинами разрушения в экстремальных условиях эксплуатации. Для инженеров-проектировщиков и специалистов по закупкам очень важно различать стандарты на трубы для трубопроводов ASTM A671 и ASTM A672 EFW, поскольку продукция, соответствующая обоим стандартам, широко производится и поставляется квалифицированными производителями труб из углеродистой стали по всему миру.

В обоих этих стандартах EFW на производство труб высокого качества используется сварка под флюсом с использованием листовых заготовки Стальная труба LSAW, однако они разработаны для совершенно разных температурных условий. ASTM A671 направлен на обеспечение ударной вязкости при низких температурах, тогда как стандарт ASTM A672 ориентирован на стабильность при высоком давлении, а также при средних и высоких температурах. В данной статье разъясняются различия между этими стандартами в отношении марок материалов, термической обработки, протоколов испытаний и сценариев применения, а также даются рекомендации пользователям по выбору труб, соответствующих требованиям, и надежных производителей труб для проектов трубопроводов, работающих в условиях экстремальных температур.

1. Разъяснение стандарта ASTM A671: Стальные трубы из стали EFW для эксплуатации при низких температурах

1.1 Область применения и цель разработки

Стандарт ASTM A671 распространяется на стальные трубы, сварные методом электротермической сварки, предназначенные для эксплуатации в атмосферных условиях и при низких температурах, где требуется вязкость разрушения с надрезом. При разработке стандарта приоритет отдавался низкотемпературной вязкости при разрушении с надрезом, чтобы предотвратить хрупкое разрушение в условиях отрицательных температур. Данный стандарт применим к трубопроводам большого диаметра NPS 16 и выше с минимальной толщиной стенки 6 мм и широко используется в низкотемпературных промышленных системах.

Как один из основных продуктов профессионального производитель труб из углеродистой сталиНа предприятиях компании стальные трубы ASTM A671 EFW обычно изготавливаются с использованием технологий формовки листов и сварки под флюсом, в том числе метода JCOE и других методов продольной сварки. Строгий контроль химических примесей позволяет эффективно предотвратить распространение микротрещин при низкотемпературных термических ударах, что соответствует международным стандартам на трубы, предназначенные для эксплуатации в условиях низких температур.

1.2 Распространенные марки и классы термообработки

Марки стали по стандарту ASTM A671 соответствуют конкретным типам стальных листов для сосудов под давлением и отвечают требованиям единых промышленных спецификаций для трубопроводов.

• CA55 / CB60: Изготовлены из стальных листов по стандарту ASTM A442 (историческая спецификация, на которую ссылается данный стандарт)
• CC60 / CC65 / CC70: Изготавливаются из листовой стали A516 Gr 60/65/70 с мелкозернистой структурой, идеально подходящей для криогенных трубопроводных систем
• CD70 / CD80: В конструкции используется закаленная и отпущенная сталь A537 для арктических трубопроводов, проходящих в условиях сверхнизких температур

Коды классов (12, 22, 32) определяют требования к термообработке и радиографическому контролю (источник данных: стандарты ASTM International):

1. Первая цифра: стандарт термообработки (1 = в состоянии после сварки, 2 = с снятыми остаточными напряжениями, 3 = нормализованный)
2. Вторая цифра: объем радиографического контроля сварных швов (2 = полный радиографический контроль по методу 100%)

Марка 22 является наиболее широко используемой; она подвергается обработке для снятия напряжений и полному контролю сварных швов с целью устранения остаточных напряжений и предотвращения низкотемпературного растрескивания.

1.3 Основные области применения

ASTM A671 Стальная труба LSAW в основном применяется в низкотемпературных и криогенных системах:

• Трубопроводы для транспортировки сжиженного природного газа, сжиженного нефтяного газа и жидкого азота при низких температурах.
• Арктические нефте- и газосборные и магистральные трубопроводы.
• Муниципальные водопроводные сети и промышленные технологические трубопроводы в холодных регионах.
• Системы транспортировки жидкостей для горнодобывающей промышленности и энергетики при температурах ниже нуля.

2. Разъяснение стандарта ASTM A672: Стальные трубы из стали EFW для эксплуатации под высоким давлением и при умеренных и высоких температурах

2.1 Область применения и цель разработки

ASTM A672 Данный стандарт распространяется на стальные трубы, сварные методом электродуговой сварки, предназначенные для эксплуатации под высоким давлением при умеренных температурах. В отличие от стандарта A671, ориентированного на обеспечение вязкости при низких температурах, данный стандарт предусматривает оптимизацию микроструктуры и химического состава стали с целью поддержания стабильной прочности на разрыв и сопротивления ползучести в условиях длительного термического воздействия при высоких температурах.

Профессиональный завод по производству труб из углеродистой стали наладил самостоятельный технологический процесс выпуска продукции по стандарту A672 сварная стальная труба для обеспечения соответствия стандартам эксплуатации в условиях высоких температур. Данный стандарт имеет тот же диапазон размеров, что и A671, и позволяет гибко подбирать размеры для высокотемпературных промышленных проектов. Трубы ASTM A672 большого диаметра с толстыми стенками обычно изготавливаются по индивидуальному заказу методом LSAW для применения в сложных промышленных условиях.

2.2 Стандартные сорта и характеристики материалов

Марка A672 отличается высокой термостойкостью конструкций; основные виды листового проката этой марки представлены следующими материалами:

• A45 / A50: Низкоуглеродистая сталь A 285 C в листах для трубопроводов низкого давления и средних температур
• B60 / B65: Листы A515 класса 60/65 для паровых и тепловых трубопроводов среднего давления
• C60 / C70: Листы A516 Gr 60/70 для котлов высокого давления и трубопроводов химических технологических процессов

Хотя для некоторых марок A671 и A672 используются одинаковые базовые пластины, технические условия на трубы по этим стандартам значительно различаются в части требований к испытаниям. В отличие от стандарта ASTM A671, стандарт ASTM A672, как правило, не предусматривает обязательных испытаний на ударную вязкость при низких температурах, если это не оговорено в проектных требованиях.

2.3 Основные области применения

ASTM A672 сварная стальная труба обслуживает отрасли промышленности, связанные с высоким давлением и высокими температурами:

• Парораспределительные коллекторы котлов электростанции и соединительные трубопроводы перегревателя.
• Трубопроводы для высокотемпературных технологических сред на нефтеперерабатывающих и химических заводах.
• Трубопроводы для циркуляции геотермальной энергии и магистральные трубопроводы централизованного теплоснабжения.
• Промышленные системы транспортировки сжатого газа под высоким давлением.

3. Основные различия: ASTM A671 по сравнению с ASTM A672

В приведенной ниже таблице представлены основные различия в соответствии с официальными стандартами ASTM и промышленными техническими условиями на трубы:

4. Технологии производства стальных труб методами EFW и LSAW

4.1 Стандартный производственный процесс

Сертифицированный производитель труб из углеродистой стали Такие заводы, как Allland, производят сварные стальные трубы A671 и A672 с использованием стандартизированных технологий формовки JCOE и сварки под флюсом, что полностью соответствует отраслевым техническим условиям на трубы:

1. Проверка заготовок и контроль соответствия размеров.
2. Точная резка, вырубка и фрезерование кромок.
3. Предварительная гибка листов и цилиндрическая формовка по методу JCOE.
4. Предварительная сварка продольного шва, внутренняя и внешняя сварка под флюсом.
5. Прямолинейная обработка, снятие фасок и термообработка по индивидуальному заказу.
6. Ультразвуковой контроль, гидростатические испытания и радиографический контроль.
7. Размагничивание, маркировка и антикоррозионное покрытие (можно выбрать 3 варианта: LPE/FBE).

4.2 Трубы EFW и традиционные трубы, изготовленные методом LSAW

Трубы EFW и традиционные Стальная труба LSAW используют одну и ту же высокоточную технологию формовки и сварки, что обеспечивает стабильное качество сварных швов и механические характеристики. Основное различие заключается в индивидуальных правилах испытаний, определённых различными отраслевыми спецификациями на трубопроводную продукцию. Стандарт A671 предписывает проведение строгих испытаний на ударную вязкость при низких температурах, и оба стандарта требуют проведения специальной термообработки после сварки (PWHT), в то время как обычные изделия, изготовленные методом LSAW, могут подвергаться лишь плановым проверкам при температуре окружающей среды.

4.3 Основные стандарты контроля качества

Квалифицированный сварная стальная труба Трубопроводы, предназначенные для эксплуатации в условиях экстремальных температур, должны пройти строгий неразрушающий контроль, проверку качества сварных швов и проверку механических характеристик. Профессиональные производители трубопроводов из углеродистой стали строго соблюдают требования стандарта ASTM в отношении термообработки и механических испытаний, чтобы предотвратить выход трубопроводов из строя при экстремальных температурах и давлениях.

5. Как выбрать надежного производителя труб из углеродистой стали

5.1 Контрольный список для оценки квалификации поставщиков

Поиск поставщиков, соответствующих требованиям A671/A672 сварная стальная труба требует от поставщиков соблюдения основных технических стандартов, соответствующих официальным отраслевым спецификациям на трубы:

• Полная прослеживаемость сырья и официальные сертификаты испытаний завода.
• Современные линии по производству стальных труб методом LSAW компании JCOE и профессиональное оборудование для термообработки.
• Независимые лаборатории неразрушающего контроля, специализирующиеся на радиографическом, ультразвуковом и ударном испытаниях
• Действительно API 5L, международные сертификаты ISO и ASTM
• Услуги по нанесению антикоррозионных покрытий на заказ и индивидуальной обработке труб.

5.2 Профессиональные решения для трубопроводов от Allland

Как профессионал производитель труб из углеродистой стали Компания Allland, расположенная в Цанчжоу (центре производства труб в Китае), владеет 2 линиями по производству стальных труб методом LSAW компании JCOE и 5 цехами по нанесению антикоррозионных покрытий, а её годовой объём производства составляет 200 000 тонн стандартной сварной продукции. Вся продукция строго соответствует отраслевым стандартам ASTM, что позволяет осуществлять производство труб по индивидуальным заказам: низкотемпературных труб A671 и высокотемпературных труб A672.

Компания Allland предоставляет полные отчеты об испытаниях партий продукции, документы MTC и сертификаты соответствия, обслуживая клиентов по всему миру, в том числе CNPC, CNOOC, ADNOC и Petrobras. Она поставляет стабильную продукцию для трубопроводов, соответствующую стандартам, для криогенных, энергетических и нефтехимических проектов по всему миру.

6. Часто задаваемые вопросы (FAQ))

Вопрос 1: Может ли A672 заменить трубу A671 для эксплуатации в условиях низких температур (криогенных условиях)?

A: A672 сварная стальная труба не предусматривает обязательных испытаний на ударную вязкость при низких температурах, а состав материала не рассчитан на сопротивление хрупкому разрушению при температурах ниже нуля. Согласно стандартным отраслевым спецификациям на трубы, для проектов по строительству криогенных трубопроводов подходят только стальные трубы A671 класса 22/32, изготовленные методом LSAW.

Вопрос 2: Что означают классы 12, 22 и 32 для A671/A672 трубы?

A: Коды классов обозначают стандарты термообработки и контроля (источник данных: спецификации ASTM International). Первая цифра указывает на тип термообработки, а вторая — на объем радиографического контроля сварных швов. Класс 22 — это наиболее универсальный промышленный класс, предусматривающий термообработку для снятия напряжений и полный контроль сварных швов для трубопроводов, работающих в условиях экстремальных температур.

Вопрос 3: Как марка стального листа соотносится с конечной маркой стальной трубы EFW?

A: Все марки трубопроводной стали соответствуют конкретным спецификациям ASTM на листы для сосудов под давлением, которые являются основой единых отраслевых спецификаций на трубопроводы. Сталь A671 CC60/CC70 соответствует низкотемпературным листам A516 Gr 60/70, тогда как A672 C60/C70 и B60 изготавливаются соответственно из листов для сосудов под давлением A516 и A515 с учётом различных условий эксплуатации.

7. Заключение

Основное различие между стандартами ASTM A671 и A672 заключается в их целевых рабочих температурах и индивидуальных промышленных технических требованиях. ASTM A671 сварная стальная труба предназначен для обеспечения стойкости к низким температурам и холодному охрупчиванию, тогда как A672 подходит для промышленных систем, работающих под высоким давлением и при средних и высоких температурах. В обоих стандартах используется отработанная технология сварки под флюсом, однако в зависимости от предполагаемых условий эксплуатации для них предусмотрены разные процедуры термообработки и испытаний.

Выбор профессионального и сертифицированного производитель труб из углеродистой стали обеспечивает полное соответствие стандартам ASTM, позволяя избежать рисков для безопасности трубопроводов, связанных с нестандартным производством и испытаниями. Для проектов по строительству трубопроводов, работающих в условиях экстремальных температур, по всему миру выбор подходящего стандарта для трубопроводов и надежного поставщика является залогом долгосрочной стабильной эксплуатации инфраструктурных систем.